JPS58208631A - 温度検出回路 - Google Patents

温度検出回路

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JPS58208631A
JPS58208631A JP9258982A JP9258982A JPS58208631A JP S58208631 A JPS58208631 A JP S58208631A JP 9258982 A JP9258982 A JP 9258982A JP 9258982 A JP9258982 A JP 9258982A JP S58208631 A JPS58208631 A JP S58208631A
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JP
Japan
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circuit
voltage
transistor
temperature
channel
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Masami Hashimoto
正美 橋本
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Seiko Epson Corp
Suwa Seikosha KK
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Seiko Epson Corp
Suwa Seikosha KK
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/01Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はMO8集績回路に内蔵した温度検出回路に関す
る。
MO8集積回路において集積回路を構成する様々な要素
、要因は温度によって一般にかなシの影響を受ける。に
もかかわらす低温領域や為温領域においても集積回路と
しての動作及び諸物件の保証が強く要求される5、した
がって低温時や高温時の動作特性をも考慮して設計する
為に常温では必要条件を遥かに越えた余裕ある特性で動
作させたシ、あるいはかえって常温時で望しくない特性
を持ってしまったシする。
本発明は集積回路に温度検出回路を内蔵させることによ
シ、ある一定温度に達した事を検出し、その信号によっ
てその温度領域にふされしい回路や定数に切シ替え、そ
れによって低温、高温、及び常温において最も望しい回
路、もしくは定数で動作させることにより理想的な特性
のMO8集積回路を実現させる為の回路を提供するもの
である。
以下に本発明の詳細な説明する。まず電源電圧に依存し
ない電圧を集積回路内部に作シ出す為にトランジスタの
スレッシュホールド電圧’fr:利用fる。
i1図id)ランジスタのスレッシュホールド電圧の電
圧を取シ出す回路である。第1図において11はpチャ
ネルMO8)弓ンジスタ、12けNチャネルMO8)ラ
ンジスタである。Pチャネル易OSトランジスタ】】の
ソース(−J + VDD K、ゲートは−Vl!Is
K接続されている。pチャネルM(JSトランジスタ1
1のドレインとNチャネルyOSトランジスタ12のド
レインは接続されている。
Nチャネル■○Sトランジスタ]2のドレインとゲート
は接続され端子13に電位を取シ出している。Nチャ坏
ルMO8)ランジスタ12のソースは−V88(0電位
)に接続されている。またpチャネル1ilO8)ラン
ジスタ11のスレッシュホールド電圧をVTP、、βを
IfPl とする。NチャネルMOSトランジスタ12
のスレッシュホールド電圧をVTN、 、 pをβNl
 とする。また端子13の電位をVol  とする。こ
のとき ]                   1、、&p
1 (VDD−VTPl )! =  fN、(VG、
−VTNl )R・・−(101,) プJ:得られる。ここで pP+ <<  7yN+ と設計すれば VGl−= VTN□*・・(102)となり、スレッ
シュホールド電圧の電圧が取シ出せることが分る。
第2図U)−7ンジスタのスレッシュホールド電圧の和
の電圧を取シ出す回路である。第2図において21.2
2はpチャネルMOS)ランジスタ、23はNチャネル
M0El)ランジスタである。
pチャネルMOS)ランジスタ21のソースは+VDD
に接続され、ゲート、ドレイン間は互いに接続され端子
24に電位を取9出している。また端子241dpチャ
ネルMOSトランジスタ22のソースに接続されている
。pチャネルMOS)ランジスタ22のゲートとドレイ
ンは接続されている。
pチャネルMOSトランジスタ22のドレインとムチャ
ネルN(JS l=ランジスタ23のドレインは接続さ
れている。NチャネルM OS )ランジスタ23のゲ
ートとドレインは接続されている。NチャネルMOS 
)ランジスタ23のソースは−VSS(()電位)に接
続されている。萱たpチャネルMC・Sトランジスタ2
1.22のスレッシュホールド1圧f VTP2 、 
NチャネルMOS)ランジスタおのスレッシュホールド
電圧’t−VTN2 トスる。シ○Sトランジスタ21
,22,23のlf′fそれぞれ/:fPo、μP2.
βN2とする。また端子24の電位をVG2とし、Nチ
ャネルMOS )ランジスタ23のドレインの電位をv
2とする。このとき = ’ lN2(V、 −VTN、)tが成シたち、こ
れを解くと となる。ここで 1’IEo << If馬 と設計すれば VG2: VTP24− VTN21+1111(10
4)となり、スレッシュホールド電圧の和の電圧が取り
出せることが分る。
43図はトランジスタのスレッシュホールド電圧の是の
電圧を堆り出す191路である。第3し1において31
.33はpチャネルMOS)ランジスタ、32.34は
NチャネルMOS )ランジスタである。pチャネルM
OS トランジスタ31.33のソースは+VDDvc
XNチャネルM(JE;トランジスタ32 、34(D
7−ス1d−Vss (O電位)に接続されている。p
チャネルMOS )ランジスタ3】のゲートは−VJI
JIに接続され、ドレインはNチャネルM (l 8 
)ランジスタ32のドレインに接続されている。λチャ
ネルMOS )ランジスタ32のゲートとドレインは互
いt=H続され、かつNチャネルMCl5)ランジスタ
34のゲートに接続されている。NチャネルMOS )
ランジスタ34のドレインはpチャネルかO8)ランジ
スタ33のドレインに接続されている。pチャネルM 
LI S )ランジスタ33のゲートとドレインは互い
に接続され端子35に電位として取シ出されている。°
pチャネルMυSトランジスタ31.33のスレッシュ
ホールド電圧はそれぞれVTPH,VTPLとする。N
チャネルMCl5)ランジスタ32.34のスレツ/ユ
ホールド電圧をVTN3とする。υチャネルA橢。
Sトランジスタ31.33のpを7yP3 とし、Nチ
ャイ・ルJ司OS トランジスタ32 、34のβをz
2N4とする。甘た端子35の電位をVG3 とし、N
チャネル−・7hSトランジスタ32のドレインの電位
をv3 とする。このとき −i 7YP3 (VDD−VTPH)!== 、、&
N3 (Va−VTN、 )”1司 、pp3(VDD−VG3−VTPL )qβM3(v
3−VTN3)”が成りたち、これらを解くと vG、= vTpa−vrpL*−(105)が得られ
、スレッシュホールド電圧の差の電圧が散り出せること
が分る。
以上よりスレッシュホールド電圧の電圧、スレッシュホ
ール)”を圧の和の電圧、スレッシュホールド電圧の差
の電圧が取シ出せることが分った。
さて、スレッシュホールド電圧は基板磯度やチャネルド
ープ量により、高低かなり自由に設定できるので籾数側
のトランジスタ間においては1つノヌレツンユホールド
′醒圧の電圧も、スレッシュホールド電圧の和の電圧も
、スレッシュホールド電圧の差の電圧も同程度のレベル
に設定することも出来る。一方、ひとつのスレッシュホ
ールド電圧の温度特性は高低様々のスレッシュホールド
電圧を持つ核数個のトランジスタ間においても大差ない
ので、第1図のスレッシュホールド電圧の電圧を取シ出
した端子13の電位、第2図のスレッシュホールド電圧
の和の電圧を取シ出した端子冴の電位、第3図のスレッ
シュホールド電圧の差の電圧を取シ出した端子35の電
位はそれぞれ異なった温度特性を持つことになる。つま
pMt+8トランジスタ12,22,23,31.33
のスレッシュホールド電圧をそれぞれVTN□、 vT
p、 、 VTN2、 VTP)I、 VTPL、!:
L、スレッシュホールド電圧の温度係数をそれぞれ1.
ff、、−α2. 112.−αB、−eLとし、また
温度T=Toにおけるスレッシュホールド電圧をそれぞ
れ、VTRl0 、 v’rp2゜、 v’rN2゜、
 VTP)10 、 VTPLOとすれば、第1図の端
子j3の電位VC41,第2図の端子24の電位V〜、
第3図の端子35の電位VG3は次のようにtける。
Vへ==VTN1 ” vT’+++−A (T   To I  ”・(
106)vG2== VTP2 + v’rN2: V
TP2o−t−VT〜−(α== A XT−To )
−−−(107) VG3= VTPH−VTPL = VTPHO−VTPLO−(aH−aL%T−To
)・・・(108) さて、本発明は以上に述べたVGl、 VG2 、 V
G3の温度特性の差)利用して、ある温度を検出しよう
とするものである。次に実施例の回路を示す。
舘4図は第1図のスレッシュホールド電圧の電圧を取シ
出す回路と第2図のスレッシュボールド電圧の和の電圧
を取シ出す回路、及びコンパレータ回路を組み合せたも
のである。第4図において破線41で示したブロック内
の回路は第1図の回路に対応し、破線42で示したブロ
ック内の回路は第2図の回路に対応している。4oはコ
ンパレ〜りである。コンパレータ40i”−はV−及び
VG2:り・入力している。1 ′#L)ランジスタ1
1,12゜〜J y 22 H23は第1し1.第2図
のそれぞれ同番号のトランジスタに対応している。この
とた、(106)、(’107)式よシ Vo、、 −Va、 == (VTP2+ VTN2)
 −VTN。
たソし Q== ”/TP20+VT%。−VTNl。
となる。前述したようにβ1 、α2 、β2の値は大
差ないから α2’−1’z>β! であシ、かつ Ml〉0 とすれは T(T。十に1で VG2) VG。
T>18本に工て VG2(VGl と乃る。したがって、コンパレータ4oの出カ信号によ
り T(T。4−K。
か T)To−t−に1 かの判定が出来て、tv度検出回路として使えるととが
分る。また βP’+ <<  、&lil βPo<〈 μN2 の関係式が充分に成シたてばVo、、V−は(102)
式及び(104)式に見られるように電源電圧VDDO
項がないので電源電圧の変動による影響はない。更に精
しく(101)式及び(103)式で電源電圧VDDの
影響を考慮すると 7ypH”。
1”11Nz という条件を設計に加えればより高次の項まで電源電圧
の変動の影%を避けることが出来る。いずれにしても電
源電圧の変動により誤動作することはない。
」フ上、第4図の回路は温度検出回路として使えること
か分ったが、第4シ1の回1構成1・ま単なる一fll
にすき゛ない。次Vこ他の回路構成の例を示す3゜第5
図は第1図のスレッシュホールド電圧の電圧を取り出す
回路と第3図のスレッシュボールド電圧の差の電圧を取
り出す回路、及びコンパレータ回路全組み合せたもので
ある1、第5図において鼓&51で示したブロック内の
回路は第1図の回路に対応し、破線52で示したブロッ
ク内の回路は第2図の回路に対応している。5oはコン
パレータである。コンパレータ5oにはvGI 及びV
G3が入力している。またトランジスタ11,12゜3
1.32,33.34は第1図、第3図のそれぞれ同番
号のトランジスタに対応している。このと@(106)
、(108)式より vG”−vGs−k l 1−4コー。
Kま たソし M2= VTNlo−VTPHO+ VTPLOx  
    M2 Il−αHJ−αL となる。したがって − Il>(αH−αH) で、かつ M2 ) Q とすれは T(T。+に2で V()、)VG3 T>To↓に2で VG、 (VG3 となる。したがって、コンパレータ50の出力により T  −4−Kg よ多温度Tが高いか低いかを判定できることになる。
第6図は第2図のスレッシュホールド電圧の相の電圧を
取り出す回路と第3図のスレッシュホールド電圧の差の
電圧を取り出す回路及びコンパレータ回路を組み合せた
ものである。第6図において破線6]で示したブロック
内の回路は第2図の旧j d4:に対応し、破線62で
示したブロック内の回h−7けん43図の回路に対応し
ている。60はコンパレータである。コンパレータ60
にはVG2及びVG3が入力している。またトランジス
タ21’、22.23,3] 、32,33.34は第
2図、舅3図のそれぞれ同番号のトランジスタに対応し
ている。このとき(107) 、 (108)式よりた
ソし M3 = VTP20−1− VTN2o−VTPHO
+VTPLOとなる。したがって α2−1−烏〉αH−αH で、かつ M3〉0 とすれば T<To’−Kg  で Po2) VG3 T ) To+ Kgで VG2<VG3 となる。したがってコンパレータ6oの出力により Toよ −(3 よジ済庇1′が叡いか低い75−を判定できることにな
る。
第7図は2点の温度を検出する回路例である。
躯7トIにおいてトランジスター1,12,21゜22
.23,31,32,3.’(,34は第1図。
第2図、第3図の回路が含まれている。7o、71はコ
ンパレータである。コンパレータ70[fd■G2 と
Vo3が入力しており、コンパレータ71にはVG、と
VG2が入力している。したがって第7図の回路でコン
パレータ70.71の出力1g号によって To↓K。
と T6+に3 の2点の飴度が検出できる。
第8図は3点の貌度を検出する回路例である。
第8図は娘7図の回路に史にコンパレータ8oを力Vl
えた回路であり、トランジスター1,12,2] 、2
2,23,31.32,33.34及びコンパレータ7
0.71は第7図の同番号のトランジスタ及びコンパレ
ータにそれぞれ対応している。
コンパレータ80にはVo、とVG3が入力している。
したがって第8図の回路でコンパレータ70,71.8
■の出力信号によって To−I−KI To+ K2 T O十K 3 の3点の温度が検出できる。
また、以上は−Vss (Q電位)との間にスレッシュ
ホールド電圧の電圧、スレッシュホールド電圧の和の電
圧、スレッシュホールド電圧の差の電圧を取シ出して1
0用する場合について述べたが、第1図、第2図、第3
図においてPチャネルM [JSトランジスタとNチャ
ネルMOB )ランジスタの関係を相互に入れ替えると
、+vDDとの間にそれぞれスレッシュホールド電圧の
W圧、スレッシュホールド鵠、圧の本1の電圧、スレッ
シュホールド′シ圧の差の電圧がIjMり出ぜ、「b」
様に利用することが出デる。
【図面の簡単な説明】
第1図はスレッシュホールド電圧の電圧を取り出す回ド
゛−例、第21狛はスレッシュホールド電圧の和の′針
圧を取り出す回路例1、第3図はスレッシュホールド電
圧の差の鵞8Eを取り出す回路例、第4し11は不発明
の実施例の第1例、第5図は本発明の実施例の第2例、
第6図は本颯明の実施例の第3例、第7図は本発明の実
施例の第4例、第8図は本発明の実施例の第5例である
。 11.21.2:’、31.,33・・PチャネルM 
OS トランジスタ 12 、23 、32 、34・・Nチャネル■[)S
トランジスタ 40.50,60,70,71,80◆・コンパレータ 以   上 出願人 忙式会社防肋都゛工會 代理人 弁蜘士最 上  務 第1図 第2図 木 、:>  二 第4図 第7図 一ss (0遷イを 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. M I+ S集積回路においてトランジスタのスレッシ
    ュホールド電圧の電圧を取り出す回路、トランジスタの
    スレッシュホールド電圧の和の電圧を取り 出を回路、
    )ランジスタのスレッシュホールド電圧の差の電圧を取
    シ出す回路のいずれか少くとも2つ以上の回路と、前記
    回路から取シ出した電圧を入力とするコンパレータから
    なることを特徴とする温度検出回路。
JP9258982A 1982-05-31 1982-05-31 温度検出回路 Granted JPS58208631A (ja)

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JP9258982A JPS58208631A (ja) 1982-05-31 1982-05-31 温度検出回路

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JP9258982A JPS58208631A (ja) 1982-05-31 1982-05-31 温度検出回路

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JPS58208631A true JPS58208631A (ja) 1983-12-05
JPH0451776B2 JPH0451776B2 (ja) 1992-08-20

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JP4768339B2 (ja) * 2005-07-15 2011-09-07 株式会社リコー 温度検出回路およびそれを用いた発振周波数補正装置

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JPH0451776B2 (ja) 1992-08-20

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