JPS61104233A - Temperature measuring circuit - Google Patents

Temperature measuring circuit

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JPS61104233A
JPS61104233A JP59226251A JP22625184A JPS61104233A JP S61104233 A JPS61104233 A JP S61104233A JP 59226251 A JP59226251 A JP 59226251A JP 22625184 A JP22625184 A JP 22625184A JP S61104233 A JPS61104233 A JP S61104233A
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    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/32Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using change of resonant frequency of a crystal

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Abstract

PURPOSE:To simplify the constitution of the titled circuit, by counting the oscillation signal of a ring oscillator, of which the oscillation frequency changes in proportion to temp., over the time, which is obtained by utilizing a timing frequency dividing circuit, by a preset counter. CONSTITUTION:The output of a quartz oscillation circuit 101 is divided in its frequency by a frequency dividing circuit 102 until a timing unit signal is obtained and the content of the frequency dividing circuit 102 is compared with the content, which was set by an external setting means A103, by a comparing circuit 108. The output of the comparing circuit 108 resets a preset latch 109. An incremental counter B107 preset by an external setting means B104 counts the oscillation signal of a ring oscillator 105 of which the oscillation frequency changes in proportional to temp. only over a period when the output of the latch 109 is high.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、時計用ICにおける温就測定回路の構成に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to the configuration of a temperature measurement circuit in a timepiece IC.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来集積回路上に測温回路を構成する場合、例えばPM
接合の順方向電圧の温度特性をA/Dコンバーターなど
を利用して、デジタル温度情報を得ていた。
Conventionally, when configuring a temperature measurement circuit on an integrated circuit, for example, PM
Digital temperature information was obtained from the temperature characteristics of the forward voltage of the junction using an A/D converter.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかし、前述の従来技術では、順方向電圧のバ゛うつき
や!特傾きのバラつき、ざらにA / Dコンバーター
なる大きなパターン面積と大きな動作電流を必要とする
回路が必要となり、特に時計用の様に、低消費電流を必
要とするものには、適用できないという欠点を有してい
た。
However, with the above-mentioned conventional technology, the bias of the forward voltage! Disadvantages include variations in slope, and the need for a circuit that requires a large pattern area and large operating current, such as an A/D converter, and cannot be applied to products that require low current consumption, such as watches. It had

本発明は以上の欠点を解決するもので、その目的とする
ところは、低消費電流で、時計用工0と相性よく1更正
が容易で精度のよい測温回路を小さなパターン面積で提
供することにある。
The present invention is intended to solve the above-mentioned drawbacks, and its purpose is to provide a temperature measuring circuit with low current consumption, compatible with watchmaking equipment, easy to 1 adjustment, and high accuracy, with a small pattern area. be.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の測温回路は、温度に比例してその発振周波数が
変化するリングオシレーターの発振itを、プリセット
されたカウンタにより、計時用分周回路を利用して得た
所望の時間だけ計数し、温度情報を得ることを特徴とす
る。
The temperature measuring circuit of the present invention counts the oscillation IT of a ring oscillator whose oscillation frequency changes in proportion to the temperature by a preset counter for a desired time obtained using a time dividing circuit. It is characterized by obtaining temperature information.

〔作用〕[Effect]

本発明の構成によれば、リングオシレーターの発振周波
数の傾きや絶対値が変化しても、外部設定により、その
変化を吸収するこ、とができ、またリングオシレーター
の計数時間を、計時用分周回路の状態により設定するこ
とができ、さらに、リングオシレーターのパターン面積
や動作電流もA/D  コンバーター等と比較して十分
小さくすることができる。
According to the configuration of the present invention, even if the slope or absolute value of the oscillation frequency of the ring oscillator changes, the change can be absorbed by external settings. It can be set according to the state of the circuit, and furthermore, the pattern area and operating current of the ring oscillator can be made sufficiently smaller than those of an A/D converter or the like.

〔実施例〕〔Example〕

第1図に本発明の実施例を示す。水晶発振回路101の
出力は分周回路102により計時単位信号まで分周され
る。分周回路102の内容は外部設定手段AlO3によ
り設定された内容と比較回路108により比較される。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. The output of the crystal oscillation circuit 101 is frequency-divided by a frequency dividing circuit 102 to a time measurement unit signal. The contents of the frequency dividing circuit 102 are compared by the comparison circuit 108 with the contents set by the external setting means AlO3.

比較回路108の出力は、あらかじめセットされたラッ
チ109をリセットする。従ってラッチ109の出力1
10がHlgh  である時間τは、比較回路108に
印加される最大分周周波数を2KHz 、最大分周周波
数を16Hzとすれば、 τ=−A−(秒)(1) 4に ここでAは設定Aの内容で十進表現である。
The output of comparison circuit 108 resets preset latch 109. Therefore, output 1 of latch 109
The time τ for which 10 is Hlgh is given by τ = -A - (seconds) (1) where A is The contents of setting A are expressed in decimal.

次に温度に比例した周波数を出力するリングオシレータ
ー105の出力周波数を/Rとすると、ゲ−)106の
出力のパルス数PNは pN=τ−7m         (2)となる。外部
設定手段B104により、プリセットされたアップカウ
ンタB107の内容N ハ従zで N=PH+B=T−f&+B      (3)となる
Next, if the output frequency of the ring oscillator 105 which outputs a frequency proportional to the temperature is /R, the number of pulses PN of the output of the gate 106 is pN=τ-7m (2). The contents of the up counter B107 preset by the external setting means B104 are N=PH+B=Tf&+B (3).

従って、今リングオシレーターの発振周波数/Rを  
                         
                 ′fn=に、  
θ + k2    (Hz)     (4)θ:周
囲温度 とすれば、Nは H=に1τ・θ+(k2τ十B)    (5)となり
、Nは温度に比例したデーターとなる。
Therefore, now the oscillation frequency /R of the ring oscillator is

'fn=to,
θ + k2 (Hz) (4) If θ is the ambient temperature, then N becomes H=1τ·θ+(k2τ0B) (5), and N becomes data proportional to temperature.

リングオシレーターの温度に対する傾きに1は、τすな
わちAの値を変えることにより調整可能であり、k2は
AとB両方で調整可能である。
The slope of the ring oscillator with respect to temperature, 1, can be adjusted by changing the value of τ, that is, A, and k2 can be adjusted by both A and B.

次にアップカウンタB107の構成ビット数がノ。Next, the number of constituent bits of up counter B107 is .

ビットである場合、式(5)は H=に、τθ+(k2τ十B)−2j・工  (0)工
:オーバー70−回数 となる。従って例えば、kx=20.に、=4500の
時にθ= 0 (℃)でN=0.θ=50℃でN=50
とするためには、ノ=5の場合50=20−  τ ・
 20 より、 τ= 0.125→A=512 また 50=20−T・50+(4500・τ+B)−
2’・工より J3= 2.5 工=20 となり、Bは整数値しかとれないので B=2又は5 となる。オーバーフロー回数は20となる。
In the case of bits, equation (5) becomes H=, τθ+(k2τ0B)−2j・work (0)work: over 70−number of times. Therefore, for example, kx=20. When =4500, θ=0 (℃) and N=0. N=50 at θ=50℃
In order to do this, in the case of No = 5, 50 = 20 - τ ・
From 20, τ= 0.125→A=512 and 50=20−T・50+(4500・τ+B)−
From 2'・work, J3 = 2.5 work = 20, and since B can only take an integer value, B = 2 or 5. The number of overflows is 20.

式(6)より、リングオシレーター105の傾き調整の
分解能は比較回路10日に印加される最大分周周波数に
反比例し、比較回路108の比較ビット数に比例するこ
とがわかる。さらに絶対値に2の調整の分解能はアップ
カウンタ107のビット数に比例する。
From equation (6), it can be seen that the resolution of the slope adjustment of the ring oscillator 105 is inversely proportional to the maximum frequency division frequency applied to the comparator circuit 10, and proportional to the number of comparison bits of the comparator circuit 108. Further, the resolution of the adjustment of 2 to the absolute value is proportional to the number of bits of the up counter 107.

次にリングオシレーターの説明を第2図から第3図で行
なう。第2図は温度に比例して、発振周波数が変化する
リングオシレーターの一構成図である。デプレッション
トランジスタ201により1. CM OSインバータ
ー20j、203,2.04は定電流駆動されており、
抵抗205,207゜209はウェル抵抗で、容置20
6,208,210はゲート構造の容置である。第2図
の回路の温度周波数特性を第3図に示す。
Next, the ring oscillator will be explained with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a configuration diagram of a ring oscillator whose oscillation frequency changes in proportion to temperature. 1 by the depression transistor 201; CM OS inverters 20j, 203, 2.04 are driven with constant current,
Resistors 205, 207° and 209 are well resistances, and the container 20
6, 208, 210 is a container for a gate structure. FIG. 3 shows the temperature-frequency characteristics of the circuit shown in FIG. 2.

第3図の特性は、ウェル抵抗100にΩ、容量5pFの
場合で、傾き、絶対値が異なっているρは、ICの製造
バラつきによるものと考えられる。またデプレッション
トランジスタ201による定電流値は約100sAと設
定した。
The characteristics shown in FIG. 3 are for the case where the well resistance is 100 Ω and the capacitance is 5 pF, and the difference in slope and absolute value of ρ is considered to be due to variations in IC manufacturing. Further, the constant current value of the depletion transistor 201 was set to about 100 sA.

第4図にはリングオシレーターの別の614成例を示し
た。デプレッショントランジスタ401とトランジスタ
402によりバイアス回路を414成し、バイアス回路
の出力で定電流トランジスタ403を駆動し、リングオ
シレーターのCMOSインバーター404,405,4
06を定電流駆動する〔発明の効果〕 以上述べた様に、本発明によれば、時計用の分周回路を
利用して、リングオシレーターのil1号を計数する時
間を作成するため、回路がrnj単である。また、外部
設定手段により、前記計数時fiJ]を可変とすること
により、リングオシレーターの出力信号周波数の温度に
対する傾きをlJ察し、温度情報の分解能を自由に決定
することができる。
FIG. 4 shows another 614 example of a ring oscillator. A bias circuit 414 is formed by a depletion transistor 401 and a transistor 402, and the output of the bias circuit drives a constant current transistor 403, and CMOS inverters 404, 405, 4 of a ring oscillator are used.
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, in order to create the time for counting the ring oscillator il1 using a clock frequency dividing circuit, the circuit rnj is simple. Furthermore, by making the counting time [fiJ] variable by an external setting means, the slope of the ring oscillator output signal frequency with respect to temperature can be detected, and the resolution of temperature information can be freely determined.

さらに、プリセット可能なアップカウンタの使用により
、リングオシレーターの出力信号のオフセット調整がで
き、また前記アップカウンタのオーバーフローを利用す
ることにより所望の温度で、温度′1n報N=0とする
ことができる。
Furthermore, by using a presettable up-counter, it is possible to adjust the offset of the output signal of the ring oscillator, and by using the overflow of the up-counter, it is possible to set the temperature '1n signal N=0 at a desired temperature. .

またリングオシレーターの占有面積は例えば6bit 
A/Dコンバーターと比較して半分以下であり、また、
製造上の困難性もない。さらに、リングオシレーターの
動作−流は100sA程度と小さく、サンプリング動作
させれば、平均動作゛電流は十分小さくすることができ
、本発明の回路の利用範囲は、時計用に限らず、体温計
や計測用としても利用でき大変広い。
Also, the area occupied by the ring oscillator is, for example, 6 bits.
It is less than half that of an A/D converter, and
There are no manufacturing difficulties. Furthermore, the operating current of the ring oscillator is as small as about 100 sA, and by performing sampling operation, the average operating current can be made sufficiently small.The scope of use of the circuit of the present invention is not limited to watches, but also for thermometers and It is very spacious and can be used for business purposes.

外部設定手段は例えばヒユーズ、IICFROM。Examples of external setting means include fuses and IICFROM.

11’AMO3,ボンディング等限定されない。11'AMO3, bonding, etc. are not limited.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の回路の実施例を示した図。 第2図はリングオシレーターの一回路例を示した図・ 
                     。 第3図は第2図のリングオシレーターの温度周波数特性
を示した図。 第4図はリングオシレーターの他の回路例を示した図。 111:制御回路 407〜4o9:抵 抗 410〜412:コンデンサ 以  上
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the circuit of the present invention. Figure 2 is a diagram showing an example of a ring oscillator circuit.
. FIG. 3 is a diagram showing the temperature frequency characteristics of the ring oscillator shown in FIG. 2. FIG. 4 is a diagram showing another example of a ring oscillator circuit. 111: Control circuit 407-4o9: Resistor 410-412: Capacitor or higher

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 水晶発振回路と該発振回路の出力信号から計時単位信号
を作成する分周回路と、温度変化に比例して発振周波数
が変化するリングオシレーターと、外部設定手段Bと、
該外部設定手段BによりプリセットされるカウンタBと
、外部設定手段Aと、該外部設定手段Aの設定内容と前
記分周回路の内容とを比較する比較手段とを有し、前記
比較手段の出力に応じて、前記リングオシレーターの出
力信号を前記カウンタBで計数することを特徴とする測
温回路。
A crystal oscillator circuit, a frequency divider circuit that creates a time measurement unit signal from the output signal of the oscillation circuit, a ring oscillator whose oscillation frequency changes in proportion to temperature change, and external setting means B;
It has a counter B preset by the external setting means B, an external setting means A, and a comparison means for comparing the setting contents of the external setting means A and the contents of the frequency dividing circuit, and the output of the comparison means A temperature measurement circuit characterized in that the output signal of the ring oscillator is counted by the counter B in accordance with the above.
JP59226251A 1984-10-26 1984-10-26 Temperature measuring circuit Expired - Lifetime JPH0823511B2 (en)

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