KR20080114196A

KR20080114196A - 아날로그-디지털 변환기, 이를 포함하는 온도정보 출력장치및 그 수행방법

Info

Publication number: KR20080114196A
Application number: KR1020070063540A
Authority: KR
Inventors: 정종호; 이재진; 곽계달; 임종만; 최재웅; 채명준
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2008-12-31

Abstract

본 발명은 아날로그-디지털 변환기, 이를 포함하는 온도정보 출력장치 및 그 수행방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 아날로그-디지털 변환기는, 미리 설정된 시간 동안 변환대상 전압을 반전단자 측에 입력받고 상기 변환대상 전압보다 높은 제1전압을 비반전단자 측에 입력받아 양의 기울기로 적분하고, 상기 미리 설정된 시간 이후에는 반전단자 측에 상기 변환대상 전압 대신 상기 제1전압보다 높은 제2전압을 입력받아 음의 기울기로 적분하여 그 값을 출력하는 적분부; 및 상기 미리 설정된 시간 동안 올라간 상기 적분부의 출력전압이 일정 레벨로 떨어지는데 걸리는 시간을 카운팅하여 디지털코드로 출력하는 카운팅부를 포함한다.

아날로그-디지털 변환, 온도정보 출력장치, 메모리장치

Description

아날로그-디지털 변환기, 이를 포함하는 온도정보 출력장치 및 그 수행방법{Method and Device for Analog-Digital converting, On die Thermal Sensor including thereof, and Method of the same}

도 1은 종래의 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 온도정보 출력장치의 구성도.

도 2는 종래의 적분형 아날로그-디지털 변환기의 구성도.

도 3은 음전압을 사용하지 아니하는 적분형 아날로그-디지털 변환기의 구성도

도 4는 본 발명에 따른 아날로그-디지털 변환기 및 이를 포함하는 온도정보 출력장치의 일실시예 구성도

도 5a,b는 도 4의 적분부의 출력전압의 시간에 따른 변화를 도시한 그래프

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

410: 온도감지부 420: 적분부

430: 카운팅부 440: 제어부

본 발명은 아날로그-디지털 변환기(Analog-Digital Converter) 및 이를 포함하는 온도정보 출력장치(On Die Thermal Sensor)에 관한 것이다.

아날로그-디지털 변환기란 아날로그(analog) 형태를 가지고 있는 신호를 디지털(digital) 형태의 신호를 바꾸어 주는 장치를 말하는데, 예를 들면 아날로그 형태의 전압을 그 전압에 대응하는 디지털코드로 바꾸어 주는 장치를 말한다.

아날로그-디지털 변환기에 대해 설명하기 위하여 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 온도정보 출력장치에 대해 알아본다. 참고로, 온도정보 출력장치는 반도체 메모리장치(DRAM) 등에서 온도에 따라 리프레쉬(refresh) 주기를 조절하기 위하여 사용된다.

도 1은 종래의 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 온도정보 출력장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면 종래의 온도정보 출력장치는 온도감지부(100)와 아날로그-디지털 변환기(110)를 포함하여 구성된다.

구체적으로 온도감지부(100)는 소자의 온도나 전원전압의 변화에 영향을 받지 않는 밴드갭(bandgap) 회로 중에서 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT: Bipolar Junction Transistor)의 베이스-이미터 전압(Vbe)의 변화가 약 -1.8mV인 것을 이용함으로써 온도를 감지한다. 그리고 미세하게 변동되는 바이폴라 접합 트랜지스 터(BJT)의 베이스-이미터 전압(Vbe)을 증폭함으로써 온도에 1:1로 대응하는 제1전압(Vtemp)을 출력한다. 즉, 온도가 높을수록 낮아지는 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)의 베이스-이미터 전압(Vbe)을 출력한다.

아날로그-디지털 변환기(110)는 전압비교수단(120), 카운터수단(130), 컨버팅수단(140)을 포함하여 구성되며, 온도감지부(100)에서 출력된 제1전압을 디지털코드(Digital code)인 온도정보코드(Thermal code)로 변환하여 출력한다.

아날로그-디지털 변환기(110)의 동작을 보면, 컨버팅수단(140)은 디지털-아날로그 변환기로서 카운터수단(130)으로부터 출력되는 디지털값인 온도정보코드(Thermal code)에 응답하여 아날로그 전압값인 제2전압(DACOUT)을 출력한다. 참고로 컨버팅수단(140)으로 입력되는 VULIMIT, VLLIMIT 전압은 제2전압(DACOUT)이 변동될 수 있는 최대값과 최소값을 설정하기 위한 전압이다.

그리고, 전압비교수단(120)은 제1전압(Vtemp)과 제2전압(DACOUT)을 비교하여 제1전압(Vtemp)의 전위레벨이 제2전압(DACOUT)의 전위레벨보다 작은 전위레벨일 경우 카운터수단(130)에서 미리 설정된 온도정보코드(Thermal code)를 감소시키도록 하는 감소신호(DEC)를 출력하고, 제1전압(Vtemp)의 전위레벨이 제2전압(DACOUT)의 전워레벨보다 큰 전위레벨일 경우 카운터수단(130)의 미리 설정된 온도정보코드(Thermal code)를 증가시키도록 하는 증가신호(INC)를 출력한다.

또한, 카운터수단(130)은 전압비교수단(120)으로부터 제어신호인 증가신호(INC) 혹은 감소신호(DEC)를 입력받아서 내부에 미리 설정된 디지털코드를 증가시키거나 감소시켜서 온도정보를 가지고 있는 온도정보코드(Thermal code)를 출력 한다.

전체적인 동작을 정리하면, 아날로그-디지털 변환기(110)는 제1전압(Vtemp)과 제2전압(DACOUT)을 비교하여 온도정보코드(Thermal code)를 증가시키거나 감소시키는 일을 반복하여, 제2전압(DACOUT)이 제1전압(Vtemp)을 추적하게 되고, 추적이 완료되었을 때의 온도정보코드(Thermal code)는 제1전압(Vtemp)을 디지털 변환한 값이 된다.

상술한 바와 같은 아날로그 디지털 변환기(110)는 제1전압(Vtemp)을 디지털 변환함에 있어서, 제2전압(DACOUT)으로 제1전압(Vtemp)을 추적하는 방법을 사용한다, 따라서 이러한 아날로그-디지털 변환기(110)를 추적형 아날로그-디지털 변환기(Tracking Analog-Digital converter)라고 한다.

도 2는 종래의 적분형 아날로그-디지털 변환기의 구성도이다.

종래의 적분형 아날로그-디지털 변환기(Integrating Analog-Digital Converter)는 연산증폭기(210), 저항(R), 캐패시터(C), 비교기(220), 앤드게이트(230), 카운터(240) 등을 포함하여 구성된다. 그 대략적인 동작은 연산증폭기(210)를 이용하여 음전압인 기준전압(-Vref)을 적분하여 시간이 지날수록 증가하는 제2전압(Vout)을 출력하고, 제2전압(Vout)이 제1전압(Vin)에 도달할 때까지 입력되는 클럭(CLK)의 수를 카운트하는 방법으로 제1전압(Vin)을 디지털변환하는 방식을 사용하는 아날로그-디지털 변환기이다.

구체적으로, 연산증폭기(210)(OP-Amp: Operational-Amplifier)는 적분을 수행한다. 연산증폭기(210)의 반전단자(-)에 흐르는 전류에 관한 식을 세워보면 {(0- Vref)/R}=C(d(0-Vout)/dt)가 되고, 이를 정리하면 Vout=(Vref/RC)*t이 된다. 즉, 연산증폭기(210)에서는 시간이 흐를수록 증가하는 제2전압(Vout)을 출력한다.

비교기(220)는 연산증폭기(210)에서 출력된 제2전압(Vout)과 디지털로 변환하려고 하는 아날로그 전압인 제1전압(Vin)을 비교한다. 구체적으로 제1전압(Vin)이 더 클 경우에는 논리'하이'레벨의 전압(이하, '하이')을 출력하지만, 제2전압(Vout)이 더 클 경우에는 논리'로우'레벨의 전압(이하 '로우')을 출력한다. 따라서 동작 초기에는 '하이'를 출력하겠지만, 시간이 흘러 제2전압(Vout)이 제1전압(Vin)보다 커지면 '로우'를 출력하게 된다.

앤드게이트(230)는 비교기(220)의 출력과 클럭(CLK)을 입력받아 동작한다. 따라서 비교기(220)의 출력이 '하이'일 때는 클럭(CLK)을 그대로 카운터(240)에 출력하지만, 비교기(220)의 출력이 '로우'일때는 클럭(CLK)에 상관없이 '로우'를 출력한다.

카운터(240)는 앤드게이트로(230)부터 출력되는 '하이'의 갯수를 카운트(count)하여 디지털코드(Digital code)를 생성한다. 즉, 제2전압(Vout)이 제1전압(Vin)보다 커질때 까지의 시간 동안 클럭(CLK)을 카운트하여 디지털코드(Digital code)를 생성하는데, 이러한 원리를 이용하여 아날로그 형태의 제1전압(Vin)을 디지털 형태의 디지털코드(Digital code)로 변환하게 된다.

적분형 아날로그-디지털 변환기(도 2)는 상술했던 추적형 아날로그-디지털 변환기(도 1의 변환기)보다 더욱 오차가 적은 아날로그-디지털 변환작업을 수행할 수 있다. 그러나 반도체 메모리장치 등에서는 적분형 아날로그-디지털 변환기(도 2)를 거의 사용하지 않는다.

그 이유는 종래의 적분형 아날로그-디지털 변환기(도 2)는 연산증폭기에서 출력되는 제2전압(Vout)이 양의 값을 갖게 하기 위하여, 반전단자(-)에 입력되는 기준전압으로 음전압(-Vref)을 사용한다는데 있다. 왜냐하면 음전압(-Vref)을 생성하기 위해서는 기존의 회로에 추가적으로 음전압을 펌핑(pumping)하는 전하펌프가 필요한데, 이는 칩(chip) 면적을 증가시키고 전류소모를 증가시킨다는 문제점이 있기 때문이다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 음전압이 필요하지 않은 적분형 아날로그-디지털 변환기 및 이를 포함하는 온도정보 출력장치를 제공하는데 그 목적이 있으며, 아울러 R, C등 소자값의 변화에 관계없이 아날로그-디지털 변환을 하고자 함에 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 아날로그-디지털 변환기는, 미리 설정된 시간 동안 양의 값을 갖는 변환대상 전압을 반전단자 측에 입력받고 상기 변환대상 전압보다 높은 제1전압을 비반전단자 측에 입력받아 양의 기울기로 적분하고, 상기 미리 설정된 시간 이후에는 반전단자 측에 상기 변환대상 전압 대신 상기 제1전압보다 높은 제2전압을 입력받아 음의 기울기로 적분하여 그 값을 출력 하는 적분부; 및 상기 미리 설정된 시간 동안 올라간 상기 적분부의 출력전압이 일정 레벨로 떨어지는데 걸리는 시간을 카운팅하여 디지털코드로 출력하는 카운팅부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 온도정보 출력장치는, 온도에 따라 변하는 양의 값을 갖는 온도정보 전압을 출력하는 온도감지부; 미리 설정된 시간 동안 상기 온도정보 전압을 반전단자 측에 입력받고 상기 온도정보 전압보다 높은 제1전압을 비반전단자 측에 입력받아 양의 기울기로 적분하고, 상기 미리 설정된 시간 이후에는 반전단자 측에 상기 온도정보 전압 대신 상기 제1전압보다 높은 제2전압을 입력받아 음의 기울기로 적분하여 그 값을 출력하는 적분부; 및 상기 미리 설정된 시간 동안 올라간 상기 적분부의 출력전압이 일정 레벨로 떨어지는데 걸리는 시간을 카운팅하여 온도정보코드를 생성하는 카운팅부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 아날로그-디지털 변환방법은, 미리 설정된 시간 동안 양의 값을 갖는 변환대상 전압과 상기 변환대상 전압보다 높은 제1전압의 차를 양의 기울기로 적분하는 제1단계; 상기 제1단계에서 적분된 값으로부터 출발하여 상기 제1전압보다 높은 제2전압과 상기 제1전압의 차이를 음의 기울기로 적분하는 제2단계; 및 상기 제1단계에서 적분된 전압이 상기 제2단계의 적분에 의해 일정전압 이하로 떨어지는데 걸리는 시간을 카운팅하여 디지털코드를 생성하는 제3단계를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 온도정보 생성방법은, 온도에 따라 그 값이 변화하는 양의 값을 갖는 온도정보 전압을 생성하는 제1단계; 미리 설정된 시간 동안 상기 온도정보 전압과 상기 온도정보 전압보다 높은 제1전압의 차를 양의 기울기로 적분하는 제2단계; 상기 제2단계에서 적분된 값으로부터 출발하여 상기 제1전압보다 높은 제2전압과 상기 제1전압의 차이를 음의 기울기로 적분하는 제3단계; 및 상기 제2단계에서 적분된 전압이 상기 제3단계의 적분에 의해 일정전압 이하로 떨어지는데 걸리는 시간을 카운팅하여 온도정보코드를 생성하는 제4단계를 포함한다.

이하 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 음전압을 사용하지 아니하는 적분형 아날로그-디지털 변환기의 구성도이다.

도면을 보면, 연산증폭기(310)의 비반전단자(+)에 종래와 같이 접지단이 연결되지 않고 Vx전압이 연결되어 있다. 여기서 Vx 전압은 반전단자(-)에 입력되는 Vref 전압보다 큰 전압이다. 따라서 Vout={(Vx-Vref)/RC*t+Vx}가 된다.(여기서 Vx>Vref) Vref보다 높은 전압인 Vx를 연산증폭기(310)의 비반전단자(+)에 입력하게 되기 때문에, Vref값이 양의 값이어도 되며 아날로그-디지털 변환기가 음전압을 필요로 하지 않고, 추가적인 음전압 펌핑회로를 필요로 하지 않는다.

이 경우 Vout={(Vx-Vref)/RC*t+Vx} 이 (아날로그-디지털)변환대상 전압인 Vtemp의 값에 도달할 때까지 입력되는 클럭(CLK)의 수를 카운트하여 디지털코드(Thermal code)가 생성된다. 즉, 시간 t=(Vtemp-Vx)*RC/(Vx-Vref) 동안 입력되는 클럭의 수를 카운트하여 디지털코드(Thermal code)를 생성한다.

디지털코드(Thermal code)를 카운트하는 시간 t에 관한 상기 식을 보면 식 내에 R, C의 계수가 들어간다. 저항 및 캐패시터의 용량에 따라 결정되는 R, C의 값은 제조공정에 따라서 달라질 수 있다. 따라서, 도 3의 아날로그-디지털 변환기는 음전압은 필요로 하지 않지만 공정상의 변화에 따라 R, C의 값이 바뀔 수 있어 정확한 아날로그-디지털 변환이 이루어질 수 없다는 문제점이 있다.

도 4는 본 발명에 따른 아날로그-디지털 변환기 및 이를 포함하는 온도정보 출력장치의 일실시예 구성도이다.

도 4에 도시된 아날로그-디지털 변환기 및 이를 포함하는 온도정보 출력장치는, 도 3과 마찬가지로 음전압을 필요로하지 않으며, 공정상의 차이에서 오는 R, C값이 변하더라도 정확한 아날로그-디지털 변환작업을 수행한다.

본 발명에 따른 아날로그-디지털 변환기는 도면과 같이, 적분부(420)와 카운팅부(430)를 포함한다.

적분부(420)는 미리 설정된 시간(T1) 동안 양의 값을 갖는 변환대상 전압(VTEMP)을 반전단자(-) 측에 입력받고 변환대상 전압보다 높은 제1전압(VX)을 비반전단자 측에 입력받아 양의 기울기로 적분하고, 미리 설정된 시간(T1) 이후에는 반전단자 (-)측에 상기 변환대상 전압(VTEMP) 대신 제1전압보(VX)다 높은 제2전압(VREF)을 입력받아 음의 기울기로 적분하여 적분된 값을 출력한다.

이러한 적분부(420)는 미리 설정된 시간 이전(T1시간 동안)에는 변환대상 전압(VTEMP)을 공급하고, 미리 설정된 시간 이후(T2시간)에는 제2전압(VREF)을 공급 하기 위한 스위칭수단(422); 스위칭수단(422)을 통해 공급되는 전압을 저항(R)을 통해 자신의 반전단자(-)에 입력받고, 제1전압(VX)을 비반전단자(+)에 입력받으며, 자신의 출력단(VOUT)은 캐패시터(C)를 통해 반전단자(-)에 피드백(feed back)하는 연산증폭기(421)를 포함하여 구성될 수 있다.

카운팅부(430)는 미리 설정된 시간(T1) 동안 올라간 적분부(420)의 출력 전압(VOUT)이 일정 레벨(VX)로 떨어지는데 걸리는 시간을 카운팅하여 디지털코드(Thermal code)로 출력한다. 즉, T1시간 이후부터 Vout=Vx가 되기까지의 시간인 T2시간 동안 디지털 코드(Thermal code)를 카운팅한다.

이러한 카운팅부(430)는 연산증폭기(421)의 출력(VOUT)과 제1전압(VX)을 비교하는 비교기(431); 비교기(431)의 출력, 클럭(CLK), 및 아날로그-디지털 변환기의 인에이블 시점으로부터 미리 설정된 시간 경과후(T1시간이 끝나고 T2시간이 시작되는 시점) 인에이블 되는 카운팅 시작신호(S2)를 입력받는 앤드게이트(432); 및 앤드게이트(432)의 출력에 응답하여 디지털코드(Thermal code)를 카운팅(counting)하는 카운터(433)를 포함하여 구성될 수 있다.

아날로그-디지털 변환작업을 수행하는 적분부(420)와 카운팅부(430)는 제어부(440)에 의해서 제어되는데. 제어부(440)는 아날로그-디지털 변환기의 인에이블 시점에 적분부(420)가 동작을 시작하게 제어하는 신호(S1)와, 앤드게이트(432)와 스위칭수단(422)을 제어하기 위한 카운팅 시작신호(S2)를 생성한다. 상세하게 제어부(440)는 아날로그-디지털 변환기의 인에이블 시점에 캐패시터(C) 양 끝단이 열리게 제어하며, 이로부터 T1시간이 경과하면 S2신호를 인에이블 시켜 스위칭수 단(422)의 스위칭 동작이 일어나게 하고, 카운팅부(430)가 카운팅 동작을 시작하게 한다.(앤드게이트에 '하이'의 S2신호를 인가함으로써) 이러한 제어부(440)는 일반적인 딜레이 회로를 이용하여 또는 클럭을 카운트하여 T1시간이 지난 후에 S2신호에 인에이블 되게 설계할 수 있으며, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 설계 및 실시할 수 있는 것이기 때문에 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.

전체적인 동작을 살펴보면, 아날로그-디지털 변환기가 인에이블 되면, 스위치 S1이 열려 적분부(420)의 동작이 시작된다. 이때는 연산증폭기(421)의 반전단자(-)에는 변환대상 전압(VTEMP)이, 비반전단자(-)에는 제1전압(VX)이 입력되기 때문에 연산증폭기 출력단의 전압 VOUT={(VX-VTEMP)/RC*t+Vx}가 된다. 그리고 VX>VTEMP 이기 때문에 VOUT은 양의 기울기를 갖고 커지게 된다. 이러한 동작은 미리 설정된 시간인 T1시간 동안 계속된다. 미리 설정된 시간 T1은 어느 값이던지 가능하지만, VTEMP가 가장 낮은 전압일 때 VOUT이 최대로 올라가는데 걸리는 시간으로 설정하면, 더욱 정확한 아날로그-디지털 변환을 수행할 수 있다.(T2시간의 길이가 전체적으로 길어지기 때문에)

그리고 T1시간이 경과한 후 카운팅 시작신호 S2가 인에이블 되면 연산증폭기(421)의 반전단자에(-)는 변환대상 전압(VTEMP) 대신에 제2전압(VREF)이 입력된다. 이제부터 적분부(420)는 상기 T1시간 동안의 적분된 값부터 출발하여 적분을 시작하게 되면 연산증폭기 출력단의 전압 VOUT={(VX-VREF)/RC*t+(VX-VTEMP)/RC*T1+VX}가 된다. 이때 VREF>VX이기 때문에 VOUT은 음의 기울기로 적분되 게 된다. 그리고 이때부터 카운팅 시작신호 S2가 인에이블 되기 때문에 카운팅부(430)도 클럭(CLK)을 입력받아 디지털코드(Thermal code)의 카운팅을 시작한다. 카운팅부(430)는 VOUT이 VX의 레벨보다 낮아져서 비교기(431)의 출력이 '로우'로 떨어질때까지 카운팅을 한다. 이렇게 T1시간이 경과된 후 VOUT이 VX의 레벨로 떨어질때까지 걸리는 시간을 T2시간이라 하는데 T2=(VTEMP-VX)/(VX-VREF)*T1이 된다. 여기서의 VX, VREF, T1은 모두 고정된 값이기 때문에 시간 T2는 VTEMP에 의존하여 변하게 되며, 시간 T2동안 입력되는 클럭(CLK)의 수를 카운팅하면 변환대상 전압인 VTEMP를 디지털로 변환할 수 있다.

상기 T2에 관한 식을 보면, 식에서 R,C가 사라진 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 아날로그-디지털 변환기는 공정상의 변화(process variation or offset)에 따라 R, C의 값이 바뀌더라도 정확한 아날로그-디지털 변환작업(analog-digital converting)을 수행하는 것이 가능하다.

디램 등에서 쓰이는 온도정보 출력장치(On Dir Thermal sensor)는 상술한 아날로그 변환기(420+430)와 온도감지부(410)를 포함한다. 온도감지부(410)에서는 온도에 따라 변하는 온도정보 전압(VTEMP 상기 변환대상 전압)을 출력하게 되고, 이 온도정보 전압(VTEMP)을 상술한 아날로그-디지털 변환기(420+430)에서 온도정보코드(Thermal code)로 변환시켜 온도정보를 출력하게 된다. 온도정보 전압(VTEMP)은 종래기술에서 설명한 바와 같이, BJT 트랜지스터의 베이스-이미터 전압을 이용하여 생성될 수 있다.

도 5a,b는 도 4의 적분부의 출력전압의 시간에 따른 변화를 도시한 그래프이 다.

도 5a와 b 두 가지의 경우를 도시하고 있는데, 도 5a의 경우가 도 5b의 경우보다 변환대상 전압 VTEMP의 값이 낮을 때를 나타낸다. 도면을 보면, VTEMP가 높을때보다 낮을때 T1시간 동안 VOUT의 기울기가 크다는 것을 확인할 수 있다. 그리고 T2시간동안 클럭(CLK)을 카운팅하여 디지털코드가 생성되는데, VTEMP의 값과는 상관없이 T2시간동안은 VOUT이 항상 동일한 기울기를 유지하게 되므로, 도 5a가 도 5b에서 보다 많은 수의 클럭(CLK)을 카운팅하여 디지털코드(Thermal code)를 생성하게 된다.

도 4와 도 5를 다시 참조하면, 본 발명에 따른 아날로그-디지털 변환방법은, 미리 설정된 시간 동안(T1) 양의 값을 갖는 변환대상 전압(VTEMP)과 상기 변환대상(VTEMP) 전압보다 높은 제1전압(VX)의 차를 양의 기울기로 적분하는 제1단계(T1시간 동안의 적분); 상기 제1단계에서 적분된 값{(VX-VTEMP)/RC*T1+VX}으로부터 출발하여 상기 제1전압(VX)보다 높은 제2전압(VREF)과 상기 제1전압(VX)의 차이를 음의 기울기로 적분하는 제2단계(T2시간 동안의 적분); 및 상기 제1단계에서 적분된 전압이 상기 제2단계의 적분에 의해 일정전압 이하로 떨어지는데 걸리는 시간(T2시간)을 카운팅하여 디지털코드(Thermal)를 생성하는 제3단계를 포함한다. 여기서의 일정전압은 상기 제1전압(VX)일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 온도정보 출력방법은, 상술한 아날로그-디지털 변환방법에서 변환하는 변환대상 전압을 온도정보 전압(VTEMP)으로 함으로써 온도정보 코드(Thermal code)를 생성한다. 따라서 본 발명에 따른 온도정보 출력방법은, 온도 에 따라 그 값이 변화하는 양의 값을 갖는 온도정보 전압(VTEMP)을 생성하는 제1단계; 미리 설정된 시간(T1) 동안 상기 온도정보 전압(VTEMP)과 상기 온도정보 전압보다 높은 제1전압(VX)의 차를 양의 기울기로 적분하는 제2단계(T1시간 동안의 적분); 상기 제2단계에서 적분된 값{(VX-VTEMP)/RC*T1+VX}으로부터 출발하여 상기 제1전압(VX)보다 높은 제2전압(VREF)과 상기 제1전압(VX)의 차이를 음의 기울기로 적분하는 제3단계(T2시간 동안의 적분); 및 상기 제2단계에서 적분된 전압이 상기 제3단계의 적분에 의해 일정전압 이하로 떨어지는데 걸리는 시간(T2시간)을 카운팅하여 온도정보코드(Thermal code)를 생성하는 제4단계를 포함한다. 역시 여기서의 일정전압은 상기 제1전압일 수 있으며, 온도정보 전압(VTEMP)은 온도에 따라 변하는 BJT 트랜지스터의 베이스-이미터 전압을 증폭하는 방법으로 생성할 수 있다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 일실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 알 수 있을 것이다.

상술한 본 발명에 따른 아날로그-디지털 변환기(Analog-Digital Concerter)는 변환기 내에서 사용되는 전압으로 음전압을 필요로하지 않으므로 전하펌프를 필요로 하지 않는다는 장점이 있으며, 따라서 디램(DRAM) 등에서 사용되는 온도정보 출력장치(On Die Thermal Sessor)에 적용되는 것이 용이하다.

또한, 아날로그-디지털 변환을 함에 있어서 R, C 등의 값에 영향을 받지 않기 때문에 더욱 정확한 아날로그-디지털 변환작업을 수행할 수 있다는 장점이 있다.

Claims

미리 설정된 시간 동안 양의 값을 갖는 변환대상 전압을 반전단자 측에 입력받고 상기 변환대상 전압보다 높은 제1전압을 비반전단자 측에 입력받아 양의 기울기로 적분하고, 상기 미리 설정된 시간 이후에는 반전단자 측에 상기 변환대상 전압 대신 상기 제1전압보다 높은 제2전압을 입력받아 음의 기울기로 적분하여 그 값을 출력하는 적분부; 및

상기 미리 설정된 시간 동안 올라간 상기 적분부의 출력전압이 일정 레벨로 떨어지는데 걸리는 시간을 카운팅하여 디지털코드로 출력하는 카운팅부

를 포함하는 아날로그-디지털 변환기.
제 1항에 있어서,

상기 적분부의 출력전압이 떨어지는 일정 레벨은,

상기 제1전압인 것을 특징으로 하는 아날로그-디지털 변환기.
제 1항에 있어서,

상기 카운팅부는,

상기 미리 설정된 시간 이후 상기 적분부의 출력전압이 상기 일정 전압의 레 벨로 떨어질 때까지 입력되는 클럭의 수를 카운트하여 상기 디지털코드를 생성하는 것을 특징으로 하는 아날로그-디지털 변환기.
제 1항에 있어서,

상기 적분부는,

상기 미리 설정된 시간 이전에는 상기 변환대상 전압을, 상기 미리 설정된 시간 이후에는 상기 제2전압을 공급하기 위한 스위칭수단; 및

상기 스위칭수단을 통해 공급되는 전압을 저항을 통해 자신의 반전단자에 입력받고, 상기 제1전압을 비반전단자에 입력받으며, 자신의 출력단은 캐패시터를 통해 반전단자에 피드백하는 연산증폭기

를 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그-디지털 변환기.
제 4항에 있어서,

상기 카운팅부는,

상기 연산증폭기의 출력과 상기 제1전압을 비교하는 비교기;

상기 비교기의 출력, 클럭, 및 상기 아날로그-디지털 변환기의 인에이블 시점으로부터 상기 미리 설정된 시간 경과 후 인에이블 되는 카운팅 시작신호를 입력받는 앤드게이트; 및

상기 앤드게이트의 출력에 응답하여 상기 디지털코드를 카운트하는 카운터

를 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그-디지털 변환기.
제 5항에 있어서,

상기 아날로그-디지털 변환기는,

상기 아날로그-디지털 변환기 인에이블 시점에 상기 적분부가 동작을 시작하게 제어하는 신호와, 상기 앤드게이트와 상기 스위칭수단을 제어하기 위한 상기 카운팅 시작신호를 생성하는 제어부

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그-디지털 변환기.
온도에 따라 변하는 양의 값을 갖는 온도정보 전압을 출력하는 온도감지부;

미리 설정된 시간 동안 상기 온도정보 전압을 반전단자 측에 입력받고 상기 온도정보 전압보다 높은 제1전압을 비반전단자 측에 입력받아 양의 기울기로 적분하고, 상기 미리 설정된 시간 이후에는 반전단자 측에 상기 온도정보 전압 대신 상기 제1전압보다 높은 제2전압을 입력받아 음의 기울기로 적분하여 그 값을 출력하는 적분부; 및

상기 미리 설정된 시간 동안 올라간 상기 적분부의 출력전압이 일정 레벨로 떨어지는데 걸리는 시간을 카운팅하여 온도정보코드를 생성하는 카운팅부

를 포함하는 온도정보 출력장치.
제 7항에 있어서,

상기 적분부의 출력전압이 떨어지는 일정 레벨은,

상기 제1전압인 것을 특징으로 하는 온도정보 출력장치.
제 7항에 있어서,

상기 카운팅부는,

상기 미리 설정된 시간 이후 상기 적분부의 출력전압이 상기 일정 전압의 레벨로 떨어질 때까지 입력되는 클럭의 수를 카운트하여 상기 온도정보코드를 생성하는 것을 특징으로 하는 온도정보 출력장치.
제 7항에 있어서,

상기 적분부는,

상기 미리 설정된 시간 이전에는 상기 온도정보 전압을, 상기 미리 설정된 시간 이후에는 상기 제2전압을 공급하기 위한 스위칭수단; 및

상기 스위칭수단을 통해 공급되는 전압을 저항을 통해 자신의 반전단자에 입 력받고, 상기 제1전압을 비반전단자에 입력받으며, 자신의 출력단은 캐패시터를 통해 반전단자에 피드백하는 연산증폭기

를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도정보 출력장치.
제 10항에 있어서,

상기 카운팅부는,

상기 연산증폭기의 출력과 상기 제1전압을 비교하는 비교기;

상기 비교기의 출력, 클럭, 및 상기 아날로그-디지털 변환기의 인에이블 시점으로부터 상기 미리 설정된 시간 경과 후 인에이블 되는 카운팅 시작신호를 입력받는 앤드게이트; 및

상기 앤드게이트의 출력에 응답하여 상기 온도정보코드를 카운트하는 카운터

를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도정보 출력장치.
제 11항에 있어서,

상기 온도정보 출력장치는,

상기 아날로그-디지털 변환기 인에이블 시점에 상기 적분부가 동작을 시작하게 제어하는 신호와, 상기 앤드게이트와 상기 스위칭수단을 제어하기 위한 상기 카운팅 시작신호를 생성하는 제어부

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도정보 출력장치.
제 7항에 있어서,

상기 온도정보 전압은,

온도에 따라 변하는 BJT트랜지스터의 베이스-이미터 전압을 이용해 생성한 전압임을 특징으로 하는 온도정보 출력장치.
미리 설정된 시간 동안 양의 값을 갖는 변환대상 전압과 상기 변환대상 전압보다 높은 제1전압의 차를 양의 기울기로 적분하는 제1단계;

상기 제1단계에서 적분된 값으로부터 출발하여 상기 제1전압보다 높은 제2전압과 상기 제1전압의 차이를 음의 기울기로 적분하는 제2단계; 및

상기 제1단계에서 적분된 전압이 상기 제2단계의 적분에 의해 일정전압 이하로 떨어지는데 걸리는 시간을 카운팅하여 디지털코드를 생성하는 제3단계

를 포함하는 아날로그-디지털 변환방법.
제 14항에 있어서,

상기 일정전압은,

상기 제1전압인 것을 특징으로 하는 아날로그-디지털 변환방법.
온도에 따라 그 값이 변화하는 양의 값을 갖는 온도정보 전압을 생성하는 제1단계;

미리 설정된 시간 동안 상기 온도정보 전압과 상기 온도정보 전압보다 높은 제1전압의 차를 양의 기울기로 적분하는 제2단계;

상기 제2단계에서 적분된 값으로부터 출발하여 상기 제1전압보다 높은 제2전압과 상기 제1전압의 차이를 음의 기울기로 적분하는 제3단계; 및

상기 제2단계에서 적분된 전압이 상기 제3단계의 적분에 의해 일정전압 이하로 떨어지는데 걸리는 시간을 카운팅하여 온도정보코드를 생성하는 제4단계

를 포함하는 온도정보 생성방법.
제 16항에 있어서,

상기 일정전압은,

상기 제1전압인 것을 특징으로 하는 온도정보 생성방법.
제 16항에 있어서,

제1단계는,

온도에 따라 변하는 BJT 트랜지스터의 베이스-이미터 전압을 증폭하여 상기 온도정보 전압을 생성하는 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도정보 생성방법.