KR20090002487A - 펄스 발생 회로 및 이를 이용한 온도 센서 회로 - Google Patents

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KR20090002487A
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Abstract

본 발명은 낮은 전원전압에서 온도와 선형적으로 비례하는 지연량을 갖는 지연부를 이용하여 상기 온도에 비례하는 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 발생하는 펄스 발생 회로에 관한 것이다.
펄스 발생, 온도 센서, 전달 게이트

Description

펄스 발생 회로{PULSE GENERATOR}
도 1 은 종래 기술에 의한 펄스 발생 회로도이다.
도 2 와 도 3 은 종래 기술에 의한 펄스 발생 회로의 전송 지연 시간-온도 특성을 모의 실험한 시뮬레이션 결과 도면이다.
도 4 는 본 발명에 의한 펄스 발생 회로의 블럭도이다.
도 5 는 도 4 의 펄스 발생부의 회로도이다.
도 6 은 본 발명에 의한 펄스 발생 회로의 전송 지연 시간-온도 특성을 모의 실험한 시뮬레이션 결과 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 펄스 발생부
11 : 지연부
12 : 연산부
20 : 시간-디지털 변환부
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 펄스 발생 회로에 관한 것이다.
현재 널리 사용되고 있는 스마트 온도 센서는 대부분 밴드갭 기준 발생기와 아날로그-디지털 변환기를 이용하여 설계된다. 이러한 방식은 정확도가 굉장히 높은 반면 높은 전원 전압을 요구하고, 여러 칼리브레이션 기법을 사용하여 복잡한 구조를 갖는다. 따라서, 낮은 전원전압 및 작은 면적을 요구하는 제품에는 맞지 않는 단점이 있다.
최근 이러한 문제점을 개선한 시간-디지털 변환기 기반의 스마트 온도 센서는 밴드갭 기준 발생기와 아날로그-디지털 변환기를 사용하지 않아 저비용, 저 전력 특성을 갖고 있다.
이러한 온도 센서는 온도를 감지하여 온도에 비례하는 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 생성하는 펄스 발생 회로를 포함하고 있다.
도 1 은 종래 기술에 의한 펄스 발생 회로도이고, 도 2 와 도 3 은 도 1 의 지연부의 전송 지연 시간-온도 특성을 모의 실험한 시뮬레이션 결과 도면이다.
도 1 에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 의한 펄스 발생 회로는 입력신호를 일정 구간 지연시켜 출력하는 지연부(100)와, 상기 지연부(100)의 출력신호(A노드 신호)와 상기 입력신호(B노드 신호)에 응답하여 논리 연산하는 논리소자(200)를 포 함한다.
상기 지연부(100)는 다수의 인버터가 직렬 연결된 인버터 체인으로 구성된다.
상기 지연부(100)의 지연 시간은 다음과 같다.
Figure 112007048051043-PAT00001
수학식 1을 살펴보면, 높은 전원전압 환경에서는 VDD가 VT보다 매우 크게 되므로 VT에 의한 영향은 무시되고 따라서 모빌리티가 전송 지연 시간에 주요한 영향을 주게 된다. 그 결과로 인버터의 전송 지연 시간이 온도에 비례하는 특성을 갖게 된다.
하지만 낮은 전원 전압 환경에서는 이러한 특성이 나타나지 않게 되어 전송 지연 시간과 온도와의 선형성이 망가지게 되는 문제점이 있다. 인버터의 전송 지연 시간과 온도와의 관계를 높은 전원 전압(3.3V)과 낮은 전원 전압(1.35V)에서 모의 실험한 결과를 도 2 와 도 3 에 나타내었다.
이와 같이, 종래 기술에 의한 펄스 발생 회로는 높은 전원 전압에서는 전송 지연 시간이 온도에 선형적으로 비례하지만, 낮은 전원 전압에서는 전송 지연 시간과 온도와의 선형성이 망가져 정상적인 펄스 신호를 생성하지 못하는 문제점이 있 다.
따라서, 본 발명은 인버터 체인이, 낮은 전원전압에서 선형성이 좋지 않은 점을 개선하여 낮은 전원전압에서도 전송 지연 시간이 온도에 선형적인 특성을 갖도록 한 펄스 발생 회로를 제시한다.
또한, 본 발명은 상기 펄스 발생 회로를 이용하여 정확도가 높은 온도 센서 회로를 제시한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 펄스 발생 회로는 상기 펄스 발생 회로는 전달게이트를 이용하여 입력신호를 일정 구간 지연시켜 출력하는 지연부와, 상기 입력신호와 상기 지연부의 출력신호에 응답하여 논리 연산하는 연산부를 포함한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 온도 센서 회로는 낮은 전원전압에서 온도와 선형적으로 비례하는 지연량을 갖는 지연부를 포함하고, 온도를 감지하여 상기 온도에 비례하는 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 발생하는 펄스 발생부와, 상기 펄스 발생부로부터 출력되는 펄스 신호를 디지털 코드로 변환하여 출력하는 시간-디지털 변화부를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 4 는 본 발명에 의한 펄스 발생 회로의 블럭도이고, 도 5 는 도 4 의 펄스 발생부의 회로도이다.
도 4 와 도 5 에 도시한 바와 같이, 본 발명은 낮은 전원전압에서 온도와 선형적으로 비례하는 지연량을 갖는 지연부(11)를 포함하고, 온도를 감지하여 상기 온도에 비례하는 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 발생하는 펄스 발생부(10)와, 상기 펄스 발생부(10)로부터 출력되는 펄스 신호를 디지털 코드로 변환하여 출력하는 시간-디지털 변화부(20)를 포함한다.
도 5 에 도시한 바와 같이, 상기 펄스 발생부(10)는 전달게이트를 이용하여 입력신호를 일정 구간 지연시켜 출력하는 지연부(11)와, 상기 입력신호와 상기 지연부의 출력신호에 응답하여 논리 연산하는 연산부(12)를 포함한다.
상기 지연부(11)는 상기 입력신호를 지연시켜 출력하는 전달게이트 체인(111)과, 상기 전달게이트 체인(111)의 출력신호를 버퍼링하는 버퍼부(112)를 포함한다.
상기 지연부(11)는 상기 전달게이트 체인(111)과 버퍼부(112)를 복수개로 구성한다.
상기 연산부(12)는 상기 입력신호와 상기 지연부(11)의 출력신호에 응답하여 배타적 논리합 연산하는 논리소자를 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 트랜스미션 게이트의 전송 지연 시간은 다음과 같다.
Figure 112007048051043-PAT00002
수학식 2에서 모빌리티와 VT는 온도가 증가할수록 감소하므로 모빌리티 항은 온도가 올라갈수록 TP가 증가하도록 기여하고, (VDD-VT) 제곱항은 온도가 올라갈수록 TP가 감소하도록 기여한다. 즉 두 항은 서로 온도에 대하여 반대 방향으로 TP에 기여하게 되어 선형성에 악영향을 끼친다. 그러나 인버터 체인과는 달리 트랜스미션 게이트는 (VDD-VT)항이 제곱 형태로 TP에 기여하므로 그 영향이 작다. 이를 수식적으로 증명하기 위해 VT=VT0+VT로 정의하면 (VDD-VT) 제곱항을 다음과 같이 정리할 수 있다.
Figure 112007048051043-PAT00003
수학식 3을 살펴보면 처음 3개 항은 온도에 무관한 항이고, 4번째 항과 5번째 항은 서로 상쇄되는 경향으로 나타나고 마지막 6번째 항은 제곱 형태로 나타나 므로 작은 값으로 나타나게 된다. 결론적으로 VT가 TP에 주는 영향은 미미하게 되고 모빌리티가 전송 지연 시간에 주요하게 영향을 주게 되므로 따라서 TP가 온도에 선형적인 특성이 나타나게 된다.
그러나 인버터 체인이 펄스가 지연 라인을 통과해도 펄스 진폭이 감쇄하지 않는 반면, 트랜스미션 게이트 지연 라인은 펄스가 지연 라인을 통과할수록 감쇄하게 된다. 이를 방지하기 위하여 전송 게이트 체인(111)의 사이사이마다 복수의 인버터를 직렬 연결한 버퍼 회로(112)를 추가하였다.
도 6는 저 전원 전압인 VDD=1.35V에서의 온도와 지연 라인의 전송 지연 시간 사이의 관계를 모의실험을 통하여 측정한 결과이다. 도 6 에 도시한 바와 같이, 본 발명은 저 전원전압에서도 온도와 지연 라인의 전송 지연 시간이 선형적인 관계가 유지되도록 한다.
이와 같이 본 발명은 낮은 전원전압에서 온도와 선형적으로 비례하는 지연량을 갖는 지연부를 이용하여 상기 온도에 비례하는 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 발생하여 온도 센서 등의 센싱 정확도를 높일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 인버터 체인이, 낮은 전원전압에서 선형성이 좋지 않은 점을 개선하여 낮은 전원전압에서도 전송 지연 시간이 온도에 선형적인 특성을 갖도록 한다.
또한, 본 발명은 낮은 전원전압에서도 전송 지연 시간이 온도에 선형적인 특성을 갖는 펄스를 발생함으로써 온도 센싱의 정확도를 높일 수 있다.

Claims (14)

  1. 전달게이트를 이용하여 입력신호를 일정 구간 지연시켜 출력하는 지연부와;
    상기 입력신호와 상기 지연부의 출력신호에 응답하여 논리 연산하는 연산부;
    를 포함하는 펄스 발생 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지연부는 상기 입력신호를 지연시켜 출력하는 전달게이트 체인과;
    상기 전달게이트 체인의 출력신호를 버퍼링하는 버퍼부;
    를 포함하는 펄스 발생 회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지연부는 상기 전달게이트 체인과 버퍼부를 복수개로 연결시켜 구성한 펄스 발생 회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 입력신호와 상기 지연부의 출력신호에 응답하여 배타적 논리합 연산하는 논리소자를 포함하는 펄스 발생 회로.
  5. 낮은 전원전압에서 온도와 선형적으로 비례하는 지연량을 갖는 지연부를 이용하여 상기 온도에 비례하는 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 발생하는 펄스 발생 회로.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 펄스 발생 회로는 전달게이트를 이용하여 입력신호를 일정 구간 지연시켜 출력하는 지연부와;
    상기 입력신호와 상기 지연부의 출력신호에 응답하여 논리 연산하는 연산부;
    를 포함하는 펄스 발생 회로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 지연부는 상기 입력신호를 지연시켜 출력하는 전달게이트 체인과;
    상기 전달게이트 체인의 출력신호를 버퍼링하는 버퍼부;
    를 포함하는 펄스 발생 회로.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 지연부는 상기 전달게이트 체인과 버퍼부를 복수개로 연결시켜 구성한 펄스 발생 회로.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 입력신호와 상기 지연부의 출력신호에 응답하여 배타적 논리합 연산하는 논리소자를 포함하는 펄스 발생 회로.
  10. 낮은 전원전압에서 온도와 선형적으로 비례하는 지연량을 갖는 지연부를 포함하고, 온도를 감지하여 상기 온도에 비례하는 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 발생하는 펄스 발생부와;
    상기 펄스 발생부로부터 출력되는 펄스 신호를 디지털 코드로 변환하여 출력하는 시간-디지털 변화부;
    를 포함하는 온도 센서 회로.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 펄스 발생부는 전달게이트를 이용하여 입력신호를 일정 구간 지연시켜 출력하는 지연부와;
    상기 입력신호와 상기 지연부의 출력신호에 응답하여 논리 연산하는 연산부;
    를 포함하는 온도 센서 회로.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 지연부는 상기 입력신호를 지연시켜 출력하는 전달게이트 체인과;
    상기 전달게이트 체인의 출력신호를 버퍼링하는 버퍼부;
    를 포함하는 온도 센서 회로.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 지연부는 상기 전달게이트 체인과 버퍼부를 복수개로 연결시켜 구성한 온도 센서 회로.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 입력신호와 상기 지연부의 출력신호에 응답하여 배타적 논리합 연산하는 논리소자를 포함하는 온도 센서 회로.
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KR20160121821A (ko) * 2015-04-13 2016-10-21 김흥태 디지털 온도 센서를 가진 배터리 관리 시스템

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