KR20180024373A - Temperature sensor circuit with compensation function - Google Patents

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KR20180024373A
KR20180024373A KR1020160110448A KR20160110448A KR20180024373A KR 20180024373 A KR20180024373 A KR 20180024373A KR 1020160110448 A KR1020160110448 A KR 1020160110448A KR 20160110448 A KR20160110448 A KR 20160110448A KR 20180024373 A KR20180024373 A KR 20180024373A
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Abstract

The present invention relates to a temperature sensor circuit to improve accuracy of detection temperature by correcting errors while using a small circuit area. According to the present invention, the temperature sensor circuit having a correction function comprises: a temperature proportional current generation unit which generates temperature proportional current proportional to temperature, and outputs bias voltage corresponding to the temperature proportional current; a sigma-delta modulation unit which outputs a bit stream signal of a randomly generated pulse row while maintaining constant density; a temperature and voltage conversion unit which corrects and outputs temperature inverse proportion voltage controlled by the bit stream signal and applied between two legs of a current mirror by the bias voltage and temperature direct proportion difference voltage which is the difference of the temperature inverse voltage; an A/D converter unit which converts and outputs analog values of the temperature inverse proportion voltage and the temperature direct proportion difference voltage into digital values; a counter unit which counts and outputs the digital values of the temperature inverse proportion voltage and temperature direct proportion difference voltage; and a D/T calculation unit which calculates the current temperature by using the temperature inverse proportion voltage and temperature direct proportion difference voltage of the digital values counted and outputted from the counter unit.

Description

보정 기능을 가지는 온도 센서 회로{TEMPERATURE SENSOR CIRCUIT WITH COMPENSATION FUNCTION}[0001] TEMPERATURE SENSOR CIRCUIT WITH COMPENSATION FUNCTION [0002]

본 발명은 온도 센서 회로에 관한 것으로서, 반도체 메모리 장치 등에 사용되는 온도 센서를 제조하는 공정이 변화함에 따라 발생하는 감지 온도의 오차를 보정할 수 있는 온도 센서 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a temperature sensor circuit, and more particularly, to a temperature sensor circuit capable of correcting an error of a sensing temperature caused by a change in a process of manufacturing a temperature sensor used in a semiconductor memory device or the like.

이동통신 기술의 발전에 따라 최근 모바일 기기에서 음성통화나 SMS의 송수신은 물론이고, 드라마나 영화 같은 동영상을 시청하거나, 게임을 실행하는 등 다양한 서비스를 구현할 수 있게 되었다. 이에 따라 모바일 기기의 배터리 사용시간을 늘리기 위한 기술들이 연구되고 있다. 일예로 모바일 기기의 반도체 집적 회로, 예컨대, 디지털 신호 처리부 내에 온도 센서를 집적하고, 집적된 온도 센서를 통해 모바일 기기의 온도를 검출하는 기술이 제시되고 있다. With the development of mobile communication technology, it has become possible to implement a variety of services such as watching a moving picture such as a drama or a movie, playing a game, and the like, as well as transmitting and receiving a voice call or SMS from a mobile device. Accordingly, techniques for increasing the battery usage time of mobile devices are being studied. For example, there has been proposed a technique of integrating a temperature sensor in a semiconductor integrated circuit of a mobile device, for example, a digital signal processing unit, and detecting the temperature of the mobile device through an integrated temperature sensor.

모바일 기기를 소정 온도 범위로 유지시킴으로써 모바일 기기의 성능 저하를 방지하고, 신뢰성을 향상시키며, 과열로 인해 회복 불가능한 상태에 이르게 되는 것을 방지하고, 히트 싱크의 사이즈를 줄이고, 배터리의 방전 전력을 줄임으로써 전력을 효율적으로 사용할 필요가 있다. By maintaining the mobile device at a predetermined temperature range, it is possible to prevent performance deterioration of the mobile device, improve reliability, prevent the device from becoming unrecoverable due to overheating, reduce the size of the heat sink, and reduce the discharge power of the battery It is necessary to use electric power efficiently.

공개특허 10-2010-0020146 공정 드리프트에 대한 보정 기능을 가지는 온도 센서 회로 및 그 방법Temperature sensor circuit with correction function for process drift and method therefor 공개특허 10-2013-0006955 저전력, 고정밀, 넓은 온도범위의 온도 센서A low-power, high-precision, wide temperature range temperature sensor 공개특허 10-2013-0115871 온도 센서, 그리고 이를 이용한 온도 측정 방법A temperature sensor and a method for measuring temperature using the same 미국공개특허 US 2015-279472 TEMPERATURE COMPENSATION VIA MODULATION OF BIT LINE VOLTAGE DURING SENSINGUS Patent Application Publication No. US 2015-279472 TEMPERATURE COMPENSATION VIA MODULATION OF BIT LINE VOLTAGE DURING SENSING

반도체 집적 회로에 집적된 온도 센서는 온도 센서 내에 배치된 전류 미러의 미스매치로 인해 측정 온도에 대한 오차가 발생할 수 있다. 또한, 전류 미러를 위한 BJT 트랜지스터의 베이스-에미터 전압(VBE, 이하, '부 온도 계수 전압'이라 함)이 온도가 증가함에 따라 낮아지는 특성을 이용하여 온도를 검출하게 되는데, 제조공정의 미묘한 차이에 따라 부 온도 계수 전압(VBE)의 기울기가 변화하게 된다. 이로 인해 측정 온도에 대한 에러가 발생할 수 있다. 또한, 전류 미러를 위한 두 개의 BJT 트랜지스터의 상호간 미스매치로 인해 두 개의 BJT 트랜지스터의 부 온도 계수 전압(VBE)의 차이인 차 전압(ΔVBE)이 부정확하여 측정 온도에 대한 에러가 발생할 수 있다.A temperature sensor integrated in a semiconductor integrated circuit may cause an error in the measured temperature due to a mismatch of the current mirror disposed in the temperature sensor. In addition, the temperature is detected using the characteristic that the base-emitter voltage VBE (hereinafter referred to as "the sub-temperature coefficient voltage") of the BJT transistor for the current mirror is lowered as the temperature increases. The slope of the sub-temperature coefficient voltage VBE changes depending on the difference. This may cause errors in the measured temperature. In addition, because of the mutual mismatch of two BJT transistor for the current mirror is a differential voltage (ΔV BE) The difference between the two negative temperature coefficient of voltage of one BJT transistor (V BE) inaccuracies can result in error for the measured temperature .

한편, 온도 센서에는 현재 온도를 비교하기 위하여 기준치를 제공하는 온도 비례 전류 발생부의 구성이 필요한데, 온도 비례 전류 발생부 내 BJT 트랜지스터의 전류 이득(베타값)이 일정하지 않아 BJT 트랜지스터의 부 온도 계수 전압(VBE)이 부정확하게 되고, 이에 따라 측정 온도에 대한 에러가 발생할 수 있다. 또한, 온도 비례 전류 발생부 내 두 개의 BJT 트랜지스터의 상호간 미스매치로 인해 두 개의 BJT 트랜지스터의 부 온도 계수 전압(VBE)의 차이인 차 전압(ΔVBE)이 부정확하여 측정 온도에 대한 에러가 발생할 수 있다. 또한, 온도 비례 전류 발생부 내 연산증폭기(Operational Amplifier)의 옵셋 전압에 의해 측정 온도에 대한 에러가 발생할 수 있다. On the other hand, the temperature sensor needs a configuration of a temperature proportional current generating unit that provides a reference value for comparing the current temperature. Since the current gain (beta value) of the BJT transistor in the temperature proportional current generating unit is not constant, (V BE ) becomes inaccurate, and thus an error in the measured temperature may occur. In addition, the mutual mismatch of two BJT transistors in the temperature proportional current generating part causes an error in the measured temperature due to an inaccuracy of the differential voltage (ΔV BE ) which is the difference between the negative temperature coefficient voltages (V BE ) of the two BJT transistors . In addition, an error in the measured temperature may occur due to the offset voltage of the operational amplifier in the temperature proportional current generating unit.

이에 본 발명은 적은 회로 면적을 사용하면서도 이러한 에러들을 보정함으로써 감지 온도의 정확성을 향상시킬 수 있는 온도 센서 회로를 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention provides a temperature sensor circuit capable of improving the accuracy of the sensing temperature by correcting such errors while using a small circuit area.

본 발명에 따른 보정 기능을 가지는 온도 센서 회로는, 온도에 비례하는 온도비례전류를 생성하고, 상기 온도비례전류에 대응하는 바이어스 전압을 출력하는 온도 비례 전류 발생부; 일정한 밀도를 유지하면서 랜덤하게 발생하는 펄스 열의 비트 스트림 신호를 출력하는 시그마-델타 변조부; 상기 비트 스트림 신호에 제어되고, 상기 바이어스 전압에 의해 전류 미러의 두 레그 사이에 인가되는 온도 반비례 전압과 상기 온도 반비례 전압의 차이인 온도 정비례 차 전압을 보정하여 출력하는 온도/전압 변환부; 아날로그 값의 상기 온도 반비례 전압과 상기 온도 정비례 차 전압을 디지털값으로 변환하여 출력하는 A/D 컨버터부; 상기 A/D 컨버터부로부터 출력되는 디지털 값의 상기 온도 반비례 전압과 상기 온도 정비례 차 전압을 카운트하여 출력하는 카운터부; 및 상기 카운터부로부터 출력되는 카운트된 디지털 값의 상기 온도 반비례 전압과 상기 온도 정비례 차 전압을 이용하여 현재 온도를 계산하는 D/T 계산부를 포함한다.A temperature sensor circuit having a correction function according to the present invention includes a temperature proportional current generator for generating a temperature proportional current proportional to a temperature and outputting a bias voltage corresponding to the temperature proportional current; A sigma-delta modulator for outputting a bitstream signal of a pulse train randomly generated while maintaining a constant density; A temperature / voltage conversion unit controlled by the bit stream signal, for correcting and outputting a temperature proportional difference voltage which is a difference between a temperature inversely proportional voltage applied between two legs of the current mirror by the bias voltage and a temperature inversely proportional voltage; An A / D converter unit for converting the temperature inversely proportional voltage of the analog value and the temperature proportional difference voltage into a digital value and outputting the digital value; A counter section for counting and outputting the temperature inversely proportional voltage and the temperature proportional difference voltage of the digital value output from the A / D converter section; And a D / T calculator for calculating a current temperature using the temperature inversely proportional voltage of the counted digital value output from the counter and the temperature proportional difference voltage.

또한, 상기 온도/전압 변환부는, 상기 바이어스 전압에 제어되는 전류 미러; 상기 전류 미러 각각의 레그에 결합되는 한 쌍의 베이스 접지된 BJT 트랜지스터; 및 상기 전류 미러 각각의 레그 중 어느 하나에 배치되고, 저항열을 이용하여 거친 트리밍을 수행하고, 상기 저항열의 상하부 노드에 배치된 스위칭 소자를 이용하여 미세 트리밍을 수행하여 상기 온도 반비례 전압의 오차를 보정하는 하이브리드 트리밍 회로부를 포함한다.The temperature / voltage converter may further include: a current mirror controlled by the bias voltage; A pair of base-grounded BJT transistors coupled to the legs of each of the current mirrors; And performing trimming by using a resistance string and performing fine trimming using switching elements arranged at the upper and lower nodes of the resistance string so that an error of the temperature inversely proportional voltage And a hybrid trimming circuit section for correcting the output signal.

또한, 상기 하이브리드 트리밍 회로부는, 상기 전류 미러 내 제1 레그에 배치되는 직렬연결된 복수의 저항; 및 상기 직렬연결된 복수의 저항 사이에 개별적으로 배치된 스위칭 소자를 포함하고, 상기 비트 스트림 신호는 상기 직렬연결된 복수의 저항 중 어느 하나의 상부노드 및 하부노드에 배치된 스위칭 소자의 스위칭 횟수를 조정할 수 있다.The hybrid trimming circuit may further include: a plurality of resistors connected in series in the first leg in the current mirror; And a switching element separately disposed between the plurality of series-connected resistors, wherein the bitstream signal is capable of adjusting the number of switching times of the switching elements disposed in the upper node and the lower node of any one of the plurality of serially connected resistors have.

또한, 상기 온도/전압 변환부는, 상기 바이어스 전압에 제어되는 전류 미러; 상기 전류 미러 내 상기 제1 및 제2 레그에 결합되는 제1 및 제2 베이스 접지된 BJT 트랜지스터; 및 상기 전류 미러와 상기 제1 및 제2 베이스 접지된 BJT 트랜지스터 사이에 배치되고, 상기 A/D 컨버터부로부터 출력되는 비교 신호와, 상기 비트 스트림 신호에 제어되어 상기 온도 반비례 전압의 오차를 보정하는 전압 변조 트리밍 회로부를 포함한다.The temperature / voltage converter may further include: a current mirror controlled by the bias voltage; First and second base grounded BJT transistors coupled to the first and second legs in the current mirror; And a comparator which is disposed between the current mirror and the first and second base-grounded BJT transistors, for comparing the comparison signal output from the A / D converter section and the error signal of the temperature inversely proportional voltage controlled by the bitstream signal And a voltage modulation trimming circuit.

또한, 상기 전압 변조 트리밍 회로부는, 상기 전류 미러 각각의 레그에 배치된 제1 및 제2 저항; 상기 제1 저항과 병렬연결되고 상기 비트 스트림 신호에 제어되어 스위칭하는 온도 반비례 전압용 스위칭 소자; 및 상기 제1 베이스 접지된 BJT 트랜지스터와 병렬연결되고, 상기 비교 신호에 제어되어 스위칭하는 온도 정비례 차 전압용 스위칭 소자를 포함한다.The voltage modulation trimming circuit may further include: first and second resistors disposed in the legs of the current mirror, respectively; A switching element for temperature inversely proportional voltage which is connected in parallel with the first resistor and is controlled to be switched by the bit stream signal; And a temperature-proportional differential voltage switching device connected in parallel to the first base-grounded BJT transistor and controlled by the comparison signal.

또한, 상기 A/D 컨버터부는 상기 비트 스트림 신호가 제1 논리 상태인 경우의 출력과, 제2 논리 상태인 경우의 출력을 가산한 후 절반을 취하여 상기 온도 반비례 전압으로 출력한다.The A / D converter unit adds the output when the bitstream signal is in the first logic state and the output when the bitstream signal is in the second logic state, and then takes a half and outputs it with the temperature inversely proportional voltage.

또한, 상기 A/D 컨버터부로부터 출력되는 상기 비교 신호가 제1 논리 상태이면, 상기 전압 변조 트리밍 회로부는 제1 및 제2 온도 반비례 전압을 출력하고, 상기 A/D 컨버터부로부터 출력되는 상기 비교 신호가 제2 논리 상태이면, 상기 전압 변조 트리밍 회로부는 상기 온도 정비례 차 전압을 출력하다.If the comparison signal output from the A / D converter unit is in a first logic state, the voltage modulation trimming circuit unit outputs first and second temperature inversely proportional voltages, and the comparison When the signal is in the second logic state, the voltage modulation trimming circuit outputs the temperature proportional difference voltage.

또한, 상기 온도 비례 전류 발생부는, 마주하는 전류 미러; 상기 전류 미러 내 상기 제1 및 제2 레그에 각각 배치된 한 쌍의 BJT 트랜지스터; 상기 전류 미러의 게이트 전압을 일정하게 유지하도록 배치되는 연산증폭기; 및 상기 연산증폭기의 옵셋 전압 보상을 위해 연산증폭기의 입출력에 배치되는 쵸핑회로부를 포함한다.The temperature proportional current generating unit may include: a current mirror facing the current mirror; A pair of BJT transistors disposed in the first and second legs, respectively, in the current mirror; An operational amplifier arranged to maintain a constant gate voltage of the current mirror; And a chopping circuit portion disposed at an input / output of the operational amplifier for compensating an offset voltage of the operational amplifier.

또한, 상기 온도 비례 전류 발생부 내 상기 BJT 트랜지스터의 미스매치 보상을 위해 제2 전류 미러의 레그에 배치되는 미스매치 보상회로부를 더 포함한다.The temperature proportional current generating unit may further include a mismatch compensation circuit portion disposed in a leg of the second current mirror for mismatch compensation of the BJT transistor in the temperature proportional current generating portion.

또한, 상기 온도 비례 전류 발생부 내 상기 BJT 트랜지스터의 전류 이득 보상을 위해 상기 BJT 트랜지스터 사이에 배치되는 전류이득 보상회로부; 및 상기 바이어스 전압을 발생하도록 상기 온도 비례 전류 발생부 내 상기 제2 전류 미러에 흐르는 바이어스 전류를 미러링하는 바이어스 전류 회로부를 더 포함한다.A current gain compensation circuit part disposed between the BJT transistors for compensating a current gain of the BJT transistor in the temperature proportional current generating part; And a bias current circuit unit for mirroring a bias current flowing in the second current mirror in the temperature proportional current generating unit to generate the bias voltage.

본 발명의 온도 센서 회로에 따르면, 반도체 집적 회로에 집적된 온도 센서는 온도 센서 내에 배치된 전류 미러의 미스매치로 인해 발생하는 측정 온도에 대한 오차를 보정할 수 있다. 또한, 전류 미러를 위한 BJT 트랜지스터의 부 온도 계수 전압(VBE)의 기울기 변화로 인해 발생하는 측정 온도에 대한 오차를 보정할 수 있다. 또한, 전류 미러를 위한 두 개의 BJT 트랜지스터의 상호간 미스매치로 인해 두 개의 BJT 트랜지스터의 부 온도 계수 전압(VBE)의 차이인 차 전압(ΔVBE)이 부정확하여 발생하는 측정 온도에 대한 오차를 보정할 수 있다.According to the temperature sensor circuit of the present invention, the temperature sensor integrated in the semiconductor integrated circuit can correct the error with respect to the measurement temperature caused by the mismatch of the current mirror disposed in the temperature sensor. In addition, it is possible to correct the error with respect to the measurement temperature caused by the change in the slope of the sub-temperature coefficient voltage VBE of the BJT transistor for the current mirror. Further, due to the mutual mismatch of two BJT transistors for the current mirror, the difference between the measured temperature that is generated due to the inaccuracy of the differential voltage? VBE , which is the difference between the negative temperature coefficient voltages V BE of the two BJT transistors, can do.

그리고, 본 발명의 온도 센서 회로에 따르면, 온도 비례 전류 발생부 내 BJT 트랜지스터의 전류 이득(베타값)이 일정하지 않아 BJT 트랜지스터의 부 온도 계수 전압(VBE)이 부정확하게 됨으로 인해 발생하는 측정 온도에 대한 오차를 보정할 수 있다. 또한, 온도 비례 전류 발생부 내 두 개의 BJT 트랜지스터의 상호간 미스매치로 인해 두 개의 BJT 트랜지스터의 부 온도 계수 전압(VBE)의 차이인 차 전압(ΔVBE)이 부정확하여 발생하는 측정 온도에 대한 오차를 보정할 수 있다. 또한, 온도 비례 전류 발생부 내 연산증폭기(Operational Amplifier)의 옵셋 전압에 의해 발생하는 측정 온도에 대한 오차를 보정할 수 있다. According to the temperature sensor circuit of the present invention, since the current gain (beta value) of the BJT transistor in the temperature proportional current generating section is not constant and the sub-temperature coefficient voltage (V BE ) of the BJT transistor becomes inaccurate, Can be corrected. Further, the error of the temperature is proportional measured temperature to a current generator in the two due to the mutual mismatch BJT transistor is a voltage difference (ΔV BE) The difference between the two negative temperature coefficient of voltage of one BJT transistor (V BE) incorrectly generated Can be corrected. In addition, it is possible to correct the error of the measured temperature generated by the offset voltage of the operational amplifier in the temperature proportional current generating unit.

도 1은 일반적인 온도 센서 내에 배치된 BJT 트랜지스터의 제조 공정 차이로 인한 부 온도 계수 전압 대비 온도 특성 곡선,
도 2는 일반적인 온도 센서 내에 배치된 BJT 트랜지스터의 부 온도 계수 전압의 비선형 특성 곡선,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 온도 센서의 원리 개념도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 온도 센서 전체 블록도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 온도/전압 변환부 회로도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도/전압 변환부 회로도, 및
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 온도 비례 전류 발생부 회로도이다.FIG. 1 is a graph showing a temperature characteristic curve versus a negative temperature coefficient voltage due to a manufacturing process difference of a BJT transistor disposed in a general temperature sensor,
2 is a nonlinear characteristic curve of the negative temperature coefficient voltage of a BJT transistor disposed in a general temperature sensor,
3 is a conceptual view of the principle of a temperature sensor according to an embodiment of the present invention,
4 is a block diagram of a temperature sensor according to an embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram of a temperature / voltage converter according to an embodiment of the present invention,
6 is a circuit diagram of a temperature / voltage converter according to another embodiment of the present invention, and Fig.
7 is a circuit diagram of a temperature proportional current generating unit according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예(들)에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기의 설명에서는 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments (s) of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components in the drawings. In the following description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention, and it is to be understood that the present invention may be practiced without these specific details, It will be obvious to you. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 일반적인 온도 센서 내 배치된 트랜지스터의 부 온도 계수 전압 대비 온도 특성 곡선이다. 1 is a temperature characteristic curve of a transistor disposed in a general temperature sensor with respect to a negative temperature coefficient voltage.

온도 센서 내에 배치된 트랜지스터의 부 온도 계수 전압(VBE)은 트랜지스터의 온도가 증가함에 따라 대략 -2mV/℃의 기울기로 낮아지는 특성을 보인다. 그런데, 온도 센서의 제조시 제조 공정의 미묘한 차이에 따라 부 온도 계수 전압(VBE)의 기울기가 변화한다. The sub-temperature coefficient voltage (V BE ) of the transistor disposed in the temperature sensor shows a characteristic of being lowered to a slope of approximately -2 mV / ° C as the temperature of the transistor increases. However, the slope of the sub-temperature coefficient voltage (V BE ) varies in accordance with the subtle difference in the manufacturing process during manufacture of the temperature sensor.

도 2는 일반적인 온도 센서 내에 배치된 BJT 트랜지스터의 부 온도 계수 전압의 비선형 특성 곡선으로서, 일반적으로 온도 센서 내에 배치된 BJT 트랜지스터의 부 온도 계수 전압(VBE)은 온도가 증가함에 따라 선형적으로 감소하지 않고 비선형적으로 감소하는 특성을 갖는다.FIG. 2 is a nonlinear characteristic curve of the negative temperature coefficient voltage of the BJT transistor disposed in a general temperature sensor. In general, the negative temperature coefficient voltage VBE of the BJT transistor disposed in the temperature sensor is linearly decreased And non-linearly decreases.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 온도 센서의 원리 개념도이다. 3 is a conceptual view of the principle of a temperature sensor according to an embodiment of the present invention.

동일 크기의 두 개의 트랜지스터의 부 온도 계수 전압(VBE)의 차이인 정 온도 계수를 갖는 차 전압(ΔVBE)은 수학식 1과 같다.The difference voltage? V BE having a constant temperature coefficient which is the difference between the negative temperature coefficient voltages (V BE ) of the two transistors of the same size is expressed by Equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, k는 볼츠만(boltsmann) 상수, q는 전하량, T는 절대 온도, Is는 트랜지스터의 포화 전류(saturation current)이다. Is는 온도 변화에 비례하는 특성을 가지며, 수학식1을 이용하여 차 전압(ΔVBE)은 수학식2와 같이 표현된다.Where k is the boltsmann constant, q is the charge, T is the absolute temperature, and Is is the saturation current of the transistor. Is has a characteristic proportional to the temperature change, and the difference voltage? V BE is expressed by Equation (2) using Equation (1).

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, p는 바이폴라 트랜지스터에 공급되는 전류의 비율을 나타낸다. 수학식 2에 따르면, 차 전압(ΔVBE)은 온도에 비례하는 특성을 갖는다는 사실을 알 수 있다. 또한, 차 전압(ΔVBE)은 제조 공정에 무관하다. 그러나, 차 전압(ΔVBE)의 온도 계수가 약 0.1mv/℃의 매우 작은 값이기 때문에 차 전압(ΔVBE)을

Figure pat00003
배 증폭시킨 증폭전압(VPTAT =
Figure pat00004
*ΔVBE)을 생성하고, 부 온도 계수 전압(VBE)과 증폭전압(VPTAT =
Figure pat00005
*ΔVBE)을 가산한 수학식 3의 기준전압(Vref)을 생성한다.Here, p represents the ratio of the current supplied to the bipolar transistor. According to the equation (2), it can be seen that the differential voltage? V BE has a characteristic proportional to the temperature. Further, the difference voltage? V BE is independent of the manufacturing process. However, since the temperature coefficient of the difference voltage (ΔV BE) is a very small value of about 0.1mv / ℃ differential voltage (ΔV BE) of
Figure pat00003
Amplified voltage (V PTAT =
Figure pat00004
* V BE ), and the sub temperature coefficient voltage (V BE ) and the amplification voltage (V PTAT =
Figure pat00005
* DELTA V BE ) is added to the reference voltage Vref.

Figure pat00006
Figure pat00006

기준전압(Vref)과 증폭전압(VPTAT)을 이용하여 트랜지스터의 온도를 수학식 4와 같이 계산할 수 있다.The temperature of the transistor can be calculated using Equation 4 using the reference voltage Vref and the amplification voltage V PTAT .

Figure pat00007
Figure pat00007

여기서, A = 600, B = 273,

Figure pat00008
= 12 이다.Here, A = 600, B = 273,
Figure pat00008
= 12.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 온도 센서 전체 블럭도이다.4 is an overall block diagram of a temperature sensor according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 온도 센서는 온도 비례 전류 발생부(410, PTAT Current Generator), 온도/전압 변환부(420), A/D 컨버터부(430), 카운터부(440), 클럭 제어부(450), 시그마-델타 변조부(460) 및 D/T 계산부(470)를 포함한다. The temperature sensor according to one embodiment of the present invention includes a temperature proportional current generator 410, a temperature / voltage converter 420, an A / D converter 430, a counter 440, A digital-to-analog converter 450, a sigma-delta modulator 460, and a D / T calculator 470.

온도 비례 전류 발생부(410, PTAT Current Generator)는 온도에 비례하는 온도비례전류를 생성하고, 온도비례전류에 대응하는 바이어스 전압(Vbias)을 출력한다. 온도 비례 전류 발생부(410)는 내부의 BJT 트랜지스터의 전류 이득(

Figure pat00009
)의 불균일로 인한 오차와, 두 개의 BJT 트랜지스터의 상호간 미스매치로 인한 오차, 그리고 연산증폭기(Operational Amplifier)의 옵셋 전압에 의한 오차를 보정한 바이어스 전압(Vbias)을 출력할 수 있다. The temperature proportional current generator 410 generates a temperature proportional current proportional to the temperature and outputs a bias voltage Vbias corresponding to the temperature proportional current. The temperature proportional current generating unit 410 generates a current proportional to the current gain of the internal BJT transistor (
Figure pat00009
), An error due to mutual mismatch between two BJT transistors, and a bias voltage (Vbias) corrected for an error due to an offset voltage of an operational amplifier.

온도/전압 변환부(420)는 시그마-델타 변조부(460)로부터 출력되는 비트 스트림 신호에 제어되고어 온도 비례 전류 발생부(410)로부터 출력되는 바이어스 전압(Vbias)에 의해 전류 미러의 두 레그에 인가되는 온도 반비례 전압(VBE)과 온도 정비례 차 전압(ΔVBE)을 보정하여 출력한다. 즉, 온도/전압 변환부(420)는 내부에 배치된 전류 미러의 미스매치로 인한 오차와, 전류 미러용 BJT 트랜지스터의 부 온도 계수 전압(VBE)의 기울기 변화로 인한 오차, 그리고 전류 미러용 두 개의 BJT 트랜지스터의 상호간 미스매치에 의한 두 개의 BJT 트랜지스터의 부 온도 계수 전압(VBE)의 차이인 차 전압(ΔVBE)이 부정확하여 발생하는 측정 온도에 대한 오차를 보정한 온도 반비례 전압(VBE)과 온도 정비례 차 전압(ΔVBE)을 출력할 수 있다. 여기서, 온도 반례 전압(VBE)은 온도에 반비례하고, 온도 정비례 차 전압(ΔVBE)은 온도에 정비례한다. The temperature / voltage converter 420 is controlled by the bitstream signal output from the sigma-delta modulator 460 and is controlled by the bias voltage Vbias output from the temperature proportional current generator 410, the correct temperature inverse voltage (VBE) proportional to the temperature differential voltage (ΔV bE) applied to output. In other words, the temperature / voltage converter 420 can correct the error due to the mismatch of the current mirror disposed therein, the error caused by the slope change of the sub-temperature coefficient voltage VBE of the current mirror BJT transistor, the incorrect to generate correct the error in the measured temperature, which temperature is inversely proportional voltage, the voltage difference (ΔV BE) difference between negative temperature coefficient voltage of the two BJT transistor of the mutually mismatch of one BJT transistor (V BE) (VBE) And the temperature proportional difference voltage (DELTA V BE ). Here, the temperature countervoltage VBE is inversely proportional to the temperature, and the temperature spontaneous differential voltage V BE is directly proportional to the temperature.

A/D 컨버터부(430)는 온도/전압 변환부(420)로부터 출력되는 아날로그 값의 온도 반비례 전압(VBE)과 온도 정비례 차 전압(ΔVBE)을 디지털값으로 변환하여 출력한다. A / D converter unit 430 converts the temperature of the inverse voltage (VBE) proportional to the temperature differential voltage (ΔV BE) of the analog value output from the temperature / voltage converter 420 to a digital value.

카운터부(440)는 A/D 컨버터부(430)로부터 출력되는 디지털 값의 온도 반비례 전압(VBE)과 온도 정비례 차 전압(ΔVBE)을 카운트하여 출력한다.The counter unit 440 counts and outputs the temperature inversely proportional voltage VBE and the temperature proportional difference voltage DELTA V BE of the digital value output from the A / D converter unit 430.

클럭 제어부(450)는 외부로부터 인가되는 클럭신호를 온도/전압 변환부(420), A/D 컨버터부(430), 및 카운터부(440)에 제공한다.The clock control unit 450 provides a clock signal applied from the outside to the temperature / voltage conversion unit 420, the A / D converter unit 430, and the counter unit 440.

시그마-델타 변조부(460)는 펄스 밀도를 일정하게 유지하면서도 불규칙하게 발생하는 펄스 열의 비트 스트림 신호를 생성하여 출력한다. The sigma-delta modulator 460 generates and outputs a bitstream signal of an irregular pulse train while maintaining the pulse density constant.

D/T 계산부(470)는 카운터부(440)로부터 출력되는 카운트된 디지털 값의 온도 반비례 전압(VBE)과 온도 정비례 차 전압(ΔVBE)을 수학식 4에 대입하여 현재 온도를 계산한다. The D / T calculator 470 calculates the current temperature by substituting the temperature inversely proportional voltage VBE and the temperature proportional difference voltage DELTA V BE of the counted digital value outputted from the counter 440 into Equation (4).

여기서, 아날로그값을 디지털값으로 변환하는 A/D 컨버터나, 펄스 밀도를 일정하게 유지하면서도 불규칙하게 발생하는 펄스 열의 비트 스트림 신호를 생성하는 시그마-델타 변조부 등의 구성은 통상의 기술자에게 자명한 사항이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Here, the configuration of an A / D converter for converting an analog value into a digital value and a sigma-delta modulation unit for generating a bitstream signal of a pulse train irregularly generated while maintaining the pulse density constant, Therefore, a detailed description will be omitted.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 트리밍 방식의 온도/전압 변환부 회로도이다.5 is a circuit diagram of a temperature / voltage converter of a hybrid trimming system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 트리밍 방식의 온도/전압 변환부(420)는 복수 비트의 저항열과 복수 비트의 시그마-델타 변조 신호에 제어되는 복수 비트의 저항열 각각의 상부노드와 하부노드에 배치된 스위칭 소자를 이용하여 원하는 온도 반비례 전압(VBE)을 전류 미러의 레그에 인가할 수 있다. The temperature / voltage conversion unit 420 of the hybrid trimming scheme according to an embodiment of the present invention includes a temperature / voltage conversion unit 420 and a temperature / voltage conversion unit 420. The temperature / voltage conversion unit 420 of the hybrid trimming method includes a plurality of bit- The desired temperature inversely proportional voltage VBE can be applied to the legs of the current mirror using the arranged switching elements.

본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 트리밍 방식의 온도/전압 변환부(420)는 온도 비례 전류 발생부(410)로부터 출력되는 바이어스 전압(Vbias)에 제어되는 전류 미러(550, 560), 전류 미러(550, 560) 각각의 레그에 결합되는 한 쌍의 베이스 접지된 BJT 트랜지스터(552, 562), 및 전류 미러(550, 560) 중 어느 하나의 레그에 배치되는 하이브리드 트리밍 회로부(500)를 포함한다. 이에 따라 한 쌍의 전류 미러(550, 560) 각각의 레그에 인가되는 온도 반비례 전압(VBE)들의 차이를 이용하여 온도 정비례 차 전압(±ΔVBE)을 출력하고, 하이브리드 트리밍 회로부(500)로부터 온도 반비례 전압(VBE)을 출력한다.The hybrid trimming type temperature / voltage converter 420 according to an embodiment of the present invention includes current mirrors 550 and 560 controlled by the bias voltage Vbias output from the temperature proportional current generator 410, A pair of base grounded BJT transistors 552 and 562 coupled to respective legs 550 and 560 and a hybrid trimming circuit portion 500 disposed in one of legs of current mirrors 550 and 560 . DELTA V BE by using the difference of temperature inversely proportional voltages VBE applied to the legs of each of the pair of current mirrors 550 and 560 and outputs the temperature proportional difference voltage +/- DELTA V BE from the hybrid trimming circuit portion 500 to the temperature And outputs an inverse voltage VBE.

구체적으로, 하이브리드 트리밍 회로부(500)는, 4비트의 저항열(510, 520, 530, 540)을 사용하여 거친 트리밍을 수행하고, 4비트의 비트 스트림 신호를 출력하는 시그마-델타 변조기(460)와 각각의 저항열(510, 520, 530, 540)의 상부노드와 하부노드에 배치된 스위칭 소자(505, 515, 525, 535, 545)를 사용하여 미세 트리밍을 수행함으로써 온도 반비례 전압(VBE)의 오차를 보정할 수 있다. Specifically, the hybrid trimming circuit 500 includes a sigma-delta modulator 460 that performs coarse trimming using a 4-bit resistor string 510, 520, 530, and 540 and outputs a 4-bit bitstream signal, (VBE) by performing the fine trimming using the switching elements 505, 515, 525, 535, and 545 disposed at the upper node and the lower node of each resistance column 510, 520, 530, Can be corrected.

예컨대, 거친 트리밍을 위하여 4비트의 저항열(510, 520, 530, 540) 중 제2 저항(520)을 선택하려면 제2 또는 제3 스위칭 소자(515, 525)를 번갈아 스위칭한다. 또한, 미세 트리밍을 위하여 제2 저항(520)의 상부노드에 배치된 제2 스위칭 소자(515)와 제2 저항(520)의 하부노드에 배치된 제3 스위칭 소자(525)의 스위칭을 제어하여 스위칭 횟수를 조정하면 원하는 온도 반비례 전압(VBE)을 전류 미러의 레그에 인가할 수 있다. 예컨대, 제2 스위칭 소자(515)를 60% 턴온시키고, 제3 스Ÿž이 소자(525)를 40% 턴온시키면 그에 해당하는 전압을 출력할 수 있다.For example, to select the second resistor 520 of the 4-bit resistor string 510, 520, 530, and 540 for rough trimming, the second or third switching elements 515 and 525 are alternately switched. Further, for fine trimming, the switching of the second switching element 515 disposed at the upper node of the second resistor 520 and the switching of the third switching element 525 disposed at the lower node of the second resistor 520 are controlled By adjusting the number of switching times, a desired temperature inversely proportional voltage VBE can be applied to the legs of the current mirror. For example, when the second switching device 515 is turned on by 60% and the third switch is turned on by 40%, the corresponding voltage can be output.

한편, 전압 변조 트리밍 회로부(500)의 출력 노드와 접지 간에는 온도 반비례 전압(VBE)이 출력되고, 전압 변조 트리밍 회로부(500)의 출력 노드와 전류 미러(550, 560) 중 어느 하나의 레그 노드 간에는 온도 정비례 차 전압(ΔVBE)이 출력된다.On the other hand, the temperature inversely proportional voltage VBE is output between the output node of the voltage modulation trimming circuit unit 500 and the ground, and between the output node of the voltage modulation trimming circuit unit 500 and the current mirror 550 or 560 The temperature proportional difference voltage? V BE is outputted.

본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 트리밍 방식은 전류 도메인 트리밍 방식에 비해 상대적으로 높은 해상도의 온도 반비례 전압(VBE) 및 온도 정비례 차 전압(ΔVBE)을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 트리밍 방식은 변조 방식에 비해 높은 선형성을 가진 온도 반비례 전압(VBE) 및 온도 정비례 차 전압(ΔVBE)을 제공할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 트리밍 방식의 온도/전압 변환부는 적은 면적으로 BJT 트랜지스터의 온도 반비례 전압(VBE)의 오차로 인한 검출 온도의 오차를 줄일 수 있다.The hybrid trimming method according to an exemplary embodiment of the present invention can provide a relatively high resolution of the temperature inversely proportional voltage VBE and the differential voltage DELTA V BE as compared with the current domain trimming method. In addition, the hybrid trimming method according to an embodiment of the present invention can provide a temperature inversely proportional voltage VBE and a temperature proportional difference voltage DELTA V BE having a higher linearity than a modulation method. The temperature / voltage conversion unit of the hybrid trimming method according to an embodiment of the present invention can reduce the error of the detection temperature due to the error of the temperature inversely proportional voltage VBE of the BJT transistor with a small area.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압 변조 트리밍 방식의 온도/전압 변환부 회로도이다. 6 is a circuit diagram of a temperature / voltage converter of a voltage modulation trimming method according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 전압 변조 트리밍 방식의 온도/전압 변환부(420)는 온도 비례 전류 발생부(410)로부터 출력되는 바이어스 전압(Vbias)에 제어되는 한 쌍의 전류 미러(650, 660), 한 쌍의 전류 미러(650, 660) 각각의 레그에 결합되는 제1 및 제2 베이스 접지된 BJT 트랜지스터(652, 662), 및 한 쌍의 전류 미러(650, 660)와 제1 및 제2 베이스 접지된 BJT 트랜지스터(652, 662) 사이에 배치되는 전압 변조 트리밍 회로부(600)를 포함한다. The temperature / voltage conversion unit 420 of the voltage modulation trimming method according to an embodiment of the present invention includes a pair of current mirrors 650 and 660 (FIG. 6) controlled by the bias voltage Vbias output from the temperature proportional current generating unit 410, First and second base grounded BJT transistors 652 and 662 coupled to the legs of each pair of current mirrors 650 and 660 and a pair of current mirrors 650 and 660, And a voltage modulation trimming circuitry 600 disposed between the two base-grounded BJT transistors 652 and 662.

전압 변조 트리밍 회로부(600)는 한 쌍의 전류 미러(650, 660) 각각의 레그에 배치된 제1 및 제2 저항(610, 620), 제1 저항(610)과 병렬연결되고 시그마-델타 변조부(460)로부터 출력되는 비트 스트림 신호에 제어되어 스위칭하는 온도 반비례 전압용 스위칭 소자(630), 제1 베이스 접지된 BJT 트랜지스터(652)와 병렬연결되고 A/D 컨버터부(430)로부터 출력되는 비교 신호(COMP)에 제어되어 스위칭하는 온도 정비례 차 전압용 스위칭 소자(640)를 포함한다. 여기서, 제1 저항(610)과 제2 저항(620)의 저항비는 2:1을 유지하여야 한다.The voltage modulation trimming circuitry 600 is connected in parallel with the first and second resistors 610 and 620 disposed in the legs of each of the pair of current mirrors 650 and 660 and the first resistor 610 and is connected in parallel with the sigma- D converter section 430 is connected in parallel to the first base-grounded BJT transistor 652 and the temperature-inverse-proportional-voltage switching element 630 controlled and switched by the bit stream signal output from the A / D converter section 460, And a temperature-proportional-differential switching element 640 which is controlled and switched to the comparison signal COMP. Here, the resistance ratio between the first resistor 610 and the second resistor 620 should be maintained at 2: 1.

시그마-델타 변조부(460)로부터 출력되는 비트 스트림 신호가 “H”상태이면, 전압 변조 트리밍 회로부(600)로부터 출력되는 제1 및 제2 온도 반비례 전압(VBE_H, VBE_L)의 차는 다음과 같다.The difference between the first and second temperature inversely proportional voltages VBE_H and VBE_L output from the voltage modulation trimming circuit 600 when the bit stream signal output from the sigma-delta modulator 460 is in the "H" state is as follows.

VBE_H - VBE_L = (VBE + I*R) - 0 = VBE + I*RVBE_H - VBE_L = (VBE + I * R) - 0 = VBE + I * R

한편, 시그마-델타 변조부(460)로부터 출력되는 비트 스트림 신호가 “L”상태이면, 전압 변조 트리밍 회로부(600)로부터 출력되는 제1 및 제2 온도 반비례 전압(VBE_H, VBE_L)의 차는 다음과 같다.On the other hand, if the bitstream signal output from the sigma-delta modulator 460 is in the " L " state, the difference between the first and second temperature inversely proportional voltages VBE_H and VBE_L, which are output from the voltage modulation trimming circuit 600, same.

VBE_H - VBE_L = (VBE + I*R) - 2*I*R = VBE - I*RVBE_H - VBE_L = VBE + I * R - 2 * I * R = VBE - I * R

따라서, A/D 컨버터부(430)는 비트 스트림 신호가 “H”상태인 경우의 출력과, “L”상태인 경우의 출력을 가산한 후 절반을 취하여 온도 반비례 전압(VBE)으로 출력할 수 있다.Therefore, the A / D converter unit 430 can add half the output when the bit stream signal is in the " H " state and the output when the bit stream signal is in the " L " state, have.

또한, A/D 컨버터부(430)로부터 출력되는 비교 신호(COMP)가 “H”상태이면, 전압 변조 트리밍 회로부(600)는 제1 및 제2 온도 반비례 전압(VBE_H, VBE_L)을 출력하고, A/D 컨버터부(430)로부터 출력되는 비교 신호(COMP)가 “L”상태이면, 전압 변조 트리밍 회로부(600)는 온도 정비례 차 전압(±ΔVBE)을 출력한다.When the comparison signal COMP output from the A / D converter unit 430 is in the " H " state, the voltage modulation trimming circuit unit 600 outputs the first and second temperature inversely proportional voltages VBE_H and VBE_L, When the comparison signal COMP output from the A / D converter unit 430 is in the "L" state, the voltage modulation trimming circuit unit 600 outputs the temperature proportional difference (± ΔV BE ).

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 온도 비례 전류 발생부 회로도이다.7 is a circuit diagram of a temperature proportional current generating unit according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 온도 비례 전류 발생부는 온도 비례 전류 발생부 내 BJT 트랜지스터의 전류 이득(

Figure pat00010
)이 일정하지 않아 BJT 트랜지스터의 부 온도 계수 전압(VBE)이 부정확하게 되므로 인해 발생하는 측정 온도에 대한 오차와, 온도 비례 전류 발생부 내 두 개의 BJT 트랜지스터의 상호간 미스매치로 인해 두 개의 BJT 트랜지스터의 부 온도 계수 전압(VBE)의 차이인 차 전압(ΔVBE)이 부정확하여 발생하는 측정 온도에 대한 오차, 그리고, 온도 비례 전류 발생부 내 연산증폭기(Operational Amplifier)의 옵셋 전압에 의해 발생하는 측정 온도에 대한 오차를 보정할 수 있다. The temperature proportional current generating unit according to an embodiment of the present invention includes a current proportional to the current gain of the BJT transistor in the temperature proportional current generating unit
Figure pat00010
) Is not constant, the error of the measured temperature caused by the inaccurate sub-temperature coefficient voltage (V BE ) of the BJT transistor and the mutual mismatch of the two BJT transistors in the temperature proportional current generating part cause two BJT transistors Which is caused by an error with respect to the measured temperature which is generated due to the incorrect difference voltage difference ΔV BE between the negative temperature coefficient voltage V BE of the temperature proportional current generator and the offset voltage of the operational amplifier in the temperature proportional current generator, The error to the measured temperature can be corrected.

이를 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 온도 비례 전류 발생부는 마주하는 전류 미러(705, 710), 전류 미러(705, 710)의 레그에 각각 배치된 한 쌍의 BJT 트랜지스터(720, 725), 전류 미러(705, 710)의 게이트 전압을 일정하게 유지하도록 배치되는 연산증폭기(760), 연산증폭기의 옵셋 전압 보상을 위해 연산증폭기의 입출력에 배치되는 쵸핑회로부(765, 770), BJT 트랜지스터의 미스매치 보상을 위해 한 쌍의 전류 미러의 레그에 배치되는 미스매치 보상회로부(735, 740, 745, 750, 755), BJT 트랜지스터의 전류 이득 보상을 위해 한 쌍의 BJT 트랜지스터 사이에 전류이득 보상회로부(775, 780, 785), 및 온도에 비례하는 바이어스 전압(Vbias)을 발생하도록 전류 미러에 흐르는 바이어스 전류(Ibias)를 미러링하는 바이어스 전류 회로부(715, 730)를 포함한다.The temperature proportional current generating unit according to an embodiment of the present invention includes a current mirror 705 and 710 facing each other, a pair of BJT transistors 720 and 725 disposed in the legs of the current mirrors 705 and 710, An operational amplifier 760 arranged to keep the gate voltages of the mirrors 705 and 710 constant, chopping circuit portions 765 and 770 arranged in the input / output of the operational amplifier for offset voltage compensation of the operational amplifier, a mismatch Mismatch compensation circuit portions 735, 740, 745, 750, and 755 disposed in the legs of the pair of current mirrors for compensation, a current gain compensation circuit portion 775 between the pair of BJT transistors for current gain compensation of the BJT transistor 730 and 730 for mirroring the bias current Ibias flowing in the current mirror to generate a bias voltage Vbias proportional to the temperature.

한 쌍의 BJT 트랜지스터의 베이스 단에 저항이 없는 경우, BJT 트랜지스터 Q3의 베이스-에미터에 인가되는 온도 반비례 전압(VBE3)은 수학식 5와 같이, 바이어스 전류(Ibias) 뿐만 아니라 전류 이득(

Figure pat00011
)에 의해서도 영향을 받는다.When there is no resistance at the base end of a pair of BJT transistors, the temperature inversely proportional voltage VBE3 applied to the base-emitter of the BJT transistor Q3 is expressed by Equation 5 as well as the bias current Ibias as well as the current gain
Figure pat00011
). ≪ / RTI >

Figure pat00012
Figure pat00012

즉, 전류 이득이 작아짐에 따라 전류 이득에 따른 영향은 커짐을 알 수 있다. 따라서, 한 쌍의 BJT 트랜지스터의 베이스 단에 저항을 삽입함으로써 전류 이득으로 인한 영향을 상쇄시킬 수 있다.That is, as the current gain decreases, the influence of the current gain increases. Therefore, by inserting a resistor at the base end of a pair of BJT transistors, the influence due to the current gain can be canceled.

저항이 없는 경우의 온도 정비례 차 전압(ΔVBE)은 수학식 6과 같다.The temperature proportional difference voltage (DELTA V BE ) in the case of no resistance is expressed by Equation (6).

Figure pat00013
Figure pat00013

한 쌍의 BJT 트랜지스터(720, 725)의 베이스 단에 저항(775)을 삽입한 경우의 온도 정비례 차 전압(ΔVBE)은 수학식 7과 같다.The temperature proportional difference voltage? V BE when the resistor 775 is inserted into the base end of the pair of BJT transistors 720 and 725 is expressed by Equation (7).

Figure pat00014
Figure pat00014

이를 다시 바이어스 전류(Ibias)에 관하여 정리하면 수학식 8과 같다.The bias current Ibias can be summarized as Equation (8).

Figure pat00015
Figure pat00015

이 때, 바이어스 전류 회로부(715, 730)를 두고, 바이어스 전류(Ibias)를 미러링하여 BJT 트랜지스터 Q3에 흘리면, BJT 트랜지스터 Q3의 베이스-에미터에 인가되는 온도 반비례 전압(VBE3)은, 수학식 9와 같이, 전류 이득에 의한 영향이 배제된다. At this time, when the bias current Ibias is mirrored on the bias current circuit portions 715 and 730 to flow to the BJT transistor Q3, the temperature inversely proportional voltage VBE3 applied to the base-emitter of the BJT transistor Q3 is expressed by Equation 9 , The influence by the current gain is excluded.

Figure pat00016
Figure pat00016

한편, 연산 증폭기에 옵셋 전압이 있는 경우, 바이어스 전류(Ibias)에 직접적인 영향을 미치게 되므로, 연산 증폭기의 입출력단에 쵸핑 회로를 삽입함으로써 옵셋 전압에 따른 영향을 최소화할 수 있다.On the other hand, when there is an offset voltage in the operational amplifier, it directly affects the bias current Ibias. Therefore, by inserting a chopping circuit at the input / output terminal of the operational amplifier, the influence due to the offset voltage can be minimized.

전류이득보상회로부 내 한 쌍의 BJT 트랜지스터(720, 725)의 베이스 단에 삽입된 저항(775)은 미스매치 보상회로부 내 전류 미러의 레그에 배치되는 저항(735, 740)의 1/m 배의 저항값을 가진다.The resistor 775 inserted in the base end of the pair of BJT transistors 720 and 725 in the current gain compensation circuit part is connected to the resistor 735 and 740 arranged in the leg of the current mirror in the mismatch compensation circuit part, Resistance value.

마지막으로, 한 쌍의 BJT 트랜지스터(720, 725)의 미스매치로 인해 각각의 온도 반비례 전압(VBE1, VBE2)에 오차가 발생하게 되고, 이 오차로 인해 바이어스 전류(Ibias)에 영향을 미치게 되므로, 전류 미러의 각 레그에 쵸핑 회로를 삽입함으로써 미스매치로 인한 영향을 최소화할 수 있다.Finally, an error occurs in the temperature inverse proportional voltages VBE1 and VBE2 due to a mismatch between the pair of BJT transistors 720 and 725, and this error affects the bias current Ibias, By inserting a chopping circuit in each leg of the current mirror, the influence due to mismatch can be minimized.

여기서, 스위칭 소자 750과 스위칭 소자 780이 동시에 스위칭하고, 스위칭 소자 745와 스위칭 소자 785가 동시에 스위칭한다.Here, the switching element 750 and the switching element 780 simultaneously switch, and the switching element 745 and the switching element 785 simultaneously switch.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the appended claims.

410: 온도 비례 전류 발생부
420: 온도/전압 변환부온도/전압 변환부
430: A/D 컨버터부
440: 카운터부
450: 클럭 제어부
460: 시그마-델타 변조부
470: D/T 계산부410: temperature proportional current generator
420: temperature / voltage conversion unit temperature / voltage conversion unit
430: A / D converter section
440:
450:
460: Sigma-delta modulation section
470: D / T calculation unit

Claims (10)

온도에 비례하는 온도비례전류를 생성하고, 상기 온도비례전류에 대응하는 바이어스 전압을 출력하는 온도 비례 전류 발생부;
일정한 밀도를 유지하면서 랜덤하게 발생하는 펄스 열의 비트 스트림 신호를 출력하는 시그마-델타 변조부;
상기 비트 스트림 신호에 제어되고, 상기 바이어스 전압에 의해 전류 미러의 두 레그 사이에 인가되는 온도 반비례 전압과 상기 온도 반비례 전압의 차이인 온도 정비례 차 전압을 보정하여 출력하는 온도/전압 변환부;
아날로그 값의 상기 온도 반비례 전압과 상기 온도 정비례 차 전압을 디지털값으로 변환하여 출력하는 A/D 컨버터부;
상기 A/D 컨버터부로부터 출력되는 디지털 값의 상기 온도 반비례 전압과 상기 온도 정비례 차 전압을 카운트하여 출력하는 카운터부; 및
상기 카운터부로부터 출력되는 카운트된 디지털 값의 상기 온도 반비례 전압과 상기 온도 정비례 차 전압을 이용하여 현재 온도를 계산하는 D/T 계산부
를 포함하는 보정 기능을 가지는 온도 센서 회로.
A temperature proportional current generator for generating a temperature proportional current proportional to the temperature and outputting a bias voltage corresponding to the temperature proportional current;
A sigma-delta modulator for outputting a bitstream signal of a pulse train randomly generated while maintaining a constant density;
A temperature / voltage conversion unit controlled by the bit stream signal, for correcting and outputting a temperature proportional difference voltage which is a difference between a temperature inversely proportional voltage applied between two legs of the current mirror by the bias voltage and a temperature inversely proportional voltage;
An A / D converter unit for converting the temperature inversely proportional voltage of the analog value and the temperature proportional difference voltage into a digital value and outputting the digital value;
A counter section for counting and outputting the temperature inversely proportional voltage and the temperature proportional difference voltage of the digital value output from the A / D converter section; And
A D / T calculation unit for calculating a current temperature using the temperature inversely proportional voltage of the counted digital value outputted from the counter unit and the temperature proportional difference voltage,
The temperature sensor circuit having a correction function.
제1항에 있어서, 상기 온도/전압 변환부는,
상기 바이어스 전압에 제어되는 전류 미러;
상기 전류 미러 각각의 레그에 결합되는 한 쌍의 베이스 접지된 BJT 트랜지스터; 및
상기 전류 미러 각각의 레그 중 어느 하나에 배치되고, 저항열을 이용하여 거친 트리밍을 수행하고, 상기 저항열의 상하부 노드에 배치된 스위칭 소자를 이용하여 미세 트리밍을 수행하여 상기 온도 반비례 전압의 오차를 보정하는 하이브리드 트리밍 회로부
를 포함하는 보정 기능을 가지는 온도 센서 회로.
The apparatus according to claim 1, wherein the temperature /
A current mirror controlled by the bias voltage;
A pair of base-grounded BJT transistors coupled to the legs of each of the current mirrors; And
And performing rough trimming using the resistance string and performing fine trimming using the switching elements arranged at the upper and lower nodes of the resistance string to correct the error of the temperature inverse proportion voltage A hybrid trimming circuit
The temperature sensor circuit having a correction function.
제2항에 있어서, 상기 하이브리드 트리밍 회로부는,
상기 전류 미러 내 제1 레그에 배치되는 직렬연결된 복수의 저항; 및
상기 직렬연결된 복수의 저항 사이에 개별적으로 배치된 스위칭 소자를 포함하고,
상기 비트 스트림 신호는 상기 직렬연결된 복수의 저항 중 어느 하나의 상부노드 및 하부노드에 배치된 스위칭 소자의 스위칭 횟수를 조정하는
보정 기능을 가지는 온도 센서 회로.
The hybrid trimming circuit according to claim 2,
A plurality of series connected resistors disposed in a first leg in the current mirror; And
And a switching element disposed separately between the plurality of series-connected resistors,
Wherein the bitstream signal adjusts the number of switching times of the switching elements disposed in the upper node and the lower node of any one of the plurality of serially connected resistors
Temperature sensor circuit with compensation function.
제1항에 있어서, 상기 온도/전압 변환부는,
상기 바이어스 전압에 제어되는 전류 미러;
상기 전류 미러 내 상기 제1 및 제2 레그에 결합되는 제1 및 제2 베이스 접지된 BJT 트랜지스터; 및
상기 전류 미러와 상기 제1 및 제2 베이스 접지된 BJT 트랜지스터 사이에 배치되고, 상기 A/D 컨버터부로부터 출력되는 비교 신호와, 상기 비트 스트림 신호에 제어되어 상기 온도 반비례 전압의 오차를 보정하는 전압 변조 트리밍 회로부
를 포함하는 보정 기능을 가지는 온도 센서 회로.
The apparatus according to claim 1, wherein the temperature /
A current mirror controlled by the bias voltage;
First and second base grounded BJT transistors coupled to the first and second legs in the current mirror; And
A comparator which is disposed between the current mirror and the first and second base-grounded BJT transistors, for comparing the comparison signal output from the A / D converter and a voltage for correcting an error of the temperature inverse proportion voltage controlled by the bitstream signal; Modulation trimming circuit section
The temperature sensor circuit having a correction function.
제4항에 있어서, 상기 전압 변조 트리밍 회로부는,
상기 전류 미러 각각의 레그에 배치된 제1 및 제2 저항;
상기 제1 저항과 병렬연결되고 상기 비트 스트림 신호에 제어되어 스위칭하는 온도 반비례 전압용 스위칭 소자; 및
상기 제1 베이스 접지된 BJT 트랜지스터와 병렬연결되고, 상기 비교 신호에 제어되어 스위칭하는 온도 정비례 차 전압용 스위칭 소자
를 포함하는 보정 기능을 가지는 온도 센서 회로.
The voltage-modulation trimming circuit according to claim 4,
First and second resistors disposed in the legs of each of the current mirrors;
A switching element for temperature inversely proportional voltage which is connected in parallel with the first resistor and is controlled to be switched by the bit stream signal; And
And a temperature-proportional differential voltage switching element connected in parallel with the first base-grounded BJT transistor and controlled by the comparison signal,
The temperature sensor circuit having a correction function.
제5항에 있어서,
상기 A/D 컨버터부는 상기 비트 스트림 신호가 제1 논리 상태인 경우의 출력과, 제2 논리 상태인 경우의 출력을 가산한 후 절반을 취하여 상기 온도 반비례 전압으로 출력하는 것을 특징으로 하는 보정 기능을 가지는 온도 센서 회로.
6. The method of claim 5,
Wherein the A / D converter unit adds the output when the bitstream signal is in the first logic state and the output when the bitstream signal is in the second logic state, and then takes a half thereof and outputs it with the temperature inversely proportional voltage. Temperature sensor circuit.
제5항에 있어서,
상기 A/D 컨버터부로부터 출력되는 상기 비교 신호가 제1 논리 상태이면, 상기 전압 변조 트리밍 회로부는 제1 및 제2 온도 반비례 전압을 출력하고, 상기 A/D 컨버터부로부터 출력되는 상기 비교 신호가 제2 논리 상태이면, 상기 전압 변조 트리밍 회로부는 상기 온도 정비례 차 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 보정 기능을 가지는 온도 센서 회로.
6. The method of claim 5,
Wherein if the comparison signal output from the A / D converter unit is in a first logic state, the voltage modulation trimming circuit unit outputs first and second temperature inversely proportional voltages, and the comparison signal output from the A / And if it is the second logic state, the voltage modulation trimming circuit section outputs the temperature proportional difference voltage.
제2항에 있어서, 상기 온도 비례 전류 발생부는,
마주하는 전류 미러;
상기 전류 미러 내 상기 제1 및 제2 레그에 각각 배치된 한 쌍의 BJT 트랜지스터;
상기 전류 미러의 게이트 전압을 일정하게 유지하도록 배치되는 연산증폭기; 및
상기 연산증폭기의 옵셋 전압 보상을 위해 연산증폭기의 입출력에 배치되는 쵸핑회로부
를 포함하는 보정 기능을 가지는 온도 센서 회로.
The temperature-proportional-current generator according to claim 2,
Facing current mirror;
A pair of BJT transistors disposed in the first and second legs, respectively, in the current mirror;
An operational amplifier arranged to maintain a constant gate voltage of the current mirror; And
And a chopping circuit unit arranged in the input / output of the operational amplifier for compensating the offset voltage of the operational amplifier,
The temperature sensor circuit having a correction function.
제8항에 있어서,
상기 온도 비례 전류 발생부 내 상기 BJT 트랜지스터의 미스매치 보상을 위해 제2 전류 미러의 레그에 배치되는 미스매치 보상회로부
를 더 포함하는 보정 기능을 가지는 온도 센서 회로.
9. The method of claim 8,
And a mismatch compensation circuit part arranged in the leg of the second current mirror for mismatch compensation of the BJT transistor in the temperature proportional current generating part,
The temperature sensor circuit having a correction function.
제9항에 있어서,
상기 온도 비례 전류 발생부 내 상기 BJT 트랜지스터의 전류 이득 보상을 위해 상기 BJT 트랜지스터 사이에 배치되는 전류이득 보상회로부; 및
상기 바이어스 전압을 발생하도록 상기 온도 비례 전류 발생부 내 상기 제2 전류 미러에 흐르는 바이어스 전류를 미러링하는 바이어스 전류 회로부
를 더 포함하는 보정 기능을 가지는 온도 센서 회로.
10. The method of claim 9,
A current gain compensation circuit part disposed between the BJT transistors for compensating a current gain of the BJT transistor in the temperature proportional current generating part; And
And a bias current circuit unit for mirroring a bias current flowing in the second current mirror in the temperature proportional current generating unit to generate the bias voltage,
The temperature sensor circuit having a correction function.
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