KR20190106337A

KR20190106337A - 해상도가 개선된 타임 도메인의 온도 센서 회로

Info

Publication number: KR20190106337A
Application number: KR1020180027683A
Authority: KR
Inventors: 이수웅
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2018-03-08
Filing date: 2018-03-08
Publication date: 2019-09-18
Also published as: US20190277705A1; US11009403B2; KR102054965B1

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 타임 도메인의 온도 센서 회로는, 제1 노드의 제1 전압과, 제2 노드의 제2 전압이 동일하도록 생성하는 전압 생성 회로; 상기 제1 노드와 접지 사이에 접속되어 제1 전류를 생성하는 제1 반도체 소자와, 상기 제2 노드와 접지 사이에 직렬로 접속되어 제2 전류를 생성하는 가변 저항 회로 및 제2 반도체 소자를 포함하고, 상기 가변 저항 회로는 저항 가변을 통해 온도 기울기를 가변하는 전류 생성 회로; 및 상기 제2 전류의 전류 미러링을 통해 제3 전류를 생성하여 출력단에 제공하는 전류 미러 회로; 를 포함한다.

Description

해상도가 개선된 타임 도메인의 온도 센서 회로{TIME DOMAIN TEMPERATURE SENSOR CIRCUIT WITH IMPROVED RESOLUTION}

본 발명은 해상도가 개선된 타임 도메인의 온도 센서 회로에 관한 것이다.

일반적으로, 집적회로(IC)에 내장된 온도센서 회로는, 집적회로의 내부온도를 감지하여 집적회로의 성능저하를 보상하기 위해 사용될 수 있다. 기존에는 밴드갭 기준(BGR) 회로 및 아날로그/디지탈 변환(ADC) 회로를 사용하는 전압 도메인(Voltage Domain) 온도 센서가 많이 사용되어 왔다, 그런데 최근에는 아날로그/디지탈 변환(ADC) 회로없이 심플&스몰(Simple & Small) 사이즈로 설계 가능한 타임 도메인(Time Domain) 온도 센서도 많이 사용되고 있다. 이러한 온도 센서에 있어 중요한 성능지수는 해상도와 에러율이다.

한편, 온도 센서의 해상도는 (온도에 따른 출력신호의 변화량)/(온도 변화량)로 결정되는데, 선형성과 해상도를 고려하여 최적의 값으로 온도 센서를 설계하고 있지만, 집적회로로 구현하여 측정하였을 때 출력신호의 변화량이나 선형성이 설계값과 달라지는 경우가 있어서, 원하는 성능을 얻어낼 수 없게 되는 경우가 있을 수 있다.

기존의 타임 도메인의 온도 센서 회로는, 2개의 제1 및 제2 전류제어발진기(Current Controlled Oscillator: CCO)를 포함하고, 전류제어 발진기는, 공급받는 바이어스 전류에 따라 각기 다른 발진주파수를 생성하는데, 제1 전류제어 발진기(CCO)는 온도에 따라 선형적으로 변하는 전류를 생성하므로 온도에 따라 선형적으로 변하는 발진 주파수 신호를 출력하고, 제2 전류제어 발진기(CCO)는 온도에 독립적인 전류를 생성하므로 온도에 따라 변함없는 일정한 발진 주파수 신호를 출력한다.

이와 같은 기존의 온도 센서 회로에서는, 저온의 경우와 고온의 경우에 제1 클럭(clock(Linear))은 온도에 따라 크게 변화하지만, 제2 클럭(clock(constant))은 온도에 따른 변화가 거의 없거나 미미하므로 온도변화에 따른 클럭의 카운트값(counting value)이 크게 달라진다. 이 카운트값의 차에 의해 온도 센서의 온도를 판별할 수 있다.

그러나, 기존의 온도 센서 회로는, 선형성, 해상도, 또는 신호레벨을 튜닝할 수 없어서, 설계 이후의 튜닝이 불가능하고, 이에 따라 해상도 및 에러율이 저하될 수 있는 문제점이 있다.

(선행기술문헌)

(특허문헌 1) KR 2010-0020146

본 발명의 일 실시 예는, 발진기의 주파수를 제어하기 위해, 온도에 따른 전류의 기울기 및 레벨을 조절할 수 있는 타임 도메인의 온도 센서 회로를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 의해, 제1 노드의 제1 전압과, 제2 노드의 제2 전압이 동일하도록 생성하는 전압 생성 회로; 상기 제1 노드와 접지 사이에 접속되어 제1 전류를 생성하는 제1 반도체 소자와, 상기 제2 노드와 접지 사이에 직렬로 접속되어 제2 전류를 생성하는 가변 저항 회로 및 제2 반도체 소자를 포함하고, 상기 가변 저항 회로는 저항 가변을 통해 온도 기울기를 가변하는 전류 생성 회로; 및 상기 제2 전류의 전류 미러링을 통해 제3 전류를 생성하여 출력단에 제공하는 전류 미러 회로; 를 포함하는 타임 도메인의 온도 센서 회로가 제안된다.

상기 가변 저항 회로는, 서로 온도 기울기가 서로 다르고 서로 병렬로 접속된 제1 내지 제n 저항; 및 상기 제1 내지 제n 저항 각각에 직렬로 접속되어, 해당 저항을 선택하는 제1 내지 제n 스위치; 를 포함할 수 있다.

상기 가변 저항 회로는, 서로 온도 기울기가 서로 다르고 서로 직렬로 접속된 제1 내지 제n 저항; 및 상기 제1 내지 제n 저항 각각에 병렬로 접속되어, 해당 저항을 선택하는 제1 내지 제n 스위치; 를 포함할 수 있다.

상기 전압 생성 회로는, 전압전원 단자에 접속된 소스와, 상기 제1 노드에 접속된 드레인을 갖는 제1 FET; 상기 전압전원 단자에 접속된 소스와, 상기 제2 노드에 접속된 드레인과, 상기 제1 FET의 게이트에 접속된 게이트를 갖는 제2 FET; 및 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 전압 차이에 기초하여 상기 제1 FET 및 제2 FET의 게이트 전압을 제어하는 연산 증폭기; 를 포함할 수 있다.

상기 제1 반도체 소자는, 상기 제1 노드에 접속된 에미터와, 접지에 접속된 베이스 및 컬렉터를 포함하는 제1 BJT일 수 있다.

상기 제2 반도체 소자는, 상기 가변 저항 회로에 접속된 에미터와, 접지에 접속된 베이스 및 컬렉터를 포함하는 제2 BJT일 수 있다.

상기 전류 미러 회로는, 상기 전압전원 단자에 접속된 소스와, 상기 출력단에 접속된 드레인과, 상기 제2 FET의 게이트에 접속된 게이트를 갖는 제3 FET을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 일 실시 예에 의해, 제1 노드의 제1 전압과, 제2 노드의 제2 전압이 동일하도록 생성하는 전압 생성 회로; 상기 제1 노드와 접지 사이에 접속되어 제1 전류를 생성하는 제1 반도체 소자와, 상기 제2 노드와 접지 사이에 직렬로 접속되어 선형적인 온도 기울기를 갖는 제2 전류를 생성하는 가변 저항 회로 및 제2 반도체 소자를 포함하는 전류 생성 회로; 상기 제2 전류의 전류 미러링을 통해 제3 전류를 생성하는 전류 미러 회로; 및 상기 온도 기울기의 가변시 상기 제2 전류의 가변을 보상하기 위해, 상기 제3 전류에 기초하여 출력전류를 조절하여 출력단에 제공하는 전류 조절 회로; 를 포함하는 타임 도메인의 온도 센서 회로가 제안된다.

상기 전류 조절 회로는, 상기 전류 미러 회로의 출력노드에 접속된 드레인 및 게이트, 접지된 소스를 갖는 제4 FET; 상기 제4 FET의 전류를 독립적으로 전류 미러링 하기 위한 제1 및 제n 전류미러 FET; 및 상기 제1 및 제n 전류미러 FET 각각을 선택하여 츌력단을 통해 선택된 전류를 합하여 제1 내지 제n 전류미러 스위치; 를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 발진기의 주파수를 제어하기 위해, 온도에 따른 전류의 기울기 및 레벨을 조절할 수 있도록 함으로써, 선형성 및 해상도를 튜닝할 수 있고, 이에 따라 설계 이후의 튜닝을 통해 에러율을 최적으로 개선할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 타임 도메인의 온도 센서 회로의 제1 구성 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 타임 도메인의 온도 센서 회로의 제2 구성 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변 저항 회로의 제1 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변 저항 회로의 제2 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 타임 도메인의 온도 센서 회로의 온도에 대한 전류의 선형성에 대한 설명도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전류 조절 회로의 일 예시도이다.

이하에서는, 본 발명은 설명되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.

또한, 본 발명의 각 실시 예에 있어서, 하나의 예로써 설명되는 구조, 형상 및 수치는 본 발명의 기술적 사항의 이해를 돕기 위한 예에 불과하므로, 이에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 본 발명의 실시 예들은 서로 조합되어 여러 가지 새로운 실시 예가 이루어질 수 있다.

그리고, 본 발명에 참조된 도면에서 본 발명의 전반적인 내용에 비추어 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위해서, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 타임 도메인의 온도 센서 회로의 제1 구성 예시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 타임 도메인의 온도 센서 회로는, 전압 생성 회로(100), 전류 생성 회로(200) 및 전류 미러 회로(300)를 포함할 수 있다.

상기 전압 생성 회로(100)는, 제1 노드(N1)의 제1 전압(V1)과, 제2 노드(N2)의 제2 전압(V2)이 동일하도록 생성할 수 있다.

상기 전류 생성 회로(200)는, 상기 제1 노드(N1)와 접지 사이에 접속되어 제1 전류(I1)를 생성하는 제1 반도체 소자(Q1)와, 상기 제2 노드(N2)와 접지 사이에 직렬로 접속되어 제2 전류(I2)를 생성하는 가변 저항 회로(220) 및 제2 반도체 소자(Q2)를 포함하고, 상기 가변 저항 회로(220)는 저항 가변을 통해 온도 기울기를 가변할 수 있다. 여기서, 상기 온도 기울기는 온도 변화에 대한 전류 변화의 기울기를 의미한다.

상기 전류 미러 회로(300)는, 상기 제2 전류(I2)의 전류 미러링을 통해 제3 전류(I3)를 생성하여 출력단(OUT)에 제공할 수 있다.

본 발명의 각 도면에 대해, 동일한 부호 및 동일한 기능의 구성요소에 대해서는 가능한 불필요한 중복 설명은 생략될 수 있고, 각 도면에 대해 가능한 차이점에 대한 사항이 설명될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 타임 도메인의 온도 센서 회로의 제2 구성 예시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 타임 도메인의 온도 센서 회로는, 전압 생성 회로(100), 전류 생성 회로(200), 전류 미러 회로(300) 및 전류 조절 회로(400)를 포함할 수 있다.

상기 전류 생성 회로(200)는, 상기 제1 노드(N1)와 접지 사이에 접속되어 제1 전류(I1)를 생성하는 제1 반도체 소자(Q1)와, 상기 제2 노드(N2)와 접지 사이에 직렬로 접속되어 선형적인 온도 기울기를 갖는 제2 전류(I2)를 생성하는 가변 저항 회로(220) 및 제2 반도체 소자(Q2)를 포함할 수 있다.

상기 전류 미러 회로(300)는, 상기 제2 전류(I2)의 전류 미러링을 통해 제3 전류(I3)를 생성할 수 있다.

상기 전류 조절 회로(400)는, 상기 온도 기울기의 가변시 상기 제2 전류(I2)의 가변을 보상하기 위해, 상기 제3 전류(I3)에 기초하여 출력전류(Iout)를 조절하여 출력단(OUT)에 제공할 수 있다.

예를 들어, 상기 전류 생성 회로(200)에서 생성되는 선형적인 온도 기울기를 갖는 제2 전류(I2)는, 그 생성 과정에서 원하지 않게 가변(증가 또는 감소)될 수 있는데, 이와 같이 가변된 전류는 상기 전류 조절 회로(400)에서 가변된 전류크기 만큼 보상될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 일 예로, 상기 전압 생성 회로(100)는, 제1 FET (M11), 제2 FET (M12) 및 연산 증폭기(A1)를 포함할 수 있다.

상기 제1 FET (M11)는, 전압전원(VDD) 단자에 접속된 소스와, 상기 제1 노드(N1)에 접속된 드레인을 포함하는 PMOS FET가 될 수 있다.

상기 제2 FET (M12)는, 상기 전압전원(VDD) 단자에 접속된 소스와, 상기 제2 노드(N2)에 접속된 드레인과, 상기 제1 FET (M11)의 게이트에 접속된 게이트를 포함하는 PMOS FET가 될 수 있다.

상기 연산 증폭기(A1)는, 상기 제1 전압(V1)과 상기 제2 전압(V2)의 전압 차이에 기초하여 상기 제1 FET (M11) 및 제2 FET (M12)의 게이트 전압을 제어할 수 있으며, 상기 연산 증폭기(A1)의 동작에 의해서, 제1 노드(N1)의 제1 전압과 제2 노드(N2)의 제2 전압은 같아지게 된다.

일 예로, 상기 전류 생성 회로(200)의 제1 반도체 소자(Q1)는, 상기 제1 노드(N1)에 접속된 에미터와, 접지에 접속된 베이스 및 컬렉터를 포함하는 P타입의 제1 BJT(Q1)가 될 수 있다.

또한, 상기 전류 생성 회로(200)의 제2 반도체 소자(Q2)는, 상기 가변 저항 회로(220)에 접속된 에미터와, 접지에 접속된 베이스 및 컬렉터를 포함하는 P타입의 제2 BJT(Q2)가 될 수 있다.

일 예로, 상기 전류 미러 회로(300)는 제3 FET (M31)를 포함할 수 있다. 상기 제3 FET (M31)는, 상기 전압전원(VDD) 단자에 접속된 소스와, 상기 출력단(OUT)에 접속된 드레인과, 상기 제2 FET (M12)의 게이트에 접속된 게이트를 포함하는 PMOS FET가 될 수 있다.

예를 들어, 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 제1 FET (M11), 제2 FET (M12) 및 연산 증폭기(A1)에 의해서, 상기 제1 노드(N1)의 제1 전압(V1)과, 상기 제2 노드(N2)의 제2 전압(V2)은 동일하게 된다.

상기 제1 노드(N1)와 접지 사이에 흐르는 제1 전류(I1)는, 제1 노드(N1)의 제1 전압과 제1 반도체 소자(Q1)의 저항에 의해 결정되고, 상기 제2 노드(N2)와 접지 사이에 흐르는 제2 전류(I2)는, 제2 노드(N2)의 제2 전압과 제2 반도체 소자(Q2) 및 가변 저항 회로(220)의 저항에 의해 결정될 수 있다. 일 예로, 상기 가변 저항 회로(220)에 의해서 저항이 가변되면 상기 제2 전류(I2)가 가변될 수 있다.

또한, 상기 전류 미러 회로(300)는, 상기 제2 전류(I2)의 전류 미러링을 통해 제3 전류(I3)를 생성하고, 상기 제2 FET (M12)와 제3 FET (M31)의 사이즈 비율에 따라 상기 제3 전류(I3)가 결정될 수 있다.

일 예로, 상기 전류 미러 회로(300)에서 출력되는 전류(I3)는 하기 수학식 1과 같이 결정될 수 있다.

상기 수학식1에서, VEB1은 제1 반도체 소자(Q1)의 에미터-베이스 전압이고, VEB2는 제2 반도체 소자(Q2)의 에미터-베이스 전압이고, R220은 가변 저항 회로(220)의 저항값이고, VT는 BJT의 열전압이고, Ln(16)는 제1 반도체 소자(Q1)와 제2 반도체 소자(Q2)의 비율로 16은 16배를 의미한다. 이는 하나의 예시에 불과한 것으로, 이에 한정되지 않는다.

상기 수학식1에서, 룸 온도(Room Temperature)에서 가변 저항 회로(220)의 저항값(R220)은 100KΩ, n=16인 경우에 대한 제2 전류(I2)를 유도한 예시이다.

상기 수학식1에 따르면, 가변 저항 회로(220)의 저항값(R220)의 온도특성에 의해 온도에 따라 제2 전류(I2)가 바뀌어 질 수 있다. 즉, 제2 전류가 온도에 따라 바뀌어 진다는 의미는 하기 수학식2를 참조하면 온도에 따라 주파수가 달라진다는 의미이므로 온도에 따라 선형적으로 변화하는 주파수를 만드는 것이 가능하게 되므로, 가변 저항 회로(220)의 저항에 대한 온도에 대한 기울기가 중요함을 알 수 있다,

예를 들어, 상기 가변 저항 회로(220)는, 선형적인 온도 기울기를 갖는 제2 전류(I2)를 생성하기 위해 도 3 및 도 4와 같이 구현될 수 있다.

예를 들어, 가변 저항 회로(220)는 복수의 저항을 포함할 수 있고, 이러한 복수의 저항 각각은 서로 다른 온도계를 가질 수 있다. 예를 들어, 통상 반도체 공정은 다양한 온도계수를 갖는 저항이 제공될 수 있고, 즉 온도에 대해 +10%로 변화하는 저항이 있을 수 있고, 반대로 온도에 대해 -20% 변하는 저항이 있을 수 있으며, 서로 다른 종류의 온도 기울기를 갖는 저항을 조합하여 사용하면 온도에 대해 다양한 기울기를 갖는 저항값을 제공할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변 저항 회로의 제1 예시도이다.

도 3을 참조하면, 상기 가변 저항 회로(220)는, 제1 내지 제n 저항(R2-1~R2-n), 및 제1 내지 제n 스위치(SW2-1~SW2-n)를 포함할 수 있다.

상기 제1 내지 제n 저항(R2-1~R2-n)은, 서로 온도 기울기가 서로 다르고 서로 병렬로 접속될 수 있다.

상기 제1 내지 제n 스위치(SW2-1~SW2-n)는, 상기 제1 내지 제n 저항(R2-1~R2-n) 각각에 직렬로 접속되어, 해당 저항을 선택할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변 저항 회로의 제2 예시도이다.

도 4를 참조하면, 상기 가변 저항 회로(220)는, 제1 내지 제n 저항(R31-1~R3-n), 및 제1 내지 제n 스위치(SW3-1~SW3-n)를 포함할 수 있다.

상기 제1 내지 제n 저항(R31-1~R3-n)은, 서로 온도 기울기가 서로 다르고 서로 직렬로 접속될 수 있다.

상기 제1 내지 제n 스위치(SW3-1~SW3-n)는, 상기 제1 내지 제n 저항(R31-1~R3-n) 각각에 병렬로 접속되어, 해당 저항을 선택할 수 있다.

예를 들어, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제1 내지 제n 저항(R2-1~R2-n)은, 상온에서 같은 100KΩ의 저항을 가질 수 있고, 온도에 따른 저항의 기울기가 서로 다르도록 설계된 저항이 될 수 있다. 일 예로, 제1 저항(R2-1)은 모든 온도범위에 대해 +10%의 온도 기울기를 가질 수 있고, 제2 저항(R2-2)은 +20%의 온도 기울기를 가질 수 있으며, 그리고, 제n 저항(R2-n)은 -10%의 온도 기울기를 가질 수 있다. 이와 같이 온도 기울기가 서로 다른 저항을 접속하는 방법에 따라 다양한 온도 기울기의 PTAT 전류를 생성가능하게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 타임 도메인의 온도 센서 회로의 온도에 대한 전류의 선형성에 대한 설명도이다.

도 5는 전류의 온도 기울기를 튜닝하는 이유에 대한 설명하기 위한 도면으로, 도 5에 보인 바와 같이, 온도에 따라 저항의 특성이 선형적이지 않을 수 있게 되는데, 이는 저항을 제작하는 반도체 공정의 특성이다.

도 5에서, G1은 온도에 따라 전류의 온도 기울기가 커지는 그래프이고, G2는 온도에 따라 전류의 온도 기울기가 작아지는 그래프이고, G3은 온도에 따라 매우 선형적인 기울기인 그래프이다.

도 5에 도시된 G1,G2 및 G3을 참조하면, 온도에 따라 전류의 온도 기울기가 비선형적일 수 있으므로, 통상 온도에 따른 전류의 기울기가 크면 주파수의 변화율도 커지므로 해상도가 좋아지지만, 전류의 기울기가 큰 경우에도 선형성이 나쁠 때에는 전체적인 온도센서의 에러율을 증가시킬 수 있기 때문이다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전류 조절 회로의 일 예시도이다.

도 6을 참조하면, 상기 전류 조절 회로(400)는, 제4 FET(M41), 및 제5 FET(M42)를 포함할 수 있다. 상기 제5FET(M42)는, 제1 및 제n 전류미러 FET(M41-1~M4-n), 그리고 제1 내지 제n 전류미러 스위치(SW4-1~SW4-n)를 포함할 수 있다.

상기 제4 FET(M41)는, 상기 전류 미러 회로(300)의 출력노드(N3)에 접속된 드레인 및 게이트, 그리고 접지된 소스를 포함하는 PMOS FET가 될 수 있다.

상기 제1 및 제n 전류 미러 FET(M41-1~M4-n) 각각은, 상기 제4 FET(M41)의 전류를 독립적으로 전류 미러링 할 수 있다. 상기 제1 내지 제n 전류 미러 스위치(SW4-1~SW4-n) 각각은, 상기 제1 및 제n 전류 미러 FET(M41-1~M4-n) 각각을 선택할 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제n 전류 미러 FET(M41-1~M4-n) 각각에 의해 생성된 전류는, 제1 내지 제n 전류 미러 스위치(SW4-1~SW4-n)에 의해 선택되어 합쳐져서 출력단(OUT)을 통해 출력될 수 있다.

또한, 전류 조절 회로(400)를 이용하면, PTAT 전류의 미러링(mirroring) 되는 양을 조절하여 전류의 기울기가 유지되는 상태에서 전류의 레벨을 바꾸는 것이 가능하므로, 상기 전류 조절 회로(400)는, 상기 전류 생성 회로(200)가 온도 기울기의 선형성을 위해 저항을 가변하는 과정에서의 전류 변화를 보상할 수 있다.

도 3, 도 5 및 도 6을 참조하면, 예를 들어, 도 3의 제1 및 제2 저항(R2-1~R2-2)이 동시에 선택되어 약 +15% 정도의 절대온도비례(PTAT:Proportional To Absolute Temperature) 전류가 생성된다고 할 때, 상기 제1 및 제2 저항(R2-1~R2-2) 각각이 100KΩ이 병렬로 연결되는 경우, 두 저항의 병렬 합저항은 약 50KΩ이 될 수 있고, 이와 같이 합 저항이 작아지므로 PTAT 전류는 대략 2배 늘어날 수 있다.

따라서 발진주파수도 상기 수학식 2에 의해 2배 증가하게 될 수 있고, 발진주파수의 범위가 일정수준 이상을 벗어나는 경우에 성능저하가 나타날 수 있으므로 일정한 범위안에서 발진주파수를 생성하는 것이 필요하므로, 이를 위해 도 6의 전류 조절 회로(400)가 필요하다.

예를 들어, 도 3에서 2개의 저항이 동시에 선택되는 경우 최종 발진주파수를 예상치와 맞추기 위해 증가된 전류(NxIPTAT)의 크기를 반으로 줄이기 위해 제2 전류 미러 스위치(SW4-2)를 선택하여 최종 전류를 발진기(Oscillator)에 공급할 수 있다.

일 예로, 상기 전류 생성 회로(200) 및 상기 전류 미러 회로(300)에서 2배로 증가한 전류가 전류 조절 회로(400)에 의해 다시 반으로 줄일 필요가 있다.

도 3에서 4개의 저항이 선택된다면 PTAT 전류는 4배가 될 것이고, 도 6에서 제1 전류 미러 스위치(SW4-1)를 선택하여 이 전류를 다시 1/4로 만들어 발진주파수의 범위를 유지하게 되는 것이다.

도 6에는 전류변화가 0.25배~2.5배 까지 가능하지만 전류 미러와 스위치 추가에 의해 충분히 확장이 가능할 것이다.

이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

100: 전압 생성 회로
200: 전류 생성 회로
300: 전류 미러 회로
400: 전류 조절 회로

Claims

제1 노드의 제1 전압과, 제2 노드의 제2 전압이 동일하도록 생성하는 전압 생성 회로;
상기 제1 노드와 접지 사이에 접속되어 제1 전류를 생성하는 제1 반도체 소자와, 상기 제2 노드와 접지 사이에 직렬로 접속되어 제2 전류를 생성하는 가변 저항 회로 및 제2 반도체 소자를 포함하고, 상기 가변 저항 회로는 저항 가변을 통해 온도 기울기를 가변하는 전류 생성 회로; 및
상기 제2 전류의 전류 미러링을 통해 제3 전류를 생성하여 출력단에 제공하는 전류 미러 회로;
를 포함하는 타임 도메인의 온도 센서 회로.
제1항에 있어서, 상기 가변 저항 회로는,
서로 온도 기울기가 서로 다르고 서로 병렬로 접속된 제1 내지 제n 저항; 및
상기 제1 내지 제n 저항 각각에 직렬로 접속되어, 해당 저항을 선택하는 제1 내지 제n 스위치;
를 포함하는 타임 도메인의 온도 센서 회로.
제1항에 있어서, 상기 가변 저항 회로는,
서로 온도 기울기가 서로 다르고 서로 직렬로 접속된 제1 내지 제n 저항; 및
상기 제1 내지 제n 저항 각각에 병렬로 접속되어, 해당 저항을 선택하는 제1 내지 제n 스위치;
를 포함하는 타임 도메인의 온도 센서 회로.
제1항에 있어서, 상기 전압 생성 회로는,
전압전원 단자에 접속된 소스와, 상기 제1 노드에 접속된 드레인을 갖는 제1 FET;
상기 전압전원 단자에 접속된 소스와, 상기 제2 노드에 접속된 드레인과, 상기 제1 FET의 게이트에 접속된 게이트를 갖는 제2 FET; 및
상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 전압 차이에 기초하여 상기 제1 FET 및 제2 FET의 게이트 전압을 제어하는 연산 증폭기;
를 포함하는 타임 도메인의 온도 센서 회로.
제1항에 있어서, 상기 제1 반도체 소자는
상기 제1 노드에 접속된 에미터와, 접지에 접속된 베이스 및 컬렉터를 포함하는 제1 BJT인 타임 도메인의 온도 센서 회로.
제1항에 있어서, 상기 제2 반도체 소자는
상기 가변 저항 회로에 접속된 에미터와, 접지에 접속된 베이스 및 컬렉터를 포함하는 제2 BJT인 타임 도메인의 온도 센서 회로.
제4항에 있어서, 상기 전류 미러 회로는,
상기 전압전원 단자에 접속된 소스와, 상기 출력단에 접속된 드레인과, 상기 제2 FET의 게이트에 접속된 게이트를 갖는 제3 FET을 포함하는 타임 도메인의 온도 센서 회로.
제1 노드의 제1 전압과, 제2 노드의 제2 전압이 동일하도록 생성하는 전압 생성 회로;
상기 제1 노드와 접지 사이에 접속되어 제1 전류를 생성하는 제1 반도체 소자와, 상기 제2 노드와 접지 사이에 직렬로 접속되어 선형적인 온도 기울기를 갖는 제2 전류를 생성하는 가변 저항 회로 및 제2 반도체 소자를 포함하는 전류 생성 회로;
상기 제2 전류의 전류 미러링을 통해 제3 전류를 생성하는 전류 미러 회로; 및
상기 온도 기울기의 가변시 상기 제2 전류의 가변을 보상하기 위해, 상기 제3 전류에 기초하여 출력전류를 조절하여 출력단에 제공하는 전류 조절 회로;
를 포함하는 타임 도메인의 온도 센서 회로.
제8항에 있어서, 상기 가변 저항 회로는,
서로 온도 기울기가 서로 다르고 서로 병렬로 접속된 제1 내지 제n 저항; 및
상기 제1 내지 제n 저항 각각에 직렬로 접속되어, 해당 저항을 선택하는 제1 내지 제n 스위치;
를 포함하는 타임 도메인의 온도 센서 회로.
제8항에 있어서, 상기 가변 저항 회로는,
서로 온도 기울기가 서로 다르고 서로 직렬로 접속된 제1 내지 제n 저항; 및
상기 제1 내지 제n 저항 각각에 병렬로 접속되어, 해당 저항을 선택하는 제1 내지 제n 스위치;
를 포함하는 타임 도메인의 온도 센서 회로.
제8항에 있어서, 상기 전압 생성 회로는,
전압전원 단자에 접속된 소스와, 상기 제1 노드에 접속된 드레인을 갖는 제1 FET;
상기 전압전원 단자에 접속된 소스와, 상기 제2 노드에 접속된 드레인과, 상기 제1 FET의 게이트에 접속된 게이트를 갖는 제2 FET; 및
상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 전압 차이에 기초하여 상기 제1 FET 및 제2 FET의 게이트 전압을 제어하는 연산 증폭기;
를 포함하는 타임 도메인의 온도 센서 회로.
제8항에 있어서, 상기 제1 반도체 소자는
상기 제1 노드에 접속된 에미터와, 접지에 접속된 베이스 및 컬렉터를 포함하는 제1 BJT인 타임 도메인의 온도 센서 회로.
제8항에 있어서, 상기 제2 반도체 소자는
상기 가변 저항 회로에 접속된 에미터와, 접지에 접속된 베이스 및 컬렉터를 포함하는 제2 BJT인 타임 도메인의 온도 센서 회로.
제11항에 있어서, 상기 전류 미러 회로는,
상기 전압전원 단자에 접속된 소스와, 상기 출력단에 접속된 드레인과, 상기 제2 FET의 게이트에 접속된 게이트를 갖는 제3 FET을 포함하는 타임 도메인의 온도 센서 회로.
제8항에 있어서, 상기 전류 조절 회로는,
상기 전류 미러 회로의 출력노드에 접속된 드레인 및 게이트, 그리고 접지된 소스를 갖는 제4 FET;
상기 제4 FET의 전류를 독립적으로 전류 미러링 하기 위한 제1 및 제n 전류 미러 FET; 및
상기 제1 및 제n 전류 미러 FET 각각을 선택하여 출력단을 통해 선택된 전류를 합하여 제공하는 제1 내지 제n 전류 미러 스위치;
를 포함하는 타임 도메인의 온도 센서 회로.