TW201541062A - 單晶片溫度感應裝置 - Google Patents

單晶片溫度感應裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW201541062A
TW201541062A TW104112137A TW104112137A TW201541062A TW 201541062 A TW201541062 A TW 201541062A TW 104112137 A TW104112137 A TW 104112137A TW 104112137 A TW104112137 A TW 104112137A TW 201541062 A TW201541062 A TW 201541062A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
oscillator
temperature
signal
coupled
inverters
Prior art date
Application number
TW104112137A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI561800B (en
Inventor
song-sheng Lin
Original Assignee
Silicon Integrated Sys Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Silicon Integrated Sys Corp filed Critical Silicon Integrated Sys Corp
Publication of TW201541062A publication Critical patent/TW201541062A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI561800B publication Critical patent/TWI561800B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/01—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/023—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of differential amplifiers or comparators, with internal or external positive feedback
    • H03K3/0231—Astable circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/027—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of logic circuits, with internal or external positive feedback
    • H03K3/03—Astable circuits
    • H03K3/0315—Ring oscillators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

本發明提出一種單晶片溫度感應裝置，包括一個參考生成電路、一個第一震盪器、一個第二震盪器與一個邏輯運算模組。參考生成電路用以產生一個第一控制電壓。前述第一震盪器耦接於參考生成電路並且被第一控制電壓控制以輸出一個第一震盪訊號。前述第二震盪器耦接於參考生成電路並且被第一控制電壓控制以輸出一個第二震盪訊號，其中第一震盪器的溫度特性與第二震盪器的溫度特性不同。前述邏輯運算模組耦接於第一震盪器與第二震盪器，用以依據第一震盪訊號與第二震盪訊號計算一個環境溫度。其中第一震盪器與第二震盪器皆為溫度變動震盪器。

Description

單晶片溫度感應裝置
本發明係關於一種單晶片溫度感應裝置，特別是一種不需外部參考時脈訊號的單晶片溫度感應裝置。
溫度感應在現代積體電路設計中已成為一必要的重要角色。積體電路的特徵會隨著積體電路的溫度變化而改變，然而，當積體電路工作時，積體電路的溫度也會同時變化。在某些積體電路的應用中，積體電路的特徵為度量的關鍵，因此有必要對於積體電路特徵的變化做補償。其中，一種簡單的補償方法是依據積體電路的溫度來補償，因此可應用於積體電路的溫度感應技術已是現代積體電路設計中的必要技術。
在傳統的技術中，應用於積體電路的溫度感應技術需要一個外部的時脈訊號來當作參考訊號，然而在某些應用中，由於成本的考量以及應用本身無法提供一個與溫度獨立的穩定時脈來源來當作參考訊號，因此需要一個不需外部參考時脈訊號的單晶片溫度感應裝置來解決前述問題。
有鑑於以上的問題，本發明提出一種單晶片溫 度感應裝置，藉由計算兩個震盪訊號之間的頻率比，再計算出環境溫度。
本發明提出一種單晶片溫度感應裝置，包括一個參考生成電路、一個第一震盪器、一個第二震盪器與一個邏輯運算模組。前述參考生成電路用以產生一個第一控制電壓。前述第一震盪器耦接於參考生成電路並且被第一控制電壓控制以輸出一個第一震盪訊號。前述第二震盪器耦接於參考生成電路並且被第一控制電壓控制以輸出一個第二震盪訊號，其中第一震盪器的溫度特性與第二震盪器的溫度特性不同。前述邏輯運算模組耦接於第一震盪器與第二震盪器，用以依據第一震盪訊號與第二震盪訊號計算一個環境溫度。其中第一震盪器與第二震盪器皆為溫度變動震盪器。
本發明的溫度感應裝置當震盪訊號皆為穩定時，本發明揭露的裝置可計算兩個震盪訊號之間的頻率比。由於本發明所計算出的頻率比會隨著環境溫度變化而改變，因此本發明的頻率比可用於計算出環境溫度。
以上之關於本發明內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
11‧‧‧參考生成電路
13‧‧‧震盪器
15‧‧‧震盪器
17‧‧‧邏輯運算模組
13a、13b、13c‧‧‧震盪器
131、132、133‧‧‧反向器
OSC1、OSC2‧‧‧震盪訊號
171‧‧‧第一偵測單元
173‧‧‧第二偵測單元
175a、175b‧‧‧比例計算單元
1711、1751、1757‧‧‧或閘
1713、1753、1758‧‧‧計數器
1715‧‧‧放大器
1716‧‧‧二極體
1717‧‧‧電容
1718‧‧‧緩衝器
1719‧‧‧比較器
1752‧‧‧反向器
1754‧‧‧異或邏輯閘
1755‧‧‧反或閘
1756‧‧‧及閘
1759‧‧‧反及閘
180‧‧‧減法器
181‧‧‧多工器
圖1為根據本發明一實施例之單晶片溫度感應裝置的示 意圖。
圖2A為根據本發明一實施例之振盪器的示意圖。
圖2B為根據本發明另一實施例之振盪器的示意圖。
圖2C為根據本發明又一實施例之振盪器的示意圖。
圖3為根據本發明一實施例之邏輯運算模組的示意圖。
圖4A為根據本發明一實施例之第一偵測單元的示意圖。
圖4B為根據本發明另一實施例之第一偵測單元的示意圖。
圖4C為對應圖4B之複數個訊號的時序圖。
圖5為根據本發明一實施例之比例計算單元的示意圖。
圖6A為根據本發明一實施例之邏輯運算模組的示意圖。
圖6B為根據本發明一實施例之比例計算單元的示意圖。
圖7A為根據本發明一實施例之碼字反轉裝置的示意圖。
圖7B為根據本發明一實施例之遞減溫度碼字與環境溫度的關係的碼字對溫度示意圖。
圖7C為根據本發明一實施例之遞增溫度碼字與環境溫度的關係的碼字對溫度示意圖。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明 相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。
請參照第1圖。圖1為根據本發明一實施例之單晶片溫度感應裝置的示意圖。如第1圖所示，單晶片溫度感應裝置1可包含一個參考生成電路11、一個震盪器13、一個震盪器15與一個邏輯運算模組17。在一實施例中，參考生成電路11被一個啟動訊號EN啟動以產生一個控制電壓Vc1來控制震盪器13與震盪器15。震盪器13與震盪器15皆耦接於前述參考生成電路並且分別產生一個震盪訊號OSC1與一個震盪訊號OSC2。邏輯運算模組17耦接於震盪器13與震盪器15，並依據震盪訊號OSC1與震盪訊號OSC2計算出用以做為一溫度碼字TPC的頻率比，其中溫度碼字TPC與環境溫度一一對應。
每一個震盪器13與震盪器15可以是一個包含2N+1個反向器的環式震盪器。請參照第2A圖，圖2A為根據本發明一實施例之振盪器的示意圖。如第2A圖所示，本發明之震盪器，例如震盪器13或震盪器15可以包含三個反向器。以震盪器13為例，於本發明一實施例中，震盪器13a可以包含一個第一反向器131、一個第二反向器132以及一個第三反向器133。第一反向器131係由一個P型金屬氧化物半導體場效電晶體(P-type MOSFET)MP1與一個N型金屬氧化物半導體場效電晶體(N-type MOSFET)MN1組成。同樣 的，第二反向器132係由一個P型金屬氧化物半導體場效電晶體MP2與一個N型金屬氧化物半導體場效電晶體MN2組成，第三反向器133係由一個P型金屬氧化物半導體場效電晶體MP3與一個N型金屬氧化物半導體場效電晶體MN3組成。每一個反向器耦接於第一參考埠VDD與第二參考埠GND之間，其中第一參考埠VDD連接晶片的供應電壓源，第二參考埠GND連接晶片的接地端。
此外，如第2A圖所示，供應給第一反向器131的第一電流可以被耦接於第一反向器131與第一參考埠VDD之間的第一電流限制器Mc1所限制，以及供應給第二反向器132的第二電流可以被耦接於第二反向器132與第一參考埠VDD之間的第二電流限制器Mc2所限制，供應給第三反向器133的第三電流可以被耦接於第三反向器133與第一參考埠VDD之間的第三電流限制器Mc3所限制。第一電流限制器Mc1、第二電流限制器Mc2與第三電流限制器Mc3皆被控制電壓Vc1所控制。
在本發明另一實施例中，請參照第2B圖，圖2B為根據本發明另一實施例之振盪器的示意圖。相較於第2A圖中的震盪器，本實施例中的震盪器13b更包含一個耦接於第一反向器131與第二參考埠GND之間的第四電流限制器Mc4、一個耦接於第二反向器132與第二參考埠GND之間的第五電流限制器Mc5與一個耦接於第三反向器133與第二 參考埠GND之間的第六電流限制器Mc6。第四電流限制器Mc4被控制電壓Vc2所控制以定義一個自第一反向器131流出至第二參考埠GND的第四電流之最大值。控制電壓Vc2也可以是被參考生成電路11所產生。第五電流限制器Mc5被控制電壓Vc2所控制以定義一個自第二反向器132流出至第二參考埠GND的第五電流之最大值。第六電流限制器Mc6被控制電壓Vc2所控制以定義一個自第三反向器133流出至第二參考埠GND的第六電流之最大值。
在本發明又一實施例中，請參照第2C圖，圖2C為根據本發明又一實施例之振盪器的示意圖。相較於第2A圖中的震盪器，本實施例中僅有一個具有兩端的電流限制器Mc。電流限制器Mc的第一端連接第一參考埠VDD，第二端連接第一反向器131、第二反向器132與第三反向器133。電流限制器Mc被控制電壓Vc1控制以定義一個供應給前述三個反向器的電流之最大值。
在一實施例中，若震盪器13與震盪器15皆具有如第2B圖中的電路架構，但震盪器13中每一個電晶體的尺寸與震盪器15中每一個電晶體的尺寸相異，因此震盪器13的溫度特性與震盪器15的溫度特性相異。更明確來說，在本實施例中震盪訊號OSC1的頻率可以被定義為震盪器13中一個反向器的傳遞延遲的六倍。以第一反向器131為例，反向器131的傳遞延遲可以以下列方程式(1)表示： 在方程式(1)中，Td131係反向器131的傳遞延遲，Vdd係第一參考埠VDD與第二參考埠GND之間的電壓差，Vth係反向器131中每一個電晶體的臨界電壓，Cload131係反向器131所承載的電容值，K131係金屬氧半導體係數(MOS coefficient)，Imax係供應至/或自反向器131流出的電流之最大值。
由於震盪器15的每一個電晶體之等效通道寬度皆與震盪器13的每一個電晶體之等效通道寬度相異，因此震盪器15的傳遞延遲Td151亦與震盪器13的傳遞延遲T131相異。更明確的來說，震盪器15中反向器的傳遞延遲可以以下列方程式(2)表示： 在方程式(2)中，Td15係震盪器15中每一個反向器的傳遞延遲，Vdd係第一參考埠VDD與第二參考埠GND之間的電壓差，Vth係震盪器15中每一個反向器的臨界電壓，Cload131係震盪器15中每一個反向器所承載的電容值，K15係金屬氧半導體係數，Imax係供應至或自震盪器15中每一個反向器流出的電流之最大值。
在一實施例中，當環境溫度變化時，方程式(1)中的係數K131與電容值Cload131以一比例α成正比，方程式 (2)中的K15則與電容值Cload15以一比例α大致成正比。電流Imax的最大值不以比例α與電容值Cload131以及電容值Cload15成正比。因此，當環境溫度變化時，傳遞延遲Td131與傳遞延遲Td15之間的比例隨之改變，並且震盪訊號OSC1的頻率與震盪訊號OSC2的頻率之間的比例也同時改變。環境溫度可以依據溫度碼字TPC而計算出，其中溫度碼字TPC代表震盪訊號OSC1的頻率與震盪訊號OSC2的頻率之間的比例。此外，由於電壓Vdd與電流Imax的最大值皆適用於震盪器13與震盪器15，因此震盪訊號OSC1的頻率與震盪訊號OSC2的頻率之間的比例幾乎與電壓Vdd與電流Imax的最大值無關。
邏輯運算模組17用以依據震盪訊號OSC1與震盪訊號OSC2來計算代表頻率比的溫度碼字TPC。然而邏輯運算模組17只能在震盪訊號OSC1與震盪訊號OSC2皆穩定的狀態下正確的計算出溫度碼字TPC。換句話說，邏輯運算模組17必須確定震盪訊號OSC1與震盪訊號OSC2是否穩定。在一實施例中，請參照第3圖，圖3為根據本發明一實施例之邏輯運算模組的示意圖。如第3圖所示，邏輯運算模組17的一實施例邏輯運算模組17a可以包含一個第一偵測單元171與一個比例計算單元175a。在本實施例中，震盪訊號OSC1的頻率低於震盪訊號OSC2的頻率，所以若震盪訊號OSC1為穩定狀態，震盪訊號OSC2亦為穩定狀態。因此， 當比例計算單元175a耦接第一偵測單元171、震盪器13與震盪器15時，第一偵測單元171可以耦接於震盪器13以偵測震盪訊號OSC1是否穩定。
第一偵測單元171用以偵測震盪訊號OSC1是否穩定來進一步產生一個就緒訊號CALRD。在一實施例中，請參照第4A圖，圖4A為根據本發明一實施例之第一偵測單元的示意圖。如第4A圖所示，第一偵測單元171a可包含一個或閘1711與一個計數器1713。或閘1711依據震盪訊號OSC1與就緒訊號CALRD產生一個輸出訊號。因此，若就緒訊號CALRD是邏輯低位準，或閘1711即以反向器的功能運作，以至於或閘1711的輸出訊號與震盪訊號OSC1邏輯上相反。若就緒訊號CALRD是邏輯高位準，或閘1711的輸出訊號則一致在邏輯高位準。計數器1713依據或閘1711的輸出訊號緣來計數，其中訊號緣係指訊號的正緣或負緣。此外，若依據或閘1711的輸出訊號之計數不小於與不大於一個決定計數值DC時，計數器1713將就緒訊號CALRD設定於邏輯高位準。本實施例之精神在於當震盪訊號OSC1震盪過一個預定次數後，震盪訊號OSC1應足夠穩定以當作計算前述比例的基礎。
在另一實施例中，請參照第4B圖與第4C圖，圖4B為根據本發明另一實施例之第一偵測單元的示意圖。圖4C為對應圖4B之複數個訊號的時序圖。如第4B圖所示， 第一偵測單元171b可包含前述或閘1711、一個放大器1715、一個二極體1716、一個電容1717、一個緩衝器1718與一個比較器1719。其中或閘1711依據震盪訊號OSC1與就緒訊號CALRD產生第一邏輯訊號的功能已於前文中描述。放大器1715耦接於或閘1711，用以依據第一邏輯訊號與第二電壓V2產生第一電壓V1。電容1717耦接於放大器1715與第二參考埠GND之間，並且選擇性的被放大器1715充電以定義出介於電容1717兩節點間的第三電壓V3。二極體1716用以當第一電壓V1大於第三電壓V3時傳導一介於放大器1715與電容1717的電流路徑。緩衝器1718耦接電容1717以依據第三電壓V3產生第二電壓V2，其中第二電壓V2與第三電壓V3成正比。比較器1719耦接緩衝器1718以藉由比較第二電壓V2與臨界電壓VTH產生就緒訊號CALRD。換句話說，若第二電壓V2大於臨界電壓VTH，則就緒訊號CALRD被設定為邏輯高位準；反之，就緒訊號CALRD被設定為邏輯低位準。
當就緒訊號CALRD為邏輯高位準時，比例計算單元175a開始計算溫度碼字TPC，其中溫度碼字TPC代表震盪訊號OSC1的頻率與震盪訊號OSC2的頻率比。在一實施例中，請參照第5圖，圖5為根據本發明一實施例之比例計算單元的示意圖。如第5圖所示，比例計算單元175a可包含一個或閘1751、一個反向器1752、一個計數器1753、 一個異或邏輯閘1754、一個反或閘1755、一個及閘1756、一個或閘1757、一個計數器1758與一個反及閘1759。
若就緒訊號CALRD在邏輯低位準，則或閘1751的輸出訊號總是位於邏輯低位準。若就緒訊號CALRD在邏輯高位準，則或閘1751的輸出訊號與震盪訊號OSC1相反，並且計數器1753依據或閘1751的輸出訊號而被就緒訊號CALRD啟動開始記數以產生一組計數訊號CA，其中該組計數訊號CA有(n+1)個位元，圖中以CA[n：0]表示。異或邏輯閘1754有(n+1)個異或閘，並且異或邏輯閘1754將該組計數訊號CA與一組預定的訊號RC做為輸入，其中前述預定的訊號RC亦有(n+1)個位元，圖中以RC[n：0]表示。簡單地來說，異或邏輯閘1754在該組計數訊號CA與該組預定的訊號RC上執行位元的異或運算以產生一組有(n+1)位元的異或訊號。也就是說，若該組計數訊號CA之中有一個位元與該組預定的訊號RC對應的位元相異，該對應的位元在異或訊號中會被設為邏輯高位準。在此情況下，反或閘1755的輸出訊號被設為邏輯低位準，並且被及閘1756產生的就緒訊號DATARD將依據就緒訊號CALRD與反或閘1755的輸出訊號而被設為邏輯低位準。
若該組計數訊號CA相同於該組預定的訊號RC時，該組異或訊號中的每一個位元都被設為邏輯高位準。因 此反或閘1755的輸出訊號被隨之設為邏輯低位準，並且就緒訊號DATARD也被設為邏輯高位準。
當就緒訊號DATARD為邏輯低位準時，反或閘1757的輸出訊號與震盪訊號OSC2相反。若同時間計數器1758被就緒訊號CALRD啟動，計數器1758則依據反或閘1757的輸出訊號開始記數。並且溫度碼字TPC與及邏輯閘1759的輸出訊號也被設定成0。
當就緒訊號DATARD位於邏輯高位準時，反或閘1757的輸出訊號則總是位於邏輯低位準，並且計數器1758的該組輸出訊號保持不變。同時，具有複數個及閘的及邏輯閘1759將計數器1758的該組輸出訊號做為溫度碼字TPC。如同前述，溫度碼字TPC與環境溫度為一一對應。因此，環境溫度可以依據溫度碼字TPC而被計算出。
在另一實施例中，邏輯運算模組17可以決定震盪訊號OSC1與震盪訊號OSC2是否穩定。在本實施例中，請參照第6A圖，圖6A為根據本發明一實施例之邏輯運算模組的示意圖。如第6A所示，邏輯運算模組17的一實施例邏輯運算模組17b可以包含一個第一偵測單元171、一個第二偵測單元173與一個比例計算單元175b。當第二偵測單元173耦接於震盪器15以依據震盪訊號OSC2產生一個就緒訊號CALRD2時，第一偵測單元171耦接於震盪器13以依據 震盪訊號OSC1產生一個就緒訊號CALRD1。每一個第一偵測單元171與第二偵測單元173的機制已於前文中敘述。比例計算單元175b耦接於震盪器13、震盪器15、第一偵測單元171以及第二偵測單元173。當就緒訊號CALRD1與就緒訊號CALRD2皆為邏輯高位準時，比例計算單元175b用以依據溫度碼字TPC產生震盪訊號OSC1與震盪訊號OSC2。
在本實施例中，請參照第6B圖，圖6B為根據本發明一實施例之比例計算單元的示意圖。如第6B圖所示，比例計算單元175可包含一個及閘與前述比例計算單元175a。只有當就緒訊號CALRD1與就緒訊號CALRD2皆為邏輯高位準時，及閘將就緒訊號CALRD設為邏輯高位準。
在一實施例中，邏輯運算模組17可更包含一個溫度計算單元(未繪示於圖中)。溫度計算單元耦接於被就緒訊號DATARD控制的比例計算單元175a，以依據溫度碼字TPC計算出環境溫度。更明確的說，由於頻率比TPC與環境溫度為一一對應，描述代表頻率比的溫度碼字TPC與環境溫度關係的功能可被產生並儲存於前述溫度計算單元。溫度計算單元可依據溫度碼字TPC與前述功能計算出環境溫度。
在另一實施例中，可以有一個關聯於代表頻率比的溫度碼字TPC與環境溫度儲存於溫度計算單元中。溫度計算單元可依據溫度碼字TPC與查詢表取得環境溫度。
在一實施例中，當處理器依據遞減溫度碼字計算環境溫度較為方便時，在某些特殊情況下處理器依據遞增溫度碼字計算環境溫度會較為方便。如此一來，請參照第7A圖，圖7A為根據本發明一實施例之碼字反轉裝置的示意圖。如第7A圖所示，減法器180耦接邏輯運算模組17以藉由將溫度碼字TPC減去一與TPC碼字位元長度相同且其值連續皆為1的位元組，以計算出一個遞增溫度碼字TPCI。此外，多工器181耦接於減法器180與邏輯運算模組17以分別接收與溫度碼字TPC相同的遞增溫度碼字TPCI與遞減溫度碼字TPCD，以至於多工器181的輸出最終溫度碼字FTPC依據遞增溫度碼字TPCI、遞減溫度碼字TPCD與一個選擇訊號而被產生。在一實施例中，遞減溫度碼字TPCD與環境溫度之間的關係請參照第7B圖，遞增溫度碼字TPCI與環境溫度之間的關係請參照第7C圖。前述圖示為依據模擬與8位元的解析度實驗的範例，本發明不以此為限。在第7B圖與第7C圖中，橫軸代表攝氏溫度，縱軸代表溫度碼字。
如此一來，本發明的溫度感應裝置不需要外部的時脈來源或是與溫度獨立的時脈來源。當震盪訊號皆為穩定時，本發明揭露的裝置可計算兩個震盪訊號之間的頻率比。由於本發明所計算出的頻率比會隨著環境溫度變化而改變，因此本發明的頻率比可用於計算出環境溫度。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並 非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
11‧‧‧參考生成電路
13‧‧‧震盪器
15‧‧‧震盪器
17‧‧‧邏輯運算模組

Claims (10)

  1. 一種單晶片溫度感應裝置，包括：一參考生成電路，用以產生一第一控制電壓；一第一震盪器，耦接於該參考生成電路並且被該第一控制電壓控制以輸出一第一震盪訊號；一第二震盪器，耦接於該參考生成電路並且被該第一控制電壓控制以輸出一第二震盪訊號，其中該第一震盪器的溫度特性與該第二震盪器的溫度特性不同；以及一邏輯運算模組，耦接於該第一震盪器與該第二震盪器，用以依據該第一震盪訊號與該第二震盪訊號計算一環境溫度；其中該第一震盪器與該第二震盪器皆為溫度變動震盪器。
  2. 如請求項1所述的單晶片溫度感應裝置，其中該第一震盪器包含2N+1個第一反向器，以及該第二震盪器包含2N+1個第二反向器，N為大於1的正整數。
  3. 如請求項2所述的單晶片溫度感應裝置，其中該些第一反向器皆彼此相同，並且該些第二反向器皆彼此相同，然而該些第一反向器其中之一與該些第二反向器其中之一彼此相異。
  4. 如請求項3所述的單晶片溫度感應裝置，其中該些第一反向器其中之一的指狀結構的數量相等於該些第二反向 器其中之一的指狀結構的數量，並且該些第一反向器的一電晶體等效長寬比與該些第二反向器的一電晶體等效長寬比相異。
  5. 如請求項3所述的單晶片溫度感應裝置，其中該些第一反向器其中之一的指狀結構的數量相異於該些第二反向器其中之一的指狀結構的數量，並且該些第一反向器的一電晶體等效長寬比與該些第二反向器的一電晶體等效長寬比相同。
  6. 如請求項1所述的單晶片溫度感應裝置，其中該第一震盪器與該第二震盪器包含：一第一反向器，耦接於一第一參考埠與一第二參考埠之間，具有一第一輸入埠與一第一輸出埠；一第二反向器，耦接於該第一參考埠與該第二參考埠之間，具有一第二輸入埠連接該第一輸出埠與一第二輸出埠；以及一第三反向器，耦接於該第一參考埠與該第二參考埠之間，具有一第三輸入埠連接該第二輸出埠與耦接該第一輸入埠的一第三輸出埠。
  7. 如請求項6所述的單晶片溫度感應裝置，其中該第一震盪器與該第二震盪器更包含一電流限制器，該電流限制器耦接於該第一參考埠與該第一反向器、該第二反向器、該第三反向器之間，並耦接該參考生成電路，被該 第一控制電壓控制以定義出供應該第一反向器、該第二反向器與該第三反向器的一第一電流的一最大值。
  8. 如請求項6所述的單晶片溫度感應裝置，其中該邏輯運算模組包含：一第一偵測單元，耦接該第一震盪器，用以依據該第一震盪訊號產生一第一就緒訊號；一比例計算單元，耦接該第一偵測單元、該第一震盪器與該第二震盪器，被該第一就緒訊號控制以依據該第一震盪訊號與該第二震盪訊號產生一溫度碼字，其中該溫度碼字與該環境溫度一一對應，並且該比例計算單元更依據該第一震盪訊號產生一第二就緒訊號；以及一溫度計算單元，耦接該比例計算單元，被該第二就緒訊號控制以依據該溫度碼字計算該環境溫度。
  9. 如請求項8所述的單晶片溫度感應裝置，其中該第一偵測單元包含：一或閘，耦接該第一震盪器，用以將該第一震盪訊號與該第一就緒訊號執行一邏輯和以產生一第一邏輯訊號；以及一計數器，耦接該或閘，用以依據該第一邏輯訊號與一現值設定該第一就緒訊號。
  10. 如請求項1所述的單晶片溫度感應裝置，其中該第一震盪器的溫度特性係該第一震盪訊號的一頻率與該環境溫 度之間的關係，並且該第二震盪器的溫度特性係該第二震盪訊號的一頻率與該環境溫度之間的關係，並且該邏輯運算模組依據該第一震盪訊號的一頻率與該第二震盪訊號的一頻率計算該環境溫度以產生一溫度碼字，該邏輯運算模組依據該第一震盪訊號的該頻率與該第二震盪訊號的該頻率之間的一頻率比率計算該環境溫度。
TW104112137A 2014-04-16 2015-04-15 On-chip temperature sensing device TWI561800B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/254,683 US10345157B2 (en) 2014-04-16 2014-04-16 On-chip temperature sensing device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201541062A true TW201541062A (zh) 2015-11-01
TWI561800B TWI561800B (en) 2016-12-11

Family

ID=54321788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104112137A TWI561800B (en) 2014-04-16 2015-04-15 On-chip temperature sensing device

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10345157B2 (zh)
CN (1) CN105043580B (zh)
TW (1) TWI561800B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI700591B (zh) * 2019-05-24 2020-08-01 技嘉科技股份有限公司 多重信號同步傳輸系統及多重信號同步傳輸方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3056861B1 (fr) * 2016-09-23 2018-11-23 Stmicroelectronics (Rousset) Sas Procede et systeme de gestion du fonctionnement d'oscillateurs en anneau
CN107356347B (zh) * 2017-07-17 2020-04-28 四川和芯微电子股份有限公司 Cmos数字温度传感器
CN107356348B (zh) * 2017-07-20 2019-07-05 京东方科技集团股份有限公司 一种温度传感器及其温度检测方法
CN107830940A (zh) * 2017-10-13 2018-03-23 京东方科技集团股份有限公司 一种温度传感器、阵列基板、显示装置
CN111984565B (zh) * 2019-05-24 2022-03-01 技嘉科技股份有限公司 多重信号同步传输系统及多重信号同步传输方法
CN113470709B (zh) * 2020-03-31 2024-04-12 华邦电子股份有限公司 温度感测电路及其感测方法
CN112526581A (zh) * 2020-11-26 2021-03-19 重庆邮电大学 一种适用于辐射检测前端读出电路的时间甄别器

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2475826A1 (fr) * 1980-02-12 1981-08-14 Lignes Telegraph Telephon Dispositif de declenchement d'alarme pour une insuffisance du niveau de transmission, pour module recepteur d'un systeme de transmission sur fibre optique
JPS5770417A (en) * 1980-10-21 1982-04-30 Citizen Watch Co Ltd Temperature detecting device
US6115441A (en) * 1991-07-09 2000-09-05 Dallas Semiconductor Corporation Temperature detector systems and methods
US5899570A (en) * 1997-03-28 1999-05-04 Microchip Technology Incorporated Time-based temperature sensor system and method therefor
JP4679782B2 (ja) * 1999-12-10 2011-04-27 富士通株式会社 温度センサ
CN2514325Y (zh) * 2001-09-17 2002-10-02 中国地震局地震研究所 高精度智能化数字温度计
US6809602B2 (en) * 2001-10-11 2004-10-26 International Business Machines Corporation Multi-mode VCO
US6893154B2 (en) * 2002-02-19 2005-05-17 Sun Microsystems, Inc. Integrated temperature sensor
JP5155717B2 (ja) * 2007-04-02 2013-03-06 高麗大学産学協力団 発振回路を利用した温度測定装置及び方法
US7982550B1 (en) * 2008-07-01 2011-07-19 Silicon Laboratories Highly accurate temperature stable clock based on differential frequency discrimination of oscillators
US8136987B2 (en) * 2008-12-31 2012-03-20 Intel Corporation Ratio meter for temperature sensor
CN101915625B (zh) * 2010-07-14 2012-07-25 北京北大众志微系统科技有限责任公司 温度传感器
CN102175338B (zh) * 2011-01-21 2012-07-25 西安电子科技大学 用于无源超高频射频识别的微功耗温度检测电路
TWI430125B (zh) * 2011-01-31 2014-03-11 Univ Nat Chiao Tung 半導體元件之參數萃取方法
KR20120134169A (ko) * 2011-06-01 2012-12-12 삼성전자주식회사 전압-온도 센서 및 이를 포함하는 시스템
US8979362B2 (en) * 2012-02-15 2015-03-17 Infineon Technologies Ag Circuit and method for sensing a physical quantity, an oscillator circuit, a smartcard, and a temperature-sensing circuit
US8801281B1 (en) * 2012-05-24 2014-08-12 Pixelworks, Inc. On-chip temperature detection using an oscillator
KR20140038737A (ko) * 2012-09-21 2014-03-31 삼성전자주식회사 반도체 장치 및 그에 따른 동작 클럭 게이팅 방법
JP6270326B2 (ja) * 2013-03-25 2018-01-31 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置及び測定方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI700591B (zh) * 2019-05-24 2020-08-01 技嘉科技股份有限公司 多重信號同步傳輸系統及多重信號同步傳輸方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105043580A (zh) 2015-11-11
US10345157B2 (en) 2019-07-09
US20150300890A1 (en) 2015-10-22
CN105043580B (zh) 2018-04-27
TWI561800B (en) 2016-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201541062A (zh) 單晶片溫度感應裝置
TWI542153B (zh) 弛張振盪器
CN101915625B (zh) 温度传感器
TW201719178A (zh) Ｎ型反向器、ｐ型反向器、延遲鏈和環形振盪器
TWI421478B (zh) 溫度感測裝置及方法
Li et al. An ultra-low voltage comparator with improved comparison time and reduced offset voltage
TWI531801B (zh) 電壓偵測電路
JP2013205085A (ja) 半導体装置
ES2808343T3 (es) Aparato y procedimiento para detectar corrientes de carga distribuidas proporcionadas por el circuito de conmutación de potencia
WO2018058915A1 (zh) 一种时钟信号丢失检测的装置
TWI535198B (zh) 差分信號驅動器
Kote et al. A True random number generator with time multiplexed sources of randomness
TW201820785A (zh) 振盪裝置
CN114353976A (zh) 温度检测电路
US9128503B2 (en) Unified bandgap voltage curvature correction circuit
TWI421665B (zh) 角落偵測電路
TWI497256B (zh) 參考電壓產生電路與電子裝置
TWI512422B (zh) 具製程、電壓、溫度及漏電流補償之輸出緩衝器及其漏電流補償電路
Aparicio et al. 2.64 pJ reference-free power supply monitor with a wide temperature range
WO2018098773A1 (zh) 一种侦测时序错误的电路、触发器和锁存器
TWI792643B (zh) 相位內插器與相位緩衝器電路
US10606560B1 (en) Mitigating deterministic asymmetry in a random number generator
Mirzoyan et al. A new process variation monitoring circuit
TWI573398B (zh) 工作週期產生裝置與工作週期產生方法
Beer et al. Supply voltage and temperature variations in synchronization circuits