TWI384210B - 溫度偵測裝置與溫度偵測方法 - Google Patents

溫度偵測裝置與溫度偵測方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI384210B
TWI384210B TW098127442A TW98127442A TWI384210B TW I384210 B TWI384210 B TW I384210B TW 098127442 A TW098127442 A TW 098127442A TW 98127442 A TW98127442 A TW 98127442A TW I384210 B TWI384210 B TW I384210B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
signal
temperature
binary
temperature detecting
binary counter
Prior art date
Application number
TW098127442A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201105941A (en
Inventor
Bin Wei Yi
Hui Yi Cheng
Original Assignee
Sunplus Technology Co Ltd
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 Sunplus Technology Co Ltd filed Critical Sunplus Technology Co Ltd
Priority to TW098127442A priority Critical patent/TWI384210B/zh
Priority to US12/855,836 priority patent/US8303178B2/en
Publication of TW201105941A publication Critical patent/TW201105941A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI384210B publication Critical patent/TWI384210B/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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K2219/00—Thermometers with dedicated analog to digital converters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Description

溫度偵測裝置與溫度偵測方法
本發明是有關於一種溫度偵測裝置與溫度偵測方法，尤指一種可直接輸出二進制碼(binary code)的溫度偵測裝置與溫度偵測方法。
請參照第一圖A，其所繪示為習知溫度偵測裝置。四個電阻r1、r2、r3、r4串接於不隨溫度變化的參考電壓(Vref)以及接地端之間。四個電阻之間的三個節點(node)分別連接至三個比較器102、104、106的負輸入端，用以提供Vtmp2、Vtmp1、Vtmp0的電壓。再者，三個比較器102、104、106的正輸入端連接至一絕對溫度比例(Proportional To Absolute Temperature，簡稱PTAT)電壓(Vptat)，此絕對溫度比例電壓(Vptat)會隨著溫度的上升而增加。而編碼器(encoder)110連接至三個比較器102、104、106輸出端，其可將三個位元的溫度計碼(thermometer code)轉換為二位元的二進制碼(binary code)。
由第一圖B可知，當溫度小於TMP0時，絕對溫度比例電壓(Vptat)小於Vtmp0，比較器102、104、106輸出端的三個位元T2、T1、T0為“0,0,0”。當溫度介於TMP0與TMP1之間時，絕對溫度比例電壓(Vptat)介於Vtmp0與Vtmp1之間，比較器102、104、106輸出端的三個位元T2、T1、T0為“0,0,1”。當溫度介於TMP1與TMP2之間時，絕對溫度比例電壓(Vptat)介於Vtmp1與Vtmp2之間，比較器102、104、106輸出端的三個位元T2、T1、T0為“0,1,1”。當溫度大於TMP2時絕對溫度比例電壓(Vptat)大於Vtmp2，比較器102、104、106輸出端的三個位元T2、T1、T0為“1,1,1”。
很明顯地，比較器102、104、106輸出端的三個位元T2、T1、T0係為溫度計碼，因此必須利用一編碼器110將三個位元的溫度計碼轉換為二個位元的二進制碼。如第一圖C所示，即為編碼器110的轉換表。
第一圖A的溫度偵測裝置具有多個比較器。由於比較器的設計會佔去晶片(chip)的佈局面積(layout area)，因此於晶片上設計太多的比較器會造成晶片的佈局面積過大，並且增加晶片的成本。再者，習知溫度偵測裝置必須設計一編碼器將溫度計碼轉換為二進制碼。
請參照第二圖A，其所繪示為習知利用單一比較器的溫度偵測裝置，揭露於美國專利第US4,213,125號。其中，五個電阻R1、R2、R3、R4、R5串接於不隨溫度變化的電壓(V)以及接地端之間。五個電阻之間的四個節點分別產生V1電壓、V2電壓、V3電壓、V4電壓，個別輸入四個開關(SW)215、216、217、218一端，四個開關(SW)215、216、217、218的另一端皆連接至比較器214正輸入端。
電阻R與熱敏電阻(thermistor)TH串接於不隨溫度變化的電壓(V)以及接地端之間。電阻R與熱敏電阻TH之間的節點可產生V10電壓並輸入比較器214負輸入端。
由二個反相器201、202與電阻203與電容器204組成的振盪電路(oscillation circuit)可輸出一震盪信號(oscillation signal)ψ，此震盪信號分別輸入及閘206、207、208、209的一輸入端。再者，計數器205接收震盪信號ψ後，分別產生第一信號ψ1、第二信號ψ2、第三信號ψ3、第四信號ψ4分別輸入及閘206、207、208、209的另一輸入端。同時，第一信號ψ1、第二信號ψ2、第三信號ψ3、第四信號ψ4也分別輸入開關(SW)215、216、217、218的控制端。
拴鎖器(latch)210、211、212、213的輸入端分別連接至比較器214輸出端，而拴鎖器210、211、212、213的控制端個別連接至及閘206、207、208、209的輸出端。
請參照第二圖B，其所繪示為震盪信號ψ、第一信號ψ1、第二信號ψ2、第三信號ψ3、第四信號ψ4的關係示意圖。其中，拴鎖器210、211、212、213的輸出信號OUT11、OUT12、OUT13、OUT14於一個週期τ會被更新(renewed)。
由於熱敏電阻TH會隨著溫度增加而降低其電阻值，因此，溫度越高時，V10電壓會越低。再者，於每一個週期τ之內，V10電壓會依序和V1電壓、V2電壓、V3電壓、V4電壓比較，而比較的結果分別儲存於拴鎖器210、211、212、213中。因此，拴鎖器210、211、212、313的輸出信號OUT11、OUT12、OUT13、OUT14即為溫度偵測裝置的輸出信號。
舉例來說，於低溫持續上升至高溫時，拴鎖器210、211、212、213的輸出信號OUT11、OUT12、OUT13、OUT14會由“0000”依序改變為“0001”、“0011”、“0111”、“1111”。很明顯地，上述的四位元輸出信號也為溫度計碼，因此，仍需利用一編碼器將溫度計碼轉換為二進制碼。
請參照第三圖A，其所繪示為習知利用單一比較器的溫度偵測裝置。該溫度偵測裝置揭露於美國專利號碼US7,171,327。溫度參考網路(temperature reference network)370包括六個電阻378、380、382、384、386、388以及一整理器(trimmer)390串接於參考電壓(Vref)以及接地端之間。六個電阻378、380、382、384、386、388之間的五個節點分別產生T20、T40、T60、T80、T100信號，並且整理器390可適當地調整T20、T40、T60、T80、T100信號。
開關網路(switch network)372包括五個開關395、394、393、392、391。經由開關控制線路(switch control line)374控制五個開關395、394、393、392、391，可選擇性地將T20、T40、T60、T80、T100信號輸入至比較器362的正輸入端。而電流源(current source)I輸出電流至感測二極體(sense diode)366產生二極體電壓(Vdiode)。而比較器362的負輸入端接收二極體電壓(Vdiode)。
控制邏輯(control logic)368可利用開關控制線路374依序關閉(close)開關網路372中相鄰的二個開關，例如開關395、394或者開關394、393或者開關393、392或者開關392、391。同時，利用HLE與LLE依序致能高拴鎖器364與低拴鎖器365。而控制邏輯368即可根據高拴鎖器364與低拴鎖器365輸出信號得知溫度範圍。
請參照第三圖B，其所繪示為二極體電壓(Vdiode)與溫度之間的關係。由第三圖B可知，當溫度越高二極體電壓(Vdiode)越低。
請參照第三圖C，其所繪示為控制邏輯的開關控制線路以及HLE與LLE信號示意圖。舉例來說，假設溫度介於100度與80度之間，開關控制線路中的S1信號控制開關395關閉，使得T100信號與二極體電壓(Vdiode)輸入比較器362，而比較器362輸出的結果儲存於高拴鎖器364。接著，開關控制線路中的S2信號控制開關394關閉，使得T80信號與二極體電壓(Vdiode)輸入比較器362，而比較器362輸出的結果儲存於低拴鎖器365。當高拴鎖器364與低拴鎖器365內的信號為“0”與“1”時，則確定溫度介於100度與80度之間；反之，當高拴鎖器364與低拴鎖器365內的信號為“0”與“0”時，則確定溫度低於80度，當高拴鎖器364與低拴鎖器365內的信號為“1”與“1”時，則確定溫度高於100度。
同理，其他溫度區間也可以經由控制邏輯368的控制來達成。換句話說，於一特定溫度區間中可控制相對應的二個開關，當高拴鎖器364與低拴鎖器365內的信號為“0”與“1”時，則確定溫度介於該特定區間，當高拴鎖器364與低拴鎖器365內的信號不為“0”與“1”時，則需要至其他區間繼續偵測。
一般來說，數位電路中的溫度信號必須是二進制碼的溫度信號。然而，習知的溫度偵測裝置並無法直接輸出二進制碼的溫度信號，因此需要一個編碼器將溫度計碼的溫度信號轉換成為二進制碼的溫度信號。
本發明的目的係提出一種可直接輸出二進制碼的溫度偵測裝置與溫度偵測方法，而輸出的二進制碼即可作為溫度的參數並供數位電路利用。
因此，本發明提出一種溫度偵測裝置，包括：一電流源，用以提供一絕對溫度比例電流；複數個電阻，係串接於該電流源與一接地端之間，進而可產生m個電壓信號；一二進位計數器，用於接收一起始信號時開始計數，進而產生一二進位選擇信號，其中，該二進位選擇信號具有n+1位元；一多工器，具有m個輸入端，係用以接收該m個電壓信號，並根據該二進位選擇信號輸出該m個電壓信號其中之一，作為一多工輸出信號，其中，2n <m<2n+1 ；一比較器，用以比較該多工輸出信號與一參考電壓後，產生一比較結果信號；以及，一控制邏輯，輸出該起始信號，並於該比較結果信號變換準位時，控制該二進位計數器記錄該二進位選擇信號作為一二進位溫度信號；其中，該參考電壓不隨溫度改變，以及該m個電壓信號係依序遞增或者依序遞減。
再者，本發明更提出一種溫度偵測方法，包括下列步驟：提供一絕對溫度比例電流並流過串接的複數個電阻，用以產生依序遞增或者依序遞減的m個電壓信號；於一量測週期之間，依序將該m個電壓信號與不隨溫度改變的一參考電壓輸入一比較器並產生一比較結果信號；以及，當該m個電壓信號中的第a個電壓信號輸入該比較器使得該比較結果信號由一第一準位改變為一第二準位時，根據a獲得一溫度範圍；其中，該m個電壓信號中的前a-1個電壓信號輸入該比較器，該比較結果信號皆為該第一準位。
為了使　貴審查委員能更進一步瞭解本發明特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
請參照第四圖，其所繪示為本發明溫度偵測裝置。包括複數個電阻串接於一電流源以及接地端之間，其中電流源可輸出一絕對溫度比例電流(Iptat)，而複數電阻之間的m個節點相對應地提供m個電壓信號，亦即V(0)、V(1)、…、V(m-2)、V(m-1)，至多工器420。
於一量測週期(detecting cycle)之間，亦即二進位計數器410由0計數至m，二進位計數器(binary counter)410輸出n+1位元的二進位選擇信號B[n:0]至多工器420，而多工器420可根據二進位選擇信號B[n:0]輸出m個電壓信號其中之一成為多工輸出信號(Vmux)至比較器430負極端。而比較器430正極端接收參考電壓(Vref)，而比較器430輸出端可產生比較結果信號(Vcomp)至控制邏輯450。其中，參考電壓(Vref)不會隨著溫度改變而變化。
當控制邏輯450發現比較結果信號(Vcomp)變換準位時，控制邏輯450控制二進位計數器410，進而拴鎖(latch)現在的二進位選擇信號B[n:0]成為一計數值，並且於量測週期結束之後輸出n+1位元的二進位溫度信號T[n:0]。其中，此二進位溫度信號T[n:0]即為二進位計數器410拴鎖的計數值，且2n <m<2n+1 。
再者，本發明的二進位計數器410係依序由0計數至m的上數二進位計數器，且具有m個電壓信號，亦即V(0)、V(1)、…、V(m-2)、V(m-1)的大小係依序遞減。然而，在此領域的技術人員亦可利用依序遞增的m個電壓信號，或者由m依序計數至0的下數二進位計數器，或者將比較器正極端與負極端的接收信號對調，皆可達到本發明的效果。
以下將m設定為7且n設定為2，並將本發明各個部份作進一步的解釋。請參照第五圖，其所繪示為本發明溫度偵測裝置。包括七個電阻串接於一電流源以及接地端之間。而電流源可輸出一絕對溫度比例電流(Iptat)，而電阻之間的7個節點可輸出7個依序遞減的電壓信號，亦即V0、V1、…、V5、V6，至多工器520。
於溫度偵測裝置接收致能信號(Enable)後，控制邏輯550產生起始信號(Start)至二進位計數器510並開始一量測週期。於量測週期之間，二進位計數器510根據第二時脈信號(CLK2)可由0依序計數至7，並相對應的產生3位元的二進位選擇信號B[2:0]至多工器520。而多工器520可根據二進位選擇信號B[2:0]輸出7個電壓信號其中之一成為多工輸出信號(Vmux)至比較器530負極端。再者，比較器530正極端接收參考電壓(Vref)，而比較器530輸出端可產生比較結果信號(Vcomp)至控制邏輯550。
當控制邏輯550發現比較結果信號(Vcomp)變換準位時，控制邏輯550發出讀取信號(Read)至二進位計數器510，用以控制二進位計數器510拴鎖(latch)現在的二進位選擇信號B[2:0]成為一計數值。
當二進位計數器510計數至7時，二進位計數器510輸出一週期結束信號(Cycle_over)至控制邏輯550，使得控制邏輯550產生一重置信號(Reset)至二進位計數器510，用以結束量測週期。
於量測週期結束之後，二進位計數器510輸出3位元的二進位溫度信號T[2:0]用以表示偵測出的溫度範圍。其中，此二進位溫度信號T[2:0]即為二進位計數器510拴鎖的計數值。
請參照第六圖A，其所繪示為絕對溫度比例電流(Iptat)與溫度之間的關係。而第六圖B所繪示為溫度變化時7個電壓信號與參考電壓之間的關係。由第六圖A可知，絕對溫度比例電流(Iptat)會隨著溫度升高而增加。而隨著溫度的變化，絕對溫度比例電流(Iptat)流經串接的電阻後產生的7個電壓信號(V0～V6)也會隨著溫度變化。
如第六圖B所示，當溫度低於T0時，7個電壓信號(V0～V6)皆低於參考電壓(Vref)；當溫度介於T0與T1時，一個電壓信號(V0)大於參考電壓(Vref)以及六個電壓信號(V1～V6)小於參考電壓(Vref)；當溫度介於T1與T2時，二個電壓信號(V0、V1)大於參考電壓(Vref)以及五個電壓信號(V2～V6)小於參考電壓(Vref)；當溫度介於T2與T3時，三個電壓信號(V0～V2)大於參考電壓(Vref)以及四個電壓信號(V3～V6)小於參考電壓(Vref)；當溫度介於T3與T4時，四個電壓信號(V0～V3)大於參考電壓(Vref)以及三個電壓信號(V4～V6)小於參考電壓(Vref)；當溫度介於T4與T5時，五個電壓信號(V0～V4)大於參考電壓(Vref)而二個電壓信號(V5、V6)小於參考電壓(Vref)；當溫度介於T5與T6時，六個電壓信號(V0～V5)大於參考電壓(Vref)以及一個電壓信號(V6)小於參考電壓(Vref)；當溫度大於T6時，七個電壓信號(V0～V6)皆大於參考電壓(Vref)。
根據上述的特性，本發明的溫度偵測裝置即可利用二進位計數器510輸出的二進位選擇信號B[2:0]至多工器520，用以依序將7個電壓信號輸出至比較器530。而比較器530可比較多工輸出信號(Vmux)以及參考電壓(Vref)。當比較器530輸出端的比較結果信號(Vcomp)變換準位時，根據此刻的二進位選擇信號B[2:0]即可決定溫度的範圍。
請參照第七圖A，其所繪示為本發明溫度偵測裝置中控制邏輯的第一實施例。其中，第一及閘(AND gate)702的第一輸入端接收致能信號(Enable)，第二輸入端接收反相的(inversed)重置信號(Reset)，輸出端輸出起始信號(Start)。第二及閘706的第一輸入端接收起始信號(Start)，第二輸入端接收第一時脈信號(CLK1)，輸出端輸出第二時脈信號(CLK2)。再者，第一延遲單元708接收第二時脈信號(CLK2)並延遲一第一延遲時間(Delay1)後輸出一第三時脈信號(CLK3)。
或閘(OR gate)710的第一輸入端接收比較結果信號(Vcomp)，第二輸入端接收週期結束信號(Cycle_over)。第一D型正反器(D flip-flop)712受控於起始信號(Start)，其資料輸入端(D)連接至或閘710的輸出端，時脈輸入端接收第三時脈信號(CLK3)。第三及閘714的第一輸入端連接至第一D型正反器712的資料輸出端(Q)，輸出端輸出讀取信號(Read)。
第二延遲單元718接收讀取信號(Read)並延遲一第二延遲時間(Delay2)後，輸出一延遲的讀取信號(Read’)。第二D型正反器716受控於起始信號(Start)，其資料輸入端(D)接收一高準位(Hi)，時脈輸入端接收延遲的讀取信號(Read’)，資料輸出端(Q)可產生讀取結束信號(Read_off)，而反相的讀取結束信號(Read_off)則傳遞第三及閘714的第二輸入端。
第三D型正反器720受控於致能信號(Enable)，其資料輸入端(D)接收週期結束信號(Cycle_over)，時脈輸入端接收第二時脈信號(CLK2)。第四D型正反器722受控於致能信號(Enable)，其資料輸入端(D)接收一高準位(Hi)，時脈輸入端連接至第三D型正反器720資料輸出端(Q)，其資料輸出端(Q)輸出重置信號(Reset)。第五D型正反器724受控於致能信號(Enable)，其資料輸入端(D)連接至第三D型正反器720資料輸出端(Q)，時脈輸入端接收第三時脈信號(CLK3)，其資料輸出端(Q)輸出一準備好信號(Ready)。其中，上述的第一延遲時間(Delay1)與第二延遲時間(Delay2)的總和小於第二時脈信號的一個週期。
請參照第七圖B，其所繪示為本發明溫度偵測裝置中第一實施例信號示意圖。於時間點t0時，致能信號(Enable)以及起始信號(Start)由低準位變換至高準位，代表量測週期(τ)開始。
於量測週期(τ)之間，二進位計數器510根據第二時脈信號(CLK2)可由0依序開始，並相對應的產生3位元的二進位選擇信號B[2：0]至多工器520。因此，多工輸出信號(Vmux)依序輸出不同的電壓信號(V0~V4)至比較器530。
於時間點t1之前，多工輸出信號(Vmux)大於參考電壓(Vref)，比較結果信號(Vcomp)輸出低準位。而於時間點t1之時，二進位計數器510計數值為4，多工輸出信號(Vmux)小於參考電壓(Vref)，比較結果信號(Vcomp)由低準位改變為高準位。
於時間點t1之後的一第一延遲時間(Delay1)，讀取信號(Read)由低準位切換至高準位，使得二進位計數器510可據以栓鎖數字4。而於讀取信號(Read)之後的第二延遲時間(Delay2)，讀取信號(Read)恢復低準位。
於時間點t1之後的一個第二時脈信號(CLK2)週期，也就是時間點t2，控制邏輯550輸出重置信號(Reset)至二進位計數器510。此時，起始信號(Start)由高準位變換至低準位，代表量測週期(τ)結束。
於量測週期(τ)結束後，二進位計數器510輸出計數值為4的3位元二進位溫度信號T[2：0]。而於量測週期(τ)結束後的第一延遲時間(Delay1)後，控制邏輯550產生準備好信號(Ready)用以通知其他電路(未繪示)，可以根據3位元二進位溫度信號T[2：0]來判斷溫度的範 圍。很明顯地，二進位溫度信號T[2：0]為“1,0,0”代表計數值4，並且可進一步判斷溫度的範圍係介於T3與T4。
請參照第九圖A，其所繪示為本發明溫度偵測裝置中控制邏輯的第三實施例。其中，第一及閘902的第一輸入端接收致能信號(Enable)，第二輸入端接收反相的(inversed)重置信號(Reset)，輸出端輸出起始信號(Start)。第二及閘906的第一輸入端接收致能信號(Enable)，第二輸入端接收第一時脈信號(CLK1)，輸出端輸出第二時脈信號(CLK2)。再者，第一延遲單元908接收第二時脈信號(CLK2)並延遲一第一延遲時間(Delay1)後輸出一第三時脈信號(CLK3)。
或閘910第一輸入端接收比較結果信號(Vcomp)，第二輸入端接收週期結束信號(Cycle_over)。第一D型正反器912受控於起始信號(Start)，其資料輸入端(D)連接至或閘910的輸出端，時脈輸入端接收第三時脈信號(CLK3)。第三及閘914的第一輸入端連接至第一D型正反器912的資料輸出端(Q)，輸出端輸出讀取信號(Read)。
第二延遲單元918接收讀取信號(Read)並延遲一第二延遲時間(Delay2)後輸出一延遲的讀取信號(Read’)。第二D型正反器916受控於起始信號(Start)，其資料輸入端(D)接收一高準位(Hi)，時脈輸入端接收延遲的讀取信號(Read’)，資料輸出端(Q)可產生讀取結束信號(Read_off)，而反相的讀取結束信號(Read_off)傳遞第三及閘914的第二輸入端。
第三D型正反器920受控於致能信號(Enable)，其資料輸入端(D)連接至或閘810輸出端，時脈輸入端接收第二時脈信號(CLK2)。第四D型正反器824受控於致能信號(Enable)，其資料輸入端(D)接收一高準位(Hi)，時脈輸入端連接至第三D型正反器822資料輸出端(Q)，其資料輸出端(Q)輸出重置信號(Reset)。第五D型正反器826受控於致能信號(Enable)，其資料輸入端(D)接收重置信號(Reset)，時脈輸入端接收第三時脈信號(CLK3)，其資料輸出端(Q)輸出一準備好信號(Ready)。
請參照第八圖B，其所繪示為本發明溫度偵測裝置中第二實施例信號示意圖。此範例係於偵測出溫度範圍之後即結束量測週期。於時間點t0時，致能信號(Enable)以及起始信號(Start)由低準位變換至高準位，代表量測週期(τ)開始。
於量測週期(τ)之間，二進位計數器510根據第二時脈信號(CLK2)可由0依序開始，並相對應的產生3位元的二進位選擇信號B[2:0]至多工器520。因此，多工輸出信號(Vmux)依序輸出不同的電壓信號(V0～V4)至比較器530。
於時間點t1之前，多工輸出信號(Vmux)大於參考電壓(Vref)，比較結果信號(Vcomp)輸出低準位。而於時間點t1之時，二進位計數器510計數值為4，多工輸出信號(Vmux)小於參考電壓(Vref)，比較結果信號(Vcomp)由低準位改變為高準位。
於時間點t1之後的一第一延遲時間(Delay1)，讀取信號(Read)由低準位切換至高準位，使得二進位計數器510可據以栓鎖數字4。而於讀取信號(Read)之後的第二延遲時間(Delay2)，讀取信號(Read)恢復低準位。
於時間點t1之後的一個第二時脈信號(CLK2)週期，也就是時間點t2，控制邏輯550輸出重置信號(Reset)至二進位計數器510。此時，起始信號(Start)由高準位變換至低準位，代表量測週期(τ)結束。
於量測週期(τ)結束後，二進位計數器510輸出計數值為4的3位元二進位溫度信號T[2:0]。而於量測週期(τ)結束後的第一延遲時間(Delay1)後，控制邏輯550產生準備好信號(Ready)用以通知其他電路(未繪示)，可以根據3位元二進位溫度信號T[2:0]來判斷溫度的範圍。很明顯地，二進位溫度信號T[2:0]為“1,0,0”代表計數值4，並且可進一步判斷溫度的範圍係介於T3與T4。
請參照第九圖A，其所繪示為本發明溫度偵測裝置中控制邏輯的第三實施例。其中，第一及閘902的第一輸入端接收致能信號(Enable)，第二輸入端接收反相的(inversed)重置信號(Reset)，輸出端輸出起始信號(Start)。第二及閘906的第一輸入端接收起始信號(Start)，第二輸入端接收第一時脈信號(CLK1)，輸出端輸出第二時脈信號(CLK2)。再者，第一延遲單元908接收第二時脈信號(CLK2)並延遲一第一延遲時間(Delay1)後輸出一第三時脈信號(CLK3)。
或閘910第一輸入端接收比較結果信號(Vcomp)，第二輸入端接收週期結束信號(Cycle_over)。第一D型正反器912受控於起始信號(Start)，其資料輸入端(D)連接至或閘910的輸出端，時脈輸入端接收第三時脈信號(CLK3)。第三及閘914的第一輸入端連接至第一D型正反器912的資料輸出端(Q)，輸出端輸出讀取信號(Read)。
第二延遲單元918接收讀取信號(Read)並延遲一第二延遲時間(Delay2)後輸出一延遲的讀取信號(Read’)。第二D型正反器916受控於起始信號(Start)，其資料輸入端(D)接收一高準位(Hi)，時脈輸入端接收延遲的讀取信號(Read’)，資料輸出端(Q)可產生讀取結束信號(Read_off)，而反相的讀取結束信號(Read_off)傳遞第三及閘914的第二輸入端。
第三D型正反器920受控於致能信號(Enable)，其資料輸入端(D)接收週期結束信號(Cycle_over)，時脈輸入端接收第二時脈信號(CLK2)，資料輸出端(Q)輸出重置信號(Reset)。第四D型正反器924受控於致能信號(Enable)，其資料輸入端(D)接收重置信號(Reset)，時脈輸入端接收第三時脈信號(CLK3)，資料輸出端(Q)輸出一準備好信號(Ready)。
請參照第九圖B，其所繪示為本發明溫度偵測裝置中第三實施例信號示意圖。此範例係持續不斷地產生量測週期。於時間點t0時，致能信號(Enable)以及起始信號(Start)由低準位變換至高準位，代表量測週期(τ)開始。
於量測週期(τ)之間，二進位計數器510根據第二時脈信號(CLK2)可由0依序計數至7，並相對應的產生3位元的二進位選擇信號B[2:0]至多工器520。因此，多工輸出信號(Vmux)依序輸出七個電壓信號(V0～V6)至比較器530。
於時間點t1之前，多工輸出信號(Vmux)大於參考電壓(Vref)，比較結果信號(Vcomp)輸出低準位。而於時間點t1之時，二進位計數器510計數值為4，多工輸出信號(Vmux)小於參考電壓(Vref)，比較結果信號(Vcomp)由低準位改變為高準位。
於時間點t1之後的一第一延遲時間(Delay1)，讀取信號(Read)由低準位切換至高準位，使得二進位計數器510可據以栓鎖數字4。而於讀取信號(Read)之後的第二延遲時間(Delay2)，讀取信號(Read)恢復低準位。
當二進位計數器510計算至最後一個數字(7)時，二進位計數器產生週期結束信號(Cycle_over)至控制邏輯550，使得控制邏輯550於時間點t2輸出重置信號(Reset)至二進位計數器510。此時，起始信號(Start)由高準位變換至低準位，代表量測週期(τ)結束。
於量測週期(τ)結束後，二進位計數器510輸出計數值為4的3位元二進位溫度信號T[2:0]。而於量測週期(τ)結束後的第一延遲時間(Delay1)後，控制邏輯550產生準備好信號(Ready)用以通知其他電路(未繪示)，可以根據3位元二進位溫度信號T[2:0]來判斷溫度的範圍。很明顯地，二進位溫度信號T[2:0]為“1,0,0”代表計數值4，並且可進一步判斷溫度的範圍係介於T3與T4。
再者，於時間點t2輸出重置信號(Reset)之後的一個第二時脈信號週期，也就是時間點t3，重置信號(Reset)由高準位回復為低準位。此時起始信號(Start)再次由低準位變換至高準位，代表下一個量測週期(τ)開始。因此，於時間點t4比較結果信號(Vcomp)由低準位改變為高準位，於時間點t5量測週期(τ)結束。
由上述的描述可知，本發明係於一量測週期之間，利用二進位計數器依序提供二進位選擇信號至多工器，使得多工器可依序將多個電壓信號提供至一比較器，使得多個電壓信號與一參考電壓比較後，進而產生比較結果信號。當比較結果信號(Vcomp)變換準位時，即可根據此時二進位計數器提供的二進位選擇信號來決定溫度的範圍。
再者，為了防止比較結果信號(Vcomp)不穩定，本發明更可以利用一磁滯比較器(Hysteresis comparator)來進行多工輸出信號(Vmux)與參考電壓(Vref)的比較，使得比較結果信號(Vcomp)更穩定。
本發明的優點係提出一種溫度偵測裝置與溫度偵測方法。本發明的溫度偵測裝置僅需要一個比較器，並且可直接輸出二進制碼的溫度信號，不需另一編碼器再次進行轉換，因此，可有效地減少溫度偵測裝置的佈局面積。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
本案圖式中所包含之各元件列示如下：
102、104、106．．．比較器
110．．．編碼器
201、202．．．反相器
203．．．電阻
204．．．電容器
205．．．計數器
206～209．．．及閘
210～213．．．拴鎖器
214．．．比較器
215～218．．．開關
362．．．比較器
364．．．高拴鎖器
365．．．低拴鎖器
366．．．感測二極體
368．．．控制邏輯
370．．．溫度參考網路
372．．．開關網路
374．．．開關控制線路
378～388．．．電阻
390．．．整理器
391～395．．．開關
410．．．二進位計數器
420．．．多工器
430．．．比較器
450．．．控制邏輯
510．．．二進位計數器
520．．．多工器
530．．．比較器
550．．．控制邏輯
702．．．第一及閘
706．．．第二及閘
708．．．第一延遲單元
710．．．或閘
712．．．第一D型正反器
714．．．第三及閘
716．．．第二D型正反器
718．．．第二延遲單元
720．．．第三D型正反器
722．．．第四D型正反器
724．．．第五D型正反器
802．．．第一及閘
806．．．第二及閘
808．．．第一延遲單元
810．．．或閘
812．．．第一D型正反器
814．．．第三及閘
816．．．第二D型正反器
818．．．第二延遲單元
822．．．第三D型正反器
824．．．第四D型正反器
826．．．第五D型正反器
902．．．第一及閘
906．．．第二及閘
908．．．第一延遲單元
910．．．或閘
912．．．第一D型正反器
914．．．第三及閘
916．．．第二D型正反器
918．．．第二延遲單元
920．．．第三D型正反器
924．．．第四D型正反器
本案得藉由下列圖式及說明，俾得一更深入之了解：
第一圖A所繪示為習知溫度偵測裝置。
第一圖B為絕對溫度比例電壓與溫度的關係。
第一圖C為編碼器的轉換表
第二圖A所繪示為習知利用單一比較器的溫度偵測裝置。
第二圖B所繪示為震盪信號ψ、第一信號ψ1、第二信號ψ2、第三信號ψ3、第四信號ψ4的關係示意圖。
第三圖A所繪示為習知利用單一比較器的溫度偵測裝置。
第三圖B所繪示為二極體電壓與溫度之間的關係。
第三圖C所繪示為控制邏輯的開關控制線路以及HLE與LLE信號示意圖。
第四圖所繪示為本發明溫度偵測裝置。
第五圖所繪示為本發明溫度偵測裝置。
第六圖A所繪示為絕對溫度比例電流與溫度之間的關係。
第六圖B所繪示為溫度變化時7個電壓信號與參考電壓之間的關係。
第七圖A所繪示為本發明溫度偵測裝置中控制邏輯的第一實施例。
第七圖B所繪示為本發明溫度偵測裝置中第一實施例信號示意圖。
第七圖C所繪示為本發明溫度偵測裝置中第一實施例信號示意圖。
第八圖A所繪示為本發明溫度偵測裝置中控制邏輯的第二實施例。
第八圖B所繪示為本發明溫度偵測裝置中第二實施例信號示意圖。
第九圖A所繪示為本發明溫度偵測裝置中控制邏輯的第三實施例。
第九圖B所繪示為本發明溫度偵測裝置中第三實施例信號示意圖。
410．．．二進位計數器
420．．．多工器
430．．．比較器
450．．．控制邏輯

Claims (14)

  1. 一種溫度偵測裝置，包括：一電流源，用以提供一絕對溫度比例電流；複數個電阻，係串接於該電流源與一接地端之間，進而可產生m個電壓信號；一二進位計數器，用於接收一起始信號時開始計數，進而產生一二進位選擇信號，其中，該二進位選擇信號具有n+1位元；一多工器，具有m個輸入端，係用以接收該m個電壓信號，並根據該二進位選擇信號輸出該m個電壓信號其中之一，作為一多工輸出信號，其中，2n <m<2n+1 ；一比較器，用以比較該多工輸出信號與一參考電壓後，產生一比較結果信號；以及一控制邏輯，輸出該起始信號，並於該比較結果信號變換準位時，控制該二進位計數器記錄該二進位選擇信號作為一二進位溫度信號；其中，該參考電壓不隨溫度改變，以及該m個電壓信號係依序遞增或者依序遞減。
  2. 如申請專利範圍1所述之溫度偵測裝置，其中該二進位計數器係為一上數二進位計數器或一下數二進位計數器。
  3. 如申請專利範圍1所述之溫度偵測裝置，其中於該比較結果信號變換該準位時，該控制邏輯輸出一讀取信號至該二進位計數器，用以記錄該二進位選擇信號。
  4. 如申請專利範圍1所述之溫度偵測裝置，其中該控制邏輯輸出該起始信號時，係為一量測週期的開始，其中，該量測週期係由該二進位計數器由0計數至m。
  5. 如申請專利範圍4所述之溫度偵測裝置，其中該二進位計數器計數至m時，輸出一週期結束信號。
  6. 如申請專利範圍5所述之溫度偵測裝置，其中該控制邏輯係根據該週期結束信號產生一重置信號至該二進位計數器，進而產生一準備好信號。
  7. 如申請專利範圍1所述之溫度偵測裝置，其中該控制邏輯輸出該起始信號時，係為一量測週期的開始，其中，該控制邏輯控制該二進位計數器記錄該二進位選擇信號之後，係為該量測週期的結束。
  8. 如申請專利範圍7所述之溫度偵測裝置，其中該控制邏輯於該量測週期結束後，產生一重置信號至該二進位計數器，進而產生一準備好信號。
  9. 如申請專利範圍1所述之溫度偵測裝置，其中該比較器係為一磁滯比較器。
  10. 一種溫度偵測方法，包括下列步驟：提供一絕對溫度比例電流並流過串接的複數個電阻，用以產生依序遞增或者依序遞減的m個電壓信號；於一量測週期之間，依序將該m個電壓信號與不隨溫度改變的一參考電壓輸入一比較器並產生一比較結果信號；以及當該m個電壓信號中的第a個電壓信號輸入該比較器使得該比較結果信號由一第一準位改變為一第二準位時，根據a獲得一溫度範圍；其中，該m個電壓信號中的前a-1個電壓信號輸入該比較器，該比較結果信號皆為該第一準位。
  11. 如申請專利範圍10所述之溫度偵測方法，其中，利用一多工器接收該m個電壓信號，以及一二進位計數器產生的一二進位選擇信號控制該多工器，達成依序將該m個電壓信號輸入該比較器。
  12. 如申請專利範圍11所述之溫度偵測方法，其中，該二進位計數器係為一上數二進位計數器或者一下數二進位計數器。
  13. 如申請專利範圍11所述之溫度偵測方法，其中該二進位選擇信號具有n+1位元，且2n <m<2n+1 。
  14. 如申請專利範圍11所述之溫度偵測方法，其中a係為n+1位元所表示的一二進位溫度信號。
TW098127442A 2009-08-14 2009-08-14 溫度偵測裝置與溫度偵測方法 TWI384210B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW098127442A TWI384210B (zh) 2009-08-14 2009-08-14 溫度偵測裝置與溫度偵測方法
US12/855,836 US8303178B2 (en) 2009-08-14 2010-08-13 Temperature detecting device and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW098127442A TWI384210B (zh) 2009-08-14 2009-08-14 溫度偵測裝置與溫度偵測方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201105941A TW201105941A (en) 2011-02-16
TWI384210B true TWI384210B (zh) 2013-02-01

Family

ID=43588572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW098127442A TWI384210B (zh) 2009-08-14 2009-08-14 溫度偵測裝置與溫度偵測方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8303178B2 (zh)
TW (1) TWI384210B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4886667B2 (ja) * 2007-11-19 2012-02-29 本田技研工業株式会社 コージェネレーション装置
JP4838225B2 (ja) * 2007-11-19 2011-12-14 本田技研工業株式会社 コージェネレーション装置
TWI448671B (zh) * 2011-05-05 2014-08-11 Sunplus Technology Co Ltd 溫度感測裝置
WO2013111863A1 (ja) * 2012-01-25 2013-08-01 三菱電機株式会社 半導体素子の温度検出システム及び半導体モジュール並びに半導体モジュールシステム
JP6126949B2 (ja) * 2013-09-02 2017-05-10 ルネサスエレクトロニクス株式会社 温度センサ
DE102014115394B4 (de) * 2014-10-22 2016-10-27 Infineon Technologies Ag Bestimmen einer Temperatur
CN107076620B (zh) * 2014-11-11 2019-08-13 住友电气工业株式会社 温度检测装置
DE102015105704B4 (de) 2015-04-14 2017-12-21 Infineon Technologies Ag Analog-Digital-Umsetzung
EP3236224B1 (en) * 2016-04-22 2018-12-19 NXP USA, Inc. Temperature sensor and calibration method thereof having high accuracy
US10788376B2 (en) 2017-09-27 2020-09-29 Silicon Laboratories Inc. Apparatus for sensing temperature in electronic circuitry and associated methods
TWI668931B (zh) * 2017-10-06 2019-08-11 新唐科技股份有限公司 溫度判斷電路以及電源管理電路
CN107764431B (zh) * 2017-12-06 2023-12-08 西安智多晶微电子有限公司 芯片内核温度检测电路
CN117250566B (zh) * 2023-09-18 2024-05-03 珠海智融科技股份有限公司 Type-C连接检测电路及电子设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW421813B (en) * 1998-08-08 2001-02-11 Samsung Electronics Co Ltd Programmable temperature sensor and semiconductor device having the same
TWI235231B (en) * 2004-02-09 2005-07-01 Feature Integration Technology Current-mode temperature detecting circuit
US7197420B2 (en) * 2005-02-04 2007-03-27 International Business Machines Corporation Method and apparatus for on-chip dynamic temperature tracking
TW200949218A (en) * 2008-05-27 2009-12-01 Nanya Technology Corp Temperature detector and the method using the same

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53120570A (en) 1977-03-30 1978-10-21 Automobile Antipollution Voltage comparator
JPS56128433A (en) 1980-03-14 1981-10-07 Seiko Instr & Electronics Ltd Detecting apparatus of temperature
US5351013A (en) 1993-03-10 1994-09-27 Hughes Aircraft Company Step attenuator using PIN diodes
US6934645B2 (en) 2003-09-25 2005-08-23 Infineon Technologies Ag Temperature sensor scheme
US7171327B2 (en) 2004-03-24 2007-01-30 Infineon Technologies Ag Temperature sensor scheme
US7113881B2 (en) * 2004-11-04 2006-09-26 International Business Machines Corporation Method and apparatus for semi-automatic extraction and monitoring of diode ideality in a manufacturing environment
US7661878B1 (en) * 2007-05-18 2010-02-16 Lattice Semiconductor Corporation On-chip temperature sensor for an integrated circuit
US7896545B2 (en) * 2008-03-19 2011-03-01 Micron Technology, Inc. Apparatus and methods for temperature calibration and sensing
CN104135236B (zh) * 2009-07-28 2017-08-08 天工方案公司 半导体加工工艺传感器及表征半导体加工工艺的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW421813B (en) * 1998-08-08 2001-02-11 Samsung Electronics Co Ltd Programmable temperature sensor and semiconductor device having the same
TWI235231B (en) * 2004-02-09 2005-07-01 Feature Integration Technology Current-mode temperature detecting circuit
US7197420B2 (en) * 2005-02-04 2007-03-27 International Business Machines Corporation Method and apparatus for on-chip dynamic temperature tracking
TW200949218A (en) * 2008-05-27 2009-12-01 Nanya Technology Corp Temperature detector and the method using the same

Also Published As

Publication number Publication date
US20110038396A1 (en) 2011-02-17
US8303178B2 (en) 2012-11-06
TW201105941A (en) 2011-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI384210B (zh) 溫度偵測裝置與溫度偵測方法
TWI575884B (zh) 時間數位轉換器、影像感測器、以及使用影像感測器的方法
US8749224B2 (en) Voltage detection circuit and method for controlling the same
TWI470196B (zh) 溫度感測裝置及其方法
EP3557206B1 (en) Temperature sensor in an integrated circuit having offset cancellation
US7145380B2 (en) Low power consumed and small circuit area occupied temperature sensor
KR101132796B1 (ko) 온도센서
US7026972B2 (en) A/D converter
KR100845773B1 (ko) 반도체 메모리 장치의 파워 업 신호 트립 포인트 측정 회로 및 이를 이용한 파워 업 신호 트립 포인트 레벨 측정 방법
CN101639384B (zh) 温度侦测装置与温度侦测方法
US5963079A (en) Temperature indicator circuit with temperature hysteresis
JP4349266B2 (ja) Ａ／ｄ変換装置
US10656032B2 (en) Temperature sensor in an integrated circuit and method of calibrating the temperature sensor
JP4415748B2 (ja) サンプルホールド回路
TWI428609B (zh) 電流感測電路
JP3864583B2 (ja) 可変遅延回路
US20230049398A1 (en) Semiconductor Device and Method of Monitoring a Temperature Thereof
KR101509421B1 (ko) 클럭신호와 피크검출기를 이용한 파워온 리셋 회로
JP7177638B2 (ja) Ａｄ変換回路
JP5447979B2 (ja) 温度測定器
SU1027817A1 (ru) Интегрирующий цифровой вольтметр
JPH104353A (ja) Ａ／ｄ変換器
JP2008227155A (ja) 半導体装置
RU2210783C2 (ru) Преобразователь масштаба времени
CN117674853A (zh) 一种采样保持电路及时间数字转换器