CN104977029A - 温度感测电路及其转换电路 - Google Patents

Abstract

本发明是有关一种温度感测电路及其转换电路，温度感测电路由第一转换电路接收一输入讯号，并依据一温度而延迟输入讯号，产生一延迟讯号；一计数电路接收延迟讯号与输入讯号，并依据时脉计数延迟讯号与输入讯号的时间差，产生一计数数据；以及一第二转换电路接收计数数据，并依据一温度对照表而对应计数数据产生一温度数据。如此，本发明不需使用不随温度变动而变动的延迟单元，而缩小整体电路面积，进而达到节省成本的目的。

Description

温度感测电路及其转换电路

技术领域

本发明是有关一种感测电路及其转换电路，其尤指一种温度感测电路及其转换电路。

背景技术

温度感测电路用于控制各式各样的集成电路功能，这些动态功能包括动态随机存取内存的更新频率和延迟单元的延迟时间，两者都随温度而变化，芯片温度传感器随着温度的变化而作调节或改变动态随机存取内存的更新的频率；同样的，芯片温度传感器也用于调节或稳定所发生的电路延迟时间的变化，电路延迟时间的稳定性对电路而言是很重要的，其取决于提供给正确电路应用上所需的电路延迟的精确性，例如一电路延迟连锁电路；另外，芯片温度感测电路也被寄与可以实现数字温度计应用的期望。

由于温度感测电路占用部分具有其它整合功能的集成电路，那么这些整合的温度感测电路占用最小的芯片面积和消耗最少的芯片功率是非常重要的，此外，对整合的温度感测电路的其它重要设计参数则是温度测量本身的精确性。

请参阅图1，为习知技术的温度感测电路的电路图。如图所示，习知技术的温度感测电路9包含一第一延迟单元90、一第二延迟单元92与一与门94。第一延迟单元90接收一输入讯号START，并延迟输入讯号START而产生一第一延迟讯号T₁，第二延迟单元92接收输入讯号START，并延迟输入讯号START而产生一第二延迟讯号T₂，与门94接收第一延迟讯号T₁与第二延迟讯号T₂，并逻辑运算第一延迟讯号T₁与第二延迟讯号T₂而产生一温度讯号T_OT。

请一并参阅图2，为习知技术的温度感测电路的波形图。如图所示，由于第一延迟单元90所输出的第一延迟讯号T₁会随温度变动而变动，而第二延迟单元92所输出的第二延迟讯号T₂并不会随温度变动而变动，所以第一延迟讯号T₁与第二延迟讯号T₂之间的差异就为含有温度因素的讯号，也就是说，与门94在第一延迟讯号T₁的准位与第二延迟讯号T₂的准位皆为高准位时，而产生温度讯号T_OT，以得知温度大小。

然而，不随温度变动而变动的第二延迟单元92的电路复杂，并且成本高，所以，习知技术的温度感测电路因使用不随温度变动而变动的第二延迟单元92而增加整体地电路面积，并且增加成本。

因此，如何针对上述问题而提出一种新颖温度感测电路及其转换电路，其可缩小整体的电路面积，并且节省成本，使可解决上述问题。

发明内容

本发明的目的之一，在于提供一种温度感测电路及其转换电路，其不需使用不随温度变动而变动的延迟单元，而缩小整体电路面积，进而达到节省成本的目的。

本发明的目的之一，在于提供一种温度感测电路及其转换电路，其藉由一电容设置于一反相器与一输出端之间，以缩小整体电路面积，并增加温度感测的分辨率。

为了达到上述所指称的各目的与功效，本发明揭示了一种温度感测电路，其包含一第一转换电路、一计数电路与一第二转换电路。第一转换电路接收一输入讯号，并依据一温度而延迟输入讯号，产生一延迟讯号；计数电路接收延迟讯号与输入讯号，并依据一时脉计数延迟讯号与输入讯号的时间差，产生一计数数据；第二转换电路接收计数数据，并依据一温度对照表而对应计数数据产生一温度数据。如此，本发明不需使用不随温度变动而变动的延迟单元，进而达到节省成本的目的。

再者，本发明的第一转换电路为一延迟电路，延迟电路包含一第一晶体管、一第二晶体管与一电容。第一晶体管的一第一端耦接一电源端，第一晶体管的一第二端耦接延迟电路的一输出端，第一晶体管的一控制端接收输入讯号；第二晶体管的一第一端耦接第一晶体管的第二端与输出端，第二晶体管的一第二端耦接一接地端，第二晶体管的一控制端接收输入讯号；电容的一端耦接电源端与第一晶体管的第一端，电容的另一端耦接输出端、第一晶体管第二端与第二晶体管的第一端。如此，本发明藉由电容而达到缩小整体电路面积，并增加温度感测的分辨率。

另外，本发明的延迟电路另一实施例也可包含一第一晶体管、一第二晶体管与一电容。第一晶体管的一第一端耦接一电源端，第一晶体管的一第二端耦接延迟电路的一输出端，第一晶体管的一控制端接收输入讯号；第二晶体管的一第一端耦接第一晶体管的第二端与输出端，第二晶体管的一第二端耦接一接地端，第二晶体管的一控制端接收输入讯号；电容的一端耦接电源端与第一晶体管的该第二端、第二晶体管的该第一端与输出端，电容的另一端耦接接地端。如此，本发明藉由电容而达到缩小整体电路面积，并增加温度感测的分辨率。

实施本发明产生的有益效果是：本发明的温度感测电路及其转换电路，温度感测电路由第一转换电路接收一输入讯号，并依据一温度而延迟输入讯号，产生一延迟讯号；一计数电路接收延迟讯号与输入讯号，并依据时脉计数延迟讯号与输入讯号的时间差，产生一计数数据；以及一第二转换电路接收计数数据，并依据一温度对照表而对应计数数据产生一温度数据。如此，本发明不需使用不随温度变动而变动的延迟单元，而缩小整体电路面积，进而达到节省成本的目的。

附图说明

图1为习知技术的温度感测电路的电路图。

图2为习知技术的温度感测电路的波形图。

图3为本发明的一实施例的温度感测电路的电路图。

图4为本发明的一第一实施例的温度感测电路的波形图。

图5为本发明的一第二实施例的温度感测电路的波形图。

图6A为本发明的一第一实施例的第一转换电路的电路图。

图6B为本发明的一第二实施例的第一转换电路的电路图。

图6C为本发明的一第三实施例的第一转换电路的电路图。

图7A为本发明的一第四实施例的第一转换电路的电路图。

图7B为本发明的一第五实施例的第一转换电路的电路图。

图7C为本发明的一第六实施例的第一转换电路的电路图。

图8A为本发明的一第七实施例的第一转换电路的电路图。

图8B为本发明的一第八实施例的第一转换电路的电路图。

图8C为本发明的一第九实施例的第一转换电路的电路图。

图9A为本发明的一第十实施例的第一转换电路的电路图。

图9B为本发明的一第十一实施例的第一转换电路的电路图。

图9C为本发明的一第十二实施例的第一转换电路的电路图。

【图号对照说明】

1、9                   温度感测电路

10                     第一转换电路

12、14                 反相器

120                    第一晶体管

122                    第二晶体管

20                     计数电路

200                    逻辑单元

202                    计数单元

30                     第二转换电路

90                     第一延迟单元

92                     第二延迟单元

94                     与门

START                  输入讯号

T₁                     第一延迟讯号

T₂                     第二延迟讯号

T_OT                    温度讯号

DA、DA1、DA2           延迟讯号

XR、XR1、XR2           差异讯号

CNT、CNT1、CNT2        计数数据

CLK                    时脉

C、C1、C2              电容

R、R1、R2              电阻

IN                     输入端

OUT                    输出端

V_DD                   电源端

具体实施方式

在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第于”。以外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。

为使贵审查委员对本发明的特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例及配合详细的说明，说明如后：

请参阅图3，为本发明的一实施例的温度感测电路的电路图。如图所示，本发明的温度感测电路1包含一第一转换电路10、一计数电路20与一第二转换电路30。

第一转换电路10接收一输入讯号START，并依据一温度而延迟输入讯号START，产生一延迟讯号DA，于本实施例中，第一转换电路10为一延迟电路。第一转换电路10会随温度变动而产生不同延迟时间的延迟讯号DA，例如当温度为30度时，第一转换电路10延迟输入讯号START于10豪秒(ms)后，产生延迟讯号DA；当温度为40度时，第一转换电路10则延迟输入讯号START于20豪秒(ms)后，产生延迟讯号DA，所以，第一转换电路10会依据不同的温度而产生不同延迟时间的延迟讯号DA，因此，第一转换电路10可以称为温度对时间的转换电路。

计数电路20耦接第一转换电路10，计数电路20接收延迟讯号DA与输入讯号START，并依据一时脉CLK而计数延迟讯号DA与输入讯号START之间的时间差，产生一计数数据CNT。于此，计数电路20接收延迟讯号DA与输入讯号START，并比较延迟讯号DA与输入讯号START之间的差异，而依据时脉CLK而计数延迟讯号DA与输入讯号START之间延迟的时间差，而产生计数数据CNT，其中，由于第一转换电路10会依据不同温度而延迟不同时间产生延迟讯号DA，所以，计数电路20计数延迟讯号DA与输入讯号START之间的时间差而产生的计数数据，就包含温度的讯息。

第二转换电路30耦接计数电路20，第二转换电路接收计数数据CNT，并依据一温度对照表而对应计数数据CNT产生一温度数据。也就是说，第二转换电路30内建温度对照表，此温度对照表包含复数的计数数据CNT，而每一笔计数数据CNT皆对应一个温度，例如当计数数据CNT为20时，其所对应的温度为25度，所以第二转换电路30输出的温度数据为25度；当计数数据CNT为30时，其所对应温度则为30度，所以第二转换电路30所输出的温度数据为30度，因此本发明的第二转换电路30相当于时间对温度的转换电路。如此，本发明不需使用不随温度变动而变动的延迟电路，而缩小整体电路面积，进而达到节省成本的目的。

另外，由于温度对照表的温度对应曲线可以为一线性曲线，但不以此为限，例如当计数数据CNT分别为20、30与40时，则分别对应的温度为25度、30度与35度，所以，第二转换电路30可以利用内差运算的方式，得知分辨率更高的温度大小，也就是说，第二转换电路30所接收计数数据CNT在温度对照表中并无直接对应的温度时，第二转换电路30可以利用最接近所接收的计数数据CNT的二笔计数数据CNT所对应的温度数据，而利用内差运算的方式得知所接收计数数据CNT对应的温度数据，例如，温度对照表中的计数数据CNT分别为20、30与40时，而分别对应的温度为25度、30度与35度。当第二转换电路30所接收的计数数据CNT为25时，由于温度对照表中并无计数数据CNT为25所对应的温度，此时，第二转换电路30即可利用内差运算的方式，先取得最接近计数数据CNT为25的二笔计数数据CNT分别为20与30所对应的温度数据为25与30，再以进行内差运算得知计数数据CNT为25所对应的温度为27.5度。如此，本发明即可藉由内差运算的方式而增加温度感测的分辨率。

此外，本实施例的计数电路20包含一逻辑单元200与一计数单元202。逻辑单元200接收延迟讯号DA与输入讯号START，并依据延迟讯号DA与输入讯号START间的时间差，而产生一差异讯号XR(如图4所示)，于本实施例中，逻辑单元200为一互斥或门，所以，逻辑单元200所产生的差异讯号XR即是表示延迟讯号DA与输入讯号START间的时间差。计数单元202耦接逻辑单元200，计数单元202接收差异讯号XR，并依据时脉CLK计数差异讯号XR，产生计数数据CNT。

请一并参阅图4，为本发明的一第一实施例的温度感测电路的波形图。如图所示，输入讯号START传送至第一转换电路10，第一转换电路10延迟输入讯号START，产生延迟讯号DA，逻辑单元200接收延迟讯号DA与输入讯号START，而进行逻辑运算产生差异讯号XR，于本实施例中，逻辑单元200为互斥或门，所以，在输入讯号START的准位为高准位，而延迟讯号DA的准位为低准位时，则差异讯号XR的准位为高准位，所以差异讯号XR的高准位的部分即为温度所造成的时间，计数单元202依据依据时脉CLK计数差异讯号XR的高准位的部位，所产生的计数数据CNT即可相当于温度所造成的时间，的后再经过第二转换电路30从温度对照表找出计数数据CNT所对应的温度，在本实施例中，计数数据CNT为5，而对应计数数据CNT的温度为17.5度。

请一并参阅图5，为本发明的一第二实施例的温度感测电路的波形图。如图所示，本实施例与图4的实施例不同的处，在于本实施例的第一转换电路10在不同温度产生了延迟讯号DA1与DA2，而经由逻辑单元200分别产生差异讯号XR1与差异讯号XR2，由于温度对第一转换电路10的延迟时间是成线性的，所以，计数单元202分别计数差异讯号XR1与差异讯号XR2的计数数据CNT1与CNT2分别5和10，所以经过第二转换电路30所产生的温度数据即为17.5度与20度。

请参阅图6A，为本发明的一第一实施例的第一转换电路的电路图。如图所示，本发明的第一转换电路10为延迟电路，于本实施例中，延迟电包含一级的延迟单元，此延迟单元包含一反相器12与一电容C。反相器12的一输入端IN接收输入讯号START，并反相输入讯号START；电容C耦接反相器12，并依据温度而延迟反相器12反相后的输入讯号START而产生延迟讯号DA。

承上所述，反相器12包含一第一晶体管120与一第二晶体管122。第一晶体管120的一第一端耦接一电源端V_DD，第一晶体管120的一第二端耦接一输出端OUT，第一晶体管120的一控制端接收输入讯号START；第二晶体管122的一第一端耦接第一晶体管120的第二端与输出端OUT，第二晶体管122的一第二端耦接一接地端。第二晶体管的一控制端接收输入讯号START。于本实施例中，电容C的一端耦接电源端V_DD与第一晶体管120的第一端，电容C的另一端耦接输出端OUT、第一晶体管120的第二端与第二晶体管122的第一端。其中，电容C具有一正温度系数，即当温度上升时，电容C的电容量也对应增加，反之，当温度下降时，电容C的电容量也对应减少。

基于上述，由于本实施例主要使用的是反相器12，并在输出端OUT使用具有正温度系数的电容C，当温度上升时，第一晶体管120与第二晶体管122的迁移率(Mobility)会下降，因此等效通道电阻值会上升，另外由于输出端OUT的电容C为正温度系数，如此电容C的电容值也会随温度上生而增加，故，整体第一转换电路10的延迟时间随温度上升的增加量可近似于通道电阻乘上输出端OUT的电容C的电容值。反之，温度下降亦同，第一转换电路10的延迟时间会随温度下降而减少。如此，本发明藉由电容C设置于反相器12与输出端OUT之间，以缩小整体电路面积，进而达到节省成本的目的。

另外，上述本发明所述的正温度系数并不一定仅指电容C，并且电容C可以采用MIM，空乏型MOS，增强型MOS来做，达成正温度系数或负温度系数皆可。而本发明所述的正温度系数是指整体第一转换电路10的特性为正温度系数，也就是说，反相器12与电容C组合后的特性造就第一转换电路10的特性为正温度系数。反之，负温度系数也是指整体第一转换电路10而言为负温度系数。

请一并参阅图6B，为本发明的一第二实施例的第一转换电路的电路图。如图所示，本实施例与图6A的实施例不同的处，在于本实施例的电容C由场效晶体管组成等效的电容C，而本实施例的电容C也会随温度变动而改变。

请一并参阅图6C，为本发明的一第三实施例的第一转换电路的电路图。如图所示，本实施例与图6A与图6B的实施例不同的处，在于本实施例的第一转换电路10更包含一电组R。电阻R的一端耦接第一晶体管120的第二端与第二晶体管122的第一端，电阻R的另一端耦接输出端OUT与电容C。如此，电阻R可以增加充放电路径的电阻值。

此外，由于电阻R可以为poly电阻，well电阻，high R poly电阻，等不同材料所形成的电阻，其温度系数都可能是正负，然而以本发明来说，是要看反相器12、电容C与电阻R三者整体的第一转换电路10，其效应是正温度系数还是负温度系数。所以，不管反相器12、电容C与电阻R为正温度系数还是负温度系数，主要还是要看反相器12、电容C与电阻R三者组合后，整体的第一转换电路10的效应是正温度系数还是负温度系数。

请一并参阅图7A、图7B与图7C，分别为本发明的一第四、五与六实施例的第一转换电路的电路图。如图所示，第四、五与六实施例的第一转换电路分别对应第一、二与三实施例的第一转换电路，而与第一、二与三实施例的第一转换电路不同的处，在于第四、五与六实施例的第一转换电路的电容C的一端耦接电源端VDD与第一晶体管120的第二端、第二晶体管122的第一端与输出端OUT，电容C的另一端耦接接地端，其动作原理与第一实施例的第一转换电路10相同，于此就不再加以赘述。

请一并参阅图8A至图8C，分别为一第七、八与九实施例的第一转换电路的电路图。如图所示，第七、八与九实施例的第一转换电路10和第一、二与三实施例的第一转换电路10不同的处，在于第七、八与九实施例的第一转换电路10更包含一级的反相器14与电容C2，以增加第一转换电路10的延迟时间，其结构皆与第一、二与三实施例的第一转换电路10相同，于此就不再加以赘述。

基于上述可知，本发明的第一转换电路10除了可以是一级的延迟单元的外，第一转换电路10也可以二级或甚至是多级的延迟单元。

请一并参阅图9A至图9C，分别为一第十、十一与十二实施例的第一转换电路的电路图。如图所示，第十、十一与十二实施例的第一转换电路10和第四、五与六实施例的第一转换电路10不同的处，在于第十、十一与十二实施例的第一转换电路10更包含一级的反相器14与电容C2，以增加第一转换电路10的延迟时间，其结构皆与第四、五与六实施例的第一转换电路10相同，于此就不再加以赘述。

综上所述，本发明是有关一种温度感测电路及其转换电路，温度感测电路由第一转换电路接收一输入讯号，并依据一温度而延迟输入讯号，产生一延迟讯号；一计数电路接收延迟讯号与输入讯号，并依据时脉计数延迟讯号与输入讯号的时间差，产生一计数数据；以及一第二转换电路接收计数数据，并依据一温度对照表而对应计数数据产生一温度数据。如此，本发明不需使用不随温度变动而变动的延迟单元，而缩小整体电路面积，进而达到节省成本的目的。

上文仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (12)

1.一种温度感测电路，其特征在于，其包含：

一第一转换电路，接收一输入讯号，并依据一温度而延迟该输入讯号，产生一延迟讯号；

一计数电路，接收该延迟讯号与该输入讯号，并依据一时脉计数该延迟讯号与该输入讯号的时间差，产生一计数数据；以及

一第二转换电路，接收该计数数据，并依据一温度对照表而对应该计数数据产生一温度数据。

2.如权利要求1所述的温度感测电路，其特征在于，其中该第一转换电路为一延迟电路，该延迟电路依据该温度而延迟该输入讯号，产生该延迟讯号。

3.如权利要求2所述的温度感测电路，其特征在于，其中该延迟电路包含：

一第一晶体管，其一第一端耦接一电源端，该第一晶体管的一第二端耦接该延迟单元的一输出端，该第一晶体管的一控制端接收该输入讯号；

一第二晶体管，其一第一端耦接该第一晶体管的该第二端与该输出端，该第二晶体管的一第二端耦接一接地端，该第二晶体管的一控制端接收该输入讯号；以及

一电容，其一端耦接该电源端与该第一晶体管的该第一端，该电容的另一端耦接该输出端、该第一晶体管的该第二端与该第二晶体管的该第一端。

4.如权利要求3所述的温度感测电路，其特征在于，其中该延迟电路更包含：

一电阻，其一端耦接该第一晶体管该第二端与该第二晶体管的该第一端，该电阻的另一端耦接该输出端与该电容。

5.如权利要求2所述的温度感测电路，其特征在于，其中该延迟电路包含：

一第一晶体管，其一第一端耦接一电源端，该第一晶体管的一第二端耦接该延迟单元的一输出端，该第一晶体管的一控制端接收该输入讯号；

一第二晶体管，其一第一端耦接该第一晶体管的该第二端与该输出端，该第二晶体管的一第二端耦接一接地端，该第二晶体管的一控制端接收该输入讯号；以及

一电容，其一端耦接该电源端与该第一晶体管的该第二端、该第二晶体管的该第一端与该输出端，该电容的另一端耦接该接地端。

6.如权利要求5所述的温度感测电路，其特征在于，其中该延迟电路更包含：

一电阻，其一端耦接该第一晶体管该第二端与该第二晶体管的该第一端，该电阻的另一端耦接该输出端与该电容。

7.如权利要求1所述的温度感测电路，其特征在于，其中该计数电路包含：

一逻辑单元，接收该延迟讯号与该输入讯号，并依据该延迟讯号与该输入讯号间的时间差，产生一差异讯号；以及

一计数单元，接收该差异讯号，并依据该时脉计数该差异讯号，产生该计数数据。

8.一种温度感测电路的转换电路，其特征在于，其包含：

一反相器，接收一输入讯号，并反相该输入讯号；以及

一电容，耦接该反相器，并依据一温度而延迟该反相器反相后的该输入讯号，产生一延迟讯号。

9.如权利要求8所述的转换电路，其特征在于，其中该反相器包含：

一第一晶体管，其一第一端耦接一电源端，该第一晶体管的一第二端耦接该延迟单元的一输出端，该第一晶体管的一控制端接收该输入讯号；以及

一第二晶体管，其一第一端耦接该第一晶体管的该第二端与该输出端，该第二晶体管的一第二端耦接一接地端，该第二晶体管的一控制端接收该输入讯号；

其中，该电容一端耦接该电源端与该第一晶体管的该第一端，该电容的另一端耦接该输出端、该第一晶体管的该第二端与该第二晶体管的该第一端。

10.如权利要求9所述的转换电路，其特征在于，其更包含：

一电阻，其一端耦接该第一晶体管该第二端与该第二晶体管的该第一端，该电阻的另一端耦接该输出端与该电容。

11.如权利要求8所述的转换电路，其特征在于，其中该反相器包含：

一第一晶体管，其一第一端耦接一电源端，该第一晶体管的一第二端耦接该延迟单元的一输出端，该第一晶体管的一控制端接收该输入讯号；以及

一第二晶体管，其一第一端耦接该第一晶体管的该第二端与该输出端，该第二晶体管的一第二端耦接一接地端，该第二晶体管的一控制端接收该输入讯号；

其中，该电容的一端耦接该电源端与该第一晶体管的该第二端、该第二晶体管的该第一端与该输出端，该电容的另一端耦接该接地端。

12.如权利要求11所述的转换电路，其特征在于，其更包含：

一电阻，其一端耦接该第一晶体管的该第二端与该第二晶体管的该第一端，该电阻的另一端耦接该输出端与该电容。