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JP2017163210A - Time measuring circuit and temperature sensor circuit having the same - Google Patents

Time measuring circuit and temperature sensor circuit having the same Download PDF

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JP2017163210A JP2016043628A JP2016043628A JP2017163210A JP 2017163210 A JP2017163210 A JP 2017163210A JP 2016043628 A JP2016043628 A JP 2016043628A JP 2016043628 A JP2016043628 A JP 2016043628A JP 2017163210 A JP2017163210 A JP 2017163210A
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Abstract

【課題】時間計測回路を備える温度センサ回路を提供する。【解決手段】温度センサ回路1は、クロック信号CLKを生成する発振回路2、低周波信号S1を遅延させた遅延信号S2を生成する遅延回路4、低周波信号S1と遅延信号S2のエッジ間に対応する遅延時間をクロック信号CLKに基づいてカウントするカウンタ回路5、遅延信号S2のエッジから遅延信号S2のエッジ直後のクロック信号CLKのエッジまでに対応する時間を計測し、その時間をクロック信号CLKの周期から引いた差分時間を計測する差分時間計測回路7を備える。カウンタ回路5のカウント数に対応する時間と差分時間の合計に基づいて遅延信号S2の遅延時間が計測される。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature sensor circuit including a time measurement circuit. A temperature sensor circuit 1 includes an oscillation circuit 2 that generates a clock signal CLK, a delay circuit 4 that generates a delay signal S2 that delays a low frequency signal S1, and an edge between a low frequency signal S1 and a delay signal S2. Counter circuit 5 that counts the corresponding delay time based on the clock signal CLK, measures the time corresponding from the edge of the delay signal S2 to the edge of the clock signal CLK immediately after the edge of the delay signal S2, and measures that time to the edge of the clock signal CLK. The difference time measuring circuit 7 for measuring the difference time subtracted from the period of is provided. The delay time of the delay signal S2 is measured based on the sum of the time corresponding to the count number of the counter circuit 5 and the difference time. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本明細書で開示する技術は、時間計測回路に関する。本明細書で開示する技術はさらに、時間計測回路を備える温度センサ回路にも関する。   The technology disclosed in this specification relates to a time measurement circuit. The technology disclosed in this specification further relates to a temperature sensor circuit including a time measurement circuit.

クロック信号を利用して時間を計測する時間計測回路が知られている。このような時間計測回路は、様々な場面で必要とされている。例えば、特許文献1は、この種の時間計測回路を備える温度センサ回路を開示する。特許文献1の温度センサ回路では、第1パルス信号を遅延させた第2パルス信号が生成され、時間計測回路がその第2パルス信号の遅延時間をクロック信号に基づいてカウントする。第2パルス信号の遅延時間が温度依存特性を有するので、カウント数から温度が測定される。   A time measurement circuit that measures time using a clock signal is known. Such a time measuring circuit is required in various situations. For example, Patent Document 1 discloses a temperature sensor circuit including this type of time measurement circuit. In the temperature sensor circuit of Patent Document 1, a second pulse signal obtained by delaying the first pulse signal is generated, and the time measurement circuit counts the delay time of the second pulse signal based on the clock signal. Since the delay time of the second pulse signal has temperature dependent characteristics, the temperature is measured from the count number.

図10に、クロック信号を利用して時間を計測する時間計測回路のタイミングチャートを例示する。タイミングT1で立ち上がる第1パルス信号P1とタイミングT2で立ち上がる第2パルス信号P2のエッジ間が計測の対象時間である。時間計測回路は、この対象時間をクロック信号CLKに基づいてカウントする。   FIG. 10 illustrates a timing chart of a time measuring circuit that measures time using a clock signal. The interval between the edges of the first pulse signal P1 rising at the timing T1 and the second pulse signal P2 rising at the timing T2 is the measurement target time. The time measuring circuit counts the target time based on the clock signal CLK.

特開2013−185985号公報JP 2013-185985 A

図11に、対象時間の終了タイミング(第2パルス信号P2の立ち上がりエッジのタイミングT2に対応する)におけるタイミングチャートの詳細を示す。この例では、対象時間の終了タイミングT2の直前におけるクロック信号CLKの立ち上がりエッジであるタイミングT3のときのカウント数Cが、対象時間の計測結果として出力される。図11に示すように、タイミングT3とT2の間の時間は計測の対象時間に含まれるものの、時間計測回路はこの時間を計測することができない。このように、時間計測回路は、対象時間の終了タイミングにおいて、クロック信号の周期よりも短い時間を計測することができない。より正確に時間を計測することができる時間計測回路が必要とされている。さらに、より正確に温度を測定するために、そのような時間計測回路を備える温度センサ回路も必要とされている。 FIG. 11 shows details of a timing chart at the end timing of the target time (corresponding to the timing T2 of the rising edge of the second pulse signal P2). In this example, the count number C N when time T3 is a rising edge of the clock signal CLK at immediately before the end time T2 of the target time is output as the measurement result of the target time. As shown in FIG. 11, the time between timings T3 and T2 is included in the measurement target time, but the time measurement circuit cannot measure this time. Thus, the time measuring circuit cannot measure a time shorter than the cycle of the clock signal at the end timing of the target time. There is a need for a time measurement circuit that can measure time more accurately. Furthermore, in order to measure temperature more accurately, a temperature sensor circuit including such a time measurement circuit is also required.

本明細書で開示する時間計測回路の一実施形態は、第1パルス信号と第2パルス信号のエッジ間に対応する対象時間を計測する。時間計測回路の一実施形態は、発振回路、カウンタ回路及び差分時間計測回路を備える。発振回路は、クロック信号を生成する。カウンタ回路は、対象時間をクロック信号に基づいてカウントする。差分時間計測回路は、第2パルス信号のエッジから第2パルス信号のエッジ直後のクロック信号のエッジまでに対応する時間を計測し、その時間をクロック信号の周期から引いた差分時間を計測する。対象時間が、カウンタ回路のカウント数に対応する時間と差分時間の合計に基づいて計測される。   One embodiment of the time measurement circuit disclosed in the present specification measures a target time corresponding to the edge between the first pulse signal and the second pulse signal. One embodiment of the time measurement circuit includes an oscillation circuit, a counter circuit, and a differential time measurement circuit. The oscillation circuit generates a clock signal. The counter circuit counts the target time based on the clock signal. The difference time measurement circuit measures a time corresponding to the edge of the clock signal immediately after the edge of the second pulse signal from the edge of the second pulse signal, and measures a difference time obtained by subtracting the time from the period of the clock signal. The target time is measured based on the sum of the time corresponding to the count number of the counter circuit and the difference time.

上記実施形態の時間計測回路によると、計測される差分時間が、対象時間の終了タイミングの直前のクロック信号のエッジから対象時間の終了タイミングまでの時間に対応する。このため、上記実施形態の時間計測回路は、正確に対象時間を計測することができる。   According to the time measuring circuit of the above embodiment, the measured differential time corresponds to the time from the edge of the clock signal immediately before the end time of the target time to the end timing of the target time. For this reason, the time measuring circuit of the above embodiment can accurately measure the target time.

本明細書で開示する温度センサ回路の一実施形態は、発振回路、遅延回路、カウンタ回路及び差分時間計測回路を備える。発振回路は、クロック信号を生成する。遅延回路は、第1パルス信号を遅延させた第2パルス信号を生成する。第2パルス信号の遅延時間は、温度依存特性を有する。カウンタ回路は、第1パルス信号と第2パルス信号のエッジ間に対応する遅延時間をクロック信号に基づいてカウントする。差分時間計測回路は、第2パルス信号のエッジから第2パルス信号のエッジ直後のクロック信号のエッジまでに対応する時間を計測し、その時間をクロック信号の周期から引いた差分時間を計測する。第2パルス信号の遅延時間が、カウンタ回路のカウント数に対応する時間と差分時間の合計に基づいて計測される。   One embodiment of the temperature sensor circuit disclosed in this specification includes an oscillation circuit, a delay circuit, a counter circuit, and a differential time measurement circuit. The oscillation circuit generates a clock signal. The delay circuit generates a second pulse signal obtained by delaying the first pulse signal. The delay time of the second pulse signal has temperature dependent characteristics. The counter circuit counts a delay time corresponding to the edge between the first pulse signal and the second pulse signal based on the clock signal. The difference time measurement circuit measures a time corresponding to the edge of the clock signal immediately after the edge of the second pulse signal from the edge of the second pulse signal, and measures a difference time obtained by subtracting the time from the period of the clock signal. The delay time of the second pulse signal is measured based on the sum of the time corresponding to the count number of the counter circuit and the difference time.

上記実施形態の温度センサ回路によると、計測される差分時間が、第2パルス信号の遅延時間の終了タイミングの直前のクロック信号のエッジから遅延時間の終了タイミングまでの時間に対応する。このため、上記実施形態の温度センサ回路は、第2パルス信号の遅延時間を正確に計測することができるので、正確に温度を測定することができる。   According to the temperature sensor circuit of the above embodiment, the measured difference time corresponds to the time from the edge of the clock signal immediately before the end timing of the delay time of the second pulse signal to the end timing of the delay time. For this reason, since the temperature sensor circuit of the said embodiment can measure the delay time of a 2nd pulse signal correctly, it can measure temperature correctly.

温度センサ回路の概略を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of a temperature sensor circuit. 発振回路に含まれるリングオシレータの概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the ring oscillator contained in an oscillation circuit. 遅延回路に含まれるインバータチェーンの概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the inverter chain contained in a delay circuit. リングオシレータ及びインバータチェーンを構成するCMOSインバータの回路図である。It is a circuit diagram of the CMOS inverter which comprises a ring oscillator and an inverter chain. 差分時間計測回路の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of a difference time measurement circuit. 差分時間計測回路の遅延ユニットに含まれる遅延素子を構成する一対のCMOSインバータの回路図である。It is a circuit diagram of a pair of CMOS inverter which comprises the delay element contained in the delay unit of a difference time measurement circuit. 温度センサ回路の動作の様子を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the mode of operation of a temperature sensor circuit. 温度センサ回路の動作の様子を示すタイミングチャートであり、遅延時間の終了タイミングにおけるタイミングチャートの詳細を示す。It is a timing chart which shows the mode of operation | movement of a temperature sensor circuit, and shows the detail of the timing chart in the completion | finish timing of delay time. 他の例の差分時間計測回路の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the difference time measurement circuit of another example. 従来の時間計測回路の動作の様子を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the mode of operation of the conventional time measuring circuit. 従来の時間計測回路の動作の様子を示すタイミングチャートであり、計測の対象時間の終了タイミングにおけるタイミングチャートの詳細を示す。It is a timing chart which shows the mode of operation of the conventional time measuring circuit, and shows the details of the timing chart at the end timing of the measurement target time.

以下、本明細書で開示される技術の特徴を整理する。なお、以下に記す事項は、各々単独で技術的な有用性を有している。   The technical features disclosed in this specification will be summarized below. The items described below have technical usefulness independently.

本明細書で開示する時間計測回路の一実施形態は、第1パルス信号と第2パルス信号のエッジ間に対応する対象時間を計測するものであり、様々な用途で用いられることが可能である。時間計測回路の一実施形態は、発振回路、カウンタ回路及び差分時間計測回路を備えていてもよい。発振回路は、クロック信号を生成する。カウンタ回路は、対象時間をクロック信号に基づいてカウントする。差分時間計測回路は、第2パルス信号のエッジから第2パルス信号のエッジ直後のクロック信号のエッジまでに対応する時間を計測し、その時間をクロック信号の周期から引いた差分時間を計測する。本明細書で開示する時間計測回路はさらに、第2パルス信号のエッジ直後のクロック信号のエッジに同期する制御信号を生成する制御回路を備えていてもよい。この場合、差分時間計測回路は、第2パルス信号と制御信号のエッジ間に対応する時間を計測し、その時間をクロック信号の周期から引いた差分時間を計測するように構成されていてもよい。本明細書で開示する時間計測回路では、対象時間が、カウンタ回路のカウント数に対応する時間と差分時間の合計に基づいて計測される。   One embodiment of a time measuring circuit disclosed in the present specification measures a target time corresponding to an edge between a first pulse signal and a second pulse signal, and can be used in various applications. . One embodiment of the time measurement circuit may include an oscillation circuit, a counter circuit, and a differential time measurement circuit. The oscillation circuit generates a clock signal. The counter circuit counts the target time based on the clock signal. The difference time measurement circuit measures a time corresponding to the edge of the clock signal immediately after the edge of the second pulse signal from the edge of the second pulse signal, and measures a difference time obtained by subtracting the time from the period of the clock signal. The time measuring circuit disclosed in this specification may further include a control circuit that generates a control signal synchronized with the edge of the clock signal immediately after the edge of the second pulse signal. In this case, the differential time measuring circuit may be configured to measure a time corresponding to the edge between the second pulse signal and the control signal and measure a differential time obtained by subtracting the time from the period of the clock signal. . In the time measuring circuit disclosed in this specification, the target time is measured based on the sum of the time corresponding to the count number of the counter circuit and the difference time.

本明細書で開示する温度センサ回路の一実施形態は、発振回路、遅延回路、カウンタ回路及び差分時間計測回路を備えていてもよい。発振回路は、クロック信号を生成する。遅延回路は、第1パルス信号を遅延させた第2パルス信号を生成する。第2パルス信号の遅延時間は、温度依存特性を有する。カウンタ回路は、第1パルス信号と第2パルス信号のエッジ間に対応する遅延時間をクロック信号に基づいてカウントする。差分時間計測回路は、第2パルス信号のエッジから第2パルス信号のエッジ直後のクロック信号のエッジまでに対応する時間を計測し、その時間をクロック信号の周期から引いた差分時間を計測する。本明細書で開示する温度センサ回路はさらに、第2パルス信号のエッジ直後のクロック信号のエッジに同期する制御信号を生成する制御回路を備えていてもよい。この場合、差分時間計測回路は、第2パルス信号と制御信号のエッジ間に対応する時間を計測し、その時間をクロック信号の周期から引いた差分時間を計測するように構成されていてもよい。本明細書で開示する温度センサ回路では、第2パルス信号の遅延時間が、カウンタ回路のカウント数に対応する時間と差分時間の合計に基づいて計測される。   One embodiment of the temperature sensor circuit disclosed in this specification may include an oscillation circuit, a delay circuit, a counter circuit, and a differential time measurement circuit. The oscillation circuit generates a clock signal. The delay circuit generates a second pulse signal obtained by delaying the first pulse signal. The delay time of the second pulse signal has temperature dependent characteristics. The counter circuit counts a delay time corresponding to the edge between the first pulse signal and the second pulse signal based on the clock signal. The difference time measurement circuit measures a time corresponding to the edge of the clock signal immediately after the edge of the second pulse signal from the edge of the second pulse signal, and measures a difference time obtained by subtracting the time from the period of the clock signal. The temperature sensor circuit disclosed in this specification may further include a control circuit that generates a control signal synchronized with the edge of the clock signal immediately after the edge of the second pulse signal. In this case, the differential time measuring circuit may be configured to measure a time corresponding to the edge between the second pulse signal and the control signal and measure a differential time obtained by subtracting the time from the period of the clock signal. . In the temperature sensor circuit disclosed in this specification, the delay time of the second pulse signal is measured based on the sum of the time corresponding to the count number of the counter circuit and the difference time.

本明細書で開示する時間計測回路又は温度センサ回路の一実施形態では、差分時間計測回路が、N段並列の遅延ユニット並列回路及びラッチ回路を有していてもよい。遅延ユニット並列回路では、各々の段に遅延ユニットが設けられており、遅延ユニットの各々に第2パルス信号が入力しており、段数の増加に伴って遅延ユニットが第2パルス信号を遅延させる遅延時間が増加する。ラッチ回路は、遅延ユニットの各々の出力を制御信号のエッジに同期してラッチする。この態様の差分時間計測回路は、ファンアウトによる遅延が抑えられるので、高い時間分解能を有することができる。   In one embodiment of the time measurement circuit or the temperature sensor circuit disclosed in this specification, the difference time measurement circuit may include an N-stage parallel delay unit parallel circuit and a latch circuit. In the delay unit parallel circuit, a delay unit is provided in each stage, the second pulse signal is input to each delay unit, and the delay unit delays the second pulse signal as the number of stages increases. Time increases. The latch circuit latches the output of each delay unit in synchronization with the edge of the control signal. The differential time measuring circuit of this aspect can have a high time resolution because a delay due to fan-out is suppressed.

本明細書で開示する時間計測回路又は温度センサ回路の一実施形態では、遅延ユニットの各々が、段数に一致した個数の遅延素子が直列接続して構成されていてもよい。この場合、遅延ユニット並列回路の段数のNは、クロック信号の周期をTROとし、遅延素子の遅延時間をTとすると、TRO/T−1である。この態様によると、遅延ユニット並列回路は、クロック信号の周期TROに対応した段数を有することができる。このため、差分時間計測回路で得られるデジタル値から差分時間を容易に計測することができる。また、必要に応じて、差分時間計測回路で得られるデジタル値を反転して差分時間を計測してもよい。このような実施形態を具現化する一態様では、発振回路が、(N+1)個のCMOSインバータがリング状に接続されているリングオシレータを有していてもよい。遅延素子の各々は、直列接続されている一対のCMOSインバータを有していてもよい。リングオシレータのCMOSインバータの遅延時間と遅延素子のCMOSインバータの遅延時間が一致してもよい。あるいは、このような実施形態を具現化する他の一態様では、発振回路が、(N+1)個のCMOSインバータがリング状に接続されているリングオシレータを有していてもよい。遅延素子の各々は、1個のCMOSインバータを有していてもよい。リングオシレータのCMOSインバータの遅延時間と遅延素子のCMOSインバータの遅延時間が一致していてもよい。ラッチ回路は、遅延ユニット並列回路の奇数段に対応するラッチ特性と遅延ユニット並列回路の偶数段に対応するラッチ特性が逆であってもよい。 In one embodiment of the time measuring circuit or the temperature sensor circuit disclosed in this specification, each delay unit may be configured by connecting a number of delay elements corresponding to the number of stages in series. In this case, N of the number of stages of the delay unit parallel circuit is T RO / T D −1 where the period of the clock signal is T RO and the delay time of the delay element is T D. According to this aspect, the delay unit parallel circuit can have the number of stages corresponding to the period TRO of the clock signal. For this reason, the difference time can be easily measured from the digital value obtained by the difference time measurement circuit. Further, if necessary, the digital time obtained by the differential time measurement circuit may be inverted to measure the differential time. In one aspect embodying such an embodiment, the oscillation circuit may include a ring oscillator in which (N + 1) CMOS inverters are connected in a ring shape. Each delay element may have a pair of CMOS inverters connected in series. The delay time of the CMOS inverter of the ring oscillator may coincide with the delay time of the CMOS inverter of the delay element. Alternatively, in another aspect embodying such an embodiment, the oscillation circuit may include a ring oscillator in which (N + 1) CMOS inverters are connected in a ring shape. Each of the delay elements may have one CMOS inverter. The delay time of the CMOS inverter of the ring oscillator may coincide with the delay time of the CMOS inverter of the delay element. In the latch circuit, the latch characteristic corresponding to the odd-numbered stage of the delay unit parallel circuit and the latch characteristic corresponding to the even-numbered stage of the delay unit parallel circuit may be reversed.

図1に示されるように、温度センサ回路1は、1チップ化された回路であり、発振回路2、分周回路3、遅延回路4、カウンタ回路5、制御回路6及び差分時間計測回路7を備える。   As shown in FIG. 1, the temperature sensor circuit 1 is a one-chip circuit, and includes an oscillation circuit 2, a frequency dividing circuit 3, a delay circuit 4, a counter circuit 5, a control circuit 6, and a differential time measuring circuit 7. Prepare.

発振回路2は、クロック信号CLKを生成するように構成されている。クロック信号CLKは、例えばデューティー比が50%の矩形波である。分周回路3は、クロック信号CLKを低い周波数の低周波信号S1に変換するように構成されている。分周回路3は、例えばクロック信号CLKの周波数を1/1024倍又は1/2048倍に低周波化する。遅延回路4は、低周波信号S1(特許請求の範囲に記載の第1パルス信号の一例)を遅延させた遅延信号S2(特許請求の範囲に記載の第2パルス信号の一例)を生成するように構成されている。   The oscillation circuit 2 is configured to generate a clock signal CLK. The clock signal CLK is a rectangular wave with a duty ratio of 50%, for example. The frequency dividing circuit 3 is configured to convert the clock signal CLK into a low frequency signal S1 having a low frequency. For example, the frequency dividing circuit 3 reduces the frequency of the clock signal CLK to 1/1024 times or 1/2048 times. The delay circuit 4 generates a delay signal S2 (an example of the second pulse signal described in the claims) obtained by delaying the low-frequency signal S1 (an example of the first pulse signal described in the claims). It is configured.

カウンタ回路5は、低周波信号S1と遅延信号S2の時間差(遅延信号S2の遅延時間に相当する)をクロック信号CLKに基づいてカウントするように構成されている。カウンタ回路5は、低周波信号S1の立ち上がりエッジでカウンタ値をリセットし、遅延信号S2の立ち上がりエッジでカウンタ値をラッチするように構成されている。また、カウンタ回路5は、その計測されたクロック数をデジタル出力値Diとして出力するように構成されている。   The counter circuit 5 is configured to count the time difference between the low frequency signal S1 and the delay signal S2 (corresponding to the delay time of the delay signal S2) based on the clock signal CLK. The counter circuit 5 is configured to reset the counter value at the rising edge of the low frequency signal S1, and to latch the counter value at the rising edge of the delay signal S2. The counter circuit 5 is configured to output the measured clock number as a digital output value Di.

制御回路6は、遅延信号S2の立ち上がりエッジ直後のクロック信号CLKの立ち上がりエッジに同期して立ち上がる制御信号S3を生成するように構成されている。例えば、制御回路6は、遅延信号S2がD端子に入力し、クロック信号CLKの立ち上がりエッジでラッチされるように、D型フリップフロップで構成されている。   The control circuit 6 is configured to generate a control signal S3 that rises in synchronization with the rising edge of the clock signal CLK immediately after the rising edge of the delay signal S2. For example, the control circuit 6 is configured by a D-type flip-flop so that the delay signal S2 is input to the D terminal and is latched at the rising edge of the clock signal CLK.

差分時間計測回路7は、遅延信号S2の立ち上がりエッジと制御信号S3の立ち上がりエッジの間の時間を計測し、その時間をクロック信号CLKの周期から引いた差分時間を計測するように構成されている。差分時間計測回路7は、その計測された差分時間をデジタル出力値Ddとして出力するように構成されている。後述するように、温度センサ回路1は、カウンタ回路5のデジタル出力値Diと差分時間計測回路7のデジタル出力値Ddの合計から温度を測定するように構成されている。   The difference time measuring circuit 7 is configured to measure a time between the rising edge of the delay signal S2 and the rising edge of the control signal S3, and to measure a difference time obtained by subtracting the time from the period of the clock signal CLK. . The differential time measuring circuit 7 is configured to output the measured differential time as a digital output value Dd. As will be described later, the temperature sensor circuit 1 is configured to measure the temperature from the sum of the digital output value Di of the counter circuit 5 and the digital output value Dd of the difference time measurement circuit 7.

図2に示されるように、発振回路2は、複数の第1インバータINV1がリング状に接続されたリングオシレータで構成されている。発振回路2が生成するクロック信号CLKの周期TROは、以下の数式1で表される。 As shown in FIG. 2, the oscillation circuit 2 includes a ring oscillator in which a plurality of first inverters INV1 are connected in a ring shape. The period T RO of the clock signal CLK generated by the oscillation circuit 2 is expressed by the following formula 1.

Figure 2017163210
Figure 2017163210

ここで、Mは第1インバータINV1の段数(M≧3)であり、Tは第1インバータINV1の1段あたりの遅延時間である。この例では、リングオシレータは、9段の第1インバータINV1を有する。このため、発振回路2が生成するクロック信号CLKの周期TROは、18Tとなる。 Here, M is the number of stages (M ≧ 3) of the first inverter INV1, T 1 is the delay time per one stage of the first inverter INV1. In this example, the ring oscillator has a nine-stage first inverter INV1. Therefore, the period T RO of the clock signal CLK generated by the oscillation circuit 2 is 18T 1 .

図3に示されるように、遅延回路4は、複数の第2インバータINV2が直列接続されたインバータチェーンで構成されている。この例では、インバータチェーンは、50段の第2インバータINV2を有する。   As shown in FIG. 3, the delay circuit 4 is configured by an inverter chain in which a plurality of second inverters INV2 are connected in series. In this example, the inverter chain includes a 50-stage second inverter INV2.

図4に示されるように、リングオシレータの第1インバータINV1とインバータチェーンの第2インバータINV2はいずれも、正電源ライン(Vddライン)と負電源ライン(Vss)の間に直列に接続された第1トランジスタTr1と第2トランジスタTr2を有するCMOSを備える。第1トランジスタTr1は、p型のMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であり、ソースがVddラインに接続されており、ドレインが第2トランジスタTr2のドレインに接続されている。第2トランジスタTr2は、n型のMOSFETであり、ドレインが第1トランジスタTr1のドレインに接続されており、ソースが負電源ラインVssに接続されている。第1トランジスタTr1と第2トランジスタTr2の接続点が、次段のCMOSインバータを構成するトランジスタのゲートに接続されている。   As shown in FIG. 4, the first inverter INV1 of the ring oscillator and the second inverter INV2 of the inverter chain are both connected in series between the positive power supply line (Vdd line) and the negative power supply line (Vss). A CMOS having one transistor Tr1 and a second transistor Tr2 is provided. The first transistor Tr1 is a p-type MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), the source is connected to the Vdd line, and the drain is connected to the drain of the second transistor Tr2. The second transistor Tr2 is an n-type MOSFET, the drain is connected to the drain of the first transistor Tr1, and the source is connected to the negative power supply line Vss. The connection point between the first transistor Tr1 and the second transistor Tr2 is connected to the gate of the transistor constituting the next stage CMOS inverter.

温度センサ回路1では、リングオシレータの第1インバータINV1を構成するトランジスタTr1,Tr2によるチャネル長変調効果とインバータチェーンの第2インバータINV2を構成するトランジスタTr1,Tr2によるチャネル長変調効果が異なるように構成されていることを特徴としている。具体的には、ゲート幅を一定としたときに、第1インバータINV1を構成するトランジスタTr1,Tr2のゲート長が、第2インバータINV2を構成するトランジスタTr1,Tr2のゲート長よりも短く構成されている。なお、この例では、第1インバータINV1の第1トランジスタTr1のゲート長が第2インバータINV2の第1トランジスタTr1のゲート長よりも短く、さらに、第1インバータINV1の第2トランジスタTr2のゲート長が第2インバータINV2の第2トランジスタTr2のゲート長よりも短い。この例に代えて、第1インバータINV1の第1トランジスタTr1と第2トランジスタTr2のいずれか一方のゲート長のみが短くてもよい。   The temperature sensor circuit 1 is configured such that the channel length modulation effect by the transistors Tr1 and Tr2 constituting the first inverter INV1 of the ring oscillator is different from the channel length modulation effect by the transistors Tr1 and Tr2 constituting the second inverter INV2 of the inverter chain. It is characterized by being. Specifically, when the gate width is constant, the gate lengths of the transistors Tr1 and Tr2 constituting the first inverter INV1 are shorter than the gate lengths of the transistors Tr1 and Tr2 constituting the second inverter INV2. Yes. In this example, the gate length of the first transistor Tr1 of the first inverter INV1 is shorter than the gate length of the first transistor Tr1 of the second inverter INV2, and the gate length of the second transistor Tr2 of the first inverter INV1 is The gate length of the second transistor Tr2 of the second inverter INV2 is shorter. Instead of this example, only the gate length of either the first transistor Tr1 or the second transistor Tr2 of the first inverter INV1 may be short.

通常、トランジスタTr1,Tr2は、低温よりも高温で動作電流が小さくなり、動作速度が低下する。このため、リングオシレータの第1インバータINV1では、低温よりも高温で動作速度が低下するので、発振するクロック信号CLKの周期が増加する(周波数が低下する)。すなわち、クロック信号CLKの周期は、温度に対して略一次関数で増加する正の温度依存特性を有している。また、インバータチェーンの第2インバータINV2でも、低温よりも高温で動作速度が低下するので、遅延信号S2の遅延時間が増加する。すなわち、遅延信号S2の遅延時間も、温度に対して略一次関数で増加する正の温度依存特性を有している。ここで、チャネル長変調効果とは、IV特性の飽和領域における電流増加量をいう。このため、チャネル長変調効果が異なるとは、IV特性の飽和領域における電流増加量が異なることをいう。本実施例では、リングオシレータの第1インバータINV1を構成するトランジスタTr1,Tr2のゲート長がインバータチェーンの第2インバータINV2を構成するトランジスタTr1,Tr2のゲート長よりも短いので、IV特性の飽和領域における電流増加量に関しては、第1インバータINV1を構成するトランジスタTr1,Tr2の方が第2インバータINV2を構成するトランジスタTr1,Tr2よりも大きい。このため、低温から高温に変化したときに、リングオシレータのトランジスタTr1,Tr2での電流変化量は相対的に小さく、インバータチェーンのトランジスタTr1,Tr2での電流変化量は相対的に大きくなる。この結果、低温から高温に変化したときに、リングオシレータの動作速度の低下量が相対的に小さく、インバータチェーンの動作速度の低下量が相対的に大きくなる。   Usually, the transistors Tr1 and Tr2 have a lower operating current at a higher temperature than a lower temperature, and the operating speed is reduced. For this reason, in the first inverter INV1 of the ring oscillator, the operation speed decreases at a temperature higher than the low temperature, and therefore the cycle of the oscillating clock signal CLK increases (frequency decreases). That is, the cycle of the clock signal CLK has a positive temperature-dependent characteristic that increases with a substantially linear function with respect to the temperature. Also, in the second inverter INV2 of the inverter chain, the operation speed decreases at a temperature higher than the low temperature, so that the delay time of the delay signal S2 increases. That is, the delay time of the delay signal S2 also has a positive temperature dependency characteristic that increases with a substantially linear function with respect to the temperature. Here, the channel length modulation effect refers to the amount of current increase in the saturation region of the IV characteristics. For this reason, that the channel length modulation effect is different means that the amount of current increase in the saturation region of the IV characteristic is different. In this embodiment, the gate lengths of the transistors Tr1 and Tr2 constituting the first inverter INV1 of the ring oscillator are shorter than the gate lengths of the transistors Tr1 and Tr2 constituting the second inverter INV2 of the inverter chain. Regarding the current increase amount at, the transistors Tr1 and Tr2 constituting the first inverter INV1 are larger than the transistors Tr1 and Tr2 constituting the second inverter INV2. For this reason, when the temperature changes from low to high, the amount of current change in the transistors Tr1 and Tr2 of the ring oscillator is relatively small, and the amount of current change in the transistors Tr1 and Tr2 of the inverter chain is relatively large. As a result, when the temperature changes from low to high, the amount of decrease in the operating speed of the ring oscillator is relatively small, and the amount of decrease in the operating speed of the inverter chain is relatively large.

温度センサ回路1では、リングオシレータの第1インバータINV1を構成するトランジスタTr1,Tr2のチャネル長変調効果とインバータチェーンの第2インバータINV2を構成するトランジスタTr1,Tr2のチャネル長変調効果が異なっており、このため、本実施例では、低温から高温に変化したときに、リングオシレータの動作速度の低下量とインバータチェーンの動作速度の低下量が異なっており、リングオシレータで生成されるクロック信号CLKの温度依存特性とインバータチェーンで生成される遅延信号S2の温度依存特性が異なっている。上記したように、クロック信号CLKの周期は、温度に対して略一次関数で増加する正の温度依存特性を有している。遅延信号S2の遅延時間も、温度に対して略一次関数で増加する正の温度依存特性を有している。さらに、遅延信号S2の遅延時間の温度に対する変化率(基準温度の遅延時間を「1」としたときの任意温度における遅延時間の比)がクロック信号CLKの周期の温度に対する変化率(基準温度の周期を「1」としたときの任意温度における周期の比)よりも大きい関係となっており、双方の温度依存特性が異なっている。   In the temperature sensor circuit 1, the channel length modulation effect of the transistors Tr1 and Tr2 constituting the first inverter INV1 of the ring oscillator is different from the channel length modulation effect of the transistors Tr1 and Tr2 constituting the second inverter INV2 of the inverter chain. Therefore, in this embodiment, when the temperature is changed from low temperature to high temperature, the amount of decrease in the operating speed of the ring oscillator is different from the amount of decrease in the operating speed of the inverter chain, and the temperature of the clock signal CLK generated by the ring oscillator is different. The dependency characteristic is different from the temperature dependency characteristic of the delay signal S2 generated by the inverter chain. As described above, the cycle of the clock signal CLK has a positive temperature-dependent characteristic that increases with a substantially linear function with respect to the temperature. The delay time of the delay signal S2 also has a positive temperature-dependent characteristic that increases with a substantially linear function with respect to the temperature. Further, the rate of change of the delay time of the delay signal S2 with respect to the temperature (ratio of the delay time at any temperature when the delay time of the reference temperature is “1”) is the rate of change of the cycle of the clock signal CLK with respect to the temperature (The ratio of the period at an arbitrary temperature when the period is "1"), and the temperature-dependent characteristics of the two are different.

このように、リングオシレータで生成されるクロック信号CLKの温度依存特性とインバータチェーンで生成される遅延信号S2の温度依存特性が相違していると、カウンタ回路5で計測されるクロック数が温度に対して変動する。温度センサ回路1では、クロック信号CLKの温度依存特性と遅延信号S2の温度依存特性の相違を利用して温度情報を含むデジタル出力値Diを得ることができる。   As described above, when the temperature dependency characteristic of the clock signal CLK generated by the ring oscillator is different from the temperature dependency characteristic of the delay signal S2 generated by the inverter chain, the number of clocks measured by the counter circuit 5 becomes the temperature. It fluctuates with respect to it. In the temperature sensor circuit 1, a digital output value Di including temperature information can be obtained by utilizing the difference between the temperature dependence characteristic of the clock signal CLK and the temperature dependence characteristic of the delay signal S2.

図5に示されるように、差分時間計測回路7は、N段並列の遅延ユニット並列回路12及びラッチ回路14を有する。遅延ユニット並列回路12は、各々の段に設けられている遅延ユニット12−12を有する。遅延ユニット12−12の各々に遅延信号S2が入力する。遅延ユニット12−12の各々は、1又は複数の遅延素子11が直列接続されて構成されている。遅延ユニット並列回路12では、遅延ユニット12−12の各々が、段数の増加に伴って直列接続される遅延素子11の個数が増加するように構成されており、具体的には、段数に一致した個数の遅延素子11が直列接続して構成されている。図5に示されるように、1段目には1個の遅延素子11で構成される遅延ユニット12が設けられており、2段目には2個の遅延素子11で構成される遅延ユニット12が設けられており、3段目には3個の遅延素子11で構成される遅延ユニット12が設けられており、N段目にはN個の遅延素子11で構成される遅延ユニット12が設けられている。これにより、遅延ユニット12−12が遅延信号S2を遅延させる遅延時間が、段数の増加に伴って増加する。 As shown in FIG. 5, the differential time measuring circuit 7 includes an N-stage parallel delay unit parallel circuit 12 and a latch circuit 14. The delay unit parallel circuit 12 includes delay units 12 1 to 12 N provided in each stage. The delay signal S2 is input to each of the delay units 12 1 to 12 N. Each of the delay units 12 1 to 12 N is configured by connecting one or a plurality of delay elements 11 in series. In the delay unit parallel circuit 12, each of the delay units 12 1 to 12 N is configured so that the number of delay elements 11 connected in series increases as the number of stages increases. A matching number of delay elements 11 are connected in series. As shown in FIG. 5, a delay unit 121 composed of one delay element 11 is provided in the first stage, and a delay unit composed of two delay elements 11 is provided in the second stage. 12 2 is provided, in the third stage and the delay unit 12 3 is provided composed of three delay elements 11, the delay unit made up of N delay elements 11 in the N-th stage 12 N are provided. As a result, the delay time in which the delay units 12 1 -12 N delay the delay signal S2 increases as the number of stages increases.

図6に示されるように、遅延素子11は、直列接続された一対の第3インバータINV3を有する。遅延素子11を構成する第3インバータINV3は、発振回路2を構成する第1インバータINV1と同一形態のCMOSで構成されている。即ち、遅延素子11の第3インバータINV3を構成するトランジスタTr1,Tr2によるチャネル長変調効果と発振回路2の第1インバータINV1を構成するトランジスタTr1,Tr2によるチャネル長変調効果が一致しており、第3インバータINV3の遅延時間と第1インバータINV1の遅延時間が一致する。   As shown in FIG. 6, the delay element 11 includes a pair of third inverters INV3 connected in series. The third inverter INV3 constituting the delay element 11 is composed of a CMOS having the same form as the first inverter INV1 constituting the oscillation circuit 2. That is, the channel length modulation effect by the transistors Tr1 and Tr2 constituting the third inverter INV3 of the delay element 11 and the channel length modulation effect by the transistors Tr1 and Tr2 constituting the first inverter INV1 of the oscillation circuit 2 coincide with each other. The delay time of the three inverters INV3 and the delay time of the first inverter INV1 are the same.

図5に示されるように、ラッチ回路14は、N個のラッチユニット14−14を有する。ラッチユニット14−14の各々は、遅延ユニット12−12の各々に対応して設けられている。ラッチユニット14−14の各々は、遅延ユニット12−12の各々の出力がD端子に入力し、制御回路6(図1参照)からの制御信号S3の立ち上がりエッジでラッチされるように、D型フリップフロップで構成されている。 As shown in FIG. 5, the latch circuit 14 includes N latch units 14 1 to 14 N. Each of the latch units 14 1 to 14 N is provided corresponding to each of the delay units 12 1 to 12 N. Each of the latch units 14 1 to 14 N receives the output of each of the delay units 12 1 to 12 N to the D terminal and is latched at the rising edge of the control signal S3 from the control circuit 6 (see FIG. 1). In addition, it is composed of a D-type flip-flop.

図7に、温度センサ回路1が遅延信号S2の遅延時間を計測する様子を示す。この例では、タイミングT1からタイミングT2までの時間が遅延信号S2の遅延時間に相当する。タイミングT1が低周波信号S1の立ち上がりエッジに対応し、タイミングT2が遅延信号S2の立ち上がりエッジに対応する(図1及び図3参照)。   FIG. 7 shows how the temperature sensor circuit 1 measures the delay time of the delay signal S2. In this example, the time from timing T1 to timing T2 corresponds to the delay time of the delay signal S2. Timing T1 corresponds to the rising edge of the low frequency signal S1, and timing T2 corresponds to the rising edge of the delay signal S2 (see FIGS. 1 and 3).

上記したように、温度センサ回路1では、カウンタ回路5がクロック信号CLKに基づいて遅延信号S2の遅延時間をカウントすることで、実質的な遅延時間に対応したデジタル出力値Diが得られる。温度センサ回路1ではさらに、遅延信号S2の遅延時間の終了タイミングT2において、差分時間計測回路7を利用して、クロック信号CLKの周期よりも短い時間を高分解能で計測する。その様子を図8に示す。   As described above, in the temperature sensor circuit 1, the counter circuit 5 counts the delay time of the delay signal S2 based on the clock signal CLK, whereby the digital output value Di corresponding to the substantial delay time is obtained. The temperature sensor circuit 1 further measures a time shorter than the cycle of the clock signal CLK with high resolution at the end timing T2 of the delay time of the delay signal S2 by using the differential time measurement circuit 7. This is shown in FIG.

図8に、遅延信号S2の遅延時間の終了タイミングT2におけるタイミングチャートの詳細を示す。この例では、遅延信号S2の遅延時間の終了タイミングT2の直前においてクロック信号CLKが立ち上がるタイミングT3のときのカウント数がCである。このカウント数Cが上記したデジタル出力値Diに対応する。遅延信号S2の遅延時間の終了タイミングT2の直後においてクロック信号CLKが立ち上がるタイミングT4のときのカウント数がCN+1である。上記したように、制御信号S3は、タイミングT4に同期して立ち上がる信号である。差分時間計測回路7は、まずタイミングT2とタイミングT4の間の時間を計測し、その計測した時間をクロック信号の周期から引くことで、タイミングT3とタイミングT2の間の時間、即ち、計測したい時間を求める。 FIG. 8 shows details of a timing chart at the end timing T2 of the delay time of the delay signal S2. In this example, the count number when time T3 when the clock signal CLK rises immediately before the end time T2 of the delay time of the delay signal S2 is C N. The count number C N corresponds to the digital output value Di as described above. The count number at the timing T4 when the clock signal CLK rises immediately after the end timing T2 of the delay time of the delay signal S2 is CN + 1 . As described above, the control signal S3 is a signal that rises in synchronization with the timing T4. The difference time measuring circuit 7 first measures the time between the timing T2 and the timing T4, and subtracts the measured time from the cycle of the clock signal, thereby obtaining the time between the timing T3 and the timing T2, that is, the time to be measured. Ask for.

上記したように、差分時間計測回路7は、段数の増加に伴って遅延信号S2を順次遅延させる遅延ユニット並列回路12を有する。差分時間計測回路7のラッチ回路14は、制御信号S3に同期して順次遅延する遅延信号S2をラッチする。このため、ラッチ回路14の各々からの出力D−Dのうちの、遅延信号S2の立ち上がりエッジから制御信号S3の立ち上がりエッジまでの時間に対応する出力D−Dが「1」となる。即ち、「1」となるビット数が、タイミングT2とタイミングT4の間の時間に対応する。 As described above, the differential time measuring circuit 7 includes the delay unit parallel circuit 12 that sequentially delays the delay signal S2 as the number of stages increases. The latch circuit 14 of the differential time measuring circuit 7 latches the delay signal S2 that is sequentially delayed in synchronization with the control signal S3. Therefore, of the output D 1 -D N from each of the latch circuit 14, the output D 1 -D N corresponding to the time from the rising edge of the delay signal S2 to the rising edge of the control signal S3 is "1" Become. That is, the number of bits of “1” corresponds to the time between timing T2 and timing T4.

ここで、差分時間計測回路7の遅延ユニット並列回路12に含まれる遅延素子11の遅延時間をTとすると、この遅延時間Tが遅延ユニット並列回路12の時間分解能である。遅延ユニット並列回路12の段数のNは、以下の数式を満たすように設定されている。 Here, if the delay time of the delay element 11 included in the delay unit parallel circuit 12 of the differential time measurement circuit 7 and T D, the delay time T D is the time resolution of the delay unit parallel circuit 12. N of the number of stages of the delay unit parallel circuit 12 is set so as to satisfy the following formula.

Figure 2017163210
Figure 2017163210

上記したように、遅延素子11を構成する第3インバータINV3は、発振回路2を構成する第1インバータINV1と同一形態である。このため、第1インバータINV1の遅延時間をTとすると、一対の第3インバータINV3で構成される遅延素子11の遅延時間Tは、2Tとなる。また、数式1で示すように、発振回路2が生成するクロック信号CLKの周期TROは、2M・Tであり、この例では18T(M=9)である。このため、遅延ユニット並列回路12の段数Nを8に設定することで、差分時間計測回路7は、クロック信号CLKの周期に対して8倍の分解能で時間を計測することができる。 As described above, the third inverter INV3 constituting the delay element 11 has the same form as the first inverter INV1 constituting the oscillation circuit 2. Therefore, if the delay time of the first inverter INV1 and T 1, the delay time T D of the configured delay element 11 by a pair of third inverter INV3, a 2T 1. Further, as shown in Formula 1, the period T RO of the clock signal CLK generated by the oscillation circuit 2 is 2M · T 1 , and in this example, 18T 1 (M = 9). For this reason, by setting the number N of stages of the delay unit parallel circuit 12 to 8, the differential time measurement circuit 7 can measure the time with a resolution eight times the cycle of the clock signal CLK.

遅延ユニット並列回路12の段数がこのような関係に設定されていると、ラッチユニット14−14の各々からの出力D−Dのうちの「0」に対応するビット数が、タイミングT3とタイミングT2の間の時間、即ち、計測したい時間に対応する。差分時間計測回路7は、ラッチユニット14−14の各々からの出力D−Dを反転させることで、計測時間をクロック信号CLKの周期から引いた差分時間を得ることができる。差分時間計測回路7は、この差分時間をエンコードし、デジタル出力値Dd(図1参照)として出力する。なお、この例では、ラッチユニット14−14の各々からの出力D−Dを反転させることで、差分時間を「1」のビット数として出力する例を示しているが、反転させることなく「0」のビット数として出力してもよい。 When the number of stages of delay units parallel circuit 12 is set to such a relationship, the number of bits corresponding to "0" of the output D 1 -D N from each of the latch units 14 1 -14 N is, the timing This corresponds to the time between T3 and timing T2, that is, the time to be measured. Differential time measurement circuit 7, by inverting the output D 1 -D N from each of the latch units 14 1 -14 N, can be obtained difference time obtained by subtracting from the period of the clock signal CLK the measurement time. The difference time measurement circuit 7 encodes this difference time and outputs it as a digital output value Dd (see FIG. 1). In this example, by inverting the output D 1 -D N from each of the latch units 14 1 -14 N, an example is shown for outputting a difference time as the bit number of "1", inverts Alternatively, the number of bits may be output as “0”.

このように、温度センサ回路1は、タイミングT3とタイミングT2の間の時間を高分解能で計測することができる。このため、温度センサ回路1は、カウンタ回路5のデジタル出力値Diと差分時間計測回路7のデジタル出力値Ddの合計に基づいて、遅延信号S2の遅延時間をより正確に計測することができる。これにより、温度センサ回路1は、その遅延信号S2の遅延時間に基づいて、より正確な温度を測定することができる。   Thus, the temperature sensor circuit 1 can measure the time between the timing T3 and the timing T2 with high resolution. Therefore, the temperature sensor circuit 1 can more accurately measure the delay time of the delay signal S2 based on the sum of the digital output value Di of the counter circuit 5 and the digital output value Dd of the difference time measurement circuit 7. Thereby, the temperature sensor circuit 1 can measure a more accurate temperature based on the delay time of the delay signal S2.

また、温度センサ回路1の差分時間計測回路7では、遅延ユニット並列回路12の遅延ユニット12−12がN段並列接続して構成されていることを特徴とする。例えば、N個の遅延素子が直列接続された遅延ユニットを構成し、遅延素子の各々の出力をラッチユニットでラッチしても、差分時間を計測することはできる。しかしながら、このような直列型の遅延ユニットでは、遅延素子の各々の出力とラッチユニットの間の寄生容量により、ファンアウトによる遅延が大きくなり、時間分解能が大きく低下する。一方、並列型の遅延ユニット並列回路12では、遅延素子11とラッチユニット14−14の間の寄生容量は、各段で1カ所であり、ファンアウトによる遅延が抑えられる。このため、温度センサ回路1の差分時間計測回路7は、高い時間分解能を有することができる。 Further, the differential time measuring circuit 7 of the temperature sensor circuit 1 is characterized in that the delay units 12 1 to 12 N of the delay unit parallel circuit 12 are configured to be connected in N stages in parallel. For example, even if a delay unit in which N delay elements are connected in series is configured and the output of each delay element is latched by a latch unit, the differential time can be measured. However, in such a series-type delay unit, the delay due to fan-out increases due to the parasitic capacitance between each output of the delay elements and the latch unit, and the time resolution is greatly reduced. On the other hand, in the parallel delay unit parallel circuit 12, the parasitic capacitance between the delay element 11 and the latch units 14 1 to 14 N is one in each stage, and the delay due to fan-out is suppressed. For this reason, the differential time measuring circuit 7 of the temperature sensor circuit 1 can have high time resolution.

図9に、変形例の差分時間計測回路7を示す。この例の差分時間計測回路7では、遅延ユニット12−12を構成する遅延素子11が、1つの第3インバータINV3で構成されていることを特徴とする(図6の一対の第3インバータINV3から1つの第3インバータINV3を取り除いた例)。さらに、ラッチ回路14のラッチユニット14−14の各々のラッチ特性が、奇数段と偶数段で逆に構成されていることを特徴とする。具体的には、奇数段のラッチユニット14−14は制御信号S3の立ち上がりエッジでラッチし、偶数段のラッチユニット14−14は制御信号S3の立ち下がりエッジでラッチするように構成されている。この例では、遅延ユニット並列回路12の時間分解能がT1となるので、遅延信号S2の遅延時間をより正確に計測することができる。これにより、温度センサ回路1は、その遅延信号S2の遅延時間に基づいて、より正確な温度を測定することができる。さらに、この例では、回路面積及び発生ノイズが低減されるという点でも有用である。 FIG. 9 shows a differential time measuring circuit 7 of a modification. In the differential time measuring circuit 7 of this example, the delay element 11 constituting the delay units 12 1 to 12 N is configured by one third inverter INV3 (a pair of third inverters in FIG. 6). Example in which one third inverter INV3 is removed from INV3). Furthermore, the latch characteristics of each of the latch units 14 1 to 14 N of the latch circuit 14 are configured to be reversed between the odd-numbered stage and the even-numbered stage. Specifically, the odd-numbered latch units 14 1 to 14 N are latched at the rising edge of the control signal S3, and the even-numbered latch units 14 1 to 14 N are latched at the falling edge of the control signal S3. Has been. In this example, since the time resolution of the delay unit parallel circuit 12 is T1, the delay time of the delay signal S2 can be measured more accurately. Thereby, the temperature sensor circuit 1 can measure a more accurate temperature based on the delay time of the delay signal S2. Furthermore, this example is also useful in that the circuit area and generated noise are reduced.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

1:温度センサ回路
2:発振回路
3:分周回路
4:遅延回路
5:カウンタ回路
6:制御回路
7:差分時間計測回路
11:遅延素子
12:遅延ユニット並列回路
14:ラッチ回路
1: Temperature sensor circuit 2: Oscillator circuit 3: Frequency divider circuit 4: Delay circuit 5: Counter circuit 6: Control circuit 7: Difference time measurement circuit 11: Delay element 12: Delay unit parallel circuit 14: Latch circuit

Claims (12)

第1パルス信号と第2パルス信号のエッジ間に対応する対象時間を計測する時間計測回路であって、
クロック信号を生成する発振回路と、
前記対象時間を前記クロック信号に基づいてカウントするカウンタ回路と、
前記第2パルス信号のエッジから前記第2パルス信号のエッジ直後の前記クロック信号のエッジまでに対応する時間を計測し、その時間を前記クロック信号の周期から引いた差分時間を計測する差分時間計測回路と、を備えており、
前記カウンタ回路のカウント数に対応する時間と前記差分時間の合計に基づいて前記対象時間が計測される、時間計測回路。
A time measuring circuit for measuring a target time corresponding to an edge between the first pulse signal and the second pulse signal,
An oscillation circuit for generating a clock signal;
A counter circuit that counts the target time based on the clock signal;
A differential time measurement for measuring a time corresponding to an edge of the clock signal immediately after the edge of the second pulse signal from an edge of the second pulse signal and measuring a differential time obtained by subtracting the time from the period of the clock signal. A circuit, and
The time measurement circuit, wherein the target time is measured based on a total of the time corresponding to the count number of the counter circuit and the difference time.
前記第2パルス信号のエッジ直後の前記クロック信号のエッジに同期する制御信号を生成する制御回路、をさらに備えており、
前記差分時間計測回路は、前記第2パルス信号と前記制御信号のエッジ間に対応する時間を計測し、その時間を前記クロック信号の周期から引いた前記差分時間を計測するように構成されている、請求項1に記載の時間計測回路。
A control circuit for generating a control signal synchronized with an edge of the clock signal immediately after an edge of the second pulse signal;
The difference time measuring circuit is configured to measure a time corresponding to an edge between the second pulse signal and the control signal and measure the difference time obtained by subtracting the time from the period of the clock signal. The time measuring circuit according to claim 1.
前記差分時間計測回路は、
N段並列の遅延ユニット並列回路であって、各々の段に遅延ユニットが設けられており、前記遅延ユニットの各々に前記第2パルス信号が入力しており、段数の増加に伴って前記遅延ユニットが前記第2パルス信号を遅延させる遅延時間が増加する、遅延ユニット並列回路と、
前記遅延ユニットの各々の出力を前記制御信号のエッジに同期してラッチするラッチ回路と、を有する、請求項2に記載の時間計測回路。
The differential time measuring circuit is
An N-stage parallel delay unit parallel circuit, wherein a delay unit is provided in each stage, and the second pulse signal is input to each of the delay units, and the delay unit increases with an increase in the number of stages. A delay unit parallel circuit that increases a delay time for delaying the second pulse signal;
The time measuring circuit according to claim 2, further comprising: a latch circuit that latches each output of the delay unit in synchronization with an edge of the control signal.
前記遅延ユニットの各々は、段数に一致した個数の遅延素子が直列接続して構成されており、
遅延ユニット並列回路の段数のNは、クロック信号の周期をTROとし、遅延素子の遅延時間をTとすると、TRO/T−1である、請求項3に記載の時間計測回路。
Each of the delay units is configured by connecting a number of delay elements corresponding to the number of stages in series,
The N number of stages of the delay units parallel circuit, the period of the clock signal and T RO, when the delay time of the delay element and T D, a T RO / T D -1, the time measurement circuit according to claim 3.
前記発振回路は、(N+1)個のCMOSインバータがリング状に接続されているリングオシレータを有しており、
前記遅延素子の各々は、直列接続されている一対のCMOSインバータを有しており、
前記リングオシレータのCMOSインバータの遅延時間と前記遅延素子のCMOSインバータの遅延時間が一致する、請求項4に記載の時間計測回路。
The oscillation circuit has a ring oscillator in which (N + 1) CMOS inverters are connected in a ring shape,
Each of the delay elements has a pair of CMOS inverters connected in series,
The time measuring circuit according to claim 4, wherein a delay time of the CMOS inverter of the ring oscillator matches a delay time of the CMOS inverter of the delay element.
前記発振回路は、(N+1)個のCMOSインバータがリング状に接続されているリングオシレータを有しており、
前記遅延素子の各々は、1個のCMOSインバータを有しており、
前記リングオシレータのCMOSインバータの遅延時間と前記遅延素子のCMOSインバータの遅延時間が一致しており、
前記ラッチ回路は、前記遅延ユニット並列回路の奇数段に対応するラッチ特性と前記遅延ユニット並列回路の偶数段に対応するラッチ特性が逆である、請求項4に記載の時間計測回路。
The oscillation circuit has a ring oscillator in which (N + 1) CMOS inverters are connected in a ring shape,
Each of the delay elements has one CMOS inverter,
The delay time of the CMOS inverter of the ring oscillator matches the delay time of the CMOS inverter of the delay element,
5. The time measuring circuit according to claim 4, wherein in the latch circuit, a latch characteristic corresponding to an odd-numbered stage of the delay unit parallel circuit is opposite to a latch characteristic corresponding to an even-numbered stage of the delay unit parallel circuit.
温度センサ回路であって、
クロック信号を生成する発振回路と、
第1パルス信号を遅延させた第2パルス信号を生成する遅延回路であって、前記第2パルス信号の遅延時間が温度依存特性を有する、遅延回路と、
前記第1パルス信号と前記第2パルス信号のエッジ間に対応する遅延時間を前記クロック信号に基づいてカウントするカウンタ回路と、
前記第2パルス信号のエッジから前記第2パルス信号のエッジ直後の前記クロック信号のエッジまでに対応する時間を計測し、その時間を前記クロック信号の周期から引いた差分時間を計測する差分時間計測回路と、を備えており、
前記カウンタ回路のカウント数に対応する時間と前記差分時間の合計に基づいて前記第2パルス信号の前記遅延時間が計測される、温度センサ回路。
A temperature sensor circuit,
An oscillation circuit for generating a clock signal;
A delay circuit for generating a second pulse signal obtained by delaying the first pulse signal, wherein the delay time of the second pulse signal has a temperature-dependent characteristic;
A counter circuit that counts a delay time corresponding to an edge between the first pulse signal and the second pulse signal based on the clock signal;
A differential time measurement for measuring a time corresponding to an edge of the clock signal immediately after the edge of the second pulse signal from an edge of the second pulse signal and measuring a differential time obtained by subtracting the time from the period of the clock signal. A circuit, and
The temperature sensor circuit, wherein the delay time of the second pulse signal is measured based on a sum of the time corresponding to the count number of the counter circuit and the difference time.
前記第2パルス信号のエッジ直後の前記クロック信号のエッジに同期する制御信号を生成する制御回路、をさらに備えており、
前記差分時間計測回路は、前記第2パルス信号と前記制御信号のエッジ間に対応する時間を計測し、その時間を前記クロック信号の周期から引いた前記差分時間を計測するように構成されている、請求項7に記載の温度センサ回路。
A control circuit for generating a control signal synchronized with an edge of the clock signal immediately after an edge of the second pulse signal;
The difference time measuring circuit is configured to measure a time corresponding to an edge between the second pulse signal and the control signal and measure the difference time obtained by subtracting the time from the period of the clock signal. The temperature sensor circuit according to claim 7.
前記差分時間計測回路は、
N段並列の遅延ユニット並列回路であって、各々の段に遅延ユニットが設けられており、前記遅延ユニットの各々に前記第2パルス信号が入力しており、段数の増加に伴って前記遅延ユニットが前記第2パルス信号を遅延させる遅延時間が増加する、遅延ユニット並列回路と、
前記遅延ユニットの各々の出力を前記制御信号のエッジに同期してラッチするラッチ回路と、を有する、請求項8に記載の温度センサ回路。
The differential time measuring circuit is
An N-stage parallel delay unit parallel circuit, wherein a delay unit is provided in each stage, and the second pulse signal is input to each of the delay units, and the delay unit increases with an increase in the number of stages. A delay unit parallel circuit that increases a delay time for delaying the second pulse signal;
The temperature sensor circuit according to claim 8, further comprising: a latch circuit that latches an output of each of the delay units in synchronization with an edge of the control signal.
前記遅延ユニットの各々は、段数に一致した個数の遅延素子が直列接続して構成されており、
遅延ユニット並列回路の段数のNは、クロック信号の周期をTROとし、遅延素子の遅延時間をTとすると、TRO/T−1である、請求項9に記載の温度センサ回路。
Each of the delay units is configured by connecting a number of delay elements corresponding to the number of stages in series,
The N number of stages of the delay units parallel circuit, the period of the clock signal and T RO, when the delay time of the delay element and T D, a T RO / T D -1, a temperature sensor circuit of claim 9.
前記発振回路は、(N+1)個のCMOSインバータがリング状に接続されているリングオシレータを有しており、
前記遅延素子の各々は、直列接続されている一対のCMOSインバータを有しており、
前記リングオシレータのCMOSインバータの遅延時間と前記遅延素子のCMOSインバータの遅延時間が一致する、請求項10に記載の温度センサ回路。
The oscillation circuit has a ring oscillator in which (N + 1) CMOS inverters are connected in a ring shape,
Each of the delay elements has a pair of CMOS inverters connected in series,
The temperature sensor circuit according to claim 10, wherein a delay time of the CMOS inverter of the ring oscillator matches a delay time of the CMOS inverter of the delay element.
前記発振回路は、(N+1)個のCMOSインバータがリング状に接続されているリングオシレータを有しており、
前記遅延素子の各々は、1個のCMOSインバータを有しており、
前記リングオシレータのCMOSインバータの遅延時間と前記遅延素子のCMOSインバータの遅延時間が一致しており、
前記ラッチ回路は、前記遅延ユニット並列回路の奇数段に対応するラッチ特性と前記遅延ユニット並列回路の偶数段に対応するラッチ特性が逆である、請求項10に記載の温度センサ回路。
The oscillation circuit has a ring oscillator in which (N + 1) CMOS inverters are connected in a ring shape,
Each of the delay elements has one CMOS inverter,
The delay time of the CMOS inverter of the ring oscillator matches the delay time of the CMOS inverter of the delay element,
11. The temperature sensor circuit according to claim 10, wherein the latch circuit has a reverse latch characteristic corresponding to an odd-numbered stage of the delay unit parallel circuit and a latch characteristic corresponding to an even-numbered stage of the delay unit parallel circuit.
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