JPH0342534A - 熱測定用集積半導体回路 - Google Patents
熱測定用集積半導体回路Info
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- JPH0342534A JPH0342534A JP2161506A JP16150690A JPH0342534A JP H0342534 A JPH0342534 A JP H0342534A JP 2161506 A JP2161506 A JP 2161506A JP 16150690 A JP16150690 A JP 16150690A JP H0342534 A JPH0342534 A JP H0342534A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
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- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野］
本発明は、少なくとも温度または熱流センサと信号比較
器とを備え、センサからの直接または間接の信号及び標
準信号がその比較器に導かれるような熱測定用集積半導
体回路に関する。
器とを備え、センサからの直接または間接の信号及び標
準信号がその比較器に導かれるような熱測定用集積半導
体回路に関する。
上記のような半導体回路は、Ｙ、 Ｐａｎ及びＪ、ｌＩ
。
。
ｔｌｕｉｊｉｓｉｎｅの論文、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
Ｌｅｔｔｅｒｓ ２４（１９８８）、 ５４２〜５４３
によって周知である。この回路は理論上、流速、圧力、
ＩＲ（赤外）放射、電圧′や電流の実効値（ＲＭＳ）等
の物理量を測定するのに適しており、これらのケースで
は、発熱した集積半導体回路（チップ）からのその周囲
環境への熱伝達に対して、測定すべき量の及ぼす影響が
求められる。かかる測定においては、信号変換が２回行
われる：すなわち物理変域（流速、圧力、ＩＲ故射、Ｒ
ＭＳ値）から熱変域への変換と、熱変域から電気変域へ
の変換である。
Ｌｅｔｔｅｒｓ ２４（１９８８）、 ５４２〜５４３
によって周知である。この回路は理論上、流速、圧力、
ＩＲ（赤外）放射、電圧′や電流の実効値（ＲＭＳ）等
の物理量を測定するのに適しており、これらのケースで
は、発熱した集積半導体回路（チップ）からのその周囲
環境への熱伝達に対して、測定すべき量の及ぼす影響が
求められる。かかる測定においては、信号変換が２回行
われる：すなわち物理変域（流速、圧力、ＩＲ故射、Ｒ
ＭＳ値）から熱変域への変換と、熱変域から電気変域へ
の変換である。
上記周知の半導体回路は理論上、回路内に集積された発
熱要素と、温度センサとで構成されている。発熱要素内
で消失したパワー（エネルギー）が、集積された増幅器
によって測定され、増幅器は正のフィードバックループ
を備えたものが使用される。そのため、温度は一定値を
中心に小振幅で振動する。
熱要素と、温度センサとで構成されている。発熱要素内
で消失したパワー（エネルギー）が、集積された増幅器
によって測定され、増幅器は正のフィードバックループ
を備えたものが使用される。そのため、温度は一定値を
中心に小振幅で振動する。
周知の回路では、発熱要素における有限な伝達時間の存
在と高い増幅度を有する温度センサのため、温度は固有
な方法で振動するが、明確なりロックサンプル信号を与
える回路の方が好ましい。何故なら、かかる回路の出力
信号はマイクロプロセッサでの直接処理により一層適し
、従っていわゆる「スマートセンサ」を自由に配置でき
るからである。
在と高い増幅度を有する温度センサのため、温度は固有
な方法で振動するが、明確なりロックサンプル信号を与
える回路の方が好ましい。何故なら、かかる回路の出力
信号はマイクロプロセッサでの直接処理により一層適し
、従っていわゆる「スマートセンサ」を自由に配置でき
るからである。
本発明の目的は、マイクロプロセッサでの処理に適した
１つ以上の出力信号を供給する熱測定用集積半導体回路
を提供することにある。
１つ以上の出力信号を供給する熱測定用集積半導体回路
を提供することにある。
〔課題を解決するための手段及び作用〕上記の目的は、
Ｊ、 Ｉｔ、 １ｌｕｉｊ ｉｓｉｎｇ及びＦ、 Ｒ。
Ｊ、 Ｉｔ、 １ｌｕｉｊ ｉｓｉｎｇ及びＦ、 Ｒ。
Ｒｉｅｄｉｊｋによってなされた発明に基づき、比較器
が、デジタル−アナログ（ＤＡ）信号変換器を有する信
号フィードバックループを備えた回路により遠戚される
。
が、デジタル−アナログ（ＤＡ）信号変換器を有する信
号フィードバックループを備えた回路により遠戚される
。
本発明による回路では、フィードバックループ内のＤＡ
信号変換器が、必ずしもチップ内に集積されなくともよ
い他の要素と組み合わされて、アナログ−デジタル（Ａ
Ｄ）信号変換器を形成する。このＡＤ信号変換器は、回
路が適用される目的に応じ、所望の出力信号をデジタル
の形で供給できるように構成される。
信号変換器が、必ずしもチップ内に集積されなくともよ
い他の要素と組み合わされて、アナログ−デジタル（Ａ
Ｄ）信号変換器を形成する。このＡＤ信号変換器は、回
路が適用される目的に応じ、所望の出力信号をデジタル
の形で供給できるように構成される。
本発明による回路の実施形態において、前記比較器は温
度または熱流比較器で、前記ＤＡ信号変換器はエネルギ
ー出力を備え、前記信号フィードバックループは熱く温
度及び熱流）信号の伝達用要素を有する。
度または熱流比較器で、前記ＤＡ信号変換器はエネルギ
ー出力を備え、前記信号フィードバックループは熱く温
度及び熱流）信号の伝達用要素を有する。
この実施形態においては、（アナログまたはデジタルの
）電気変域への信号変換（これに伴う変換誤差の発生）
が生じる前でも、一部の信号処理が熱変域で可能となる
ため、回路の測定精度が構成的に向上する。
）電気変域への信号変換（これに伴う変換誤差の発生）
が生じる前でも、一部の信号処理が熱変域で可能となる
ため、回路の測定精度が構成的に向上する。
他の実施形態を除外するものでない一例において、前記
回路は少なくとも熱流用の加算器と熱キャパシタとから
なる要素を含み、前記回路は電気信号出力を有する温度
または熱流比較器を備え、前記回路は電気信号をエネル
ギーパルスに変換する１ビットＯＤＡ信号変換器を備え
、さらに前記信号フィードバックループはクロック信号
用のゲートも有する。この例の変形において、前記加算
器は負の熱流も加算する手段を有し、前記１ビットのＤ
Ａ信号変換器はいわゆるペルチェ冷却素子を有する。
回路は少なくとも熱流用の加算器と熱キャパシタとから
なる要素を含み、前記回路は電気信号出力を有する温度
または熱流比較器を備え、前記回路は電気信号をエネル
ギーパルスに変換する１ビットＯＤＡ信号変換器を備え
、さらに前記信号フィードバックループはクロック信号
用のゲートも有する。この例の変形において、前記加算
器は負の熱流も加算する手段を有し、前記１ビットのＤ
Ａ信号変換器はいわゆるペルチェ冷却素子を有する。
本発明の利点は特に、前記信号フィードバックループが
、比較器と組み合わされていわゆるシグマ−デルタ変調
器を形成する要素を有する回路において明らかである。
、比較器と組み合わされていわゆるシグマ−デルタ変調
器を形成する要素を有する回路において明らかである。
シグマ−デルタ変調器とは、一般に少なくとも加算器、
積分器（キャパシタ）、信号変換器、りロック制御式の
フリップフロップ回路、及びｌビットのＤＡ信号変換器
で構成された回路である。（この変調器の名前は、よく
シグマで表される積分器と、デルタで表されるパルス供
給ＤＡ変換器との組合せであることに由来している）。
積分器（キャパシタ）、信号変換器、りロック制御式の
フリップフロップ回路、及びｌビットのＤＡ信号変換器
で構成された回路である。（この変調器の名前は、よく
シグマで表される積分器と、デルタで表されるパルス供
給ＤＡ変換器との組合せであることに由来している）。
シグマ−デルタ変調器は半導体回路の表面を余り占めず
、シグマ−デルタ変調器を作製する熱変域に適した方法
は、電気変域に適した方法と変わりない。
、シグマ−デルタ変調器を作製する熱変域に適した方法
は、電気変域に適した方法と変わりない。
熱変域で動作するシグマ−デルタ変調器を備えた本発明
による回路の精度は、主に回路内に集積されたＤＡ変換
器の精度と引算の演算精度とによって決まる。このよう
な回路において、熱センサ信号から電気信号への変換に
原因する誤差は取り除かれるか、あるいはｌビットのＡ
Ｄ信号変換器である比較器の誤差に少なくとも減じられ
る。
による回路の精度は、主に回路内に集積されたＤＡ変換
器の精度と引算の演算精度とによって決まる。このよう
な回路において、熱センサ信号から電気信号への変換に
原因する誤差は取り除かれるか、あるいはｌビットのＡ
Ｄ信号変換器である比較器の誤差に少なくとも減じられ
る。
本発明による回路の次の実施形態は、前記温度または熱
流センサの数及び前記ＤＡ信号変換器の数が共に４であ
ることを特徴とする。
流センサの数及び前記ＤＡ信号変換器の数が共に４であ
ることを特徴とする。
このような回路は、例えば熱流計へ適用するのに適して
おり、これによって他の点は公知の方法で、センサの配
置箇所の流れに生じる冷却からその流れの方向及び速度
を求めることができる。
おり、これによって他の点は公知の方法で、センサの配
置箇所の流れに生じる冷却からその流れの方向及び速度
を求めることができる。
本発明による回路のさらに別の実施形態において、４つ
のセンサを用いる場合、２つの温度または熱流センサが
他の２つのセンサを結ぶ線と直交する線上に配置される
ように前記回路は構成され、さらに前記回路は一定箇所
の温度を上昇可能な手段も有する。
のセンサを用いる場合、２つの温度または熱流センサが
他の２つのセンサを結ぶ線と直交する線上に配置される
ように前記回路は構成され、さらに前記回路は一定箇所
の温度を上昇可能な手段も有する。
以下、本発明を図面を参照してさらに説明する。
第１図において、矢印ｌはセンサからの熱流を示し、こ
の熱流は加算器２で、１ビットの（熱）ＤＡコンバータ
３からのエネルギーパルス４と加算される。加算された
信号（熱流）５は、積分器６（熱キャパシタ）に供給さ
れる。積分器からの信号７（温度）は、信号比較器８で
標準信号９（同じく温度）と比較される。信号７が標準
信号９より大きいと、ゲー目０がクロック信号１１を直
ちに出力へと通過させる。出力信号１２は、ＤＡ変換器
３を介してフィードバックされる；積分器６で積分され
た入力信号１が（標準信号９によって決まる）値を越え
ると、ＤＡ変換器３が直ちにエネルギーパルス４を供給
する。ゲー）１０が通過させたクロックパルス１１の数
が、信号の強度すなわち測定すべき熱流１の大きさを表
す。点線１３は模式的に、それより左側の（アナログ系
の）熱変域と、点線１３より右側の（デジタル系の）電
気変域との間の分岐線を示している。
の熱流は加算器２で、１ビットの（熱）ＤＡコンバータ
３からのエネルギーパルス４と加算される。加算された
信号（熱流）５は、積分器６（熱キャパシタ）に供給さ
れる。積分器からの信号７（温度）は、信号比較器８で
標準信号９（同じく温度）と比較される。信号７が標準
信号９より大きいと、ゲー目０がクロック信号１１を直
ちに出力へと通過させる。出力信号１２は、ＤＡ変換器
３を介してフィードバックされる；積分器６で積分され
た入力信号１が（標準信号９によって決まる）値を越え
ると、ＤＡ変換器３が直ちにエネルギーパルス４を供給
する。ゲー）１０が通過させたクロックパルス１１の数
が、信号の強度すなわち測定すべき熱流１の大きさを表
す。点線１３は模式的に、それより左側の（アナログ系
の）熱変域と、点線１３より右側の（デジタル系の）電
気変域との間の分岐線を示している。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による回路のうち、センサからの信号が
処理される部分の実施例として、熱領域での信号処理に
適したシグマ−デルタ変調器を示すブロック図である。 １・・・・・・・・・熱流 ２・・・・・・・・・加算器 ３・・・・・・・・・ＤＡ信号変挨器 ４・・・・・・・・・エネルギーパルス６・・・・・・
・・・積分器（熱キャパシタ）８・・・・・・・・・信
号比較器 ９・・・・・・・・・標準信号 １０・・・・・・・・・ゲート
処理される部分の実施例として、熱領域での信号処理に
適したシグマ−デルタ変調器を示すブロック図である。 １・・・・・・・・・熱流 ２・・・・・・・・・加算器 ３・・・・・・・・・ＤＡ信号変挨器 ４・・・・・・・・・エネルギーパルス６・・・・・・
・・・積分器（熱キャパシタ）８・・・・・・・・・信
号比較器 ９・・・・・・・・・標準信号 １０・・・・・・・・・ゲート
Claims (7)
- （１）少なくとも温度または熱流センサと信号比較器（
８）とを備え、センサからの直接または間接の信号及び
標準信号（９）が比較器に導かれる熱測定用集積半導体
回路において、 前記比較器（８）がデジタル−アナログ（ＤＡ）信号変
換器（３）を有する信号フィードバックループを備えた
ことを特徴とする熱測定用集積半導体回路。 - （２）比較器が温度または熱流比較器で、ＤＡ信号変換
器がエネルギー出力を備え、信号フィードバックループ
が熱信号の伝達用要素を有することとする請求項（１）
に記載の熱測定用集積半導体回路。 - （３）熱信号伝達用要素が、少なくとも熱流用の加算器
と熱キャパシタとを有し、温度または熱流比較器が電気
信号出力を備え、デジタル−アナログ信号変換器が、電
気信号をエネルギーパルスに変換する１ビットのＤＡ変
換器であり、信号フィードバックループがクロック信号
用のゲートも有することとする請求項（２）に記載の熱
測定用集積半導体回路。 - （４）加算器が負の熱流も加算する手段を有し、１ビッ
トのＤＡ変換器がいわゆるペルチェ冷却素子を有するこ
ととする請求項（３）に記載の熱測定用集積半導体回路
。 - （５）信号フィードバックループが、比較器と組み合わ
されていわゆるシグマ−デルタ変調器を形成する要素を
有することとする請求項（１）ないし請求項（４）のい
づれかに記載の熱測定用集積半導体回路。 - （６）温度または熱流センサの数及びＤＡ信号変換器の
数が共に４であることとする請求項（１）ないし請求項
（５）のいずれかに記載の熱測定用集積半導体回路。 - （７）２つの温度または熱流センサが他の２つのセンサ
を結ぶ線と直交する線上に配置され、回路が一定箇所の
温度を上昇させる手段も有することとする請求項（６）
に記載の熱測定用集積半導体回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8901602 | 1989-06-23 | ||
| NL8901602A NL8901602A (nl) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | Geintegreerde halfgeleider-schakeling voor thermische metingen. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0342534A true JPH0342534A (ja) | 1991-02-22 |
| JP2999227B2 JP2999227B2 (ja) | 2000-01-17 |
Family
ID=19854900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2161506A Expired - Fee Related JP2999227B2 (ja) | 1989-06-23 | 1990-06-21 | 熱測定用集積半導体回路 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5064296A (ja) |
| EP (1) | EP0404218B1 (ja) |
| JP (1) | JP2999227B2 (ja) |
| AT (1) | ATE92182T1 (ja) |
| DE (1) | DE69002409T2 (ja) |
| DK (1) | DK0404218T3 (ja) |
| ES (1) | ES2043252T3 (ja) |
| NL (1) | NL8901602A (ja) |
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1990
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