JPS59107226A - 温度検出器 - Google Patents
温度検出器Info
- Publication number
- JPS59107226A JPS59107226A JP57217417A JP21741782A JPS59107226A JP S59107226 A JPS59107226 A JP S59107226A JP 57217417 A JP57217417 A JP 57217417A JP 21741782 A JP21741782 A JP 21741782A JP S59107226 A JPS59107226 A JP S59107226A
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- JP
- Japan
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- voltage
- constant voltage
- circuit
- temperature
- ring oscillator
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- Pending
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-
- 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
- G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
- G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
- G01K7/24—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
- G01K7/245—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit in an oscillator circuit
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Electromechanical Clocks (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
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】
本発明は、温度検出用リングオシレターをCMO8集積
回路によって構成したとき、該リングオシレターの電圧
安定性を改良し且つ変化率の大きな温度特性を有する即
ち温度検出感度の高いCM OS IJソングシレター
を用いた温度検出器を提供づ−ることにある。
回路によって構成したとき、該リングオシレターの電圧
安定性を改良し且つ変化率の大きな温度特性を有する即
ち温度検出感度の高いCM OS IJソングシレター
を用いた温度検出器を提供づ−ることにある。
従来のCM OS IJングオルターを用いた温度検出
器のシステム構成を第1図に、温度検出部であるリング
オシレターの回路を第2図に示した。
器のシステム構成を第1図に、温度検出部であるリング
オシレターの回路を第2図に示した。
第1図において従来の温度検出器のシステムは、温度検
出部であるリングオシレター1、リングオシレターの周
波数を温度データに変換するロジック部2、表示部6、
電源4で構成される。
出部であるリングオシレター1、リングオシレターの周
波数を温度データに変換するロジック部2、表示部6、
電源4で構成される。
第2図は温度検出部である従来のリングオシレター1の
回路図で、リングオシレターの周波数fはN段のインバ
ーターで構成した時、各段の容量をC1抵抗をRとすれ
ば f=1/2NCR で表わされる。インバーターをCMO8で構成しプこと
ぎには、一般にCはゲート酸化膜、アルミ配線容量など
で代表されろ値であり、温度特性はほとんどな(・0ま
たRはMOSトランジスタのオン抵抗、拡散抵抗などに
代表される値であり、正の温度特性2有している。した
がってリングオンレター周波数fは負の温度特性を有J
−る。
回路図で、リングオシレターの周波数fはN段のインバ
ーターで構成した時、各段の容量をC1抵抗をRとすれ
ば f=1/2NCR で表わされる。インバーターをCMO8で構成しプこと
ぎには、一般にCはゲート酸化膜、アルミ配線容量など
で代表されろ値であり、温度特性はほとんどな(・0ま
たRはMOSトランジスタのオン抵抗、拡散抵抗などに
代表される値であり、正の温度特性2有している。した
がってリングオンレター周波数fは負の温度特性を有J
−る。
第5図はリングオシレターの周波数温度特性2示1−グ
ラフである。ライン5aは標準値2示し、電源電圧■D
D〜■s6が1.5■のとぎは、約−〇5%/℃の係敬
ヲ示している。従来の上記方法冗よる欠点は2点ある。
ラフである。ライン5aは標準値2示し、電源電圧■D
D〜■s6が1.5■のとぎは、約−〇5%/℃の係敬
ヲ示している。従来の上記方法冗よる欠点は2点ある。
第1に電源電圧によってリングオシレター周波数fが変
化すること、即ち電源電圧によってRに影響を与えろM
OS +−ランジスタのオン抵抗が変化することによ
イ〕電圧周波数特性の悪さである。
化すること、即ち電源電圧によってRに影響を与えろM
OS +−ランジスタのオン抵抗が変化することによ
イ〕電圧周波数特性の悪さである。
第7図はリング刈ルクーの周波97[、圧訪性を示す。
第7図に於(・てライン7aが従来の周波v温度特性で
ある。電源として使用した電池電圧の低下などによる影
響は大ぎいものがある。
ある。電源として使用した電池電圧の低下などによる影
響は大ぎいものがある。
この結果、温度検出に使用したとき、電源電圧変化がそ
のまま温度誤差として生じてしまい、精度を悪(してい
た。第2は、温度係数が小さいことである。リングオシ
レター周波数fの温度係数が標準で05%/°Cである
と1−ると、例えばf=IKI(zとした場合、5 f
lz / T;の変化となり、ロジック部の精度などを
考えた場合、変化率が小さすぎて、温度検出の精度を上
げることができない。ここでリングオンレターの周波数
fは、CMO8O消電の関係から、あまり大きくとるこ
とができないのは言うまでもない。したがって、リング
オシレターでの温度検出7ステムではもっと大きな温度
係数が従来より望まれている。
のまま温度誤差として生じてしまい、精度を悪(してい
た。第2は、温度係数が小さいことである。リングオシ
レター周波数fの温度係数が標準で05%/°Cである
と1−ると、例えばf=IKI(zとした場合、5 f
lz / T;の変化となり、ロジック部の精度などを
考えた場合、変化率が小さすぎて、温度検出の精度を上
げることができない。ここでリングオンレターの周波数
fは、CMO8O消電の関係から、あまり大きくとるこ
とができないのは言うまでもない。したがって、リング
オシレターでの温度検出7ステムではもっと大きな温度
係数が従来より望まれている。
本発明は、上記2点の欠点を除去し、電圧特性が良好で
且つ温度係数が大きくなるよう改善した温度検出用リン
グオシレターを提供するもので、以下、詳細に説明する
。
且つ温度係数が大きくなるよう改善した温度検出用リン
グオシレターを提供するもので、以下、詳細に説明する
。
第3図に本発明での、CM OS l)ングオ/レター
を用いた温度検出器のシステム構成を示した。
を用いた温度検出器のシステム構成を示した。
従来の第1図との差異は、リングオシレターの電源を定
電圧回路500及び501の二重定電圧回路を介して供
給していることにある。第1次定電圧回路500、第2
次定電圧回路501の二重定電圧回路を用いた、リング
オシレター回路の本発明での一実施例を第4図に示した
。また第8図は、さらに具体的な実施例の回路図を示し
波形整型回路10ルベルシフト出力回路102を付加し
た回路図である。
電圧回路500及び501の二重定電圧回路を介して供
給していることにある。第1次定電圧回路500、第2
次定電圧回路501の二重定電圧回路を用いた、リング
オシレター回路の本発明での一実施例を第4図に示した
。また第8図は、さらに具体的な実施例の回路図を示し
波形整型回路10ルベルシフト出力回路102を付加し
た回路図である。
第4図での第1次定電圧回路500及び第2次定電圧回
路501の回路構成は、はぼ同じでありここで第1次定
電圧回路500で説明すると、拡散抵抗あるいはポリシ
リコン抵抗などで構成される基準抵抗51、Pチャネル
MO8)ランジスタ52.54.58及びNチャネルM
O8)ランジスタ56.55.56よりなるカレントミ
ラー型電圧基準発生回路、そして第1次定電圧回路50
0の例ではその基準電圧■8.′を入力として、定電圧
vR4を発生するボルテージフォロアー回路57よりな
っている。第2次定電圧回路もほぼ同様な構成だが、第
2次定電圧V n +、第1次定電圧VR2に差をつけ
るため、基準抵抗51の値を変化させるとか、出力電圧
オフセット調整に用いられているMOSトランジスタ5
8を短絡などして用いる。
路501の回路構成は、はぼ同じでありここで第1次定
電圧回路500で説明すると、拡散抵抗あるいはポリシ
リコン抵抗などで構成される基準抵抗51、Pチャネル
MO8)ランジスタ52.54.58及びNチャネルM
O8)ランジスタ56.55.56よりなるカレントミ
ラー型電圧基準発生回路、そして第1次定電圧回路50
0の例ではその基準電圧■8.′を入力として、定電圧
vR4を発生するボルテージフォロアー回路57よりな
っている。第2次定電圧回路もほぼ同様な構成だが、第
2次定電圧V n +、第1次定電圧VR2に差をつけ
るため、基準抵抗51の値を変化させるとか、出力電圧
オフセット調整に用いられているMOSトランジスタ5
8を短絡などして用いる。
第4図で、第1次定電圧回路500の出力電圧vRI=
1.4 V、第2次定電圧回路5o1の出力電圧V
R2′;1. I V程度に設定されており、基準抵抗
51を20〜50MΩポリンリコン抵抗で実現したとき
、それぞれ消費電流は10nA以下である。
1.4 V、第2次定電圧回路5o1の出力電圧V
R2′;1. I V程度に設定されており、基準抵抗
51を20〜50MΩポリンリコン抵抗で実現したとき
、それぞれ消費電流は10nA以下である。
なお基準抵抗51を数MΩとしたとぎは、これより少し
大きな消費電流となる。第1次定電圧回路の出力電圧v
R1は、用いろ電源の最低出力電圧より、若干小さめに
設定しておけば、まず電源変動は数mV以内に収めるこ
とができる。そして出力電圧vR2は、リングオンレタ
ー回路の最低動作電圧より大きめにとっておけば、第2
次定電圧回路によってVRlより■R2VC1二重に定
電圧化されることによって、電源変動は数十μV以内に
することができる。もし電源4を銀電池とした場合など
は、V n+ ”i 1.4 V、vR2−10v程度
が最も好ましい状態となる。
大きな消費電流となる。第1次定電圧回路の出力電圧v
R1は、用いろ電源の最低出力電圧より、若干小さめに
設定しておけば、まず電源変動は数mV以内に収めるこ
とができる。そして出力電圧vR2は、リングオンレタ
ー回路の最低動作電圧より大きめにとっておけば、第2
次定電圧回路によってVRlより■R2VC1二重に定
電圧化されることによって、電源変動は数十μV以内に
することができる。もし電源4を銀電池とした場合など
は、V n+ ”i 1.4 V、vR2−10v程度
が最も好ましい状態となる。
したがって、リングオシレター回路などの供給電圧vR
2は、非常に秀れた電圧安定性を保つことができるため
、本発明の二重定電圧回路を用いたリングオシレターの
電圧周波数特性は第7図でのライン7Cとなり、従来の
電圧変動をそのままうけるライン7a及び単一の定電回
路のみを用いたときのライン7bと比較して、飛躍的に
特性が向上して、電圧変動の影響を除去することができ
る。
2は、非常に秀れた電圧安定性を保つことができるため
、本発明の二重定電圧回路を用いたリングオシレターの
電圧周波数特性は第7図でのライン7Cとなり、従来の
電圧変動をそのままうけるライン7a及び単一の定電回
路のみを用いたときのライン7bと比較して、飛躍的に
特性が向上して、電圧変動の影響を除去することができ
る。
したがって本発明では、電池電圧の変動は除去できるの
で、リングオシレターの電圧係数はかえって大きい方が
温度に対する周波数変化は大きくとれる。そこで、遅延
のためのRはMOS)ランジスタを用いた方がより効果
的である。
で、リングオシレターの電圧係数はかえって大きい方が
温度に対する周波数変化は大きくとれる。そこで、遅延
のためのRはMOS)ランジスタを用いた方がより効果
的である。
さらに、第4図での第1次定電圧回路500の温度電圧
特性を第6図に示した。第1次定電圧回路500の温度
電圧特性はM OS +−ランジスタのしきい電圧及び
基準抵抗51の温度依存性によって変化する。ここで基
準抵抗51の温度特性を正〜負に選択することによって
、温度電圧係数を変化させることができるが、一般的に
は、第6図の如く、負の温度電圧係数を有して(・る。
特性を第6図に示した。第1次定電圧回路500の温度
電圧特性はM OS +−ランジスタのしきい電圧及び
基準抵抗51の温度依存性によって変化する。ここで基
準抵抗51の温度特性を正〜負に選択することによって
、温度電圧係数を変化させることができるが、一般的に
は、第6図の如く、負の温度電圧係数を有して(・る。
例えば基準抵抗51 [P−[散抵抗を用いると、正の
温度抵抗特性のため、温度電圧係数の傾きは大となり、
ポリシリコン抵抗を用いると、負の温度抵抗特性のため
、温度電圧係数の傾きはやN小となる。したがって大き
くとるにはP1散抵抗の方が有利であるし、またP−拡
散抵抗の方が精度良く作ることができる。第2次定電圧
回路5[]1の温度特性も、全(同様な傾向は言うまで
もない。
温度抵抗特性のため、温度電圧係数の傾きは大となり、
ポリシリコン抵抗を用いると、負の温度抵抗特性のため
、温度電圧係数の傾きはやN小となる。したがって大き
くとるにはP1散抵抗の方が有利であるし、またP−拡
散抵抗の方が精度良く作ることができる。第2次定電圧
回路5[]1の温度特性も、全(同様な傾向は言うまで
もない。
したがって本発明では、温度電圧特性を有する定電圧回
路を二重に用いることによって、その出力電圧vR2は
、vRlよりさらに温度係数が大きくなって、リングオ
シレターの周波数fの変化は太き(なる。即ち温度によ
って定電圧vRは第6図の如く変化し、その電圧変化は
第7図の7aのラインで示される特性によって周波数の
変化に変換される。
路を二重に用いることによって、その出力電圧vR2は
、vRlよりさらに温度係数が大きくなって、リングオ
シレターの周波数fの変化は太き(なる。即ち温度によ
って定電圧vRは第6図の如く変化し、その電圧変化は
第7図の7aのラインで示される特性によって周波数の
変化に変換される。
この本発明による、温度→二重の定電圧→周波数変換は
、従来と比較して10倍以上の温度係数を有しており、
第5図のライン5cで示すことができる。なおライン5
bは単一の定電圧回路を用いたときの特性である。即ち
、従来より10倍以上の感度で温度検出をすることが可
能となり、温度検出器の精度を向上することかできる。
、従来と比較して10倍以上の温度係数を有しており、
第5図のライン5cで示すことができる。なおライン5
bは単一の定電圧回路を用いたときの特性である。即ち
、従来より10倍以上の感度で温度検出をすることが可
能となり、温度検出器の精度を向上することかできる。
以上説明したように、本発明によれば、CMOS集積回
路でのリングオンレタ一方式温度検出器において、従来
の欠点であった■電圧安定性、■温度検出感度向上の2
点が大幅に改良されて、その効果−は非常に太きいもの
がある。
路でのリングオンレタ一方式温度検出器において、従来
の欠点であった■電圧安定性、■温度検出感度向上の2
点が大幅に改良されて、その効果−は非常に太きいもの
がある。
なお、■R2の出力を直接アナログ出力としてとりだし
、温度データとして利用できることは言うまでもない。
、温度データとして利用できることは言うまでもない。
第1図は、従来のCMOSリングオシレタ一方式の温度
検出器のシステム構成図S第2図は、従来の温度検出部
であるCMOSリングオシレターの回路図、第3図は、
本発明のCM OS IJソングシレタ一方式の温度検
出器のシステム構成図、第4図は、本発明の温度検出部
である2重定電圧回路を用いたC M OS IJソン
グシレターの回路図、第5図は、従来及び本発明のリン
グオシレターの周波数温度特性図、第6図は、一般的な
温度特性を有する定電圧回路の電圧温度特性図、第7図
は、従来及び本発明のリングオシレターの周波数電圧特
性図、第8図は、本発明のリングオシレフ一部を具体的
化した回路図である。 1・・・・・リングオシレター、 2・・・・・ロジック部、 3・・・・・表示部、 500.501・・・・定電圧回路、 51・・・・・基準抵抗、 101・・・・・・波形整型回路、 102・・・・・・レベルシフト出力回路。 N1図 第2図 第3図 第5図 第6図 T’C 第7図
検出器のシステム構成図S第2図は、従来の温度検出部
であるCMOSリングオシレターの回路図、第3図は、
本発明のCM OS IJソングシレタ一方式の温度検
出器のシステム構成図、第4図は、本発明の温度検出部
である2重定電圧回路を用いたC M OS IJソン
グシレターの回路図、第5図は、従来及び本発明のリン
グオシレターの周波数温度特性図、第6図は、一般的な
温度特性を有する定電圧回路の電圧温度特性図、第7図
は、従来及び本発明のリングオシレターの周波数電圧特
性図、第8図は、本発明のリングオシレフ一部を具体的
化した回路図である。 1・・・・・リングオシレター、 2・・・・・ロジック部、 3・・・・・表示部、 500.501・・・・定電圧回路、 51・・・・・基準抵抗、 101・・・・・・波形整型回路、 102・・・・・・レベルシフト出力回路。 N1図 第2図 第3図 第5図 第6図 T’C 第7図
Claims (2)
- (1)CMO3集積回路を用いた温度検出器に於いて、
該温度検出器はリングオシレター回路と第1と第2の二
つの定電圧回路とから構成され、第2の定電圧回路は第
1の定電圧回路の出力を入力とし、前記リングオシレタ
ーは前記第2の定電圧回路の出力によって駆動されるこ
とを特徴とする温度検出器。 - (2)CMO8集積回路を用いた温度検出器に於いて、
該温度検出器は、MOS)ランジスタからなる遅延抵抗
を有するリングオシレターと定電圧回路の基準抵抗は拡
散抵抗を用いかつ出力電圧の差が0.3V以上有する第
1と第2の定電圧回路とからなり、前記第2の定電圧回
路は第1の定電圧回路の出力を入力とし、前記リングオ
シレターは前記第2の定電圧回路の出力によって駆動さ
れることを特徴とする温度検出器。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57217417A JPS59107226A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 温度検出器 |
GB08331949A GB2133160B (en) | 1982-12-10 | 1983-11-30 | Temperature detector |
US06/557,469 US4549818A (en) | 1982-12-10 | 1983-12-02 | Temperature detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57217417A JPS59107226A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 温度検出器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59107226A true JPS59107226A (ja) | 1984-06-21 |
Family
ID=16703877
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57217417A Pending JPS59107226A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 温度検出器 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4549818A (ja) |
JP (1) | JPS59107226A (ja) |
GB (1) | GB2133160B (ja) |
Families Citing this family (22)
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FR2619958B1 (fr) * | 1987-08-31 | 1992-02-21 | Thomson Semiconducteurs | Circuit de detection de seuil de temperature |
JPH04169915A (ja) * | 1990-11-02 | 1992-06-17 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路 |
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GB2318231A (en) * | 1996-10-10 | 1998-04-15 | David Frank Moore | Micromechanical ring oscillator sensor |
CA2245884C (en) * | 1996-12-19 | 2004-11-09 | Mts Systems Corporation | Method for high resolution measurement of a position |
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JP2004146576A (ja) * | 2002-10-24 | 2004-05-20 | Renesas Technology Corp | 半導体温度測定回路 |
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CN107830940A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-03-23 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种温度传感器、阵列基板、显示装置 |
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