CN103105242B - 温度检测电路及其调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明目的在于提供无论制造上的差异如何均能以高精度进行温度检测的温度检测电路及其调整方法。本发明的温度检测电路具有：第1及第2二极管，具有彼此独立的PN结面；第1电流通路，包含串联连接于第1二极管、分压电阻比根据第1偏移调整信号可变的第1可变分压电阻；第2电流通路，包含串联连接于第2二极管、分压电阻比根据第2偏移调整信号可变的第2可变分压电阻；基准电压生成部，将表示由第1可变分压电阻分压而得的第1分压电压与第2电流通路上的电位的差分的差分电压分别反馈供给第1及第2电流通路，同时，输出差分电压作为基准电压；以及温度检测信号生成部，根据由第2可变分压电阻分压而得的第2分压电压，生成温度检测信号。

Description

温度检测电路及其调整方法
技术领域
本发明涉及温度检测电路、尤其是检测半导体集成装置的温度的温度检测电路及其调整方法。
背景技术
在包含半导体集成装置的电子设备中，为了防止因其动作所伴随的发热而产生的误动作或损伤，当设备内部的温度超过既定温度时，使保护电路动作。此时，为了检测设备内部的温度，例如有的使用热敏电阻，但因为一般的热敏电阻其制造差异大，所以为了精度良好地检测温度，必需使用制造差异小的高价热敏电阻。
因此，为了不使用热敏电阻等温度传感器而检测电子设备的内部温度，提出了利用带隙参考电路（band gap reference circuit）生成不依赖于温度的基准电压的技术(例如参照专利文献1的图1)。在这种带隙参考电路中，利用运算放大器(61)生成欲使具有彼此不同的发射极面积的第1晶体管(65～67)及第2晶体管(68～70)各自的基极发射极间电压相等的负反馈电压，同时，将该电压作为基准电压(Vbgr)输出。此时，半导体的温度越是上升则基极发射极间电压越下降。此外，因为如上所述，第1晶体管及第2晶体管的发射极面积彼此不同，所以第1晶体管的温度上升所伴随的基极发射极间电压的下降程度与第2晶体管的温度上升所伴随的基极发射极间电压的下降程度彼此不同。不过，当绝对零度时，无论发射极面积如何，基极发射极间电压均收敛于与半导体带隙能量相符的带隙电压。即，第1及第2晶体管各自的基极发射极间电压彼此的差分变为温度变化所伴随的电压变化量。因此，通过利用上述运算放大器的动作消除上述温度上升所伴随的基极发射极间电压的下降量，可生成具有不依赖于温度变化的带隙电压的基准电压。
但是，即便是该带隙参考电路中使用的电阻(R1～R5)、晶体管(5～7、74～76)及运算放大器(61)，也因为特性因制造上的差异而变动，所以存在难以进行高精度的温度检测的问题。
专利文献1：日本特开平10－9967号。
发明内容
本发明为了解决上述问题而做出，其目的在于提供能与制造上的差异无关地以高精度进行温度检测的温度检测电路及其调整方法。
本发明涉及的温度检测电路，生成指示半导体温度的温度检测信号，具有：第1及第2二极管，具有彼此独立的PN结面；第1电流通路，包含串联连接于所述第1二极管、分压电阻比根据第1偏移调整信号可变的第1可变分压电阻；第2电流通路，包含串联连接于所述第2二极管、分压电阻比根据第2偏移调整信号可变的第2可变分压电阻；基准电压生成部，将表示由所述第1可变分压电阻分压而得的第1分压电压与所述第2电流通路上的电位的差分的差分电压分别反馈供给所述第1及第2电流通路，同时，输出所述差分电压作为基准电压；以及温度检测信号生成部，根据由所述第2可变分压电阻分压而得的第2分压电压，生成所述温度检测信号。
另外，本发明涉及的温度检测电路的调整方法是权利要求1所述的温度检测电路的调整方法，具有：第1步骤，通过使所述第1偏移调整信号的电平变化，使所述基准电压与既定的第1电压一致；第2步骤，通过使所述第2偏移调整信号的电平变化，使所述第2分压电压与既定的第2电压一致；以及第3步骤，通过使所述第3偏移调整信号的电平变化，使所述温度检测信号的电平与既定的第3电压一致。
发明效果
在本发明涉及的温度检测电路中，当基于具有彼此独立的PN结面的第1及第2二极管各自的正向电压来生成不依赖于温度的基准电压时，由第1可变分压电阻调整第1二极管的正向电压，从而生成该基准电压。从而，通过以所生成的基准电压与带隙电压相等的方式调整第1可变分压电阻，能进行抑制了制造上差异所伴随的精度下降的高精度的温度检测。
另外，在这种温度检测电路中，当基于其电压伴随半导体的温度上升而下降的第2二极管的正向电压来生成指示半导体温度的温度检测信号时，由第2可变分压电阻调整第2二极管的正向电压，从而生成该温度检测信号。根据基于这种第2可变分压电阻的调整，能够变更温度检测信号中的温度梯度(温度变化所伴随的电压变化程度)，所以能将温度检测的灵敏度设定为任意灵敏度。
另外，在这种温度检测电路中，通过用其增益能调整的放大部来放大第2二极管的正向电压，得到温度检测信号。从而，通过以该温度检测信号在既定的温度条件下成为既定电压的方式调整放大部的放大增益，能进行抑制了制造上差异所伴随的精度下降的高精度的温度检测。
并且，根据本发明涉及的温度检测电路，能够在相同温度条件下进行上述各种调整，所以能实现调整时间的缩短。
附图说明
图1是示出本发明涉及的温度检测电路1的电路图。
图2是示出基准电压VREF与温度梯度特性的一例的图。
图3是示出进行温度检测电路1的调整时的***构成的图。
图4是示出由调整装置2执行的第1调整流程的流程图。
图5是示出由调整装置2执行的第2调整流程的流程图。
图6是示出本发明涉及的温度检测电路1A的电路图。
图7是示出基准电压VREF与温度梯度特性的一例的图。
图8是示出进行温度检测电路1A的调整时的***构成的图。
图9是示出由调整装置2A执行的调整流程的流程图。
图10是示出图6所示温度检测电路1A的变形例的电路图。
图11是示出图6所示温度检测电路1A的另一变形例的电路图。
附图标记说明
1、1A 温度检测电路，2、2A 调整装置，11、12 二极管，13、14、25 可变分压电阻，20～22 运算放大器，23、24、27 开关元件。
具体实施方式
基于本发明的权利要求1所述的温度检测电路具有：第1及第2二极管(11、12)，具有彼此独立的PN结面；第1电流通路，包含串联连接于第1二极管、分压电阻比根据第1偏移调整信号(VREFOFS)可变的第1可变分压电阻(13)；第2电流通路，包含串联连接于第2二极管、分压电阻比根据第2偏移调整信号(DIODOFS)可变的第2可变分压电阻(25)；基准电压生成部(20)，将表示由第1可变分压电阻分压而得的第1分压电压(V1)与第2电流通路上的电位的差分的差分电压分别反馈供给第1及第2电流通路，同时，输出差分电压作为基准电压(VREF)；以及温度检测信号生成部，根据由第2可变分压电阻分压而得的第2分压电压(V2)，生成温度检测信号(SENS)。
另外，这种温度检测电路的调整方法具有：第1步骤(S23、S24)，通过使第1偏移调整信号的电平变化，使基准电压与既定的第1电压一致；第2步骤(S27、S28)，通过使第2偏移调整信号的电平变化，使第2分压电压与既定的第2电压一致；以及第3步骤(S31、S32)，通过使第3偏移调整信号的电平变化，使温度检测信号的电平与既定的第3电压一致。
实施例1
以下，参照附图来详细说明本发明涉及的温度检测电路。
图1是示出本发明涉及的温度检测电路的第1实施例的电路图。
图1中，温度检测电路1是利用硅半导体的带隙能量的所谓带隙参考电路，构筑在成为温度检测对象的半导体集成芯片上。温度检测电路1具有二极管11及12、可变分压电阻13～15、电阻16～19、运算放大器20～22以及开关元件23及24。
向作为第1二极管的二极管11的阴极端子施加接地电位GND，其阳极端子连接于可变分压电阻13的端子A。可变分压电阻13的端子A连接于二极管11的阳极端子，端子B经由线路L1连接于运算放大器20的反相输入端子，端子C连接于电阻16的一端。可变分压电阻13根据由经由半导体集成芯片的外部端子PA供给的基准电压偏移调整信号VREFOFS所示的基准偏移值，来变更其端子A及B间的电阻值与端子B及C间的电阻值的分压电阻比。
向作为第2二极管的二极管12的阴极端子施加接地电位GND，其阳极端子经由线路L2连接于电阻17的一端、及运算放大器20、21各自的同相输入端子。另外，半导体芯片上构筑的二极管11及12具有彼此独立的PN结面，二极管12的PN结面积是二极管11的PN结面积的1/N(N为比1大的实数)。即，二极管12的PN结面积比二极管11的PN结面积小。
运算放大器20生成对应于线路L1上的电压与线路L2上的电压的差分的差分电压，经由线路L3将该差分电压供给电阻16、17、19及开关元件23，同时，将这种差分电压作为基准电压VREF经由半导体集成芯片的外部端子PA输出。另外，这种基准电压VREF是基于半导体的带隙能量的固定电压，例如为1.25±α伏。
运算放大器21的反相输入端子经由线路L4连接于可变分压电阻14的端子B，其输出端子连接于线路L5及电阻18的一端。向可变分压电阻14的端子A施加接地电位GND，将端子C连接于电阻18的另一端。可变分压电阻14根据经由半导体集成芯片的外部端子PA供给的、由作为第3偏移调整信号的温度检测偏移调整信号SVDOFS所示的传感器偏移值，来变更其端子A及B间的电阻值与端子B及C间的电阻值的分压电阻比。从而，运算放大器21以与可变分压电阻14的电阻值设定状态相应的增益来放大二极管12的阳极端子的电压，此时，将得到的放大电压经由线路L5供给电阻18的一端及可变分压电阻15的端子A。总之，运算放大器21以基于由温度检测偏移调整信号SVDOFS所示的传感器偏移值的增益来放大二极管12的阳极端子上的电压。另外，上述运算放大器20及21彼此由同一材料及同一制造过程构筑。
如上所述，向可变分压电阻15的端子A，经由线路L5施加运算放大器21的输出电压，经由线路L6将电阻19连接于端子C，经由线路L7将开关元件24的一端连接于端子B。另外，将开关元件24的另一端经由线路L8连接于运算放大器22的同相输入端子及开关元件23。可变分压电阻15根据经由半导体集成芯片的外部端子PA供给的、由温度梯度调整信号SVDGA所示的温度梯度调整值，来变更其端子A及B间的电阻值与端子B及C间的电阻值的分压电阻比。
开关元件23根据经由半导体集成芯片的外部端子PA供给的调整部位选择信号TES00，设定成接通状态或断开状态。开关元件23仅在设定为接通状态期间，将上述线路L3上的电压经由线路L8供给操作放大器22的同相输入端子。另外，开关元件23在温度检测电路1的通常动作时固定为断开状态。
开关元件24根据经由半导体集成芯片的外部端子PA供给的调整部位选择信号TES01，设定成接通状态或断开状态。开关元件24仅在设定为接通状态期间，将上述可变分压电阻15的端子B上的电压经由线路L8供给运算放大器22的同相输入端子。另外，开关元件24在温度检测电路1的通常动作时固定为接通状态。
运算放大器22是连接其反相输入端子及输出端子彼此的所谓电压跟随器电路（voltage follower circuit），将上述线路L8上的电压作为温度检测信号SENS，经由半导体集成芯片的外部端子PA输出。
以下，说明上述温度检测电路1的动作。
图1所示的二极管11及12各自的阳极端子电压例如图2的虚线所示，当半导体集成芯片自身的温度是绝对零度、即0K(开尔文)时，为1.2伏，该温度越高，电压越低。由此能根据二极管的阳极端子电压来检测半导体集成芯片的温度。因此，利用包含运算放大器21、可变分压电阻15、开关元件24及运算放大器22的温度检测信号生成部，根据二极管12的阳极端子上的电压，生成指示半导体集成芯片的温度的温度检测信号SENS并将其向外部输出。
另一方面，作为基准电压生成部的运算放大器20将连接二极管11的阳极端子的可变分压电阻13的端子B上的电压与二极管12的阳极端子上的电压的差分电压作为基准电压VREF输送出。这种差分电压在经由电阻16及可变分压电阻13反馈供给运算放大器20的反相输入端子的同时，经由电阻17反馈供给运算放大器20的同相输入端子。利用这种构成，运算放大器20动作，以便生成二极管12的正向电压(阳极端子电压)与基于二极管11的正向电压(阳极端子的电压)的可变分压电阻13的端子B上的电压成为彼此相等的反馈电压，作为基准电压VREF。此时，因为二极管11及12具有彼此不同的PN结面积，所以流入二极管11及12各自的电流不同。由此，二极管12中温度上升所伴随的正向电压的下降程度与二极管11中温度上升所伴随的正向电压的下降程度不同。其中，绝对零度时，二极管11及12各自的正向电压均为1.2伏。由此，二极管12的正向电压与二极管11的正向电压的差分成为温度变更所伴随的电压变化量，所以通过利用该电压变化量来消除上述温度上升所伴随的正向电压的下降量，能生成不依赖于温度变化的恒定的基准电压VREF。因此，由运算放大器20生成使二极管12的正向电压(阳极端子电压)与由可变分压电阻13对二极管11的正向电压(阳极端子电压)分压而得的分压电压彼此相等的电压值，作为基准电压VREF。另外，基准电压VREF的值为绝对零度下的半导体的带隙电压(以下称为BGR电压)、即1.2伏。从而，基准电压VREF如图2所示，成为不依赖于半导体集成芯片的温度变化的恒定的1.2伏。
因此，通过使用由温度检测电路1生成的基准电压VREF及温度检测信号SENS，能检测半导体集成芯片的发热温度的异常。例如根据基准电压VREF(1.2伏)，生成指示作为半导体集成芯片的发热温度能够容许的温度上限的阈值电压，在上述温度检测信号SENS比该阈值电压高的情况下，判定为半导体集成芯片的温度在正常温度范围内，另一方面，在低的情况下，判定为处于异常的高温状态。
以下，说明在工厂出厂时对包含上述温度检测电路1的半导体集成芯片实施的调整动作。
图3是示出调整温度检测电路1时的***构成的框图。
在图3所示的***构成中，调整装置2连接于包含温度检测电路1的半导体集成芯片的外部端子PA。
调整装置2首先在半导体集成芯片自身的温度为既定的第1温度的状态下，按如图4所示的第1调整流程的步骤，进行对温度检测电路1的调整。
图4中，调整装置2首先将要将开关元件23设定为接通状态的调整部位选择信号TES00、及要将开关元件24设定为断开状态的调整部位选择信号TES01供给温度检测电路1(步骤S1)。通过这种步骤S1的执行，将从该温度检测电路1的运算放大器20输送出的电压经由开关元件23供给运算放大器22的同相输入端子。
接着，调整装置2将指示初始值的基准电压偏移调整信号VREFOFS作为基准偏移值供给温度检测电路1(步骤S2)。根据该指示初始值的基准电压偏移调整信号VREFOFS，温度检测电路1的可变分压电阻13例如将端子A及B间的电阻值或端子B及C间的电阻值设定为0。通过步骤S1及S2的执行，将从运算放大器20输送出的电压作为温度检测信号SENS，经由开关元件23及运算放大器22供给调整装置2。
接着，调整装置2判定从温度检测电路1供给的温度检测信号SENS是否与BGR电压、即1.2伏相等(步骤S3)。在这种步骤S3中，在判定为温度检测信号SENS不是1.2伏的情况下，调整装置2将对基准电压偏移调整信号VREFOFS所示的基准偏移值加上既定的固定值m后的值作为新的基准电压偏移调整信号VREFOFS，供给温度检测电路1(步骤S4)。通过步骤S4的执行，温度检测电路1的可变分压电阻13与固定值m相应地变更端子A及B间的电阻值与端子B及C间的电阻值的分压电阻比。
在步骤S4执行后，调整装置2返回上述步骤S3的执行，重复执行上述动作。通过重复执行这些步骤S3及S4，可变分压电阻13的端子A及B间的电阻值与端子B及C间的电阻值之比缓慢变化。由此，经由运算放大器20、开关元件23及运算放大器22输送出的温度检测信号SENS的电压值缓慢增加或减少。
在此期间，在步骤S3中判定为温度检测信号SENS与1.2伏相等的情况下、调整装置2将要将开关元件23设定为断开状态的调整部位选择信号TES00、及要将开关元件24设定为接通状态的调整部位选择信号TES01分别供给温度检测电路1(步骤S5)。通过这种步骤S5的执行，将可变分压电阻15的端子B上的电压经由开关元件24供给运算放大器22的同相输入端子。
接着，调整装置2将指示要将可变分压电阻15的端子A及B间的电阻值设定为0的值的温度梯度调整信号SVDGA作为温度梯度调整值，供给温度检测电路1(步骤S6)。通过步骤S6的执行，从运算放大器21输送出的电压原样经由开关元件24供给运算放大器22的同相输入端子。
接着，调整装置2将指示初始值的温度检测偏移调整信号SVDOFS作为传感器偏移值，供给温度检测电路1(步骤S7)。根据该指示初始值的温度检测偏移调整信号SVDOFS，温度检测电路1的可变分压电阻14例如将端子A及B间的电阻值或端子B及C间的电阻值设定为0。通过步骤S5～S7的执行，二极管12的阳极端子上的电压被运算放大器21放大，经由开关元件23及运算放大器22，作为温度检测信号SENS供给调整装置2。此时，运算放大器21以通过温度检测偏移调整信号SVDOFS设定的、基于可变分压电阻14的电阻值及电阻18的增益，来放大二极管12的阳极端子上的电压。
接着，调整装置2判定从温度检测电路1供给的温度检测信号SENS是否与作为BGR电压的1.2伏相等(步骤S8)。在这种步骤S8中判定为温度检测信号SENS不是1.2伏的情况下，调整装置2将对由温度检测偏移调整信号SVDOFS所示的值加上既定的固定值ｋ后的值作为新的温度检测偏移调整信号SVDOFS，供给温度检测电路1(步骤S9)。通过步骤S9的执行，温度检测电路1的可变分压电阻14与固定值ｋ相应地变更端子A及B间的电阻值与端子B及C间的电阻值的分压电阻比。由此，运算放大器21的增益增加或减少，相应地温度检测信号SENS的值增加或减少。
在步骤S9执行后，调整装置2返回上述步骤S8的执行，重复执行上述动作。通过这些步骤S8及S9的重复执行，运算放大器21的增益缓慢增加或减少，所以与之相伴，温度检测信号SENS的值缓慢增加或减少。
在此期间，在步骤S8中判定为温度检测信号SENS与1.2伏相等的情况下，调整装置2终止图4所示的第1调整，接着，在将半导体集成芯片自身的温度变更为与第1温度不同的第2温度的状态下，按如图5所示第2调整流程的步骤来进行对温度检测电路1的调整。
图5中，首先，调整装置2将要将开关元件23设定为断开状态的调整部位选择信号TES00、及要将开关元件24设定为接通状态的调整部位选择信号TES01分别供给温度检测电路1(步骤S10)。通过这种步骤S10的执行，可变分压电阻15的端子B上的电压经由开关元件24供给运算放大器22的同相输入端子。从而，二极管12的阳极端子的电压经由运算放大器21、可变分压电阻15、开关元件24及运算放大器22，作为温度检测信号SENS供给调整装置2。
接着，调整装置2判定由这种温度检测信号SENS所示的电压值是否与沿期望的温度梯度特性的梯度设定电压Q相等(步骤S11)。在步骤S11中，在判定为温度检测信号SENS所示的电压与上述梯度设定电压Q不一致的情况下，调整装置2将对由温度梯度调整信号SVDGA所示的值加上既定的固定值ｓ后的值作为新的温度梯度调整信号SVDGA，供给温度检测电路1(步骤S12)。通过步骤S12的执行，温度检测电路1的可变分压电阻15与固定值ｓ相应地变更端子A及B间的电阻值与端子B及C间的电阻值的分压电阻比。由此，温度检测信号SENS的值增加或减少。步骤S12执行后，调整装置2返回上述步骤S11的执行，重复执行上述动作。通过重复执行这些步骤S11及S12，可变分压电阻15的端子A及B间的电压值与端子B及C间的电压值的电阻比缓慢变更，所以与之相伴，温度检测信号SENS的值缓慢增加或减少。
在此期间，在步骤S11中判定为温度检测信号SENS与沿期望的温度梯度特性的梯度设定电压Q相等的情况下，调整装置2终止图5所示的第2调整。通过图5所示的第2调整，设定跟随半导体集成芯片的发热温度变迁的温度检测信号SENS的电压变迁的梯度。此时，温度检测信号SENS相对温度的电压变迁的梯度越陡，则对半导体集成芯片的温度变化的检测灵敏度越高。
如上所述，图1所示的温度检测电路1中，为了将运算放大器20生成的基准电压VREF的值设为既定的BGR电压(1.2伏)，设置可变分压电阻13，该可变分压电阻13根据基准电压偏移调整信号VREFOFS，调整二极管11的正向电压而供给运算放大器20。由此，即便各模块的特性因制造上的差异而变动，也能高精度生成固定为1.2伏的基准电压VREF。
另外，在图1所示的温度检测电路1中，通过由运算放大器21放大成为BGR电压发生源的二极管12的正向电压，生成具有与半导体集成芯片温度对应的电压的温度检测信号SENS。此时，在温度检测电路1中设置有可变分压电阻14，该可变分压电阻14通过根据温度检测偏移调整信号SVDOFS来变更运算放大器21的增益，调整温度检测信号SENS的电平。从而，即便各模块的特性因制造上的差异而变动，也能利用这种可变分压电阻14的调整，来生成跟随半导体集成芯片温度的高精度的温度检测信号SENS。
而且，在图1所示的温度检测电路1中设置有可变分压电阻15，该可变分压电阻15通过根据温度梯度调整信号SVDGA调整从运算放大器21输送出的放大电压，将跟随温度检测信号SENS中的温度梯度、即温度上升(下降)的电压变化程度调整为任意程度。由此，能将对半导体集成芯片的温度变化的检测灵敏度设定为任意灵敏度。
另外，在图1所示的温度检测电路1中，使用PN结型二极管11及12作为构成生成BGR电压的源的元件，但也可使用PN结型晶体管。作为构成生成BGR电压的源的元件，只要使用受到带隙能量影响的PN结型半导体元件即可。
实施例2
图6是示出本发明涉及的温度检测电路的第2实施例的电路图。
图6中，温度检测电路1是利用半导体的带隙能量的所谓带隙参考电路，构筑在成为温度检测对象的半导体集成芯片上。温度检测电路1具有二极管11、12、可变分压电阻13、14、25、电阻16、18、26、运算放大器20～22以及开关元件23、24及27。
向作为第1二极管的二极管11的阴极端子施加接地电位GND，其阳极端子连接于可变分压电阻13的端子A。
作为第1可变分压电阻的可变分压电阻13的端子A连接于二极管11的阳极端子，端子B经由线路L1连接于运算放大器20的反相输入端子，端子C连接于电阻16的一端。可变分压电阻13根据由经由半导体集成芯片的外部端子PA供给的、作为第1偏移调整信号的基准电压偏移调整信号VREFOFS所示的基准偏移值，来变更其端子A及B间的电阻值与端子B及C间的电阻值的分压电阻比。即，可变分压电阻13将以与基准电压偏移调整信号VREFOFS相应的分压电阻比来对二极管11的正向电压(阳极端子的电压) 分压而得到的第1分压电压V1经由其端子B供给运算放大器20。
向作为第2二极管的二极管12的阴极端子施加接地电位GND，其阳极端子经由线路L2连接于可变分压电阻25的端子A及运算放大器20的同相输入端子。另外，半导体芯片上构筑的二极管11及12具有彼此独立的PN结面，二极管12的PN结面积是二极管11的PN结面积的1/N(N为比1大的实数)。即，二极管12的PN结面积比二极管11的PN结面积小。
作为基准电压生成部的运算放大器20生成与线路L1上的第1分压电压V1与线路L2上的二极管12的正向电压的差分对应的差分电压，经由线路L3将该差分电压供给电阻16、26、可变分压电阻25的端子C及开关元件23，同时，将这种差分电压作为基准电压VREF经由半导体集成芯片的外部端子PA输出。另外，这种基准电压VREF是基于半导体的带隙能量的固定电压，例如为1.25±α伏。
二极管12的阳极端子及运算放大器20的同相输入端子经由线路L2连接于作为第2可变分压电阻的可变分压电阻25的端子A，端子B经由线路L0连接于运算放大器21的同相输入端子及开关元件27。可变分压电阻25根据经由半导体集成芯片的外部端子PA供给的、作为第2偏移调整信号的二极管偏移调整信号DIODOFS所示的二极管偏移值，来变更其端子A及B间的电阻值与端子B及C间的电阻值的电阻比。即，可变分压电阻25将以与二极管偏移调整信号DIODOFS相应的分压电阻比来对二极管12的正向电压(阳极端子电压)分压而得到的第2分压电压V2经由其端子B供给运算放大器21。
运算放大器21的反相输入端子经由线路L4连接于可变分压电阻14的端子B，其输出端子经由线路L5连接于电阻18及26、及开关元件24。向可变分压电阻14的端子A施加接地电位GND，端子C连接于电阻18的另一端。
作为第3可变分压电阻的可变分压电阻14根据经由半导体集成芯片的外部端子PA供给的温度检测偏移调整信号SVDOFS所示的传感器偏移值，来变更其端子A及B间的电阻值与端子B及C间的电阻值的电阻比。即，可变分压电阻14根据温度检测偏移调整信号SVDOFS来调整运算放大器21的放大增益。由此，运算放大器21以与可变分压电阻14及电阻18的电阻值相应的增益来放大经由可变分压电阻25供给的二极管12的阳极端子上的电压，此时，将得到的放大电压经由线路L5供给电阻26及开关元件24的一端。总之，运算放大器21以基于由温度检测偏移调整信号SVDOFS所示的传感器偏移值的增益，来放大经由可变分压电阻25供给的二极管12的阳极端子上的电压。另外，上述运算放大器20及21彼此由同一材料及同一制造过程构筑。开关元件24的另一端经由线路L8连接于运算放大器22的同相输入端子、开关元件23及27。
开关元件23根据经由半导体集成芯片的外部端子PA供给的调整部位选择信号TES00，设定成接通状态或断开状态。开关元件23仅在设定为接通状态的期间，将上述线路L3上的电压经由线路L8供给运算放大器22的同相输入端子。另外，开关元件23在温度检测电路1的通常动作时固定为断开状态。开关元件24根据经由半导体集成芯片的外部端子PA供给的调整部位选择信号TES01，设定为接通状态或断开状态。开关元件24仅在设定为接通状态的期间，将从运算放大器21输送出的放大电压供给运算放大器22的同相输入端子。另外，开关元件24在温度检测电路1的通常动作时固定为接通状态。开关元件27根据经由半导体集成芯片的外部端子PA供给的调整部位选择信号TES10设定为接通状态或断开状态。开关元件27仅在设定为接通状态的期间，将上述可变分压电阻25的端子B上的第2分压电压V2经由线路L8供给运算放大器22的同相输入端子。另外，开关元件27在温度检测电路1的通常动作时固定为断开状态。
总之，由这些开关元件23、24及27构成的开关部根据调整部位选择信号(TES00、01、10)，选择上述线路L3上的差分电压(运算放大器20的输出)、线路L5上的电压(运算放大器21的输出)、及可变分压电阻25的端子B上的第2分压电压V2中的一个，并经由线路L8供给运算放大器22。
运算放大器22是连接其反相输入端子及输出端子彼此的所谓电压跟随器电路，将上述线路L8上的电压作为温度检测信号SENS，经由半导体集成芯片的外部端子PA输出。
以下，说明上述温度检测电路1A的动作。
图6所示的二极管11及12各自的阳极端子电压例如图7的虚线或点划线所示，当半导体集成芯片自身的温度是绝对零度时，为1.2伏，该温度越高，电压越低。由此能根据二极管11或12的阳极端子电压来检测半导体集成芯片的温度。因此，温度检测电路1A中，利用包含运算放大器21、开关元件24及运算放大器22的温度检测信号生成部，根据由可变分压电阻25分压二极管12的阳极端子上的电压的第2分压电压V2，生成指示半导体集成芯片的温度的温度检测信号SENS并将其向外部输出。
此时，作为基准电压生成部的运算放大器20将由可变分压电阻13对二极管11的阳极端子的电压分压得到的第1分压电压V1、与二极管12的阳极端子上的电压的差分电压作为基准电压VREF输送出。这种差分电压在经由电阻16及可变分压电阻13反馈供给运算放大器20的反相输入端子的同时，经由可变分压电阻25反馈供给运算放大器20的同相输入端子。利用这种构成，运算放大器20动作，以便生成使二极管12的正向电压(阳极端子电压)与对二极管11的正向电压(阳极端子电压)分压而得的第1分压电压V1相等的反馈电压，作为基准电压VREF。此时，因为作为第1及第2二极管的二极管11及12具有彼此不同的PN结面积，所以流入二极管11及12各自的电流不同。由此，二极管12中温度上升所伴随的正向电压的下降程度与二极管11中温度上升所伴随的正向电压的下降程度不同。其中，绝对零度时，二极管11及12各自的正向电压均为1.2伏。由此，二极管12的正向电压与二极管11的正向电压的差分成为温度变更所伴随的电压变化量，所以通过利用该电压变化量来由运算放大器20消除上述温度上升所伴随的正向电压的下降量，能生成不依赖于温度变化的恒定的基准电压VREF。另外，基准电压VREF的值是绝对零度下的半导体的带隙电压(以下称为BGR电压)，即1.2伏。由此，基准电压VREF如图7所示，成为不依赖于半导体集成芯片的温度变化的恒定的1.2伏。
因此，通过使用由温度检测电路1A生成的基准电压VREF及温度检测信号SENS，能检测半导体集成芯片的发热温度的异常。例如根据基准电压VREF(1.2伏)，生成指示作为半导体集成芯片的发热温度能够容许的的温度上限的阈值电压，在上述温度检测信号SENS比该阈值电压高的情况下，判定为半导体集成芯片的温度在正常温度范围内，另一方面，在低的情况下，判定为处于异常的高温状态。
以下，说明在工厂出厂时对包含上述温度检测电路1A的半导体集成芯片实施的调整动作。
图8是示出调整温度检测电路1时的***构成的框图。
在图8所示的***构成中，调整装置2A连接于包含温度检测电路1A的半导体集成芯片的外部端子PA。
调整装置2A在半导体集成芯片自身的温度为既定的第1温度的状态下，按如图9所示的调整流程的步骤，进行对温度检测电路1A的调整。
图9中，调整装置2A首先将要将开关元件23设定为接通状态的调整部位选择信号TES00、及要将开关元件24及27均设定为断开状态的调整部位选择信号TES01、TES10供给温度检测电路1A(步骤S21)。通过这种步骤S21的执行，将从温度检测电路1A的运算放大器20输送出的电压经由开关元件23供给运算放大器22的同相输入端子。
接着，调整装置2A将指示初始值的基准电压偏移调整信号VREFOFS作为基准偏移值供给温度检测电路1A(步骤S22)。根据该指示初始值的基准电压偏移调整信号VREFOFS，温度检测电路1A的可变分压电阻13例如将端子A及B间的电阻值、或端子B及C间的电阻值设定为0。通过步骤S21及S22的执行，将从运算放大器20输送出的差分电压作为温度检测信号SENS，经由开关元件23及运算放大器22供给调整装置2A。
接着，调整装置2A判定从温度检测电路1A供给的温度检测信号SENS是否与绝对零度下的BGR电压、即1.2伏相等(步骤S23)。在这种步骤S23中，在判定为温度检测信号SENS不是1.2伏的情况下，调整装置2A将对基准电压偏移调整信号VREFOFS所示的基准偏移值加上既定的固定值m后的值作为新的基准电压偏移调整信号VREFOFS，供给温度检测电路1A(步骤S24)。通过步骤S24的执行，温度检测电路1A的可变分压电阻13与固定值m相应地变更端子A及B间的电阻值与端子B及C间的电阻值的电阻比。
在步骤S24执行后，调整装置2A返回上述步骤S23的执行，重复执行上述动作。通过重复执行这些步骤S23及S24，可变分压电阻13的端子A及B间的电阻值与端子B及C间的电阻值之比缓慢变化。由此，经由运算放大器20、开关元件23及运算放大器22输送出的温度检测信号SENS的电压值缓慢增加或减少。
在此期间，在步骤S23中判定为温度检测信号SENS与1.2伏相等的情况下，调整装置2A将要将开关元件23及24设定为断开状态的调整部位选择信号TES00及TES01、及要将开关元件27设定为接通状态的调整部位选择信号TES01分别供给温度检测电路1A(步骤S25)。通过这种步骤S25的执行，将可变分压电阻25的端子B上的第2分压电压V2经由开关元件27供给运算放大器22的同相输入端子。
接着，调整装置2A将指示二极管偏移值的初始值的二极管偏移调整信号DIODOFS供给温度检测电路1A(步骤S26)。根据该指示初始值的二极管偏移调整信号DIODOFS，温度检测电路1A的可变分压电阻25例如将端子A及B间的电阻值、或端子B及C间的电阻值设定为0。通过步骤S25及S66的执行，由可变分压电阻25调整二极管12的阳极端子上的电压得到的线路L0上的第2分压电压V2经由开关元件27及运算放大器22，作为温度检测信号SENS，供给调整装置2A。
接着，调整装置2A判定这种指示线路L0上的第2分压电压V2的温度检测信号SENS是否是期望的温度梯度电压、例如0.93伏(步骤S27)。另外，所谓温度梯度电压是指示温度梯度特性的电压，温度梯度特性指示线路L0上的第2分压电压V2伴随温度变迁的电压变化的程度。这里，若设以温度Tc设定的温度梯度电压为Vn，则该温度梯度为
(1.2－Vn)/(Tc－(－273))[V/℃]。
在上述步骤S27中，在判定为温度检测信号SENS不是指示期望的温度梯度特性的0.93伏的情况下，调整装置2A将对由二极管偏移调整信号DIODOFS所示的二极管偏移值加上既定的固定值ｐ后的值作为新的二极管偏移调整信号DIODOFS，供给温度检测电路1A(步骤S28)。通过步骤S28的执行，温度检测电路1A的可变分压电阻25与固定值ｐ相应地变更端子A及B间的电阻值与端子B及C间的电阻值的电阻比。此时，可变分压电阻25的端子A及B间的电阻值越是比端子B及C间的抵抗值小，则如图7的点划线所示，温度梯度越平缓。另一方面，可变分压电阻25的端子A及B间的电阻值越是比端子B及C间的电阻值大，则如图7的所示，温度梯度越陡。总之，通过根据二极管偏移调整信号DIODOFS，由可变分压电阻25调整二极管12的阳极端子的电压，能变更线路L0上的第2分压电压V2中的温度梯度特性。
在步骤S28执行后，调整装置2A返回上述步骤S27的执行，重复执行上述动作。通过这些步骤S27及S28的重复执行，可变分压电阻25的端子A及B间的电阻值与端子B及C间的电阻值之比缓慢变化。由此，与线路L0上的第2分压电压V2对应的温度检测信号SENS的电压值缓慢增加或减少。
在此期间，在步骤S27中判定为温度检测信号SENS与0.93伏相等的情况下，调整装置2A将要将开关元件23及27设定为断开状态的调整部位选择信号TES00及TES10、及要将开关元件24设定为接通状态的调整部位选择信号TES01分别供给温度检测电路1A(步骤S29)。通过这种步骤S29的执行，将从运算放大器21输送出的放大电压经由开关元件24供给运算放大器22的同相输入端子。
接着，调整装置2A将指示初始值的温度检测偏移调整信号SVDOFS作为传感器偏移值供给温度检测电路1A(步骤S30)。根据该指示初始值的温度检测偏移调整信号SVDOFS，温度检测电路1A的可变分压电阻14例如将端子A及B间的电阻值、或端子B及C间的电阻值设定为0。通过步骤S29及S30的执行，将从运算放大器21输送出的放大电压作为温度检测信号SENS，经由开关元件24及运算放大器22，供给调整装置2A。此时，运算放大器21以通过温度检测偏移调整信号SVDOFS设定的、基于可变分压电阻14的电阻值及电阻18的增益，来放大线路L0上的第2分压电压V2。
接着，调整装置2A判定从温度检测电路1A供给的温度检测信号SENS是否与作为BGR电压的1.2伏相等(步骤S31)。在这种步骤S31中，在判定为温度检测信号SENS不是1.2伏的情况下，调整装置2A将对由温度检测偏移调整信号SVDOFS所示的值加上既定的固定值ｋ后的值作为新的温度检测偏移调整信号SVDOFS，供给温度检测电路1A(步骤S32)。通过步骤S32的执行，温度检测电路1A的可变分压电阻14与固定值ｋ相应地变更端子A及B间的电阻值与端子B及C间的电阻值的电阻比。由此，运算放大器21的增益增加或减少，相应地，温度检测信号SENS的值增加或减少。此时，温度检测信号SENS的温度梯度为
[(1.2－V2)/(Tc－(－273))]×[(R2＋VR3)/VR3]
V2：第2调整电压
R2：电阻18的电阻值
VR3：可变分压电阻14的端子B及C间的电阻值
Tc：温度。
在上述步骤S32的执行后，调整装置2A返回上述步骤S31的执行，重复执行上述动作。通过重复执行这些步骤S31及S32，运算放大器21的增益缓慢增加或减少，所以与之相伴，温度检测信号SENS的值缓慢增加或减少。
这里，在设因制造上的差异引起的基准电压VREF的变动量为ΔVREF的情况下，线路L0的第2分压电压V2的变动量ΔV2由
ΔV2＝[(V2－VA)/(VREF－VA)]＊ΔVREF
VA：线路L2的电压
表示。
此时，在将从运算放大器21输送到线路L5上的放大电压设为电压V5的情况下，该电压V5被归一化为变动前的基准电压VREF，所以电压变动也变为VREF/V2倍。
即，线路L0的电压V5的变动量ΔV5为
ΔV5＝[((V2－VA)/(VREF－VA))＊(VREF/V2)]＊ΔVREF。
另外，例如在VREF＝1.2、V2＝0.9、VA＝0.6的情况下，成为
ΔV5＝(2/3)＊ΔVREF。
在上述步骤S31中，在判定为温度检测信号SENS与1.2伏相等的情况下，调整装置2A终止图9所示的调整处理。
如上所述，在图6所示的温度检测电路1A中，为了将运算放大器20生成的基准电压VREF的值设为BGR电压(1.2伏)，设置第1可变分压电阻13，该第1可变分压电阻13将根据基准电压偏移调整信号VREFOFS来对二极管11的正向电压(阳极端子电压)分压而得的第1分压电压V1供给运算放大器20。由此，即便各模块的特性因制造上的差异而变动，也能高精度生成固定的1.2伏的基准电压VREF。
另外，在图6所示的温度检测电路1A中，设置第2可变分压电阻25，该第2可变分压电阻25通过以与二极管偏移调整信号DIODOFS相应的分压电阻比调整二极管12的正向电压(阳极端子电压)，将跟随温度检测信号SENS的温度梯度、即温度上升(下降)的电压变化程度设定为任意程度。由此，能将对半导体集成芯片的温度变化的检测灵敏度设定为任意灵敏度。
另外，图1所示的温度检测电路1中，由运算放大器21放大成为BGR电压发生源的二极管12的正向电压，从而生成具有跟随半导体集成芯片温度的电压的温度检测信号SENS。此时，在温度检测电路1中设置有第3可变分压电阻14，该第3可变分压电阻14通过根据温度检测偏移调整信号SVDOFS变更运算放大器21的增益，来调整温度检测信号SENS的电平。从而通过这种可变分压电阻14的调整，即便各模块的特性因制造上的差异而变动，也能生成跟随半导体集成芯片温度的高精度的温度检测信号SENS。
此时，在图6所示的温度检测电路1A中，即便二极管11及12的端子电压伴随芯片尺寸的缩小化等制造过程的变更而变动，也能通过仅调整可变分压电阻13及25的分压电阻比，生成具有期望特性的基准电压VREF及温度检测信号SENS。由此，根据图6所示的温度检测电路1A，不仅如图1所示的温度检测电路1能调整可变分压电阻13及14的电阻值，而且与必需变更电阻17的电阻值相比，其调整更容易。
另外，在图6所示的温度检测电路1A中，通过利用可变分压电阻25来调整二极管12的正向电压，会变更与温度检测灵敏度相关的温度梯度特性。另一方面，在图1所示的温度检测电路1中，通过由可变分压电阻15来调整线路L3及L5间的电压的分压比，来变更与温度检测灵敏度相关的温度梯度特性。但是，在图1所示的温度检测电路1中，因为线路L3及L5各自的电压均为1.2伏，所以在保持不变的状态下，图5所示的步骤S11中，温度检测信号SENS会固定为0，无法进行其调整。因此，当进行这种调整时，图1所示的温度检测电路1均将半导体集成芯片的温度从第1温度变更为第2温度。相反，在图6所示的温度检测电路1A，因为不变更半导体集成芯片的温度地进行全部调整，所以与图1所示的温度检测电路1相比，能缩短调整时间。
另外，在温度检测电路1A中的运算放大器21与开关元件24之间，也可如图10所示，设置电阻28、29及运算放大器30。总之，由作为第1放大器的偏移调整用运算放大器21与作为第2放大器的温度梯度增加用运算放大器30来形成放大第2分压电压V2的放大部。
在图10所示的构成中，运算放大器21经由线路L5将其放大电压供给运算放大器30的同相输入端子。运算放大器30的反相输入端子经由线路L9连接于电阻28及29各自的一端，其输出端子经由线路L10连接于电阻29的另一端及开关元件24。电阻28的另一端连接于线路L3。运算放大器30以与电阻28及29的电阻比相应的增益来放大从运算放大器21经由线路L5输送出的电压，经由线路L10供给开关元件24。此时，利用基于电阻28及29的电阻值比的运算放大器30的增益，如上所述能变更以可变分压电阻25设定的温度梯度。另外，从运算放大器30输送到L10上的电压的温度梯度为
[((1.2－V2)/(Tc－(－273))]＊[((R2＋VR3)/VR3)]＊[(R3＋R4)/R3]
R3：电阻28的电阻值
R4：电阻29的电阻值。
即，将上述R3及R4设定为1:2以上，越是提高运算放大器30的增益，温度梯度越陡，能提高温度检测灵敏度。另外，若将R3及R4设定为1:2，则从运算放大器30输送出的电压变动量为0。
这里，为了实现电路小型化，减小成为BGR电压发生源的二极管(11、12)的PN结面积，则因为其阳极端子的电压变高，所以如图1所示，线路L3及L5间设置的可变分压电阻15无法得到陡的温度梯度。但是，如图10所示，通过在运算放大器21与开关元件24之间设置由电阻28、29及运算放大器30构成的放大级，则得到陡的温度梯度。
另外，在这种放大级与开关元件24之间，也可如图11所示，通过设置上述可变分压电阻15，进行温度梯度的微调。
在图11所示构成中，从运算放大器30输送出的放大电压经由线路L10供给可变分压电阻15的端子A。可变分压电阻15的端子C连接于线路L3，在其端子B上经由线路L7连接开关元件24的一端。可变分压电阻15根据经由半导体集成芯片的外部端子PA供给的温度梯度调整信号SVDGA所示的温度梯度调整值，来变更其端子A及B间的电阻值与端子B及C间的电阻值的电阻比。由此，可变分压电阻15将根据温度梯度调整信号SVDGA而调整从运算放大器30输送出的放大电压值后的值经由线路L7供给开关元件24。另外，开关元件24的另一端经由线路L8连接于运算放大器22的同相输入端子、开关元件23及27。
此时，基于这种可变分压电阻15的温度梯度的微调在图9所示的调整终止后，在变更半导体集成芯片的温度后开始执行。即，在温度变更后，执行图5所示的第2调整。其中，在图5所示的步骤S10中，将要将开关元件27设定为断开状态的TES10供给温度检测电路1A。
另外，在图6、图10及图11所示的温度检测电路1A中，作为构成生成BGR电压的源的元件，使用PN结型二极管11及12，但也可使用PN结型晶体管。总之，只要使用受到带隙能量影响的PN结型半导体元件作为构成生成BGR电压的源的元件即可。
另外，在上述实施例中，当进行温度检测信号SENS的调整时，在图9的步骤S31中，执行应使温度检测信号SENS的值与1.2伏一致的调整，但也可调整为收敛于1.15～1.25伏的范围内。

Claims (7)

1.一种生成指示半导体温度的温度检测信号的温度检测电路，其特征在于，具有：
第1及第2二极管，具有彼此独立的PN结面；
第1电流通路，包含串联连接于所述第1二极管、分压电阻比根据调整基准电压的第1偏移调整信号调整自如的第1可变分压电阻；
第2电流通路，包含串联连接于所述第2二极管、分压电阻比根据调整所述温度检测信号的温度检测灵敏度的第2偏移调整信号调整自如的第2可变分压电阻；
基准电压生成部，将由所述第1可变分压电阻分压而得的第1分压电压与所述第2电流通路上的电位的差分电压作为所述基准电压分别反馈供给所述第1及第2电流通路；以及
温度检测信号生成部，作为所述温度检测信号生成与由所述第2可变分压电阻分压而得的第2分压电压对应的信号。
2.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，
所述第1及第2二极管具有彼此不同的PN结面积。
3.根据权利要求1或2所述的温度检测电路，其特征在于，所述温度检测信号生成部包含：
放大部，放大所述第2分压电压以得到放大电压；以及
第3可变分压电阻，根据第3偏移调整信号来调整所述放大部的增益。
4.根据权利要求3所述的温度检测电路，其特征在于，还包含
开关部，根据调整部位选择信号，选择所述基准电压、所述放大电压及所述第2分压电压中的1个，并经由所述温度检测信号的输出端子将其输出。
5.根据权利要求4所述的温度检测电路，其特征在于，所述放大部包含：
第1放大器，以与所述第3偏移调整信号相应的增益来放大所述第2分压电压；以及
第2放大器，将从所述第1放大器输出的电压作为所述放大电压供给所述开关部。
6.根据权利要求5所述的温度检测电路，其特征在于，还包含
第4可变分压电阻，根据温度梯度调整信号，调整从所述第2放大器输出的所述放大电压的电平。
7.一种权利要求3所述的温度检测电路的调整方法，其特征在于，具有：
第1步骤，通过使所述第1偏移调整信号的电平变化，使所述基准电压与既定的第1电压一致；
第2步骤，通过使所述第2偏移调整信号的电平变化，使所述第2分压电压与既定的第2电压一致；以及
第3步骤，通过使所述第3偏移调整信号的电平变化，使所述温度检测信号的电平与既定的第3电压一致。
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