CN1488922A - 温度传感电路、半导体集成电路及其调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种温度传感电路，其包括：基准电压发生电路(110)发生基准电压。熔断电路(调整电路)(120)电阻分割基准电压，输出可调的第一分压。电流发生电路(130)根据作为栅极电压的第一分压发生电流。电压发生电路(140)具有发生与该电流对应的模拟电压的二极管元件。模拟电压可以通过与电压输出器连接的运算放大器(142)输出。模拟电压通过A/D转换电路(150)转换为数字值。A/D转换电路(150)使用计数器(156)的计数值对由可变控制电路(154)控制的第二分压和模拟电压在比较器(152)上进行比较，根据该比较结果，存入寄存器(160)。

Description

温度传感电路、半导体集成电路及其调整方法
技术领域
本发明涉及一种温度传感电路、具备该温度传感电路的半导体集成电路，及其温度传感电路的调整方法。
背景技术
一般情况下，使用电子光学元件的显示装置的显示控制电路，需要考虑电子光学元件的温度依存性。以电子光学元件中的液晶为例，环境温度如果不同，施加同一电压的液晶的穿透率也不相同。因此，显示控制电路需要进行温度补偿，施加与环境温度对应的电压。
在这种背景情况下，显示控制电路往往内置温度传感电路。这种情况下，使用温度传感电路进行调整，获得基准环境温度下的传感器输出和使用时的环境温度下的传感器输出，对两个输出进行相对判断，确定使用时的环境温度后，施加与确定的环境温度对应的电压。
不过，因为温度传感电路自身的制造步骤有变动，即使环境温度相同，由芯片输出的值也不相同，所以不能进行对应于环境温度的高精度温度补偿。
发明内容
本发明克服了上述不足，其目的在于提供一种能够消除制造步骤变动的影响，实施更高精度温度补偿的温度传感电路、具备该温度传感电路的半导体集成电路及温度传感电路的调整方法。
为了解决现有技术的不足，本发明的温度传感电路包括：调整电路，其发生分割基准电压的第一分压；电流发生电路，其具有将该第一分压提供到栅极端子的晶体管元件，发生与该晶体管元件的栅极电压对应的电流；电压发生电路，具有二极管元件，发生在提供该电流的二极管元件的两端发生的模拟电压；以及A/D转换电路，对分割该基准电压的第二分压和该模拟电压进行比较，将该模拟电压转换为数字值。
在此，当流向二极管元件的电流恒定，并且环境温度恒定时，发生在二极管两端的模拟电压成为不必依存制造步骤的相同电压。
根据本发明，在调整电路(例如熔断电路)中，通过调整第一分压以使与调整时的环境温度对应的模拟电压发生，可以控制流向二极管元件的电流。之后，因为可以与环境温度对应设置取得的模拟电压，所以可以以非常简化的控制高精度地确定环境温度。尤其是，通过采用A/D转换电路取得数字值，可以不必依存设置在外部的A/D转换电路的精度而进行温度补偿。
此外，本发明的半导体集成电路包括：电源电路；上述的温度传感电路；输出至少一个该模拟电压或该数字值的端子；根据预定的设定值，调整该电源电路输出的电压的电子音量，该预定的设定值，可以根据该模拟电压和该数字值中的任一个来决定。
根据本发明，由于制造商和材料等的不同，调整对象的电源电路的负荷特性也大不相同，即使在这种情况下，也能够在外部使之对应，所以，与在半导体集成电路的内部利用温度传感电路的输出直接调整电子音量的情况相比，能够实施灵活且高精度的温度补偿。
此外，本发明涉及一种温度传感电路的调整方法，该温度传感电路包括：调整电路，其发生分割基准电压的第一分压；电流发生电路，其具有将该第一分压提供到栅极端子的晶体管元件，发生与该晶体管元件的栅极电压对应的电流；电压发生电路，其具有二极管元件，发生在提供该电流的二极管元件的两端发生的模拟电压；以及A/D转换电路，对分割该基准电压的第二分压和该模拟进行比较，将该模拟电压转换为数字值，其中，确定与获得的环境温度相关联设置的目标值，调整第一分压，以使该数字值成为该目标值。
在此，所说的获得的温度是指输入温度传感电路调整时的环境温度的测定结果。
此外，关联设置的目标值具有存储与诸如环境温度对应设置的目标值的表，可以通过检索该表取得该目标值。
根据本发明，因为能够取得将调整第一分压得到的模拟电压数字转换的数字值，所以该数字值可以与环境温度对应设置。因此，可以以非常简化的控制高精度地确定环境温度。尤其是，通过采用A/D转换电路取得数字值，可以不必依存设置在外部的A/D转换电路的精度而进行温度补偿。
此外，本发明涉及的温度传感电路的调整方法，该温度传感电路包括：调整电路，其发生分割基准电压的第一分压；电流发生电路，其具有将该第一分压提供到栅极端子的晶体管元件，发生与该晶体管元件的栅极电压对应的电流；以及电压发生电路，其具有二极管元件，发生在提供该电流的二极管元件地两端发生的模拟电压，其中，确定与获得的环境温度相关联设置的目标值，调整该第一分压，以使该模拟电压成为该目标值。
根据本发明，因为可以取得调整第一分压得到的模拟电压，所以可以与环境温度对应设置该模拟电压。因此，可以以非常简化的控制，高精度地确定环境温度。
此外，本发明的温度传感电路的调整方法，在确定该目标值之前，可以发生与获得的环境温度对应的基准电压。
根据本发明，与环境温度对应调整基准电压后，采用模拟电压或数字值，进行温度补偿，所以可以实施更高精度的温度补偿。
附图说明
图1是本实施例中的内置温度传感电路的半导体集成电路的构成概况的框图。
图2是温度传感电路的电路构成示意图。
图3是熔断电路的电路构成示意图。
图4示意性地示出了基准电压和模拟电压的温度依存性的说明图。
图5是可变控制电路的构成实施例的电路构成图。
图6是示意性地示出了第二分压的温度梯度的说明图。
图7是表示A/D转换电路的动作计时的一个实施例的时序图。
图8是根据流向二极管元件的电流，发生在两端的电压的温度特性的说明图。
图9是步骤条件不同的二极管元件的各环境温度下的电流-电压转换特性的说明图。
图10是步骤条件不同的二极管元件的温度梯度的说明图。
图11是基于温度传感电路的模拟电压的调整流程的一个实施例的流程图。
图12是对应于环境温度设定的模拟电压的对应表的说明图。
图13是基于温度传感电路的数字值的调整流程的一个实施例的流程图。
图14是对应于环境温度设定的计数值的对应表的说明图。
图15是本实施例中电子音量的调整方法的一个实施例的流程图。
图16是比较实施例中电子音量的调整方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
以下参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。并且，以下描述的实施例不是对记载在权利要求的范围内的本发明的内容的不当限定。此外，以下所描述的全部构成不一定是本发明所必须的构成要件。
1.半导体集成电路
图1示出了本实施例中的内置温度传感电路的半导体集成电路的构成概况。
半导体集成电路10包括：温度传感电路100、电子音量200和电源电路300。半导体集成电路10通过输出端子输出作为温度传感电路100的传感器输出的模拟电压或数字值。另外，在半导体集成电路10的电子音量200上通过输入端子设定设定值。
温度传感电路100输出与环境温度对应的模拟电压或数字转换该模拟电压的数字值。
电子音量200根据通过输入端子设定的设定值，能够调整电源电路300发生的电压值。
设置在半导体集成电路10的外部的诸如中央处理装置(CentralProcessing Unit：以下简称CPU。)20通过获得来自温度传感电路100的输出，在电子音量200上设定设定值，可以进行电源电路300的温度补偿控制。
这样，来自温度传感电路100的传感器输出一旦输出到外部，根据由CPU 20等求得的设定值，通过调整电子音量200，能够与控制对象的温度依存性灵活对应，进行高精度的温度补偿控制。例如液晶由于制造商和制造材料的不同，温度依存性差别很大，为了进行通用的温度补偿控制，通过求得应该在外部调整的设定值，可以不必依存液晶进行高精度补偿。
在本实施例中，温度传感电路100的输出不依存制造步骤。也就是说，来自温度传感电路100的输出是不依存制造步骤的绝对值。因此，在温度传感电路100中，检查时进行以下所描述的调整，进行不依存于制造步骤的输出。通过采用这种温度传感电路100的输出，用户能够将来自温度传感电路100的输出与环境温度对应设置，所以与根据诸如相对的变化确定温度依存性的情况相比，确定与该绝对值对应的环境温度后，可以仅求得与该环境温度对应的设定值。因此，这种情况下，可以简化控制，并进行高精度的温度补偿。
2.温度传感电路
图2是温度传感电路的构成实施例的示意图。
温度传感电路100包括：熔断电路(广义上是指调整电路)120、电流发生电路130、电压发生电路140和A/D转换电路150。此外，温度传感电路100还可以包括发生可调基准电压的基准电压发生电路110。
熔断电路120包括：提供基准电压的基准电压信号线，以及与接地线连接的串联连接的电阻组R1、R2和R3。而且，通过选择与电阻R2连接的可熔断的熔断元件，可以调整电阻组R2的分割比。从该电阻组R2的分割点输出第一分压。
图3示出了熔断电路的详细构成实施例。
熔断电路120从以6位B0～B5表示的64种的分割点中的任一个输出第一分压。因此，熔断电路120包括选择器组，其输入连接在64个分割点DV0～DV63的信号线。构成选择器组的各选择器电路是具有两个输入一个输出的选择电路。选择器组在第一级从64种分割点中选择32种分割点，在第二级从32种分割点中选择16种分割点，最后，在第六级将选择的一个分割点的电压作为第一分压输出。在各级6位的各位作为选择控制信号被提供。
保持各位状态的位信号线通过高阻值的电阻电路被拉起，而且，通过熔断元件接地。因此，熔断元件没被熔断的位信号线的状态为“0”，熔断元件被熔断的位信号线的状态为“1”。因此，通过选择连接在各位信号线的熔断元件是否熔断，能够任意选择电阻组R2的分割点。
例如电阻组R1、R2和R3的电阻比为“2∶2∶7”时，熔断电路120可以从将基准电压分割为“4∶7”的电压到分割为“2∶9”的电压之间的64种电压作为第一分压输出。
此外，在图3中，熔断电路120是作为由电阻组R1、R2和R3电阻分割基准电压来进行说明的，但并不限于此。例如熔断电路120的构成能够将基准电压自身作为第一分压使其自身输出。
返回图2继续说明。由熔断电路120输出的第一分压被输入到电流发生电路130。
电流发生电路130包括：p型晶体管132和134，其源极端子连接在基准电压信号线上；以及n型晶体管136，其源极端子接地。p型晶体管132的栅极端子和漏极端子之间互相连接。p型晶体管132和134的栅极端子互相连接。p型晶体管132的漏极端子与n型晶体管136的漏极端子连接。p型晶体管134的漏极端子与电压发生电路140连接。
这种构成的电流发生电路130根据提供由熔断电路120调整的第一分压的n型晶体管136的栅极电压，控制n型晶体管136的漏极电流。因为p型晶体管132和134为电流反射镜结构，所以例如p型晶体管132和134的W/L(沟道宽度/沟道长度)为“1∶2”的时候，p型晶体管134的漏极电流IIN为p型晶体管132的漏极电流的两倍。
p型晶体管134的漏极电流IIN被输入到电压发生电路140。
电压发生电路140具有二极管元件。二极管元件的阳极(anode)与p型晶体管134的漏极连接。二极管元件的阴极(cathode)接地。因此，在电压发生电路140中，根据流向二极管元件的漏极电流IIN，在二极管元件的两端产生电压，作为模拟电压输出。在图2中，为了提高驱动能力，通过与电压输出器连接的运算放大器电路142，由模拟电压输出端子输出模拟电压SVD。
A/D转换电路150将由模拟电压输出端子输出的电压SVD转换为数字值。因此，A/D转换电路150包括比较器152。
比较器152对模拟电压SVD和第二分压SVC进行比较，输出其比较的结果。比较器152在诸如模拟电压SVD比第二分压SVC高的时候，输出“1”的比较结果，在诸如模拟电压SVD比第二分压SVC低的时候，输出“0”的比较结果，或者反过来，在诸如模拟电压SVD比第二分压SVC高的时候，输出“0”的比较结果，在诸如模拟电压SVD比第二分压SVC低的时候，输出“1”的比较结果。
第二分压从串联连接在基准电压信号线和接地线之间的电阻组Ra、Rb和Rc中的电阻组Rb的分割点输出。而且，由可变控制电路154任意选择电阻组Rb的分割点。可变控制电路154由进行增量或减量的计数器156的计数值控制。
决定电阻组Ra、Rb和Rc的电阻比最好考虑基准电压的温度依存性和模拟电压的温度依存性。
图4示意性地示出了基准电压和模拟电压的温度依存性。
横轴表示环境温度从-40℃到85℃，纵轴表示基准电压SV和模拟电压SVD的变化。基准电压SV和模拟电压SVD当环境温度升高时电压就变低，两个电压的温度依存性的斜率不同。如图4所示，模拟电压SVD的斜率大，温度依存性大。
因此，决定电阻组Ra、Rb和Rc的电阻比最好考虑基准电压SV的温度依存性，并且可以使电阻分割基准电压SV的第二分压SVC至少包含模拟电压SVD变化的范围，这样，当第二分压和模拟电压SVD相同时，可以取得用于获得第二分压的数字值。
接着，对从这种电阻组Rb的分割点输出第二分压的可变控制电路154进行更加详细地说明。
图5表示的是使用计数器的计数值从电阻组Rb的分割点输出第二分压的可变控制电路的构成实施例示意图。
可变控制电路154和时钟脉冲CLK同步，根据进行增量或减量的7位的计数器156的计数值，可以7位表示的128种分割点的电压中的任一个电压作为第二分压输出。这种可变控制电路154具有和图3所示的熔断电路120的选择器组相同的结构。因此，每当增量或减量时，计数器156的输出Qa～Qg发生变化，根据输出Qa～Qg的值，选择的分割点发生变化。
例如计数值为“0”时，分割点DV10的电压作为第二分压输出时，每当被增量时，分割点DV11、DV12、...、DV1127的电压依次作为第二分压输出。此时，第二分压是电阻分割基准电压SV的分压，如图6所示，具有和基准电压SV的温度梯度相同的温度梯度。
此时，因为计数值一变大第二分压就变低，模拟电压SVD的温度特性和第二分压SVC的温度特性有交点。图2所示的比较器152检测出环境温度中的交点。
图2中，比较器152的输出被输入到边缘检测电路158。边缘检测电路158检测比较器152的比较结果从“0”到“1”，或者从“1”到“0”，例如对寄存器160输出脉冲。向寄存器160提供来自计数器156的计数值，根据边缘检测电路158的检测结果，保持该计数值。例如图7所示，与时钟脉冲CLK同步，增加计数值，当模拟电压SVD与第二分压SVC相同时，比较器152的输出发生变化，与从边缘检测电路158输出的脉冲同步，寄存器160读取计数器156的计数值。保持在寄存器160中的计数值通过没有图示的读出线，从外部的CPU等读出。
不过，因为可以用7位表示128种状态，所以当将各状态分配给环境温度时，可以用计数值确定环境温度从-40℃到87℃的各状态。因此，上述结构的A/D转换电路150的环境温度和计数值(数字值)可以对应设置。
此外，图2中，可以使基准电压发生在基准电压发生电路110中，但并不局限于此。基准电压发生电路110通过对以诸如6位表示的64种状态的电阻R的电阻分割比进行任意变更，可以使预想的基准电压发生。该基准电压发生电路110的结构也能使用图3所示的熔断电路120的选择器组，根据预定的设定寄存器设定的6位数据，设定任意的电阻比。在此，为了不使用升压电路而用调节器等调整电压，基准电压优选低于外部提供的***电源的电压。此外，基准电压与***电源的电压相比，优选考虑了调节器等的电压的调整误差范围程度的电压。例如***电源为3V电源的时候，基准电压优选3V的允许误差是-10％，比2.7V低的电压。进一步，例如调整误差范围是0.2V的时候，基准电压优选2.5V或更小例如2.2V。
3.温度传感电路的调整方法
下面，对这种结构的温度传感电路的调整方法进行说明。
一般情况下，流向图8所示的电压发生电路140中所包含的二极管元件的电流，有大电流和小电流两种情况，所以发生在两端的电压的变化的温度特性不同。因此，优选流向二极管元件的电流恒定。
不过，在图9中，示出了关于步骤条件不同的5种二极管元件在各环境温度中的电流-电压的变换特性。此外，图10示出了流向二极管元件的电流IIn为64μA时的温度梯度。这样一来。我们就会知道发生在二极管元件两端的电压的电流IIn恒定，并且当温度恒定时，不依存制造步骤。此外，也会知道，当电流IIn恒定时，表示温度依存性的温度梯度也不依存制造步骤。
因此，流向二极管元件的电流恒定时，二极管元件两端的电压恒定，也不依存制造步骤。因此，为了使与环境温度对应的模拟电压输出，根据制造步骤，可以调整流向二极管元件的电流。更具体地说，为了模拟电压SVD成为目标电压，可以选择熔断电路120的分割点，调整输出的第一分压，调整二极管元件的电流，用于求得与调整时的环境温度对应的模拟电压。基于此，用户通过模拟电压输出端子输出的模拟电压SVD，可以确定获得时的环境温度。
3.1基于模拟电压的调整
图11示出了基于温度传感电路的模拟电压的调整流程的一个
实施例。
首先，通过基准电压发生电路110调整模拟电压，使其作为目的基准电压(步骤S400)。
接着，获得环境温度(步骤S401)，对应于获得的环境温度，确定事先登录的模拟电压的值(广义上是指目标值)(步骤S402)。CPU等可以参照图12所示的对应表，求得对应于环境温度T0的模拟电压V0。
而且，为了模拟电压的值成为在步骤S402中确定的模拟电压V0，选择熔断电路120的分割点调整第一分压(步骤S403)。CPU等改写暂时设定图3所示的各位信号线的值的寄存器的内容的同时，通过监视来自输出端子SVD的模拟电压，可以选择最合适的分割点。
3.2基于数字值的调整
温度传感电路100可以使用数字转换模拟电压的数字值进行调整。此时，不需要在外部数字转换模拟值，所以不必依存A/D转换的精度就可以进行高精度调整。
图13示出了基于温度传感电路的数字值的调整流程的一个实施例。
首先，通过基准电压发生电路110调整数字值，使其成为目的基准电压(步骤S500)。
接着，获得环境温度(步骤S501)，对应于获得的环境温度，确定事先登录的计数值(数字值)(广义上是指目标值)(步骤S502)。CPU等可以参照图14所示的对应表，求得对应于获得的环境温度T0的计数值CN0。
而且，使计数器156的工作开始(步骤S503)，切换比较器152的输出时，读出保持在寄存器160中的计数值，为了使其成为在步骤S502中确定的计数值，调整由熔断电路120输出的第一分压(步骤S504)。
3.3电子音量的调整
图15示出了图1所示的半导体集成电路的电子音量的调整过程的一个实施例。
如图11或13所示，通过使用数字转换模拟电压或该模拟值的数字值，调整温度传感电路100，可以取得不依存内置温度传感电路100的半导体集成电路的制造步骤的模拟电压或数字值。因此，CPU 20获得由温度传感电路100输出的模拟电压或数字值(步骤S600)。
而且，CPU 20根据获得的模拟电压或数字值，确定对应的设定值(步骤S601)。CPU 20可以从步骤S600中获得的模拟电压或数字值中，确定进行步骤S600获得的环境温度T1。因此，CPU 20对应于环境温度T1，可以参照设定表求得预先登录的设定值。
接着，CPU 20使用在步骤S601中确定的设定值，进行半导体集成电路10的电子音量200的设定(步骤S602)。
在此，为了说明本实施例的效果，对比较实施例中电子音量的调整过程进行说明。在比较实施例中，温度传感电路因为只能进行依存制造步骤的传感器输出，在以下的过程中，进行温度补偿。
图16示出了比较实施例中半导体集成电路的电子音量的调整过程的一个实施例。
在比较实施例中，首先，CPU取得环境温度T0℃下的模拟电压V0(步骤S700)。
接着，CPU取得环境温度T1℃下的模拟电压V1(步骤S701)。
而且，CPU推测从取得的环境温度T0下的模拟电压V0变化为模拟电压V1时的环境温度作为T1，确定对应于环境温度T1的电子音量对应的设定值(步骤S702)。
接着，CPU使用在步骤S702中确定的设定值，进行半导体集成电路的电子音量的设定(步骤S703)。
这样，在比较实施例中，因为通过诸如相对的变化确定温度依存性，由于制造步骤变动、取得的模拟电压的精度和进行相对判断时的判断算法的误差等，电子音量上应设定值不同，难以进行高精度的温度补偿。
反之，在本实施例中，从温度传感电路100的输出因为是不依存制造步骤的绝对值，所以可以由该绝对值确定环境温度，CPU 20可以只求得与该环境温度对应的设定值。因此，这种情况下，简化控制，并且可以进行高精度的温度补偿。
此外，本发明不限于上述的实施例，在本发明的主题范围内可以有各种变形。
在上述实施例中，作为调整电路对使用熔断电路的情况进行了说明，但并不局限于此。调整电路可以是发生可调电压的电路。
此外，在图2中，通过基准电压发生电路110，向基准电压信号线提供基准电压，但并不局限于此。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种温度传感电路，其特征在于包括：
调整电路，其发生分割基准电压的第一分压；
电流发生电路，其具有将所述第一分压提供到栅极端子的晶体管元件，发生与所述晶体管元件的栅极电压对应的电流；
电压发生电路，其具有二极管元件，发生在提供所述电流的二极管元件的两端发生的模拟电压；以及
A/D转换电路，对分割所述基准电压的第二分压和所述模拟电压进行比较，将所述模拟电压转换为数字值。
2.一种半导体集成电路，其特征在于包括：
电源电路；
权利要求1所述的温度传感电路；
输出至少一个所述模拟电压或所述数字值的端子；以及电子音量，其根据预定的设定值，调整所述电源电路输出的电压，
所述预定的设定值，
根据所述模拟电压和所述数字值中的任一个来决定。
3.一种温度传感电路的调整方法，所述温度传感电路包括：
调整电路，其发生分割基准电压的第一分压；
电流发生电路，其具有将所述第一分压提供到栅极端子的晶体管元件，发生与所述晶体管元件的栅极电压对应的电流；
电压发生电路，具有二极管元件，发生在提供所述电流的二极管元件的两端发生的模拟电压；以及
A/D转换电路，对分割所述基准电压的第二分压和所述模拟电压进行比较，将所述模拟电压转换为数字值，
其特征在于：
确定与获得的环境温度相关联设置的目标值，
调整第一分压，以使所述数字值成为所述目标值。
4.一种温度传感电路的调整方法，所述温度传感电路包括：
调整电路，其发生分割基准电压的第一分压；
电流发生电路，其具有将所述第一分压提供到栅极端子的晶体管元件，发生与所述晶体管元件的栅极电压对应的电流；以及
电压发生电路，其具有二极管元件，发生在提供所述电流的二极管元件的两端发生的模拟电压；
其特征在于：
确定与获得的环境温度相关联设置的目标值，
调整第一分压，以使所述模拟电压成为所述目标值。
5.根据权利要求3或4所述的温度传感电路的调整方法，其特征在于：
在确定所述目标值之前；
发生与获得的环境温度对应的基准电压。
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