JPS5828539B2 - 温度検出装置 - Google Patents
温度検出装置Info
- Publication number
- JPS5828539B2 JPS5828539B2 JP53069507A JP6950778A JPS5828539B2 JP S5828539 B2 JPS5828539 B2 JP S5828539B2 JP 53069507 A JP53069507 A JP 53069507A JP 6950778 A JP6950778 A JP 6950778A JP S5828539 B2 JPS5828539 B2 JP S5828539B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- transistor
- voltage
- value
- temperature detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、温度検出装置に関し、更に詳しくいえば、温
度検出素子としてサーミスタを用いた温度検出装置に関
する。
度検出素子としてサーミスタを用いた温度検出装置に関
する。
広い温度範囲内のある温度で何らかの装置の制御を行な
おうとする場合、温度検出装置が必要である。
おうとする場合、温度検出装置が必要である。
上記温度検出装置としては、従来第1図に示したものが
知られている。
知られている。
しかし、この方法であると電圧比較回路は、検出する温
度の数だけ必要である。
度の数だけ必要である。
そのため図の検出回路を、他の機能を有する回路と共に
集積化すると、そのICチップ内に占める面積が大きい
。
集積化すると、そのICチップ内に占める面積が大きい
。
そのため第2図に示した温度検出回路が考えられる。
これは、前記第1図の温度検出回路で複数個必要とされ
た電圧比較回路を1個にした回路である。
た電圧比較回路を1個にした回路である。
しかしながら、第2図に示した回路においても、0.M
OSIC化する場合には十分でない。
OSIC化する場合には十分でない。
これについて説明すると、C,MOSで構成される電圧
比較回路は、MOSトランジスタのスレッショルド電圧
により、入力動作電圧範囲が制限され、また温度検出素
子としてのサーミスタの非直線性により、第2図中のv
Tの温度に対する変化は第3図のようである。
比較回路は、MOSトランジスタのスレッショルド電圧
により、入力動作電圧範囲が制限され、また温度検出素
子としてのサーミスタの非直線性により、第2図中のv
Tの温度に対する変化は第3図のようである。
vTの温度に対する変化で、温度が高くなると、単位温
度(1℃)に対する電圧■Tの変化幅△vTが極端に小
さくなってしまう。
度(1℃)に対する電圧■Tの変化幅△vTが極端に小
さくなってしまう。
そのため、上記vTと比較するための温度基準電圧の精
度が高くなくてはならない。
度が高くなくてはならない。
故に基準電圧発生のための抵抗分動比を正確にとると共
にスイッチング素子のオン抵抗を小さくしなければなら
ない。
にスイッチング素子のオン抵抗を小さくしなければなら
ない。
スイッチング素子としてMOSトランジスタを用いるな
らばそのオン抵抗を小さくするためにはチャネルの幅の
広いトランジスタが必要でありICチップ内に占める面
積が大きい。
らばそのオン抵抗を小さくするためにはチャネルの幅の
広いトランジスタが必要でありICチップ内に占める面
積が大きい。
本発明は、上記の欠点をなくし、C,MO8IOチッI
Cチップ内、大きな面積を占めることなく、作ることの
できる検出精度の高い温度検出回路を提供するものであ
る。
Cチップ内、大きな面積を占めることなく、作ることの
できる検出精度の高い温度検出回路を提供するものであ
る。
以下、図面に示す一実施例に基づき、本発明を説明する
。
。
本発明による温度検出回路の一実施例を第4図に示す。
本発明による温度検出回路は、サーミスタR,tと前記
サーミスタRtに直列に接続される、複数の並列に接続
されたP型MOSトランジスタQ7゜QB 、Q9より
なる温度検出部11と抵抗R1゜R2により構成され、
前記抵抗R1,R2の抵抗比により一定電圧を作る基準
電圧部12、および前記温度検出部11の電圧vTと前
記基準電圧部で作られる基準電圧VBとの電圧を比較す
る電圧比較回路13とで構成される。
サーミスタRtに直列に接続される、複数の並列に接続
されたP型MOSトランジスタQ7゜QB 、Q9より
なる温度検出部11と抵抗R1゜R2により構成され、
前記抵抗R1,R2の抵抗比により一定電圧を作る基準
電圧部12、および前記温度検出部11の電圧vTと前
記基準電圧部で作られる基準電圧VBとの電圧を比較す
る電圧比較回路13とで構成される。
更に、上記温度検出回路の前記電圧比較回路13の出力
を記憶し、制御を行なうための記憶回路としてのラッチ
回路により構成される。
を記憶し、制御を行なうための記憶回路としてのラッチ
回路により構成される。
次に第4図の本発明による温度検出回路の基本的動作の
説明を行なう。
説明を行なう。
トランジスタQ5.Q6はスイッチ用のトランジスタで
あり、Q6のゲートには第5図の信号φ1が印加され、
またトランジスタQ5には前記信号φ1をインバータ回
路14で反転させた信号φ1が印加される。
あり、Q6のゲートには第5図の信号φ1が印加され、
またトランジスタQ5には前記信号φ1をインバータ回
路14で反転させた信号φ1が印加される。
また、トランジスタQ? 、Q8 。Q9.にはそれぞ
れ信号φ12.φ13.φ14がそれぞれのゲ゛−トに
印加されており、φ12゜φ13.φ14の各タイミン
グでトランジスタQ7 、Q8 、Q9を順次オン状態
にする。
れ信号φ12.φ13.φ14がそれぞれのゲ゛−トに
印加されており、φ12゜φ13.φ14の各タイミン
グでトランジスタQ7 、Q8 、Q9を順次オン状態
にする。
このとき、トランジスタQ7 、QB 、Q9の両端間
の電圧は、温度15℃のときトランジスタQ7がオン状
態の場合にvT二vBとなるようにトランジスタQ7を
設計する。
の電圧は、温度15℃のときトランジスタQ7がオン状
態の場合にvT二vBとなるようにトランジスタQ7を
設計する。
また、温度25℃のときトランジスタQ8がオン状態の
場合にvT二VBとなるようにトランジスタQ8を設計
し、温度35℃のときにトランジスタQ9がオン状態の
場合にvT=v8となるようにトランジスタQ9を設計
する。
場合にvT二VBとなるようにトランジスタQ8を設計
し、温度35℃のときにトランジスタQ9がオン状態の
場合にvT=v8となるようにトランジスタQ9を設計
する。
上記のように各トランジスタQ7 、QB 、Q9を設
計したとき、各トランジスタQ7 、Q8 、Q9両端
間の電圧は温度により第6図に示すように変化する。
計したとき、各トランジスタQ7 、Q8 、Q9両端
間の電圧は温度により第6図に示すように変化する。
すると、今、温度が30℃であるとする場合を考えてみ
る。
る。
トランジスタQ7 、Q8 、Q8がそれぞれ信号φ1
2.φ13.φ14のタイミングでオン状態に順次なっ
たとき、それぞれのタイミングでトランジスタ両端間の
電圧vTは第6図のΔ印の電圧値をとる。
2.φ13.φ14のタイミングでオン状態に順次なっ
たとき、それぞれのタイミングでトランジスタ両端間の
電圧vTは第6図のΔ印の電圧値をとる。
そのためトランジスタQ7 、Q8がそれぞれオン状態
にあるタイミングでは、VT>VBであり、トランジス
タQ9がオン状態にあるときは、VT<VBとなる。
にあるタイミングでは、VT>VBであり、トランジス
タQ9がオン状態にあるときは、VT<VBとなる。
そこで、電圧比較回路13の出力信号φoutは、第5
図に示したφout出力信号となる。
図に示したφout出力信号となる。
すなわち、信号φ12.φ13がLOWレベルの時には
φoutはHighレベルにあり、φ14がLOWレベ
ルになった時にはφoutはLOWレベルとなる。
φoutはHighレベルにあり、φ14がLOWレベ
ルになった時にはφoutはLOWレベルとなる。
そこで、φoutはφ13がLOWレベルにある時とφ
14がLOWレベルにある時とで出力信号φoutのレ
ベルが違っており、更に、信号φ13で制御されるトラ
ンジスタQ8は25℃で■T−VBとなるように設計し
たのであり、また信号φ14で制御されるトランジスタ
Q9は35℃で■T=■3となるように設計したのであ
るから、出力信号φoutが、温度が、いま25℃と3
5℃の間にあることを教えている。
14がLOWレベルにある時とで出力信号φoutのレ
ベルが違っており、更に、信号φ13で制御されるトラ
ンジスタQ8は25℃で■T−VBとなるように設計し
たのであり、また信号φ14で制御されるトランジスタ
Q9は35℃で■T=■3となるように設計したのであ
るから、出力信号φoutが、温度が、いま25℃と3
5℃の間にあることを教えている。
温度検知部11について更に説明すると、電圧比較回路
13はC−MOSで構成されているため、その入力電圧
が制限されるが、いま、トランジスタQ7 、QB 、
Q9を飽和領域で動作させると、トランジスタ両端間の
電圧vTは VT−Vc Kp 、Rt(T)(YGs−■Tp)
2−−−・(1)で与えられる。
13はC−MOSで構成されているため、その入力電圧
が制限されるが、いま、トランジスタQ7 、QB 、
Q9を飽和領域で動作させると、トランジスタ両端間の
電圧vTは VT−Vc Kp 、Rt(T)(YGs−■Tp)
2−−−・(1)で与えられる。
ここでVcは電源電圧
Kpはトランジスタの導電係数
R,t (T)はサーミスタR,tの温度T℃における
抵抗値 VGSはトランジスタのゲートソース間 電圧 VTI)はトランジスタのスレッショルド電圧である。
抵抗値 VGSはトランジスタのゲートソース間 電圧 VTI)はトランジスタのスレッショルド電圧である。
更に、Kpは各トランジスタQ7 、QB 、Q9にお
いて、前述したように各設定検出温度15℃。
いて、前述したように各設定検出温度15℃。
25℃、30℃で■T−VBとなるように設計する。
この時、サーミスタRtの温度、抵抗値の関係は、
1
Rt(T)−R+(to)7XpB(−) ”−(2
)T T。
)T T。
ただし、Tは絶対温度でありO℃=273.15KTO
は基準温度、たとえば298.15K(25℃)であり
、Rt (To )は上記基準温度T。
は基準温度、たとえば298.15K(25℃)であり
、Rt (To )は上記基準温度T。
でのサーミスタRtの抵抗値である。
となる。
すると、式(1)、式(2)より各温度に対応した、サ
ーミスタR,tの抵抗値よりKpの値を算出することが
できる。
ーミスタR,tの抵抗値よりKpの値を算出することが
できる。
しかしながら、トランジスタのKp値および、VTI)
値は個々のICチップによりプロセスのバラツキから、
ネライ値からズレることかある。
値は個々のICチップによりプロセスのバラツキから、
ネライ値からズレることかある。
しかし、これは、式(1)から、サーミスタR1の抵抗
値Rtを適当に選択してやることにより前記Kp値およ
びVTI)値のばらつきを補正吸収することができる。
値Rtを適当に選択してやることにより前記Kp値およ
びVTI)値のばらつきを補正吸収することができる。
また、トランジスタQ7 、QB 、Q9の各Kp値は
設計のネライ値から上記のようにズレることはあるが、
各Kp値の相対比すなわちトランジスタQ7のKp値K
p7、トランジスタQ8のKp値Kp8、トランジスタ
Q9のKp値Kp9の比Kp7 :Kp8 :Kp9は
プロセスのバラツキにより変化することなく、各トラン
ジスタを作ることは容易に可能である。
設計のネライ値から上記のようにズレることはあるが、
各Kp値の相対比すなわちトランジスタQ7のKp値K
p7、トランジスタQ8のKp値Kp8、トランジスタ
Q9のKp値Kp9の比Kp7 :Kp8 :Kp9は
プロセスのバラツキにより変化することなく、各トラン
ジスタを作ることは容易に可能である。
さて、前記トランジスタのパラメータとしてのVTp値
、およびKp値は温度により若干の変化をするが、これ
は半導体の移導度の変化によるものであり、前記VTp
値およびKp値の温度変化を定量的に把握されている。
、およびKp値は温度により若干の変化をするが、これ
は半導体の移導度の変化によるものであり、前記VTp
値およびKp値の温度変化を定量的に把握されている。
そこで、この前記VTI)値およびKp値に温度変化を
も考慮した各トランジスタQ7〜Q9のKp値の設計は
容易である。
も考慮した各トランジスタQ7〜Q9のKp値の設計は
容易である。
しかし、前述したようにvTp値はプロセスにより若干
のバラツキがあり、かつVTp値が温度によって変化す
るために、サーミスタR1の抵抗値をある温度で前述し
たように合せ込んでやったとしても、その合せ込んだ温
度からはずれた温度になると、ネライのVT値からズレ
ることになる。
のバラツキがあり、かつVTp値が温度によって変化す
るために、サーミスタR1の抵抗値をある温度で前述し
たように合せ込んでやったとしても、その合せ込んだ温
度からはずれた温度になると、ネライのVT値からズレ
ることになる。
すなわちいま、トランジスタQ7 、QB 、Q9の各
トランジスタはVTp値はネライ値でKp値を設計した
が、サーミスタR1の合せ込みを25℃においてトラン
ジスタQ8で■T−■8となるようにしたとすると、1
5℃および35℃ではVT\■8となってしまう。
トランジスタはVTp値はネライ値でKp値を設計した
が、サーミスタR1の合せ込みを25℃においてトラン
ジスタQ8で■T−■8となるようにしたとすると、1
5℃および35℃ではVT\■8となってしまう。
しかしながら、前記VTI)値のバラツキによる温度検
出の誤差は、O℃〜50℃においてたかだか±0.3℃
の範囲内にある。
出の誤差は、O℃〜50℃においてたかだか±0.3℃
の範囲内にある。
これは検出温度を15℃、25℃、35℃とした場合に
おいては更に小さな誤差となり±0.1℃以下である。
おいては更に小さな誤差となり±0.1℃以下である。
上述の事柄を説明する図を第7図に示した。
このように、本発明においては、第6図に示したVT’
W性を、前述したように順次、電圧比較回路13で基準
電圧■3と比較している。
W性を、前述したように順次、電圧比較回路13で基準
電圧■3と比較している。
そのため、VT特性の基準電圧VB近辺の温度に対する
変化幅は大きく、基準電圧VBは第1図および第2図に
示したような温度検出回路で要求される程の精度は必要
なく、精度としては第1図および第2図で示した検出回
路と同程度の温度検出精度を要する場合にはVBの精度
は1桁ゆるいもので良い。
変化幅は大きく、基準電圧VBは第1図および第2図に
示したような温度検出回路で要求される程の精度は必要
なく、精度としては第1図および第2図で示した検出回
路と同程度の温度検出精度を要する場合にはVBの精度
は1桁ゆるいもので良い。
上記のことは検出すべき温度が低温域から高温域までの
広い範囲に渡っている場合に著しく、50℃の温度で検
出しようとする場合、第1図および第2図でのVBの精
度が±1℃/±0.001■必要とする時、本発明によ
る検出回路では±1℃/±o、 o s vと1桁以上
の余裕がある。
広い範囲に渡っている場合に著しく、50℃の温度で検
出しようとする場合、第1図および第2図でのVBの精
度が±1℃/±0.001■必要とする時、本発明によ
る検出回路では±1℃/±o、 o s vと1桁以上
の余裕がある。
そのため、スイッチ用トランジスタQ6のチップ内で占
める面積は小さくて良い。
める面積は小さくて良い。
以上、Pチャネル型MO8I−ランジスタの飽和領域動
作での場合について述べてきたが、nチャネル型MOS
トランジスタとサーミスタとの組合せでも可能であり、
その時の温度検出精度についてはPチャネル型MOSト
ランジスタの場合と同程度である。
作での場合について述べてきたが、nチャネル型MOS
トランジスタとサーミスタとの組合せでも可能であり、
その時の温度検出精度についてはPチャネル型MOSト
ランジスタの場合と同程度である。
以上述べてきたように、本発明によれば、電圧比較回路
を1つで、かつ全体の回路としての素子の数を少なく、
更にチップ内に占める面積の小さな高精度温度検出回路
を0−M08IO内に他の機能の回路と共に1チツプで
構成することが可能となるのである。
を1つで、かつ全体の回路としての素子の数を少なく、
更にチップ内に占める面積の小さな高精度温度検出回路
を0−M08IO内に他の機能の回路と共に1チツプで
構成することが可能となるのである。
第1図、第2図は従来例を示す回路図であり、第3図は
従来例におけるvT電圧の温度による変化を示した特性
図である。 第4図は本発明による実施例を示す回路図であり、第5
図、第6図、第7図は本発明実施例による温度検出回路
の動作を説明するためのタイムチャートおよび温度−電
圧特性図である。 11・・・・・・温度検知部、12・・・・・・基準電
圧部、13・・・・・・電圧比較回路、15,16,1
7・・・・・・ラッチ回路である。
従来例におけるvT電圧の温度による変化を示した特性
図である。 第4図は本発明による実施例を示す回路図であり、第5
図、第6図、第7図は本発明実施例による温度検出回路
の動作を説明するためのタイムチャートおよび温度−電
圧特性図である。 11・・・・・・温度検知部、12・・・・・・基準電
圧部、13・・・・・・電圧比較回路、15,16,1
7・・・・・・ラッチ回路である。
Claims (1)
- 1 温度検出素子としてサーミスタ等の感温素子の感温
抵抗を用いた装置において、前記サーミスタに1つある
いは2つ以上の、設定温度に対応したON抵抗を持つM
OSトランジスタを並列に接続したものを直列に接続し
、前記MOSトランジスタをオン状態に、あるいは前記
複数のMOS )ランジスタを時分割的にオン状態にし
たときの、サーミスタ両端間の電圧あるいはMOSトラ
ンジスタ間の電圧と、一定の電圧を保つ定電圧源の電圧
とを電圧比較回路で比較し、前記電圧比較回路の出力信
号によって温度の検出を行なうことを特徴とする温度検
出装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53069507A JPS5828539B2 (ja) | 1978-06-09 | 1978-06-09 | 温度検出装置 |
US06/046,053 US4281544A (en) | 1978-06-09 | 1979-06-06 | Temperature detecting device |
CH544879A CH633885A5 (fr) | 1978-06-09 | 1979-06-11 | Dispositif detecteur de temperatures. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53069507A JPS5828539B2 (ja) | 1978-06-09 | 1978-06-09 | 温度検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS54161381A JPS54161381A (en) | 1979-12-20 |
JPS5828539B2 true JPS5828539B2 (ja) | 1983-06-16 |
Family
ID=13404714
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP53069507A Expired JPS5828539B2 (ja) | 1978-06-09 | 1978-06-09 | 温度検出装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4281544A (ja) |
JP (1) | JPS5828539B2 (ja) |
CH (1) | CH633885A5 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR910007657B1 (ko) * | 1989-05-23 | 1991-09-30 | 삼성전자 주식회사 | 반도체 온도검출회로 |
US4965547A (en) * | 1989-06-09 | 1990-10-23 | General Electric Company | Signal converter circuit |
DE102013221210A1 (de) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Verfahren zum Messen einer Temperatur |
CN104571196B (zh) * | 2014-03-04 | 2018-01-12 | 湖南新韶光电器有限公司 | 一种时间和温度可控的电加热管 |
US10582854B2 (en) * | 2016-08-05 | 2020-03-10 | Vital Connect, Inc. | Temperature sensor for measuring thermistor resistance |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5340279B2 (ja) * | 1975-02-27 | 1978-10-26 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5850292Y2 (ja) * | 1976-09-10 | 1983-11-16 | 松下電器産業株式会社 | 温度検出装置 |
US4121461A (en) * | 1977-11-17 | 1978-10-24 | General Electric Company | Electronic temperature sensor |
US4165642A (en) * | 1978-03-22 | 1979-08-28 | Lipp Robert J | Monolithic CMOS digital temperature measurement circuit |
-
1978
- 1978-06-09 JP JP53069507A patent/JPS5828539B2/ja not_active Expired
-
1979
- 1979-06-06 US US06/046,053 patent/US4281544A/en not_active Expired - Lifetime
- 1979-06-11 CH CH544879A patent/CH633885A5/fr not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5340279B2 (ja) * | 1975-02-27 | 1978-10-26 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4281544A (en) | 1981-08-04 |
CH633885A5 (fr) | 1982-12-31 |
JPS54161381A (en) | 1979-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4448549A (en) | Temperature sensing device | |
US6078208A (en) | Precision temperature sensor integrated circuit | |
EP0181047B1 (en) | Delay control circuit and method for controlling delays in a semiconductor element | |
US8061895B2 (en) | Semiconductor device | |
US8692584B2 (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
US4395139A (en) | Temperature detecting device | |
US7029171B2 (en) | Integrated digital temperature sensor | |
US6055489A (en) | Temperature measurement and compensation scheme | |
US4873458A (en) | Voltage level detecting circuit having a level converter | |
US5993060A (en) | Temperature sensor and method of adjusting the same | |
US20080001615A1 (en) | System to calibrate on-die temperature sensor | |
US4549818A (en) | Temperature detector | |
US10612981B2 (en) | Semiconductor device | |
US7145380B2 (en) | Low power consumed and small circuit area occupied temperature sensor | |
US6445170B1 (en) | Current source with internal variable resistance and control loop for reduced process sensitivity | |
US3999370A (en) | Temperature compensated electronic timepiece | |
JPS5828539B2 (ja) | 温度検出装置 | |
US10546647B2 (en) | Wide range zero temperature coefficient oscillators and related devices and methods | |
JPH0421369B2 (ja) | ||
US11927493B2 (en) | Temperature sensor | |
USH802H (en) | Binary voltage level converter | |
US7541861B1 (en) | Matching for time multiplexed transistors | |
JPS5879333A (ja) | オ−トクリア回路 | |
US20230048597A1 (en) | Method for temperature measurement and temperature measuring arrangement | |
RU2097713C1 (ru) | Преобразователь температуры |