KR101232207B1 - Circuit and method for detecting temperature - Google Patents
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Abstract
본 발명은 온도 감지 회로 및 감지 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 온도 감지 회로는, 온도가 높아질수록 주파수가 낮아지는 제 1 주기신호를 생성하는 제 1 발진부, 온도가 높아질수록 주파수가 높아지는 제 2 주기신호를 생성하는 제 2 발진부 및 상기 제 1 주기신호 및 상기 제 2 주기신호의 주파수 차이를 이용하여 온도 정보를 생성하는 온도 정보 생성부를 포함한다. 본 발명에 의하면, 높은 정확성과 해상도를 가짐과 동시에, 회로의 크기를 줄이고 전력 소모를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a temperature sensing circuit and a sensing method. The temperature sensing circuit according to the present invention includes a first oscillator for generating a first periodic signal whose frequency decreases as the temperature increases, a second oscillator for generating a second periodic signal whose frequency increases as the temperature increases, and the first period. And a temperature information generator configured to generate temperature information by using a frequency difference between the signal and the second periodic signal. According to the present invention, while having high accuracy and resolution, there is an effect that can reduce the size of the circuit and power consumption.
Description
본 발명은 온도에 의존적인 발진 회로를 이용한 CMOS 기반의 온도 감지 회로 및 감지 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a CMOS based temperature sensing circuit and a sensing method using a temperature dependent oscillation circuit.
최근 마이크로프로세서(Microprocessor)의 온도 관리(Thermal Management), DRAM의 리프레시율(Refresh-rate) 조절, 디스플레이 드라이버(Display Driver)의 감마 보정(Gamma Compensation) 등에 있어서 온도 측정 및 관리에 대한 중요성이 증가하면서, 효율적으로 온도를 측정할 수 있는 장치에 대한 요구 또한 증가하고 있다. 이렇게 다양한 응용 분야로의 적용을 위해서는 작은 크기와 낮은 전력 소모량을 가지면서 동시에 충분한 정확성(Accuracy)와 높은 해상도(Resolution) 및 측정 대역폭(Bandwidth)를 가지는 온도 감지 회로가 요구된다.
Recently, as the importance of temperature measurement and management in microprocessor thermal management, DRAM refresh rate adjustment, and display driver gamma compensation is increasing, There is also an increasing demand for devices that can measure temperature efficiently. Applications to these diverse applications require temperature sensing circuits with small size, low power consumption, sufficient accuracy, high resolution, and measurement bandwidth.
도 1은 종래 기술에 의한 온도 감지 회로의 구성도이고, 도 2는 도 1의 온도 감지 회로에서 출력 신호의 비선형성(Non-linearity)을 나타내기 위한 도면이다.FIG. 1 is a configuration diagram of a temperature sensing circuit according to the prior art, and FIG. 2 is a diagram for illustrating non-linearity of an output signal in the temperature sensing circuit of FIG. 1.
도 1을 참조하면, 종래의 온도 감지 회로는, 온도 감지부(101), 참조부(103) 및 온도 정보 생성부(105)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a conventional temperature sensing circuit includes a
온도 감지부(101)는, 밴드갭 레퍼런스(Bandgap Reference) 회로의 일부를 사용하여 출력 전압이 온도에 비례하도록 하거나, 인버터(Inverter)와 같이 온도에 의존적인 지연 라인(Delay Line)을 다수 사용하여 지연되는 양이 온도에 비례하여 나타나도록 구현될 수 있다.The
참조부(103)는 온도 변화에 관계 없이 일정한 기준을 제공하는 기능을 수행한다. 이를 위해 밴드갭 레퍼런스(Bandgap Reference)를 사용하거나, 온도에 의존적이지 않은 지연 라인을 사용하여 구현될 수 있다.The
온도 정보 생성부(105)는 온도 감지부(101)의 출력 신호(TEMP) 및 참조부(REF)의 출력 신호(REF)를 이용하여 온도 정보를 생성한다. 일반적으로 두 출력 신호(TEMP, REF)는 아날로그 신호이고, 온도 정보 생성부(105)는 입력받은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그/디지털 변환기(Analog-to-Digital Converter) 형태가 된다.
The
그런데, 전술한 바와 같은 종래의 기법들을 사용하여 구현된 온도 감지 회로의 경우, 구현 방식이 복잡하여 회로의 크기가 커지게 되고, 많은 전력을 소모하며, 아날로그적 특성으로 인해 잡음(Noise)에도 민감하다는 문제점이 있다.However, in the case of the temperature sensing circuit implemented using the conventional techniques as described above, the implementation method is complicated, the circuit size becomes large, consumes a lot of power, and is sensitive to noise due to the analog characteristics. There is a problem.
특히, 온도에 의존적인 지연 라인을 이용한 회로의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 온도 감지부(101)의 출력 신호 주파수(F_TEMP)는 비선형적으로 나타나게 되고, 참조부(103)에서 온도에 의존적이지 않은 지연 라인을 이용한 출력 신호 주파수(F_REF)로 이를 보상해 준다고 해도 선형적인 결과를 얻을 수는 없게 된다. 이렇게 비선형성의 보정 없이 온도 정보를 생성할 경우, 온도가 높아질수록 측정 결과의 정확성이 떨어지고 해상도에도 제한을 받게 되는 문제점이 있다.In particular, in the case of a circuit using a temperature-dependent delay line, as shown in FIG. Compensating this with the output signal frequency (F_REF) using a non-delayed line does not yield a linear result. When temperature information is generated without correction of nonlinearity, there is a problem that the accuracy of the measurement result is lowered and the resolution is limited as the temperature increases.
또한, 종래의 온도 감지 회로에서는 공정 변화에 따른 영향으로 인해, 즉, 공정 과정에서 필연적으로 발생하는 오차에 의해 그 정확성이 떨어지는 문제점이 있다.
In addition, in the conventional temperature sensing circuit, there is a problem that its accuracy is lowered due to the influence of the process change, that is, due to an error inevitably generated in the process.
본 발명은 높은 정확성과 해상도를 가짐과 동시에, 회로의 크기를 줄이고 전력 소모를 감소시킬 수 있는 온도 측정 장치 및 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
An object of the present invention is to provide a temperature measuring device and a measuring method which can reduce the size of a circuit and reduce power consumption while having high accuracy and resolution.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 온도 감지 회로는, 온도가 높아질수록 주파수가 낮아지는 제 1 주기신호를 생성하는 제 1 발진부, 온도가 높아질수록 주파수가 높아지는 제 2 주기신호를 생성하는 제 2 발진부 및 상기 제 1 주기신호 및 상기 제 2 주기신호의 주파수 차이를 이용하여 온도 정보를 생성하는 온도 정보 생성부를 포함한다.The temperature sensing circuit according to the present invention for achieving the above object, the first oscillator for generating a first periodic signal whose frequency is lowered as the temperature is higher, the second generating a second periodic signal whose frequency is higher as the temperature is higher An oscillator and a temperature information generator for generating temperature information by using the frequency difference between the first periodic signal and the second periodic signal.
본 발명에 의한 온도 감지 회로는 상기 제 1 주기신호 또는 상기 제 2 주기신호를 이용하여 상기 제 1 발진부 또는 상기 제 2 발진부의 공정 변화를 파악하고, 상기 공정 변화를 보상하기 위한 피드백 신호를 생성하는 공정 변화 보상부를 더 포함할 수 있다.The temperature sensing circuit according to the present invention detects a process change of the first oscillator or the second oscillator by using the first periodic signal or the second periodic signal, and generates a feedback signal for compensating the process change. The process change compensation unit may further include.
상기 제 1 주기신호 및 상기 제 2 주기신호의 주파수는 온도에 대해 비선형적인 특성을 가지고, 상기 제 1 주기신호 및 상기 제 2 주기신호의 주파수 차이는 온도에 대해 선형적인 특성을 가진다.The frequency of the first periodic signal and the second periodic signal has a nonlinear characteristic with respect to temperature, and the frequency difference between the first periodic signal and the second periodic signal has a linear characteristic with respect to temperature.
상기 제 1 발진부는, 상기 제 1 주기신호와 주파수는 동일하되 위상이 다른 다수의 다중 위상 신호를 더 생성할 수 있다.The first oscillator may further generate a plurality of multi-phase signals having the same frequency as the first periodic signal but different in phase.
상기 온도 정보 생성부는, 제 1 구간 동안 상기 제 1 주기신호의 활성화 횟수를 업 카운팅하고, 제 2 구간 동안 상기 제 2 주기신호의 활성화 횟수를 다운 카운팅하여 상기 온도 정보를 생성하는 업-다운 카운팅부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 주기신호 및 상기 다수의 다중 위상 신호를 이용하여 미세 코드를 더 생성하는 미세 코드 생성부를 포함할 수 있다.
The up-down counting unit which up counts the number of activations of the first periodic signal during the first period and down counts the number of activations of the second periodic signal during the second period to generate the temperature information. It may include. The apparatus may further include a fine code generation unit configured to further generate a fine code using the first periodic signal and the plurality of multi-phase signals.
본 발명에 의한 온도 감지 방법은, 온도가 높아질수록 주파수가 낮아지는 제 1 주기신호를 생성하는 단계, 온도가 높아질수록 주파수가 높아지는 제 2 주기신호를 생성하는 단계 및 상기 제 1 주기신호 및 상기 제 2 주기신호의 주파수 차이를 이용하여 온도 정보를 생성하는 단계를 포함한다.In the temperature sensing method according to the present invention, generating a first periodic signal whose frequency decreases as the temperature increases, generating a second periodic signal whose frequency increases as the temperature increases, and the first periodic signal and the first period signal. And generating temperature information by using the frequency difference of the two periodic signals.
본 발명에 의한 온도 감지 방법은 상기 제 1 주기신호 또는 상기 제 2 주기신호를 이용하여 상기 제 1 주기신호를 생성하는 제 1 발진부 또는 상기 제 2 주기신호를 생성하는 제 2 발진부의 공정 변화를 파악하고, 상기 제 1 발진부 또는 상기 제 2 발진부의 공정 변화를 보상하기 위한 피드백 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The temperature sensing method according to the present invention detects a process change of a first oscillator that generates the first periodic signal or a second oscillator that generates the second periodic signal using the first periodic signal or the second periodic signal. The method may further include generating a feedback signal for compensating for the process change of the first oscillator or the second oscillator.
상기 제 1 주기신호 및 상기 제 2 주기신호의 주파수는 온도에 대해 비선형적인 특성을 가지고, 상기 제 1 주기신호 및 상기 제 2 주기신호의 주파수 차이는 온도에 대해 선형적인 특성을 가진다.
The frequency of the first periodic signal and the second periodic signal has a nonlinear characteristic with respect to temperature, and the frequency difference between the first periodic signal and the second periodic signal has a linear characteristic with respect to temperature.
본 발명에 의하면, 온도에 따른 주파수 변화를 선형적으로 보정해 줌으로써, 기존의 비선형적 특성에 의한 온도 측정 결과의 오차를 줄이고, 측정 결과의 정확성 및 해상도를 크게 높일 수 있다.According to the present invention, by linearly correcting the frequency change according to the temperature, it is possible to reduce the error of the temperature measurement result due to the existing nonlinear characteristics, and to greatly increase the accuracy and resolution of the measurement result.
또한, 온도에 의존적인 발진 회로의 공정 과정에서 발생한 오차를 보상해 줌으로써, 공정 변화에 의한 영향을 없애고 온도 측정 결과의 정확성을 향상시킬 수 있다.In addition, by compensating for errors generated in the process of the temperature-dependent oscillation circuit, it is possible to eliminate the influence of the process change and improve the accuracy of the temperature measurement results.
또한, 온도 감지 결과를 다중 위상 신호로 출력하고, 이를 이용하여 미세 코드를 생성함으로써, 전력 소모의 증가 없이 해상도를 획기적으로 증가시킬 수 있다.In addition, by outputting the temperature sensing result as a multi-phase signal, and using this to generate a fine code, it is possible to dramatically increase the resolution without increasing the power consumption.
또한, 온도 감지 결과를 나타내는 주파수 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정에서 카운터 비트의 크기를 조절할 수 있도록 함으로써, 원하는 제품의 스펙에 맞도록 해상도를 쉽게 조절할 수 있다.In addition, by adjusting the size of the counter bit in the process of converting the frequency signal representing the temperature sensing result into a digital signal, the resolution can be easily adjusted to meet the specifications of the desired product.
또한, 동작 제어 신호를 이용하여 온도 측정이 필요한 시점에서만 전체 회로를 동작시킴으로써, 불필요한 전력 소모를 줄이고 외부 시스템에서의 전압 잡음 문제를 줄일 수 있다.
In addition, by operating the entire circuit only when the temperature measurement is required using the operation control signal, it is possible to reduce unnecessary power consumption and to reduce voltage noise in external systems.
도 1은 종래 기술에 의한 온도 감지 회로의 구성도.
도 2는 도 1의 온도 감지 회로에서 출력 신호의 비선형성을 나타내기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 의한 온도 감지 회로의 일 실시예 구성도.
도 4a는 제 1 주기신호(PS1) 및 제 2 주기신호(PS2)의 온도에 따른 주파수 특성을 도시한 도면.
도 4b는 온도에 따라 선형적으로 보정된 주파수 특성을 나타내기 위한 도면.
도 5a는 도 3의 제 1, 2 발진부(301, 303)의 일 실시예 구성도.
도 5b는 도 5a의 제 1 지연단(501)의 내부 구성도.
도 6은 도 5a의 제 1 지연단(501) 내부를 상세히 나타낸 회로도.
도 7a 및 도 7b는 제 2 발진부(303)에 적용되는 바이어스 회로를 나타낸 도면.
도 8은 도 3의 공정 변화 보상부(305)의 일 실시예 구성도.
도 9는 도 8의 카운팅부(801)의 동작을 설명하기 위한 타이밍도.
도 10은 도 6의 전류 공급부(601, 605)를 공정 변화 보상이 가능한 형태로 설계한 구성도.
도 11은 도 3의 온도 정보 생성부(307)의 제 1 실시예 구성도.
도 12는 도 3의 온도 정보 생성부(307)의 제 2 실시예 구성도.
도 13는 도 12의 업-다운 카운팅부(1201)의 동작을 설명하기 위한 타이밍도.
도 14는 도 11의 미세 코드 생성부(1109)의 일 실시예 구성도이고, 도 15는 신호의 파형에 따른 미세 코드(FCODE<0:4>)를 나타낸 도면.1 is a configuration diagram of a temperature sensing circuit according to the prior art.
FIG. 2 is a diagram for illustrating nonlinearity of an output signal in the temperature sensing circuit of FIG. 1. FIG.
Figure 3 is a configuration diagram of an embodiment of a temperature sensing circuit according to the present invention.
4A is a diagram illustrating frequency characteristics according to temperatures of a first periodic signal PS1 and a second periodic signal PS2.
4B is a view for showing a frequency characteristic linearly corrected with temperature.
FIG. 5A is a diagram illustrating an embodiment of the first and
5B is a diagram illustrating an internal configuration of the
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating the inside of the
7A and 7B show a bias circuit applied to the
8 is a diagram illustrating an embodiment of the process
9 is a timing diagram for describing an operation of the counting
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration in which the
11 is a configuration diagram of a first embodiment of the temperature
12 is a configuration diagram of a second embodiment of the temperature
FIG. 13 is a timing diagram for describing an operation of the up-down
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings, which are not intended to limit the scope of the present invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 의한 온도 감지 회로의 일 실시예 구성도이다.3 is a configuration diagram of an embodiment of a temperature sensing circuit according to the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 온도 감지 회로는, 온도가 높아질수록 주파수가 낮아지는 제 1 주기신호(PS1)를 생성하는 제 1 발진부(301), 온도가 높아질수록 주파수가 높아지는 제 2 주기신호(PS2)를 생성하는 제 2 발진부(303) 및 제 1 주기신호(PS1)와 제 2 주기신호(PS2)의 주파수 차이를 이용하여 온도 정보(TCODE<0:7>)를 생성하는 온도 정보 생성부(307)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the temperature sensing circuit according to the present invention includes a first oscillator 301 which generates a first periodic signal PS1 in which a frequency decreases as the temperature increases, and a second period in which the frequency increases as the temperature increases. Temperature information generating temperature information TCODE <0: 7> using the
또한, 제 1 주기신호(PS1) 또는 제 2 주기신호(PS2)를 이용하여 제 1 발진부(301) 또는 제 2 발진부(303)의 공정 변화를 파악하고, 이를 보상하기 위한 피드백 신호(FB1<1:N> 또는 FB2<1:N>)를 생성하는 공정 변화 보상부(305)를 더 포함할 수 있다. 이에 대해서는 이하 도 8 내지 도 10을 통해 상술한다.In addition, a process signal of the first oscillator 301 or the
온도 정보 생성부(307)는 제 1 주기신호(PS1)의 활성화 횟수와 제 2 주기신호(PS2)의 활성화 횟수를 각각 카운팅하고, 그 차이 값을 이용하여 온도 정보(TCODE<0:7>)를 생성할 수 있다. 이에 대해서는 이하 도 11 내지 도 13을 통해 상술한다.The
제 1 발진부(301)는 제 1 주기신호(PS1)와 주파수는 동일하되 위상이 다른 다수의 다중 위상 신호(MP<0:2>)를 더 생성할 수 있다. 이 경우 온도 정보 생성부(307)는 제 1 주기신호(PS1) 및 다중 위상 신호(MP<0:2>)를 이용하여 미세 코드(FCODE<0:3>)를 더 생성할 수 있다. 미세 코드(FCODE<0:3>) 생성 과정에 대해서는 이하 도 14 및 도 15를 통해 상술한다.
The first oscillator 301 may further generate a plurality of multi-phase signals MP <0: 2> having the same frequency as the first periodic signal PS1 but different in phase. In this case, the
제 1, 2 발진부(301, 303)는 모두 온도에 의존적인 발진 회로로 구성되며, 동일한 형태의 고리형 발진 회로(Ring Oscillator)로 구현될 수 있다. 두 발진부(301, 303)는 서로 다른 바이어스 회로의 적용을 통해 각각 온도에 따른 고유한 주파수 특성을 가지고 동작하게 된다.The first and
제 1, 2 발진부(301, 303)는 동작 제어 신호(EN)에 의해 동작 여부가 결정될 수 있다. 즉, 동작 제어 신호(EN)가 활성화되면 두 발진부(301, 303)가 정상적으로 동작을 수행하여 온도를 측정하고, 온도 측정이 완료되어 더 이상의 동작이 필요 없는 경우에는 동작 제어 신호(EN)가 비활성화되어 발진부(301, 303)의 동작이 멈추게 된다. 이처럼 온도 측정이 불필요한 때에는 온도 감지 회로로의 전력 공급을 차단하는 절전 동작 모드를 통해 전체 회로의 전력 소모를 줄일 수 있으며, 또한 회로의 불필요한 동작에 의해 외부 시스템에 전압 잡음(Noise)이 발생하는 것을 막을 수 있다.
Whether the first and
도 4a는 제 1 주기신호(PS1) 및 제 2 주기신호(PS2)의 온도에 따른 주파수 특성을 도시한 도면이고, 도 4b는 온도에 따라 선형적으로 보정된 주파수 특성을 나타내기 위한 도면이다.FIG. 4A is a diagram illustrating frequency characteristics according to temperature of the first periodic signal PS1 and the second periodic signal PS2, and FIG. 4B is a diagram illustrating frequency characteristics linearly corrected according to temperature.
도 4a에 도시된 바와 같이, 제 1 발진부(301)에서 생성되는 제 1 주기신호(PS1)의 온도에 따른 출력 주파수(F_PS1)는 온도가 높아질수록 비선형적으로 감소하게 되며, 이러한 비선형성으로 인해 온도 측정 장치로서의 정확성을 떨어뜨리는 문제가 발생한다. 제 2 발진부(303)는 이러한 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 제 1 발진부(301)의 출력 주파수의 비선형성을 보정하기 위해 온도가 높아질수록 주파수가 비선형적으로 증가하는 제 2 주기신호(PS2)를 생성한다. 즉, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제 1 주기신호(PS1)의 주파수(F_PS1)와 제 2 주기신호(PS2)의 주파수(F_PS2)의 차이가 선형적으로 되도록 양 주기 신호(PS1, PS2)의 주파수를 조절해 주는 것이다. 이렇게 온도에 따라 선형적으로 변하는 주파수 특성을 이용함으로써, 온도 측정의 정확성 및 해상도를 크게 높일 수가 있다. 또한, 두 발진부(301, 303)는 동일한 형태의 고리형 발진 회로를 기반으로 하여 설계되었기 때문에, 주파수 차이를 이용하는 방식에 의해 공정 변화에 의한 영향을 일정 부분 상쇄시키는 효과도 얻을 수 있다.
As shown in FIG. 4A, the output frequency F_PS1 according to the temperature of the first periodic signal PS1 generated by the first oscillator 301 decreases nonlinearly as the temperature increases. Problems deteriorating accuracy as a temperature measuring device arise. The
도 5a는 도 3의 제 1, 2 발진부(301, 303)의 일 실시예 구성도이고, 도 5b는 도 5a의 제 1 지연단(501)의 내부 구성도이다.FIG. 5A is a configuration diagram of an embodiment of the first and
도 5a에 도시된 바와 같이, 제 1, 2 발진부(301, 303)는 4개의 지연단(501, 503, 505, 507)이 연결된 고리형 발진 회로로 구현될 수 있다. 또한, 미세 코드(FCODE<0:3>) 생성에 이용되는 다중 위상 신호(MP<0:2>)의 듀티 비(Duty Ratio)를 향상시키기 위한 차동 발진 회로(Differential Oscillator) 형태로 구현될 수 있다. As shown in FIG. 5A, the first and
도 5b에 도시된 바와 같이, 제 1 지연단(501)은 인버터(511, 515)와 래치(513)를 포함한다. 여기에서 인버터(511, 515)에 의해 입력된 신호가 출력되기까지의 지연 시간이 결정되며, 온도에 따라 지연 시간이 달라지게 된다. 4개 지연단(501, 503, 505, 507)의 내부 회로 구조 및 동작 방식은 모두 동일하다.
As shown in FIG. 5B, the
도 6은 도 5a의 제 1 지연단(501) 내부를 상세히 나타낸 회로도이다.FIG. 6 is a circuit diagram illustrating the inside of the
도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 지연단(501)은 커런트-스타브드 지연단(Current-Starved Delay Cell)으로 구성되며, 전류 공급부(601, 603, 605, 607), 지연부(609, 611) 및 래치(513)를 포함한다. 지연부(609, 611)는 도 5b의 인버터(511, 515)를 트랜지스터 단위로 나타낸 것이다. As illustrated in FIG. 6, the
전류 공급부(601, 605) 및 지연부(609)를 통해 지연단에서 어떻게 온도에 따른 지연 시간이 결정되는지 살펴보면 다음과 같다. 전류 공급부(601, 605)의 PMOS 트랜지스터(P61) 및 NMOS 트랜지스터(N61)의 게이트에 각각 바이어스 전압(Vp, Vn)이 인가되고, 인가되는 바이어스 전압(Vp, Vn)의 크기에 따라 지연부(609)를 통과하는 전류의 크기가 결정된다. 이 때 지연부(609)를 통과하는 전류가 커지면 지연부(609)의 지연 시간이 짧아져, 발진 회로에서 생성되는 주기 신호(PS1, PS2)의 주파수는 높아진다. 반대로 지연부(609)를 통과하는 전류가 작아지면 지연부(609)의 지연 시간이 길어지고, 주기 신호(PS1, PS2)의 주파수는 낮아진다.Looking at how the delay time according to the temperature is determined in the delay stage through the
여기에서 바이어스 전압(Vp, Vn)은 별도의 바이어스 회로에 의해 결정되는데, 제 1 발진부(301)와 제 2 발진부(303)는 각각 서로 다른 바이어스 회로의 적용을 통해 서로 다른 바이어스 전압(Vp, Vn)을 인가받는다. 따라서 양 발진부(301, 303)에서 생성되는 주기신호(PS1, PS2)의 온도에 따른 주파수 특성은 도 4a에서와 같이 서로 다른 형태를 가지게 된다.
Here, the bias voltages Vp and Vn are determined by separate bias circuits, and the first oscillator 301 and the
도 7a 및 도 7b는 제 2 발진부(303)에 적용되는 바이어스 회로를 나타낸 도면이다. 제 1 발진부(301)의 경우, 제 1 주기신호(PS1)의 주파수 특성과 같이 온도가 증가함에 따라 주파수가 낮아지도록 하는 바이어스 회로는 일반적으로 널리 알려져 있으므로, 상세한 설명을 생략하기로 한다.7A and 7B illustrate a bias circuit applied to the
종래의 바이어스 회로는 도 7a에서와 같이 3개의 다이오드-커넥티드(Diode-connected) MOS 트랜지스터(P71, P72, N71)가 직렬 연결된 형태로 구성된다. 그러나 이러한 회로는 전압 헤드룸(Voltage Headroom) 문제로 인해 낮은 공급 전압 조건에서는 동작하기가 어렵다. 예를 들어, 각 MOS 트랜지스터(P71, P72, N71)는 일반적으로 0.5V 정도의 문턱 전압(Threshold Voltage)을 가지고 있는데, 공급되는 전원 전압(Vcc)이 1.2V인 경우라면 MOS 트랜지스터(P71, P72, N71)의 정상 동작이 어려워진다.In the conventional bias circuit, three diode-connected MOS transistors P71, P72, and N71 are connected in series as shown in FIG. 7A. However, these circuits are difficult to operate at low supply voltage conditions due to voltage headroom issues. For example, each of the MOS transistors P71, P72, and N71 generally has a threshold voltage of about 0.5V. If the supply voltage Vcc is 1.2V, the MOS transistors P71, P72 are provided. , Normal operation of N71 becomes difficult.
이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 도 7b에서와 같이 하나의 다이오드-커넥티드 MOS 트랜지스터(P71)를 동일한 역할을 수행하는 두 개의 MOS 트랜지스터(P73, P74)로 대체하였다. 이러한 구조를 통해 MOS 트랜지스터 하나의 문턱 전압을 줄여 줌으로써 낮은 공급 전압 조건에서도 충분한 전압 조건을 확보할 수 있다.In order to solve this problem, in the present invention, as shown in FIG. 7B, one diode-connected MOS transistor P71 is replaced with two MOS transistors P73 and P74 having the same role. This structure reduces the threshold voltage of one MOS transistor to ensure sufficient voltage conditions even at low supply voltage conditions.
이하, 바이어스 회로에서 바이어스 전압(Vp, Vn)이 생성되는 과정과, 바이어스 전압(Vp, Vn)에 의해 제 2 발진부(303)에서 생성되는 제 2 주기신호(PS2)의 주파수 특성이 결정되는 과정을 수학식을 바탕으로 설명하기로 한다.
Hereinafter, a process of generating bias voltages Vp and Vn in the bias circuit and a process of determining frequency characteristics of the second periodic signal PS2 generated by the
일반적으로 온도가 증가하면 MOS 트랜지스터의 캐리어 이동성과 문턱 전압이 [수학식 1], [수학식 2] 와 같이 감소한다.
In general, as the temperature increases, the carrier mobility and the threshold voltage of the MOS transistor decrease as shown in [Equation 1] and [Equation 2].
μ : 해당 온도에서의 캐리어 이동성(Carrier Mobility) 상수μ: Carrier Mobility Constant at the Temperature
T : 절대온도T: absolute temperature
T0 : 기준 절대온도 상수T 0 : Reference absolute temperature constant
km : 물질에 대한 소자 정보 상수
km: device information constant for the material
VTH : MOS 트랜지스터의 문턱 전압V TH : Threshold voltage of MOS transistor
α : 온도 변화에 따른 전류 변화량 상수
α: constant of current variation with temperature
도 7b의 회로에서 PMOS 트랜지스터(P75)는 포화 영역(Saturation Region)에서 동작하므로, PMOS 트랜지스터(P75)에 흐르는 전류 ID는 다음 [수학식 3]과 같이 표현된다.
In the circuit of FIG. 7B, since the PMOS transistor P75 operates in a saturation region, the current I D flowing through the PMOS transistor P75 is expressed by
ID : PMOS 트랜지스터(P75)의 드레인(Drain) 전류I D : Drain current of PMOS transistor P75
COX : 실리콘 절연체로 된 Oxide 층의 커패시턴스C OX : Capacitance of Oxide layer with silicon insulator
W : PMOS 트랜지스터(P75)의 채널 폭(Channel Width)W: Channel Width of the PMOS Transistor P75
L : PMOS 트랜지스터(P75)의 채널 길이(Channel Length)L: Channel Length of the PMOS Transistor P75
VGS : PMOS 트랜지스터(P75)의 게이트-소스(Gate-Source) 전압V GS : Gate-Source Voltage of PMOS Transistor (P75)
λ : PMOS 트랜지스터(P75)의 채널 폭 모듈레이션(modulation) 상수λ: channel width modulation constant of the PMOS transistor P75
VDS : PMOS 트랜지스터(P75)의 드레인-소스(Drain-Source) 전압
V DS : Drain-Source Voltage of PMOS Transistor (P75)
위의 [수학식 3]에서, PMOS 트랜지스터(P75)에 흐르는 전류의 크기는 게이트-소스 전압(VGS)에 의해 조절되며, 게이트-소스 전압(VGS)의 크기가 문턱 전압(VTH) 이상일 때 PMOS 트랜지스터(P75)가 턴온되어 동작한다.In
[수학식 1]과 [수학식 2]를 [수학식 3]에 대입하고, 다음의 [수학식 4]를 만족하는 게이트-소스 전압(VGS)을 선택하면 온도에 따른 전류를 [수학식 5]와 같이 표현할 수 있다.
Substituting [Equation 1] and [Equation 2] into [Equation 3] and selecting the gate-source voltage (V GS ) satisfying the following [Equation 4], the current according to the temperature 5].
도 7b의 바이어스 회로가 적용된 제 2 발진부(303)는 [수학식 5]의 km 조건에 의해 온도에 따른 출력 주파수 특성이 결정된다. 예를 들어, km = -2인 경우 PMOS 트랜지스터(P75)에 흐르는 전류 ID는 온도에 무관한 특성을 가지고, km = -1인 경우 전류 ID는 온도에 정비례하는 관계가 된다. 여기에서 km 값은 바이어스 회로의 MOS 트랜지스터(P73, P74, P75, N72, N73, N74)의 사이즈, 특히 채널 폭(Width)을 적절히 선택해 줌으로써 조절이 가능하다.In the
이렇게 km 값의 조절을 통해 온도 변화에 따른 전류 ID의 특성이 결정되고, ID의 크기에 따라 바이어스 전압(Vp, Vn)의 크기가 결정된다. 바이어스 전압(Vp, Vn)은 각각 도 6의 트랜지스터(P61, N61)에 게이트 전압으로 인가되고, 트랜지스터(P61, N61)에 의해 지연부(609)를 흐르는 전류는 도 7b의 PMOS 트랜지스터(P75)를 흐르는 전류 ID와 동일한 특성을 가지게 된다.The characteristics of the current I D according to the temperature change are determined by adjusting the km value, and the magnitudes of the bias voltages Vp and Vn are determined according to the size of the I D. The bias voltages Vp and Vn are respectively applied as the gate voltages to the transistors P61 and N61 of FIG. 6, and the current flowing through the
즉, 온도의 변화에 따라 바이어스 전압(Vp, Vn)의 크기가 변화하고, 그에 따라 지연부(609)를 흐르는 전류의 크기가 변화하면서 온도에 따른 지연부(609)의 지연 시간이 결정되며, 이것이 도 4a에 도시된 바와 같이 온도의 증가에 따라 비선형적으로 증가하는 제 2 주기신호(PS2)의 주파수 특성으로 나타나게 된다. 여기에서 온도에 따른 제 2 주기신호(PS2)의 주파수 특성은 제 1 주기신호(PS2)의 주파수 특성이 가지는 비선형성을 상쇄시켜 두 주파수 특성의 차이가 도 4b와 같이 선형적으로 되도록 조절된다.
That is, the magnitudes of the bias voltages Vp and Vn change as the temperature changes, and accordingly the delay time of the
도 8은 도 3의 공정 변화 보상부(305)의 일 실시예 구성도이다.FIG. 8 is a diagram illustrating an embodiment of the process
동일한 온도 조건이더라도 제 1, 2 주기신호(PS1, PS2)의 주파수는 제 1, 2 발진부(301, 303)의 공정 변화에 의해 달라질 수 있다. 따라서, 온도 측정 결과의 정확성을 더욱 향상시키기 위해서는 정해진 조건에서 제 1, 2 주기신호(PS1, PS2)의 주파수 범위를 파악하여 제 1, 2 발진부(301, 303)의 공정 변화 정도를 확인하고 이를 보상해 주어야 한다. 공정 변화 보상부(305)는 이러한 역할을 수행한다.Even under the same temperature condition, the frequencies of the first and second periodic signals PS1 and PS2 may be changed by process changes of the first and
도 8을 참조하면, 공정 변화 보상부(305)는, 일정 시간 동안 제 1 주기신호(PS1) 또는 제 2 주기신호(PS2)의 활성화 횟수를 카운팅하여 공정 변화 코드(q<0:2>)를 생성하는 카운팅부(801), 공정 변화 코드(q<0:2>)를 기준 코드와 비교하여 피드백 신호(FB1<1:N> 또는 FB2<1:N>)를 생성하는 피드백 생성부(805)를 포함한다. 또한, 카운팅부(801)가 고정된 시간 동안 카운팅 동작을 수행하도록 하는 제 1, 2 제어신호(CTRL1, CTRL2)를 생성하는 제어부(803)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, the process change compensator 305 counts the number of activations of the first periodic signal PS1 or the second periodic signal PS2 for a predetermined time to process change codes q <0: 2>. A
본 실시예에서는 제 1 발진부(301)의 공정 변화 보상을 위한 피드백 신호(FB1<1:N>)를 통해 공정 변화 보상부(305)의 동작을 설명한다. 제 2 발진부(303)에 대해서도 동일하게 적용 가능하다.In the present embodiment, the operation of the
카운팅부(801)는 카운터(811 ~ 813)와 샘플러(814 ~ 816)를 포함하여 구성된다. 제 1 주기신호(PS1)가 카운팅부(801)로 입력되면 제 1 제어신호(CTRL1)의 활성화 시점부터 카운터(811 ~ 813)가 카운팅 동작을 수행하여 공정 변화 코드(q<0:2>)를 생성한다. 샘플러(814 ~ 816)는 제 2 제어신호(CTRL2)가 활성화되는 시점에서 공정 변화 코드(q<0:2>)를 샘플링하여 피드백 생성부로 전달한다.The
피드백 생성부(805)는 온도 조건에 따른 기준 코드를 저장하고 있으며, 제 2 제어신호(CTRL2) 활성화 시점의 공정 변화 코드(q<0:2>)를 저장된 기준 코드와 비교하여 제 1 발진부(301)의 공정 변화를 보상해 주기 위한 피드백 신호(FB1<1:N>)를 생성한다.
The
도 9는 도 8의 카운팅부(801)의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.9 is a timing diagram for describing an operation of the
도 9에 도시된 바와 같이, 카운팅부(801)에서는 제 1 제어신호(CTRL1)의 활성화 시점부터 제 2 제어신호(CTRL2)의 활성화 시점까지의 고정된 시간 동안에 제 1 주기신호(PS1)의 활성화 횟수를 카운팅하게 된다. 만약 피드백 생성부(805)에 일반적인 공정 조건에서의 기준 코드가 "001" 또는 "110"으로 저장되어 있다면, 도 9에서 제 2 제어신호(CTRL2)의 활성화 시점에서의 공정 변화 코드(q<0:2>)가 "001"이므로, 본 실시예에서의 제 1 발진부(301)는 일반적인 공정 조건에 부합하는 것이 된다. 그러나, 만약 제 2 제어신호(CTRL2)의 활성화 시점에서의 공정 변화 코드(q<0:2>)가 "101", "011" 또는 "111"이라면 제 1 주기신호(PS1)의 주파수가 기준보다 낮은 것이고, 공정 변화 코드(q<0:2>)가 "010", "100" 또는 "000"이라면 제 1 주기신호(PS1)의 주파수가 기준보다 높은 것이다. 이러한 경우 공정 변화에 대한 보상이 필요하게 된다.As shown in FIG. 9, the
이러한 공정 변화 보상부(305)의 공정 조건 확인 과정은 본 발명의 온도 측정 단계 이전에 짧은 시간에 걸쳐 1회 진행될 수 있으며, 이후에는 저장된 피드백 신호(FB1<1:N>)를 통해 공정 변화를 보상한 발진부(301)의 출력을 얻을 수 있다.
The process condition checking process of the process
도 10은 도 6의 전류 공급부(601, 605)를 공정 변화 보상이 가능한 형태로 설계한 구성도이다.FIG. 10 is a configuration diagram in which the
도 10에 도시된 바와 같이, 전류 공급부(601)는 피드백 신호(FB1<1:N>)에 의해 스위칭 온/오프 되어 바이어스 전압(Vp)의 인가 여부가 결정되는 PMOS 트랜지스터(PM1 ~ PMn)를 포함하고, 전류 공급부(605)는 피드백 신호(FB1<1:N>)에 의해 스위칭 온/오프 되어 바이어스 전압(Vn)의 인가 여부가 결정되는 NMOS 트랜지스터(NM1 ~ NMn)를 포함한다. 도시된 스위치는 패스게이트 등으로 간단하게 구현이 가능하다.As illustrated in FIG. 10, the
피드백 신호(FB<1:N>)를 통해 각 PMOS 트랜지스터(PM1 ~ PMn) 및 NMOS 트랜지스터(NM1 ~ NMn)의 턴온 여부를 결정함으로써 지연부(609)를 흐르는 전류의 크기를 조절할 수 있고, 이를 통해 지연 시간을 늘리거나 줄일 수 있으므로 공정 변화에 의한 주파수 오차를 보상할 수 있게 된다.
By determining whether each of the PMOS transistors PM1 to PMn and the NMOS transistors NM1 to NMn is turned on through the feedback signals FB <1: N>, the magnitude of the current flowing through the
도 11은 도 3의 온도 정보 생성부(307)의 제 1 실시예 구성도이다.FIG. 11 is a configuration diagram of the first embodiment of the temperature
도 11을 참조하면, 제 2 실시예에 의한 온도정보 생성부(307)는, 제 1 주기신호(PS1)의 활성화 횟수를 카운팅하여 제 1 코드(UP<0:7>)를 생성하고 제 2 주기신호(PS2)의 활성화 횟수를 카운팅하여 제 2 코드(DOWN<0:7>)를 생성하는 카운팅부(1101) 및 제 1 코드(UP<0:7>)와 제 2코드(DOWN<0:7>)의 차이 값을 온도 정보(TCODE<0:7>)로 변환하는 연산부(1107)를 포함한다. 또한, 제 1 주기신호(PS1) 및 다수의 다중 위상 신호(MP<0:2>)를 이용하여 미세 코드(FCODE<0:3>)를 더 생성하는 미세코드 생성부(1109)를 더 포함할 수 있다. 여기에서 제 1 코드(UP<0:7>), 제 2 코드(DOWN<0:7>) 및 온도 정보(TCODE<0:7>)는 8비트의 디지털 신호이고, 미세 코드(FCODE<0:3>)는 4비트의 디지털 신호이다.Referring to FIG. 11, the temperature
카운팅부(1101)는 제 1 코드(UP<0:7>)를 생성하는 제 1 카운터(1103)와 제 2 코드(DOWN<0:7>)를 생성하는 제 2 카운터(1105)를 포함한다. 제 1 카운터(1103)와 제 2 카운터(1105)는 일정 시간 동안에 각각 제 1 주기신호(PS1)와 제 2 주기신호(PS2)의 활성화 횟수를 카운팅하여 제 1 코드(UP<0:7>)와 제 2 코드(DOWN<0:7>)를 생성한다.The
여기에서, 카운팅부(1101)의 카운터 비트 수를 높이거나 낮춤으로써 온도 감지의 해상도를 높이거나 낮출 수 있다. 따라서 원하는 온도 측정 장치의 스펙에 맞도록 온도 감지 회로의 해상도 조절이 가능하다.Here, the resolution of temperature sensing may be increased or decreased by increasing or decreasing the number of counter bits of the
연산부(1107)는 제 1 코드(UP<0:7>)의 값에서 제 2 코드(DOWN<0:7>)의 값을 뺀 결과를 온도 정보(TCODE<0:7>)로 출력한다. 제 1 코드(UP<0:7>)의 값은 제 1 주기신호(PS1)의 주파수를, 제 1 코드(UP<0:7>)의 값은 제 2 주기신호(PS2)의 주파수를 의미하므로, 온도 정보(TCODE<0:7>)는 양 주파수의 차이값을 디지털 신호로 변환한 형태가 된다.
The
도 12는 도 3의 온도 정보 생성부(307)의 제 2 실시예 구성도이다.12 is a configuration diagram of a second embodiment of the temperature
도 12를 참조하면, 제 2 실시예에 의한 온도 정보 생성부(307)는, 제 1 구간 동안 제 1 주기신호(PS1)의 활성화 횟수를 업 카운팅하고, 제 2 구간 동안 제 2 주기신호(PS2)의 활성화 횟수를 다운 카운팅하여 온도 정보(TCODE<0:7>)를 생성하는 업-다운 카운팅부(1201)를 포함한다. 여기에서 제 1 구간과 제 2 구간의 크기는 동일하다. 또한, 제 1 주기신호(PS1) 및 다수의 다중 위상 신호(MP<0:2>)를 이용하여 미세 코드(FCODE<0:3>)를 더 생성하는 미세코드 생성부(1109)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 12, the temperature
업-다운 카운팅부(1201)는, 제 1 주기신호(PS1)와 제 2 주기신호(PS2)를 선택적으로 통과시키는 MUX(1203) 및 MUX(1203) 통과 신호의 활성화 횟수를 업 카운팅 또는 다운 카운팅하여 온도 정보(TCODE<0:7>)를 생성하는 업-다운 카운터(1205)를 포함한다. 여기에서, 제 1 실시예에서와 마찬가지로, 카운터 비트 수를 조절하여 원하는 제품의 스펙에 맞도록 해상도를 조절할 수 있다.
The up-down
도 13는 도 12의 업-다운 카운팅부(1201)의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.FIG. 13 is a timing diagram for describing an operation of the up-down
먼저 제 1 구간에서 리셋 신호(Reset)가 활성화되면 업-다운 카운터(1205)가 초기화되고, 업다운 신호(Up-Down)가 "하이(High)" 상태로 MUX(1203)와 업-다운 카운터(1205)에 인가된다. 업다운 신호(Up-Down)가 "하이"일 때 MUX(1203)는 제 1 주기신호(PS1)를 통과시키고, 업-다운 카운터(1205)는 입력받은 제 1 주기신호(PS1)의 활성화 횟수를 업 카운팅한다.First, when the reset signal Reset is activated in the first section, the up-
제 2 구간에서는 업-다운 신호(Up-Down)가 "로우(Low)" 상태로 바뀌어 MUX(1203)와 업-다운 카운터(1205)에 인가된다. 업다운 신호(UP-Down)가 "로우"일 때 MUX(1203)는 제 2 주기신호(PS2)를 통과시키고, 업-다운 카운터(1205)는 입력받은 제 2 주기신호(PS2)의 활성화 횟수를 다운 카운팅한다.In the second section, the up-down signal is changed to the "low" state and applied to the
이어서 리셋 신호(Reset)가 다시 활성화되면, 그 시점의 카운팅 값이 카운터 버퍼(도면에 미도시) 등에 저장되었다가 온도 정보(TCODE<0:7>)로 출력되면서 한 주기의 온도 측정이 종료된다.
Subsequently, when the reset signal Reset is activated again, the counting value at that time is stored in a counter buffer (not shown) and output as temperature information TCODE <0: 7>. .
도 14는 도 11의 미세 코드 생성부(1109)의 일 실시예 구성도이고, 도 15는 신호의 파형에 따른 미세 코드(FCODE<0:4>)를 나타낸 도면이다.FIG. 14 is a block diagram illustrating an example of the
도 14를 참조하면, 미세 코드 생성부(1109)는, 제 1 주기신호(PS1)와 다중 위상 신호(MP<0:2>)를 샘플링하는 샘플러(1401 ~ 1404) 및 샘플링 결과를 이용하여 미세 코드(FCODE<0:3>)를 생성하는 코드 생성기(1405)를 포함한다.Referring to FIG. 14, the fine
샘플러(1401 ~ 1404)는 코드 발생 신호(FCG)가 "하이"로 활성화되는 시점에 제 1 주기신호(PS1) 및 다수의 다중 위상 신호(MP<0> ~ MP<2>)의 활성화 여부를 파악하여 출력하고, 코드 생성기(1405)는 이 출력 결과를 이용하여 미세 코드(FCODE<0:3>)를 생성한다. 생성된 미세 코드(FCODE<0:3>)는 제 1 주기신호(PS1)의 한 주기를 8등분하여 온도를 더욱 미세하게 표현하는 효과를 가져오게 된다.The
만약 하나의 위상만을 가지는 제 1 주기신호(PS1)만을 이용하여 주파수를 측정할 경우, 라이징 엣지(Rising Edge)의 개수에 의해 주파수가 측정되므로, 도 15에서와 같이 주파수가 미세하게 다른 8개의 제 1 주기신호(PS1)가 생성되더라도 일정 시간 내에 라이징 엣지가 나타나는 횟수는 모두 3회로 동일하여 주파수 측정 결과는 모두 동일한 온도 정보(TCODE<0:7>)로 표현된다.If the frequency is measured using only the first periodic signal PS1 having only one phase, since the frequency is measured by the number of rising edges, as shown in FIG. Even if one periodic signal PS1 is generated, the number of times the rising edge appears within a predetermined time is the same as three times, and the frequency measurement results are all expressed by the same temperature information (TCODE <0: 7>).
그러나 본 발명에서는 도 15에 도시된 바와 같이 코드 발생 신호(FCG)의 활성화 시점에서 위상이 서로 다른 4개의 신호(PS1, MP<0> ~ MP<2>)의 출력값을 이용하여 8개의 서로 다른 미세 코드(FCODE<0:3>)를 생성함으로써 온도 측정의 해상도를 크게 높일 수가 있다.
However, in the present invention, as illustrated in FIG. 15, eight different signals are output by using output values of four signals PS1 and MP <0> to MP <2> having different phases at the time of activation of the code generation signal FCG. By generating the fine codes FCODE <0: 3>, the resolution of the temperature measurement can be greatly increased.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by.
Claims (15)
온도가 높아질수록 주파수가 높아지는 제 2 주기신호를 생성하는 제 2 발진부;
상기 제 1 주기신호 및 상기 제 2 주기신호의 주파수 차이를 이용하여 온도 정보를 생성하는 온도 정보 생성부; 및
상기 제 1 주기신호 또는 상기 제 2 주기신호를 이용하여 상기 제 1 발진부 또는 상기 제 2 발진부의 공정변화를 파악하고, 상기 공정변화를 보상하기 위한 피드백 신호를 생성하는 공정 변화 보상부를 포함하고,
상기 제 1 발진부는 다수의 제1지연단을 포함하고, 상기 제1지연단에 흐르는 전류량은 온도가 높아질수록 적어지고,
상기 제 2 발진부는 다수의 제2지연단을 포함하고, 상기 제2지연단에 흐르는 전류량은 온도가 높아질수록 많아지고,
상기 제 1 발진부 또는 상기 제 2 발진부는 상기 피드백 신호에 응답하여 상기 제 1 주기신호 또는 상기 제 2 주기신호를 생성하는
온도 감지 회로.
A first oscillator for generating a first periodic signal whose frequency decreases as the temperature increases;
A second oscillator for generating a second periodic signal whose frequency increases as the temperature increases;
A temperature information generator configured to generate temperature information by using a frequency difference between the first periodic signal and the second periodic signal; And
A process change compensator configured to determine a process change of the first oscillator or the second oscillator by using the first periodic signal or the second periodic signal, and to generate a feedback signal for compensating the process change;
The first oscillator includes a plurality of first delay stages, and the amount of current flowing through the first delay stages decreases as the temperature increases.
The second oscillator includes a plurality of second delay stages, and the amount of current flowing in the second delay stage increases as the temperature increases.
The first oscillator or the second oscillator generates the first periodic signal or the second periodic signal in response to the feedback signal.
Temperature sensing circuit.
상기 제 1 주기신호 및 상기 제 2 주기신호의 주파수는 온도에 대해 비선형적인 특성을 가지고,
상기 제 1 주기신호 및 상기 제 2 주기신호의 주파수 차이는 온도에 대해 선형적인 특성을 가지는
온도 감지 회로.
The method of claim 1,
Frequency of the first periodic signal and the second periodic signal has a non-linear characteristic with respect to temperature,
The frequency difference between the first periodic signal and the second periodic signal has a linear characteristic with respect to temperature.
Temperature sensing circuit.
상기 온도 정보 생성부는
상기 제 1 주기신호의 활성화 횟수를 카운팅하여 제 1 코드를 생성하고 상기 제 2 주기신호의 활성화 회수를 카운팅하여 제 2 코드를 생성하는 카운팅부; 및
상기 제 1 코드 및 상기 제 2 코드의 차이 값을 상기 온도 정보로 변환하는 연산부를 포함하는
온도 감지 회로.
The method of claim 1,
The temperature information generation unit
A counting unit generating a first code by counting the number of activations of the first periodic signal, and generating a second code by counting the number of activations of the second periodic signal; And
And a calculator configured to convert the difference between the first code and the second code into the temperature information.
Temperature sensing circuit.
상기 제 1 발진부는
상기 제 1 주기신호와 주파수는 동일하되 위상이 다른 다수의 다중 위상 신호를 더 생성하는
온도 감지 회로.
The method of claim 1,
The first oscillator
Further generating a plurality of multi-phase signals of the same frequency but different in phase with the first periodic signal
Temperature sensing circuit.
상기 온도 정보 생성부는
상기 제 1 주기신호 및 상기 다수의 다중 위상 신호를 이용하여 미세 코드를 더 생성하는 미세 코드 생성부를 포함하는
온도 감지 회로.5. The method of claim 4,
The temperature information generation unit
A fine code generation unit configured to further generate a fine code using the first periodic signal and the plurality of multi-phase signals;
Temperature sensing circuit.
상기 제 1 발진부 및 상기 제 2 발진부는
동작 제어 신호의 활성화시에 동작하고, 상기 동작 제어 신호의 비활성화시에는 동작하지 않는
온도 감지 회로.
The method of claim 1,
The first oscillator and the second oscillator
It operates when the operation control signal is activated and does not operate when the operation control signal is inactivated.
Temperature sensing circuit.
상기 제 1 주기신호 및 상기 제 2 주기신호의 주파수는 온도에 대해 비선형적인 특성을 가지고,
상기 제 1 주기신호 및 상기 제 2 주기신호의 주파수 차이는 온도에 대해 선형적인 특성을 가지는
온도 감지 회로.
The method of claim 1,
Frequency of the first periodic signal and the second periodic signal has a non-linear characteristic with respect to temperature,
The frequency difference between the first periodic signal and the second periodic signal has a linear characteristic with respect to temperature.
Temperature sensing circuit.
상기 공정 변화 보상부는
일정 시간 동안 상기 제 1 주기신호 또는 상기 제 2 주기신호의 활성화 횟수를 카운팅하여 공정 변화 코드를 생성하는 카운팅부; 및
상기 공정 변화 코드를 기준 코드와 비교하여 상기 피드백 신호를 생성하는 피드백 생성부를 포함하는
온도 감지 회로.
The method of claim 1,
The process change compensation unit
A counting unit generating a process change code by counting the number of activations of the first periodic signal or the second periodic signal for a predetermined time; And
And a feedback generator configured to generate the feedback signal by comparing the process change code with a reference code.
Temperature sensing circuit.
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