温度传感器及温度感测方法
【专利摘要】提供一种温度传感器及温度感测方法，即一种温度感测电路及温度感测方法，该温度感测电路包括：延迟单元，延迟输入时钟信号以生成反馈时钟信号，并包括多个逻辑门，所述逻辑门的延迟时间基于温度是可变的；延迟控制单元，将该反馈时钟信号与基准时钟信号进行比较，并根据比较结果控制该延迟单元的每个逻辑门；以及输入信号控制单元，选择该反馈时钟信号和该基准时钟信号的任意一个作为该输入时钟信号，以将该输入时钟信号输入至该延迟单元。利用本发明，能够防止诸如量子化误差或抖动等噪声的累积，从而减小温度测量误差，并且能够减少温度测量电路中的功率消耗。
【专利说明】温度传感器及温度感测方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本中国专利申请要求于2013年I月18日申请的韩国专利申请号10-2013-0006034的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
【技术领域】
[0003]在此公开的本发明涉及一种温度感测电路，且更具体地涉及一种数字温度传感器及一种温度感测方法。
【背景技术】
[0004]现有的温度感测电路过去主要基于模拟电路而设计。模拟温度感测电路具有大尺寸和大功率消耗的局限性。因此，如今已经在研发数字型温度感测电路。作为示例，韩国专利号1173978公开了“温度感测电路及其操作方法”。这种数字温度感测电路会具有温度测量误差，因为其输出时钟信号持续地在环形振荡器中循环，这会导致诸如量子化误差或抖动等噪声的累积。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种具有很小和/或没有温度测量误差的温度感测电路及温度感测方法。
[0006]本发明还提供一种温度感测电路和温度感测方法，能够防止诸如量子化误差或抖动等噪声的累积。
[0007]本发明还提供一种具有低功耗的温度感测电路。
[0008]本发明的目的不限于此。本领域的技术人员应该能从下文描述中清楚了解上文未提到的目的。
[0009]本发明的实施例提供温度感测电路，包括:延迟单元，延迟输入时钟信号以生成反馈时钟信号，并包括多个逻辑门，所述逻辑门的延迟时间基于温度而可变；延迟控制单元，将反馈时钟信号与基准时钟信号进行比较，并根据比较结果控制延迟单元的每个逻辑门；以及输入信号控制单元，基于输入时钟信号的循环周期次数，选择反馈时钟信号和基准时钟信号任意之一作为输入时钟信号，以将输入时钟信号输入至延迟单元。
[0010]在某些实施例中，仅当输入时钟信号循环多达预定周期次数时，输入信号控制单元才可以将反馈时钟信号输入至延迟单元，且在输入时钟信号循环多达预定周期次数后输入信号控制单元将基准时钟信号输入至延迟单元。
[0011]在另外的实施例中，在接收到基准时钟信号的上升沿后，输入信号控制单元可以将反馈时钟信号输入至延迟单元。
[0012]在其他实施例中，每次当输入时钟信号循环多达预定周期次数时，延迟控制单元可以控制每个逻辑门。
[0013]在其他实施例中，延迟控制单元可以控制延迟单元，使得输入时钟信号的N次周期(其中N是2或更大的整数)与基准时钟信号的一次周期同步。
[0014]在其他实施例中，输入信号控制单元可包括:选择信号生成单元，根据输入时钟信号的循环周期次数生成选择控制信号；以及多路复用器，根据选择控制信号选择反馈时钟信号和基准时钟信号任意之一作为输入时钟信号，并将输入时钟信号输入至延迟单元。
[0015]在进一步的实施例中，选择信号生成单元可包括:计数器，对反馈时钟信号的脉冲进行计数；以及比较器，对计数器的计数结果与基准值进行比较，并根据比较结果生成选择控制信号。
[0016]在更进一步的实施例中，在输入时钟信号循环多达预定周期次数后，比较器可以复位计数器以具有初始值，并且从当与基准时钟信号的上升沿相对应地使反馈时钟信号被输入至延迟单元时起，计数器可以对反馈时钟信号的脉冲进行计数。
[0017]在更进一步的实施例中,温度感测电路还可以包括时钟脉冲门(clock gate),对外部时钟信号进行时钟脉冲门控以生成基准时钟信号。
[0018]在再进一步的实施例中，在基准时钟信号的一次周期与输入时钟信号的N次周期同步后，针对外部时钟信号的预定时钟周期时段，时钟脉冲门可以输出低电平信号作为基准时钟信号。
[0019]在再进一步的实施例中，温度感测电路还可以包括温度计算单元，针对由延迟控制单元控制的每个逻辑门而基于控制代码计算温度。
[0020]在发明构思的其他实施例中，温度感测方法包括:将基准时钟信号作为输入时钟信号输入至延迟单元，并延迟该基准时钟信号以生成反馈时钟信号，以及仅当该输入时钟信号循环多达N次周期(其中N是2或更大的整数)时，将该反馈时钟信号循环至该延迟单元；以及在该输入时钟信号循环多达N次周期后，将该基准时钟信号输入至该延迟单元，以及调整该延迟单元的延迟时间以允许该输入时钟信号的N次周期与该基准时钟信号的一次周期同步。
[0021]在某些实施例中，对延迟时间的调整可包括从当输入时钟信号循环多达N次周期时到当基准时钟信号的上升沿被输入时，将基准时钟信号输入至延迟单元。
[0022]在其他实施例中，对延迟时间的调整可包括每次当输入时钟信号的循环多达N次周期次数时调整延迟时间。
[0023]在其他实施例中，该温度感测方法还可包括:对外部时钟信号进行时钟脉冲门控以生成基准时钟信号；以及在该基准时钟信号的一次周期与该输入时钟信号的N次周期同步后，输出低电平信号作为该基准时钟信号，用于该外部时钟信号的预定时钟周期时段。
[0024]在其他实施例中，对该延迟时间的调整可包括:将该输入时钟信号的N次周期与该基准时钟信号的一次周期进行比较，计算用于延迟控制代码的I位信息，其根据该比较的结果而在外部时钟信号的每(2k-l)(其中k=l，2，…，K)次周期时控制该延迟单元的逻辑门，以及针对该外部时钟信号的2K-1次周期确定用于调整该延迟单元的延迟时间的K位延迟控制代码。
[0025]在其他实施例中，对该延迟时间的调整可包括:在该外部时钟信号的2m (其中m=l，2，…，K-1)次周期，输入低电平信号作为该输入时钟信号，用于确定在该外部时钟信号的(2k-l)(其中k=l，2，…，K)次周期时的该延迟控制代码。
[0026]在进一步的实施例中，该温度感测方法还可以包括基于K位延迟控制代码计算温度。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]包括附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图被合并和组成说明书的一部分。附图与说明书一起示出本发明的示例性实施例，用于解释本发明的原理。在附图中:
[0028]图1是示出根据本发明实施例的温度感测电路的配置图；
[0029]图2是示出图1的温度感测电路的具体配置图；
[0030]图3是示出图2的温度感测电路的具体配置图；
[0031]图4示出根据本发明实施例的形成温度感测电路的精细延迟单元；
[0032]图5示出根据本发明实施例的形成温度感测电路的粗放延迟单元；
[0033]图6是示出根据本发明实施例的温度感测方法的流程图；
[0034]图7A和图7B是来自根据本发明实施例的温度感测电路的信号的时序(timing)图；
[0035]图8是示出根据本发明实施例的温度感测电路的温度测量误差与实际温度的关系的曲线图；以及
[0036]图9是示出根据本发明实施例的温度感测电路的测量温度与实际温度的关系的曲线图。
【具体实施方式】
[0037]下面将参照附图对本发明的实施例进行更具体的描述。然而，本发明可以具体实现为不同的形式，并且不受这里所提出的实施例的局限而构成。反而这些实施例的提供使得本公开将得以充分而完整，并且将本发明的范围充分传达给本领域的技术人员。
[0038]下文中，将结合附图关于本发明的示例性实施例而进行描述。
[0039]除非另行限定，本文所用到的所有术语(包括科技术语)具有与示例性实施例所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还须了解，诸如在通用词典中定义的这些术语应该被解释为具有与它们在相关领域背景中的含义一致的含义，并且不应被解释为理想化的或过于正式的意义(overly formal sense),除非在此明确地如此限定。
[0040]须了解，当部件被称为是“连接至”或“耦接至”等时，其能够被直接连接至或耦接至其他部件，或者可以存在中间部件。对公知的部件和温度感测电路的处理技术的描述被省略，从而不会不必要地混淆这里的实施例。
[0041]根据在环形振荡器中的输入时钟循环的周期次数(number of cycles)，根据本发明实施例的温度感测电路选择性地输入反馈至延迟单元的反馈时钟信号或输入基准时钟信号。由于每当在环形振荡器中的输入时钟信号循环多达预定的周期次数时可以输入基准时钟信号，而环形振荡器可以在基准时钟信号的每个周期得以复位，因而可以减少温度测量误差(呈现为量子化误差或当输入时钟信号在环形振荡器中长时间循环时累积的抖动噪声)。
[0042]图1是示出根据本发明实施例的温度感测电路的配置图。参照图1，根据本发明实施例的温度感测电路100包括延迟单元110、延迟控制单元120、输入信号控制单元130以及温度计算单元150。[0043]延迟单元110对输入时钟信号进行延迟以输出反馈时钟信号。延迟单元110包括延迟时间基于温度而可变的延迟元件(delay cell)。延迟单元110的延迟时间可以表现为多个延迟元件(逻辑门)的延迟时间之和。输入信号控制单元130选择基准时钟信号和反馈时钟信号之一作为输入时钟信号。当反馈时钟信号被选作输入时钟信号时，温度感测电路100用作环形振荡器。
[0044]延迟控制单元120通过控制延迟单元110的每个逻辑门而调整延迟时间。当延迟单元110的延迟时间变少时，对于基准时钟信号的一个时段，反馈时钟信号在环形振荡器中循环的周期次数会增加，并且因此反馈时钟信号(来自环形振荡器的输出时钟信号)的频率将会增加。当延迟单元110的延迟时间增加时，反馈时钟信号的频率将会减小。
[0045]延迟控制单元120将在反馈时钟信号的N次周期时的相位与基准时钟信号的一次周期的相位进行比较，并且根据比较结果而控制延迟单元110的每个逻辑门。延迟控制单元120可以在基准时钟信号的每个上升沿核查在反馈时钟信号的每N次周期时的相位以控制延迟单元110的延迟时间。延迟单元110的单个延迟元件(逻辑门)例如可以将信号延迟互补金属氧化物半导体(CMOS)门的一延迟时间，如等式(I )。
【权利要求】
1.一种温度感测电路，包括: 延迟单元，延迟输入时钟信号以生成反馈时钟信号，并包括多个逻辑门； 延迟控制单元，通过将该反馈时钟信号与基准时钟信号进行比较而控制该延迟单元的每个所述逻辑门；以及 输入信号控制单元，基于该输入时钟信号的循环周期次数，选择该反馈时钟信号以及该基准时钟信号的任意一个作为该输入时钟信号，以将该输入时钟信号输入至该延迟单示。
2.根据权利要求1所述的温度感测电路，其中仅当该输入时钟信号循环多达预定周期次数时，该输入信号控制单元将该反馈时钟信号输入至该延迟单元，以及在该输入时钟信号循环多达该预定周期次数之后，该输入信号控制单元将该基准时钟信号输入至该延迟单示。
3.根据权利要求2所述的温度感测电路，其中，在接收到该基准时钟信号的上升沿之后，该输入信号控制单元将该反馈时钟信号输入至该延迟单元。
4.根据权利要求1所述的温度感测电路，其中每次当该输入时钟信号循环多达该预定周期次数时，该延迟控制单元控制每个所述逻辑门。
5.根据权利要求1所述的温度感测电路，其中该延迟控制单元控制该延迟单元，使得该输入时钟信号的N次周期与该基准时钟信号的一次周期同步，其中N是2或更大的整数。
6.根据权利要求1所述的温度感测电路，其中该输入信号控制单元包括: 选择信号生成单元，根据该输入时钟信号的循环周期次数生成选择控制信号；以及 多路复用器，根据该选择控制信号选择该反馈时钟信号以及该基准时钟信号的任意一个作为该输入时钟信号，并将该输入时钟信号输入至该延迟单元。
7.根据权利要求6所述的温度感测电路，其中该选择信号生成单元包括: 计数器，对该反馈时钟信号的脉冲进行计数；以及 比较器，将该计数器的计数结果与基准值进行比较，并根据该比较的结果生成该选择控制信号。
8.根据权利要求7所述的温度感测电路，其中在该输入时钟信号循环多达该预定周期次数后，该比较器复位该计数器以具有初始值，以及从与该基准时钟信号的上升沿相对应将该反馈时钟信号输入至该延迟单元时起，该计数器对该反馈时钟信号的脉冲进行计数。
9.根据权利要求1所述的温度感测电路，还包括时钟脉冲门，对外部时钟信号进行时钟脉冲门控以生成该基准时钟信号。
10.根据权利要求9所述的温度感测电路，其中，在该基准时钟信号的一次周期与该输入时钟信号的N次周期同步后，该时钟脉冲门输出低电平信号作为该基准时钟信号，用于该外部时钟信号的预定时钟周期时段。
11.根据权利要求1至10中任意一项所述的温度感测电路，还包括温度计算单元，基于由该延迟控制单元控制的每个所述逻辑门的控制代码来计算温度。
12.一种温度感测方法，包括: 将基准时钟信号作为输入时钟信号输入至延迟单元，并延迟该基准时钟信号以生成反馈时钟信号，以及仅当该输入时钟信号循环多达N次周期时，将该反馈时钟信号循环至该延迟单元，其中N是2或更大的整数；以及在该输入时钟信号循环多达N次周期后，将该基准时钟信号输入至该延迟单元，以及调整该延迟单元的延迟时间以允许该输入时钟信号的N次周期与该基准时钟信号的一次周期同步。
13.根据权利要求12所述的温度感测方法，其中对该延迟时间的调整包括从当该输入时钟信号循环多达N次周期时到当该基准时钟信号的上升沿被输入时，将该基准时钟信号输入至该延迟单元。
14.根据权利要求12所述的温度感测方法，其中对该延迟时间的调整包括每次当该输入时钟信号循环多达该N次周期次数时调整该延迟时间。
15.根据权利要求12所述的温度感测方法，还包括: 对外部时钟信号进行时钟脉冲门控以生成该基准时钟信号；以及 在该基准时钟信号的一次周期与该输入时钟信号的N次周期同步后，输出低电平信号作为该基准时钟信号，用于该外部时钟信号的预定时钟周期时段。
16.根据权利要求12所述的温度感测方法，其中对该延迟时间的调整包括:将该输入时钟信号的N次周期与该基准时钟信号的一次周期进行比较，计算用于延迟控制代码的I位信息，其根据该比较的结果而在外部时钟信号的每(2k-l)(其中k=l，2，…，K)次周期时控制该延迟单元的逻 辑门，以及针对该外部时钟信号的2K-1次周期确定用于调整该延迟单元的延迟时间的K位延迟控制代码。
17.根据权利要求16所述的温度感测方法，其中对该延迟时间的调整包括在该外部时钟信号的2m (其中m=l,2, "^K-1)次周期输入低电平信号作为该输入时钟信号,用于确定在该外部时钟信号的(2k-l)(其中k=l，2，…，K)次周期时的该延迟控制代码。
18.根据权利要求16所述的温度感测方法，还包括基于该K位延迟控制代码计算温度。
【文档编号】H03K5/135GK103944541SQ201410025513
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月20日 优先权日:2013年1月18日
【发明者】郑盛旭, 柳京昊, 安荣在, 郑东勋 申请人:延世大学校产学协力团