Temperature information output apparatus comprises an analog-digital converter |
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申请号 | JP2007125325 | 申请日 | 2007-05-10 | 公开(公告)号 | JP4982698B2 | 公开(公告)日 | 2012-07-25 |
申请人 | インダストリー−ユニヴァーシティ コーペレイション ファウンデーション ハンヤン ユニヴァーシティIndustry−University Cooperation Foundation Hanyang University; エスケーハイニックス株式会社SK hynix Inc.; | 发明人 | 鍾滿 任; 重植 奇; 在雄 崔; 在眞 李; 明▲竣▼ 蔡; 桂達 郭; 椿錫 鄭; | ||||
摘要 | |||||||
权利要求 | 0を含む正値を有する基準電圧と、 前記基準電圧より更に高い比較電圧との差を積分して第2の電圧を出力する積分手段と、 前記第2の電圧が第1の電圧のレベルに到達するまで入力されるクロックの数をカウントして、第1の電圧のレベルに対応するデジタルコードを出力するカウント手段とを備えることを特徴とするアナログ・デジタル変換器。 前記積分手段から出力される前記第2の電圧が、 時間に比例して増加することを特徴とする請求項1に記載のアナログ・デジタル変換器。 前記積分手段が、 反転端子及び非反転端子からなり、前記非反転端子側に前記比較電圧を受信する演算増幅器と、 該演算増幅器の反転端子側に備えられ、前記基準電圧を受信する抵抗と、 前記演算増幅器の反転端子と出力端との間に備えられるキャパシタとを備えることを特徴とする請求項1に記載のアナログ・デジタル変換器。 前記カウント手段が、 前記第1の電圧及び前記第2の電圧を比較する比較器と、 前記クロック及び前記比較器の出力を受信する論理ゲートと、 該論理ゲートの出力をカウントして、前記デジタルコードを出力するカウンタとを備えることを特徴とする請求項1に記載のアナログ・デジタル変換器。 前記アナログ・デジタル変換器が、 前記積分手段及び前記カウント手段のイネーブルを制御するコントロール部を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のアナログ・デジタル変換器。 温度を感知し、温度に対応する第1の電圧を出力するバンドギャップ部と、 0を含む正値を有する基準電圧と、 前記基準電圧より更に高い比較電圧との差を積分して第2の電圧を出力する積分手段と、 前記第2の電圧が第1の電圧のレベルに到達するまで入力されるクロックの数をカウントして、温度情報コードを出力するカウント手段とを備えることを特徴とする温度情報出力装置。 前記積分手段から出力される前記第2の電圧が、 時間に比例して増加することを特徴とする請求項 6に記載の温度情報出力装置。 前記基準電圧が、 温度の変化に関係なく、一定の値を有する電圧であることを特徴とする請求項 6に記載の温度情報出力装置。 前記積分手段が、 反転端子及び非反転端子からなり、非反転端子側に前記比較電圧を受信する演算増幅器と、 該演算増幅器の反転端子側に備えられ、前記基準電圧を受信する抵抗と、 前記演算増幅器の反転端子と出力端との間に備えられるキャパシタとを備えることを特徴とする請求項 6に記載の温度情報出力装置。 前記カウント手段が、 前記第1の電圧及び前記第2の電圧を比較する比較器と、 前記クロック及び前記比較器の出力を受信する論理ゲートと、 該論理ゲートの出力をカウントして、前記温度情報コードを出力するカウンタとを備えることを特徴とする請求項 6に記載の温度情報出力装置。 前記温度情報出力装置が、 前記積分手段及び前記カウント手段のイネーブルを制御するコントロール部を更に備えることを特徴とする請求項 6に記載の温度情報出力装置。 前記バンドギャップ部が、 温度に応じて変化するバイポーラトランジスタのベース・エミッタ電圧Vbeを用いて前記第1の電圧を生成することを特徴とする請求項 6に記載の温度情報出力装置。 0を含む正値を有する基準電圧と第1の電圧との差を積分して第2の電圧を出力する積分手段と、 前記第2の電圧が予め設定された電圧レベルに到達するまで入力されるクロックの数をカウントして、デジタルコードとして出力するカウント手段とを備えることを特徴とするアナログ・デジタル変換器。 前記積分手段から出力される第2の電圧が、 時間に比例して増加するが、その増加幅は前記第1の電圧に依存していることを特徴とする請求項 13に記載のアナログ・デジタル変換器。 前記積分手段が、 反転端子及び非反転端子からなり、非反転端子側に前記第1の電圧を受信する演算増幅器と、 該演算増幅器の反転端子側に備えられ、前記基準電圧を受信する抵抗と、 前記演算増幅器の反転端子と前記演算増幅器の出力端との間に備えられるキャパシタとを備えることを特徴とする請求項 13に記載のアナログ・デジタル変換器。 前記カウント手段が、 前記第2の電圧及び前記予め設定された電圧レベルを比較する比較器と、 前記クロック及び前記比較器の出力を受信する論理ゲートと、 該論理ゲートの出力をカウントして、前記デジタルコードを出力するカウンタとを備えることを特徴とする請求項 13に記載のアナログ・デジタル変換器。 前記アナログ・デジタル変換器が、 前記積分手段及び前記カウント手段のイネーブルを制御するコントロール部を更に備えることを特徴とする請求項 13に記載のアナログ・デジタル変換器。 温度を感知し、温度に対応する第1の電圧を出力するバンドギャップ部と、 0を含む正値を有する基準電圧と前記第1の電圧との差を積分して第2の電圧を出力する積分手段と、 前記第2の電圧が予め設定された電圧レベルに到達するまで入力されるクロックの数をカウントして、温度情報コードを出力するカウント手段とを備えることを特徴とする温度情報出力装置。 前記積分手段から出力される前記第2の電圧が、 時間に比例して増加するが、その増加幅は前記第1の電圧に依存していることを特徴とする請求項 18に記載の温度情報出力装置。 前記基準電圧が、 温度の変化に関係なく、一定の値を有する電圧であることを特徴とする請求項 18に記載の温度情報出力装置。 前記積分手段が、 反転端子及び非反転端子からなり、非反転端子側に前記第1の電圧を受信する演算増幅器と、 該演算増幅器の反転端子側に備えられ、前記基準電圧を受信する抵抗と、 前記演算増幅器の反転端子と出力端との間に備えられるキャパシタとを備えることを特徴とする請求項 18に記載の温度情報出力装置。 前記カウント手段が、 前記第2の電圧及び前記予め設定された電圧レベルを比較する比較器と、 前記クロック及び前記比較器の出力を受信する論理ゲートと、 該論理ゲートの出力をカウントして、前記温度情報コードを出力するカウンタとを備えることを特徴とする請求項 18に記載の温度情報出力装置。 前記温度情報出力装置が、 前記積分手段及び前記カウント手段のイネーブルを制御するコントロール部を更に備えることを特徴とする請求項 18に記載の温度情報出力装置。 前記バンドギャップ部が、 温度に応じて変化するバイポーラトランジスタのベース・エミッタ電圧Vbeを用いて前記第1の電圧を生成することを特徴とする請求項 18に記載の温度情報出力装置。 前記バンドギャップ部が、 レベルシフタにより第1の電圧レベルを調整して出力することを特徴とする請求項 18に記載の温度情報出力装置。 第1の電圧と、当該第1の電圧より更に 高く、0を含む正値を有する比較電圧との差を積分して第2の電圧を出力する積分手段と、 前記第2の電圧が予め設定された電圧レベルに到達するまで入力されるクロックの数をカウントして、デジタルコードとして出力するカウント手段とを備えることを特徴とするアナログ・デジタル変換器。 前記積分手段から出力される前記第2の電圧が、 時間に比例して増加するが、その増加幅は前記第1の電圧に依存していることを特徴とする請求項 26に記載のアナログ・デジタル変換器。 前記積分手段が、 反転端子及び非反転端子からなり、非反転端子側に前記比較電圧を受信する演算増幅器と、 該演算増幅器の反転端子側に備えられ、前記第1の電圧を受信する抵抗と、 前記演算増幅器の反転端子と出力端との間に備えられるキャパシタとを備えることを特徴とする請求項 26に記載のアナログ・デジタル変換器。 前記カウント手段が、 前記第2の電圧及び前記予め設定された電圧レベルを比較する比較器と、 前記クロック及び前記比較器の出力を受信する論理ゲートと、 該論理ゲートの出力をカウントして、前記デジタルコードを出力するカウンタとを備えることを特徴とする請求項 26に記載のアナログ・デジタル変換器。 前記アナログ・デジタル変換器が、 前記積分手段及び前記カウント手段のイネーブルを制御するコントロール部を更に備えることを特徴とする請求項 26に記載のアナログ・デジタル変換器。 温度を感知し、温度に対応する第1の電圧を出力するバンドギャップ部と、 第1の電圧と、当該第1の電圧より更に 高く、0を含む正値を有する比較電圧との差を積分して第2の電圧を出力する積分手段と、 前記第2の電圧が予め設定された電圧レベルに到達するまで入力されるクロックの数をカウントして温度情報コードを出力するカウント手段とを備えることを特徴とする温度情報出力装置。 前記積分手段から出力される第2の電圧が、 時間に比例して増加するが、その増加幅は前記第1の電圧に依存していることを特徴とする請求項 31に記載の温度情報出力装置。 前記積分手段が、 反転端子及び非反転端子からなり、非反転端子側に前記比較電圧を受信する演算増幅器と、 該演算増幅器の反転端子側に備えられ、前記第1の電圧を受信する抵抗と、 前記演算増幅器の反転端子と出力端との間に備えられるキャパシタとを備えることを特徴とする請求項 31に記載の温度情報出力装置。 前記カウント手段が、 前記第2の電圧及び前記予め設定された電圧レベルを比較する比較器と、 前記クロック及び前記比較器の出力を受信する論理ゲートと、 該論理ゲートの出力をカウントして、前記温度情報コードを出力するカウンタとを備えることを特徴とする請求項 31に記載の温度情報出力装置。 前記温度情報出力装置が、 前記積分手段及び前記カウント手段のイネーブルを制御するコントロール部を更に備えることを特徴とする請求項 31に記載の温度情報出力装置。 前記バンドギャップ部が、 温度に応じて変化するバイポーラトランジスタのベース・エミッタ電圧Vbeを用いて前記第1の電圧を出力することを特徴とする請求項 31に記載の温度情報出力装置。 前記バンドギャップ部が、 レベルシフタにより第1の電圧のレベルを調整して出力することを特徴とする請求項 31に記載の温度情報出力装置。 |
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说明书全文 | 本発明は、アナログ・デジタル変換器(Analog−Digital Converter)を備える温度情報出力装置(On Die Thermal Sensor)に関する。 アナログ・デジタル変換器とは、アナログ形の信号をデジタル形の信号に変える装置をいうが、例えば、アナログ形の電圧を、その電圧に対応するデジタルコードに変える装置をいう。 アナログ・デジタル変換器について説明するために、アナログ・デジタル変換器を備える温度情報出力装置について説明する。 参考に、温度情報出力装置は、半導体メモリ装置(DRAM)などにおいて、温度に応じてリフレッシュ周期を調整するために使用される。 図1は、従来のアナログ・デジタル変換器を備える温度情報出力装置の構成図である。 具体的に、バンドギャップ部100は、バイポーラトランジスタBT(Bipolar Transistor)のベース・エミッタ電圧Vbeの変化が約−1.8mV/℃のものを用いて温度を感知する。 そして、微細に変動するバイポーラトランジスタBJTのベース・エミッタ電圧Vbeを増幅することにより、温度に対し一対一で対応する第1の電圧Vtempを出力する。 すなわち、温度が高いほど、低いバイポーラトランジスタBJTのベース・エミッタ電圧Vbeを出力する。 アナログ・デジタル変換器110は、電圧比較手段120、カウント手段130、変換手段140を備えて構成され、バンドギャップ部100から出力された第1の電圧VtempをデジタルコードDigital codeである温度情報コードThermal codeに変換して出力する。 変換手段140は、デジタル・アナログ変換器DAC(Digital Analog Converter)であって、カウント手段130から出力されるデジタル値である温度情報コードThermal codeに応答してアナログ電圧値である第2の電圧DACOUTを出力する。 参考に、変換手段140に入力される「VULIMIT,VLLIMIT」電圧は、第2の電圧DACOUTが変動できる最大値と最小値とを設定するための電圧である。 また、電圧比較手段120は、第1の電圧Vtempと第2の電圧DACOUTとを比較し、第1の電圧Vtempの電位レベルが、第2の電圧DACOUTの電位レベルより小さい電位レベルであるとき、カウント手段130で予め設定された温度情報コードThermal codeを減少させる減少信号DECを出力し、第1の電圧Vtempの電位レベルが、第2の電圧DACOUTの電位レベルより大きい電位レベルであるとき、カウント手段130で予め設定された温度情報コードThermal codeを増加させる増加信号INCを出力する。 なお、カウント手段130は、電圧比較手段120から制御信号である増加信号INC又は減少信号DECを受信して、内部に予め設定されているデジタルコードを増加又は減少させて温度情報を有する温度情報コード Thermal codeを出力する。 全体的な動作を整理すると、アナログ・デジタル変換器110では、第1の電圧Vtempと第2の電圧DACOUTとを比較し、温度情報コードThermal codeを増加又は減少させることを繰り返すことによって、第2の電圧DACOUTが第1の電圧Vtempを追跡するようになり、また、追跡が完了したときの温度情報コードThermal codeは、第1の電圧Vtempをデジタル変換した値となる。 上述したようなアナログ・デジタル変換器110は、第1の電圧Vtempのデジタル変換の際、第2の電圧DACOUTにより第1の電圧Vtempを追跡(tracking)する方法を使用する。 したがって、このようなアナログ・デジタル変換器を追跡型アナログ・デジタル変換器(Tracking Analog−Digital Converter)という。 図2は、従来の積分型アナログ・デジタル変換器の構成図である。 従来の積分型アナログ・デジタル変換器(Integrating Analog Digital Converter)は、演算増幅器210、抵抗R、キャパシタC、比較器220、ANDゲート230、カウンタ240などを備えて構成される。 その概略的な動作は、演算増幅器210を用いて、負電圧である基準電圧−Vrefを積分し、時間が流れるほど増加する第2の電圧Voutを出力し、当該第2の電圧Voutが第1の電圧Vinに到達するまで入力されるクロックCLKの数をカウントする方法として第1の電圧Vinをデジタルに変換する方式を利用するアナログ・デジタル変換器である。 具体的に、演算増幅器210(OP−Amp:Operational−Amplifier)は、積分を行う。 演算増幅器210の反転端子(−)に流れる電流に関する式を立ててみると、{(0−Vref)/R}=C(d(0−Vout)/dt)となり、これを整理すると、Vout=(Vref/RC)*tになる。 すなわち、演算増幅器210では、時間が流れるほど増加する第2の電圧Voutを出力する。 比較器220は、演算増幅器210から出力された第2の電圧Voutとデジタルに変換しようとするアナログ電圧である第1の電圧Vinとを比較する。 具体的に、第1の電圧(Vin)がより大きいときには、論理「ハイ」レベルの電圧(以下、「ハイ」とする。)を出力するが、第2の電圧(Vout)がより大きいときには、論理「ロー」レベルの電圧(以下、「ロー」とする。)を出力する。 したがって、動作の初期には「ハイ」を出力するが、時間が流れて第2の電圧Voutが第1の電圧Vinより大きくなると、「ロー」を出力する。 ANDゲート230は、比較器220の出力及びクロックCLKを受信して動作する。 したがって、比較器220の出力が「ハイ」のときは、クロックCLKをそのままカウンタ240に出力するが、比較器220の出力が「ロー」のときは、クロックCLKに関係なく、「ロー」を出力する。 カウンタ240は、ANDゲート230から出力される「ハイ」の個数をカウントしてデジタルコードDigital codeを生成する。 すなわち、第2の電圧Voutが第1の電圧Vinより大きくなるまでの間、クロックCLKをカウントしてデジタルコードDigital codeを生成するが、このような原理を利用してアナログ形の第1の電圧Vinをデジタル形のデジタルコードDigital codeに変換する。 積分型アナログ・デジタル変換器(図2)は、上述の追跡型アナログ・デジタル変換器(図1の変換器)より更に誤差の少ないアナログ・デジタル変換作業を行うことができる。 しかし、半導体メモリ装置などでは積分型アナログ・デジタル変換器(図2)はほとんど使用されていない。 その理由としては、従来の積分型アナログ・デジタル変換器(図2)は、演算増幅器から出力される第2の電圧Voutが正値を有するようにするため、反転端子(−)に入力される基準電圧として負電圧−Vrefを使用するということにある。 なぜならば、負電圧−Vrefを生成するためには、従来の回路に加えて負電圧をポンピングする電荷ポンプを必要とするが、これは、チップ(chip)の面積を増加させ、電流消費を増加させるという問題を伴うからである。 本発明は、上記した従来の技術の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、負(negative)電圧を必要としない積分型アナログ・デジタル変換器(Integrating Analog−Digital Converter )を備える温度情報出力装置(On Die Thermal Sensor)を提供することにある。 そこで、上記の目的を達成するための本発明の第1の実施形態に係るアナログ・デジタル変換器は、基準電圧と、当該基準電圧より更に高い比較電圧との差を積分して第2の電圧を出力する積分手段と、前記第2の電圧が第1の電圧のレベルに到達するまで入力されるクロックの数をカウントして、第1の電圧のレベルに対応するデジタルコードを出力するカウント手段とを備える。 また、上記の目的を達成するための本発明の第1の実施形態に係る温度情報出力装置は、温度を感知し、温度に対応する第1の電圧を出力するバンドギャップ部と、基準電圧と、当該基準電圧より更に高い比較電圧との差を積分して第2の電圧を出力する積分手段と、前記第2の電圧が第1の電圧のレベルに到達するまで入力されるクロックの数をカウントして、温度情報コードを出力するカウント手段とを備える。 なお、上記の目的を達成するための本発明の第2の実施形態に係るアナログ・デジタル変換器は、0を含む正値を有する基準電圧と第1の電圧との差を積分して第2の電圧を出力する積分手段と、前記第2の電圧が予め設定された電圧レベルに到達するまで入力されるクロックの数をカウントして、デジタルコードとして出力するカウント手段とを備える。 また、上記の目的を達成するための本発明の第2の実施形態に係る温度情報出力装置は、温度を感知し、温度に対応する第1の電圧を出力するバンドギャップ部と、0を含む正値を有する基準電圧と前記第1の電圧との差を積分して第2の電圧を出力する積分手段と、前記第2の電圧が予め設定された電圧レベルに到達するまで入力されるクロックの数をカウントして、温度情報コードを出力するカウント手段とを備える。 なお、上記の目的を達成するための本発明の第3の実施形態に係るアナログ・デジタル変換器は、アナログ信号である第1の電圧と、当該第1の電圧より更に高い比較電圧との差を積分して第2の電圧を出力する積分手段と、前記第2の電圧が予め設定された電圧レベルに到達するまで入力されるクロックの数をカウントしてデジタルコードとして出力するカウント手段とを備える。 更に、上記の目的を達成するための本発明の第3の実施形態に係る温度情報出力装置は、温度を感知し、温度に対応する第1の電圧を出力するバンドギャップ部と、第1の電圧と、当該第1の電圧より更に高い比較電圧との差を積分して第2の電圧を出力する積分手段と、前記第2の電圧が予め設定された電圧レベルに到達するまで入力されるクロックの数をカウントして、温度情報コードを出力するカウント手段とを備える。 すなわち、第一の発明としては、基準電圧と、当該基準電圧より更に高い比較電圧との差を積分して第2の電圧を出力する積分手段と、前記第2の電圧が第1の電圧のレベルに到達するまで入力されるクロックの数をカウントして、第1の電圧のレベルに対応するデジタルコードを出力するカウント手段とを備えることを特徴とするアナログ・デジタル変換器を提供する。 第二の発明としては、前記積分手段から出力される前記第2の電圧が、時間に比例して増加することを特徴とする第一の発明に記載のアナログ・デジタル変換器を提供する。 第三の発明としては、前記積分手段が、反転端子及び非反転端子からなり、前記非反転端子側に前記比較電圧を受信する演算増幅器と、該演算増幅器の反転端子側に備えられ、前記基準電圧を受信する抵抗と、前記演算増幅器の反転端子と出力端との間に備えられるキャパシタとを備えることを特徴とする第一の発明に記載のアナログ・デジタル変換器を提供する。 第四の発明としては、前記カウント手段が、前記第1の電圧及び前記第2の電圧を比較する比較器と、前記クロック及び前記比較器の出力を受信する論理ゲートと、該論理ゲートの出力をカウントして、前記デジタルコードを出力するカウンタとを備えることを特徴とする第一の発明に記載のアナログ・デジタル変換器を提供する。 第五の発明としては、前記アナログ・デジタル変換器が、前記積分手段及び前記カウント手段のイネーブルを制御するコントロール部を更に備えることを特徴とする第一の発明に記載のアナログ・デジタル変換器を提供する。 第六の発明としては、前記基準電圧が、0を含む正値を有することを特徴とする第一の発明に記載のアナログ・デジタル変換器を提供する。 第七の発明としては、温度を感知し、温度に対応する第1の電圧を出力するバンドギャップ部と、基準電圧と、当該基準電圧より更に高い比較電圧との差を積分して第2の電圧を出力する積分手段と、前記第2の電圧が第1の電圧のレベルに到達するまで入力されるクロックの数をカウントして、温度情報コードを出力するカウント手段とを備えることを特徴とする温度情報出力装置を提供する。 第八の発明としては、前記積分手段から出力される前記第2の電圧が、時間に比例して増加することを特徴とする第七の発明に記載の温度情報出力装置を提供する。 第九の発明としては、前記基準電圧が、温度の変化に関係なく、一定の値を有する電圧であることを特徴とする第七の発明に記載の温度情報出力装置を提供する。 第十の発明としては、前記積分手段が、反転端子及び非反転端子からなり、非反転端子側に前記比較電圧を受信する演算増幅器と、該演算増幅器の反転端子側に備えられ、前記基準電圧を受信する抵抗と、前記演算増幅器の反転端子と出力端との間に備えられるキャパシタとを備えることを特徴とする第七の発明に記載の温度情報出力装置を提供する。 第十一の発明としては、前記カウント手段が、前記第1の電圧及び前記第2の電圧を比較する比較器と、前記クロック及び前記比較器の出力を受信する論理ゲートと、該論理ゲートの出力をカウントして、前記温度情報コードを出力するカウンタとを備えることを特徴とする第七の発明に記載の温度情報出力装置を提供する。 第十二の発明としては、前記温度情報出力装置が、前記積分手段及び前記カウント手段のイネーブルを制御するコントロール部を更に備えることを特徴とする第七の発明に記載の温度情報出力装置を提供する。 第十三の発明としては、前記バンドギャップ部が、温度に応じて変化するバイポーラトランジスタのベース・エミッタ電圧Vbeを用いて前記第1の電圧を生成することを特徴とする第七の発明に記載の温度情報出力装置を提供する。 第十四の発明としては、前記基準電圧が、0を含む正値を有することを特徴とする第七の発明に記載のアナログ・デジタル変換器を提供する。 第十五の発明としては、0を含む正値を有する基準電圧と第1の電圧との差を積分して第2の電圧を出力する積分手段と、前記第2の電圧が予め設定された電圧レベルに到達するまで入力されるクロックの数をカウントして、デジタルコードとして出力するカウント手段とを備えることを特徴とするアナログ・デジタル変換器を提供する。 第十六の発明としては、前記積分手段から出力される第2の電圧が、時間に比例して増加するが、その増加幅は前記第1の電圧に依存していることを特徴とする第十五の発明に記載のアナログ・デジタル変換器を提供する。 第十七の発明としては、前記積分手段が、反転端子及び非反転端子からなり、非反転端子側に前記第1の電圧を受信する演算増幅器と、該演算増幅器の反転端子側に備えられ、前記基準電圧を受信する抵抗と、前記演算増幅器の反転端子と前記演算増幅器の出力端との間に備えられるキャパシタとを備えることを特徴とする第十五の発明に記載のアナログ・デジタル変換器を提供する。 第十八の発明としては、前記カウント手段が、前記第2の電圧及び前記予め設定された電圧レベルを比較する比較器と、前記クロック及び前記比較器の出力を受信する論理ゲートと、該論理ゲートの出力をカウントして、前記デジタルコードを出力するカウンタとを備えることを特徴とする第十五の発明に記載のアナログ・デジタル変換器を提供する。 第十九の発明としては、前記アナログ・デジタル変換器が、前記積分手段及び前記カウント手段のイネーブルを制御するコントロール部を更に備えることを特徴とする第十五の発明に記載のアナログ・デジタル変換器を提供する。 第二十の発明としては、温度を感知し、温度に対応する第1の電圧を出力するバンドギャップ部と、0を含む正値を有する基準電圧と前記第1の電圧との差を積分して第2の電圧を出力する積分手段と、前記第2の電圧が予め設定された電圧レベルに到達するまで入力されるクロックの数をカウントして、温度情報コードを出力するカウント手段とを備えることを特徴とする温度情報出力装置を提供する。 第二十一の発明としては、前記積分手段から出力される前記第2の電圧が、時間に比例して増加するが、その増加幅は前記第1の電圧に依存していることを特徴とする第二十の発明に記載の温度情報出力装置を提供する。 第二十二の発明としては、前記基準電圧が、温度の変化に関係なく、一定の値を有する電圧であることを特徴とする第二十の発明に記載の温度情報出力装置を提供する。 第二十三の発明としては、前記積分手段が、反転端子及び非反転端子からなり、非反転端子側に前記第1の電圧を受信する演算増幅器と、該演算増幅器の反転端子側に備えられ、前記基準電圧を受信する抵抗と、前記演算増幅器の反転端子と出力端との間に備えられるキャパシタとを備えることを特徴とする第二十の発明に記載の温度情報出力装置を提供する。 第二十四の発明としては、前記カウント手段が、前記第2の電圧及び前記予め設定された電圧レベルを比較する比較器と、前記クロック及び前記比較器の出力を受信する論理ゲートと、該論理ゲートの出力をカウントして、前記温度情報コードを出力するカウンタとを備えることを特徴とする第二十の発明に記載の温度情報出力装置を提供する。 第二十五の発明としては、前記温度情報出力装置が、前記積分手段及び前記カウント手段のイネーブルを制御するコントロール部を更に備えることを特徴とする第二十の発明に記載の温度情報出力装置を提供する。 第二十六の発明としては、前記バンドギャップ部が、温度に応じて変化するバイポーラトランジスタのベース・エミッタ電圧Vbeを用いて前記第1の電圧を生成することを特徴とする第二十の発明に記載の温度情報出力装置を提供する。 第二十七の発明としては、前記バンドギャップ部が、レベルシフタにより第1の電圧レベルを調整して出力することを特徴とする第二十の発明に記載の温度情報出力装置を提供する。 第二十八の発明としては、第1の電圧と、当該第1の電圧より更に高い比較電圧との差を積分して第2の電圧を出力する積分手段と、前記第2の電圧が予め設定された電圧レベルに到達するまで入力されるクロックの数をカウントして、デジタルコードとして出力するカウント手段とを備えることを特徴とするアナログ・デジタル変換器を提供する。 第二十九の発明としては、前記積分手段から出力される前記第2の電圧が、時間に比例して増加するが、その増加幅は前記第1の電圧に依存していることを特徴とする第二十八の発明に記載のアナログ・デジタル変換器を提供する。 第三十の発明としては、前記積分手段が、反転端子及び非反転端子からなり、非反転端子側に前記比較電圧を受信する演算増幅器と、該演算増幅器の反転端子側に備えられ、前記第1の電圧を受信する抵抗と、前記演算増幅器の反転端子と出力端との間に備えられるキャパシタとを備えることを特徴とする第二十八の発明に記載のアナログ・デジタル変換器を提供する。 第三十一の発明としては、前記カウント手段が、前記第2の電圧及び前記予め設定された電圧レベルを比較する比較器と、前記クロック及び前記比較器の出力を受信する論理ゲートと、該論理ゲートの出力をカウントして、前記デジタルコードを出力するカウンタとを備えることを特徴とする第二十八の発明に記載のアナログ・デジタル変換器を提供する。 第三十二の発明としては、前記アナログ・デジタル変換器が、前記積分手段及び前記カウント手段のイネーブルを制御するコントロール部を更に備えることを特徴とする第二十八の発明に記載のアナログ・デジタル変換器を提供する。 第三十三の発明としては、温度を感知し、温度に対応する第1の電圧を出力するバンドギャップ部と、第1の電圧と、当該第1の電圧より更に高い比較電圧との差を積分して第2の電圧を出力する積分手段と、前記第2の電圧が予め設定された電圧レベルに到達するまで入力されるクロックの数をカウントして温度情報コードを出力するカウント手段とを備えることを特徴とする温度情報出力装置を提供する。 第三十四の発明としては、前記積分手段から出力される第2の電圧が、時間に比例して増加するが、その増加幅は前記第1の電圧に依存していることを特徴とする第三十三の発明に記載の温度情報出力装置を提供する。 第三十五の発明としては、前記積分手段が、反転端子及び非反転端子からなり、非反転端子側に前記比較電圧を受信する演算増幅器と、該演算増幅器の反転端子側に備えられ、前記第1の電圧を受信する抵抗と、前記演算増幅器の反転端子と出力端との間に備えられるキャパシタとを備えることを特徴とする第三十三の発明に記載の温度情報出力装置を提供する。 第三十六の発明としては、前記カウント手段が、前記第2の電圧及び前記予め設定された電圧レベルを比較する比較器と、前記クロック及び前記比較器の出力を受信する論理ゲートと、該論理ゲートの出力をカウントして、前記温度情報コードを出力するカウンタとを備えることを特徴とする第三十三の発明に記載の温度情報出力装置を提供する。 第三十七の発明としては、前記温度情報出力装置が、前記積分手段及び前記カウント手段のイネーブルを制御するコントロール部を更に備えることを特徴とする第三十三の発明に記載の温度情報出力装置を提供する。 第三十八の発明としては、前記バンドギャップ部が、温度に応じて変化するバイポーラトランジスタのベース・エミッタ電圧Vbeを用いて前記第1の電圧を出力することを特徴とする第三十三の発明に記載の温度情報出力装置を提供する。 第三十九の発明としては、前記バンドギャップ部が、レベルシフタにより第1の電圧のレベルを調整して出力することを特徴とする第三十三の発明に記載の温度情報出力装置を提供する。 第四十の発明としては、前記基準電圧が、0を含む正値を有することを特徴とする第七の発明に記載の温度情報出力装置を提供する。 以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施形態を更に詳細に説明する。 図3は、本発明に係る積分型アナログ・デジタル変換器の第1の実施例の構成図である。 同図に示すように、本発明に係る積分型アナログ・デジタル変換器は、反転端子(−)側に正値(負の反対という意味として正と表現し、0を含む。)を有する基準電圧Vrefが、非反転端子(+)側に前記基準電圧Vrefより更に高い比較電圧Vxが印加され、前記基準電圧Vrefと前記比較電圧Vxとの差(Vx−Vref)を積分して第2の電圧Vout1を出力する積分手段310と、前記第2の電圧Vout1が第1の電圧Vin1(アナログ・デジタル変換器によってデジタル形に変換される電圧である。)のレベルに到達するまで入力されるクロックCLKの数をカウントして、デジタルコードDigital codeとして出力するカウント手段320とを備える。 積分手段310は、非反転端子(+)側に基準電圧より更に高い比較電圧Vxを受信する演算増幅器311と、当該演算増幅器311の反転端子(−)側に備えられ、基準電圧Vrefを受信する抵抗R1と、演算増幅器311の反転端子(−)と出力端との間に備えられるキャパシタC1とを備えて構成することができる。 カウント手段320は、第1の電圧Vin1及び第2の電圧Vout1を比較する比較器321と、クロックCLK及び比較器321の出力を受信するANDゲート322と、当該ANDゲート322の出力を受信してデジタルコードDigital code)をカウントするカウンタ323とを備えて構成することができる。 本発明に係る積分型アナログ・デジタル変換器の動作について説明する。 演算増幅器311の反転端子(−)に流れる電流に関する式は、{(Vx−Vref)/R}=C{d(Vx−Vout1)/dt}になり、これを整理すると、Vout1={((Vx−Vref)/RC)*t+Vx}になる(ここで、Vx>Vref)。 すなわち、第2の電圧Vout1は、(定数*時間)+定数の形になり(Vx、Vref、RCは、全て定数)、これは、従来の積分型アナログ・デジタル変換器から出力される第2の電圧Voutの形と同様、時間が流れるほど増加する第2の電圧Vout1を出力する。 比較器321は、演算増幅器311から出力された第2の電圧Vout1とデジタルに変換しようとするアナログ電圧である第1の電圧Vin1とを比較する。 具体的に、第1の電圧Vin1がより大きいときには、論理「ハイ」レベルの電圧(以下、「ハイ」とする。)を出力するが、第2の電圧Vout1がより大きいときには、論理「ロー」レベルの電圧(以下、「ロー」とする。)を出力する。 したがって、動作の初期には「ハイ」を出力するが、時間が流れて第2の電圧Vout1が第1の電圧Vin1より大きくなると、「ロー」を出力する。 ANDゲート322は、比較器321の出力及びクロックCLKを受信して動作する。 したがって、比較器321の出力が「ハイ」のときは、クロックCLKをそのままカウンタ323に出力するが、比較器321の出力が「ロー」のときは、クロックCLKに関係なく、「ロー」を出力する。 カウンタ323は、ANDゲート322から出力される「ハイ」の個数をカウントしてデジタルコードDigital codeを生成する。 すなわち、第2の電圧Vout1が第1の電圧Vin1より大きくなるまでの間、クロックCLKをカウントしてデジタルコードDigital codeを生成するが、このような原理を利用してアナログ形の第1の電圧Vin1をデジタル形のデジタルコードDigital codeに変換する。 本発明に係る積分型アナログ・デジタル変換器は、演算増幅器311の非反転端子(+)に基準電圧Vrefより高い比較電圧Vxを印加する(従来は接地電圧を印加)。 したがって、基準電圧Vrefは、従来とは異なり、正値を有するため、負(negative)電圧をポンピング(pumping)する必要がなくなる。 図面に示すコントロール部330は、キャパシタC1の両端をショート又は開放して積分手段310のイネーブルを制御し、ANDゲート322に「ロー」又は「ハイ」を入力してカウント手段320のイネーブルを制御するためのものであって、本発明に係るアナログ・デジタル変換部はコントロール部330を更に備えて実施することもできる。 図4は、本発明に係るアナログ・デジタル変換器を備える温度情報出力装置の第1の実施例の構成図である。 同図に示すように、本発明に係る温度情報出力装置は、温度を感知し、温度に対応する第1の電圧Vtempを出力するバンドギャップ部400と、反転端子(−)側に正値(負の反対という意味であって、0を含む。)を有する基準電圧Vrefが、非反転端子(+)側に基準電圧Vrefより更に高い比較電圧Vxが印加され、基準電圧Vrefと比較電圧Vxとの差Vx−Vrefを積分して第2の電圧Vout1を出力する積分手段410と、第2の電圧Vout1が第1の電圧Vtempのレベルに到達するまで入力されるクロックCLKの数をカウントして温度情報コードThermal codeとして出力するカウント手段420とを備える。 積分手段410は、非反転端子(+)側に基準電圧Vrefより更に高い比較電圧Vxを受信する演算増幅器411と、当該演算増幅器411の反転端子(−)側に備えられ、基準電圧Vrefを受信する抵抗R1と、演算増幅器411の反転端子(−)と出力端との間に備えられるキャパシタC1とを備えて構成することができる。 カウント手段420は、第1の電圧Vtemp及び第2の電圧Vout1を比較する比較器421と、クロックCLK及び比較器421の出力を受信するANDゲート422と、当該ANDゲート422の出力をカウントして温度情報コードThermal codeを出力するカウンタ423とを備えて構成することができる。 また、図3に示すアナログ・デジタル変換器と同様、温度情報出力装置は積分手段410及びカウント手段420のイネーブルを制御するコントロール部430を更に備えて実施することもできる。 バンドギャップ部400は、従来の技術において説明したバンドギャップ部と同様、温度に応じて変化するバイポーラトランジスタのベース・エミッタ電圧Vbeを用いて温度情報を備える第1の電圧Vtempを生成する。 また、一般に、バンドギャップ部400では、様々な電圧を生成することができるため、温度の変化に関係なく、一定の値を有する電圧Vref、Vxをバンドギャップ部400から得ることもできる。 図4に示すアナログ・デジタル変換器は、図3のアナログ・デジタル変換器と同様、デジタル形に変換するためにバンドギャップ部400から出力される第1の電圧Vtempが比較器421の非反転端子に入力され、第1の電圧Vtempに対応するデジタルコードが温度情報出力装置から出力される温度情報コードThermal codeになる。 図5は、本発明に係るアナログ・デジタル変換器を備える温度情報出力装置の第2の実施例の構成図である。 本発明の第2の実施例に係るアナログ・デジタル変換器は、デジタル変換しようとする第1の電圧Vtempの入力位置が第1の実施例と異なり、アナログからデジタルに変換するにあたり、負電圧を必要としないという点において第1の実施例と同じである。 第2の実施例に係るアナログ・デジタル変換器は、反転端子(−)側に、0を含む正値を有する基準電圧Vrefが、非反転端子(+)側に、基準電圧Vrefより更に高い、デジタル変換するアナログ電圧である第1の電圧Vtempが印加され、基準電圧Vrefと第1の電圧Vtempとの差を積分して第2の電圧Vout2を出力する積分手段510と、第2の電圧Vout2が予め設定された電圧レベルV1に到達するまで入力されるクロックCLKの数をカウントして、デジタルコードThermal codeとして出力するカウント手段520とを備える。 積分手段510を詳しく説明すると、非反転端子(+)側に第1の電圧Vtempを受信する演算増幅器511と、当該演算増幅器511の反転端子(−)側に備えられ、基準電圧Vrefを受信する抵抗R2と、演算増幅器511の反転端子(−)と出力端との間に備えられるキャパシタC2とを備える。 カウント手段520は、第2の電圧Vout2及び予め設定された電圧レベルV1を比較する比較器521と、クロックCLK及び比較器521の出力を受信するANDゲート522と、当該ANDゲート522の出力をカウントして、デジタルコードThermal codeとして出力するカウンタ523とを備える。 その動作を説明すると、第2の電圧Vout2は、次のような式で表わされる。 この式は、第1の実施例の式において、VxをVtempに変えただけのものである。 第2の電圧Vout2は、時間に応じて増加する値を有し、その増加幅は、第1の電圧Vtempに依存している。 第1の電圧Vtempが高ければ高いほど第2の電圧Vout2の増加は速い。 第2の電圧Vout2が予め設定された電圧V1のレベルに到達するまでクロックCLKの数をカウントし、第2の電圧Vout2が電圧V1まで到達するのに掛かる時間は第1の電圧Vtempに依存している。 したがって、第1の電圧Vtempのレベルに応じて互いに異なるデジタルコードThermal codeを得ることができる。 これは、アナログ値である第1の電圧Vtempをデジタル値に変更できるという意味である。 予め設定された電圧V1は、第1の電圧Vtempが有することのできる値より高く設定されなければならない。 なぜならば、Vout2=V1={((Vtemp−Vref)/RC)*t+Vtemp}になるまでコードがカウントされるためである。 第2の実施例における第1の電圧Vtempは、第1の実施例における比較電圧Vxと同様、基準電圧Vrefより高い電圧でなければならない。 第2の実施例に係る温度情報出力装置は、上述したアナログ・デジタル変換器にバンドギャップ部500を加えるとよい。 図面に示すように、バンドギャップ部500から出力される温度に対応する電圧が第1の電圧Vtempとなる。 バンドギャップ部500から出力される第1の電圧Vtempは、基準電圧Vrefより高くなければならないが、このために、バンドギャップ部500から第1の電圧Vtempを出力するとき、一般のレベルシフタを用い、第1の電圧Vtempのレベルを調整して出力するよう設計することも可能である。 図6は、本発明に係るアナログ・デジタル変換器を備える温度情報出力装置の第3の実施例の構成図である。 本発明の第3の実施例に係るアナログ・デジタル変換器は、デジタル変換しようとする第1の電圧Vtempの入力位置が、第1の実施例及び第2の実施例とは異なり、かつ、アナログ・デジタル変換するにあたって負電圧を必要としないという点は、第1の実施例及び第2の実施例と同じである。 第3の実施例に係るアナログ・デジタル変換器は、反転端子(−)側にデジタル変換するアナログ電圧である第1の電圧Vtempが、非反転端子(+)側に第1の電圧より更に高い比較電圧Vxが印加され、第1の電圧Vtempと比較電圧Vxとの差を積分して第2の電圧Vout3を出力する積分手段610と、第2の電圧Vout3が予め設定された電圧レベルV1に到達するまで入力されるクロックCLKの数をカウントしてデジタルコードThermal codeとして出力するカウント手段620とを備える。 積分手段610を詳しく説明すると、非反転端子(+)側に更に高い比較電圧Vxを受信する演算増幅器611と、当該演算増幅器611の反転端子(−)側に備えられ、第1の電圧Vtempを受信する抵抗R3と、演算増幅器611の反転端子(−)と出力端Vout3との間に備えられるキャパシタC3とを備える。 カウント手段620は、第2の電圧Vout3及び予め設定された電圧レベルV1を比較する比較器621と、クロックCLK及び比較器621の出力を受信するANDゲート622と、当該ANDゲート622の出力をカウントしてデジタルコードThermal codeを出力するカウンタ623とを備える。 その動作を説明すると、第2の電圧Vout3は、次のような式で表わされる。 この式は、第1の実施例の式において、VrefをVtempに変えただけのものである。 第2の電圧Vout3は、時間に応じて増加する値を有し、その増加幅は、第1の電圧Vtempに依存している。 第1の電圧Vtempが低ければ低いほど第2の電圧Vout3の増加は速い。 第2の電圧Vout3が予め設定された電圧V1のレベルに到達するまでクロックCLKの数がカウントされ、第2の電圧Vout3が電圧V1まで到達するのに掛かる時間は第1の電圧Vtempに依存している。 したがって、第1の電圧Vtempのレベルに応じて互いに異なるデジタルコードThermal codeを得ることができる。 これは、アナログ値である第1の電圧Vtempをデジタル値に変更できるという意味である。 第3の実施例における比較電圧Vxは、第1の実施例における比較電圧Vxと同様、第1の電圧Vtempより高い電圧でなければならない。 第3の実施例に係る温度情報出力装置は、上述したアナログ・デジタル変換器にバンドギャップ部600を加えるとよい。 図面に示すように、バンドギャップ部600から出力される温度に対応する電圧が第1の電圧Vtempとなる。 バンドギャップ部600から出力される第1の電圧Vtempは、比較電圧Vxより低くなければならないが、このために、バンドギャップ部600から第1の電圧Vtempを出力するとき、一般のレベルシフタを用い、第1の電圧Vtempのレベルを調整して出力するよう設計することも可能である。 半導体メモリ装置などで利用される温度情報出力装置は、従来の積分型アナログ・デジタル変換器が基準電圧として負電圧を用いなければならないという問題から、ほとんどが追跡型アナログ・デジタル変換器を用いた。 しかし、図4〜図6に示すように、本発明に係る温度情報出力装置は、負電圧を必要としない積分型アナログ・デジタル変換器を備え、半導体メモリ装置などにおいて一層幅広く使用されることができる。 上記の本発明に係る積分型アナログ・デジタル変換器は、アナログ・デジタル変換器内で用いられる電圧として負電圧を必要としないため、電荷ポンピングを必要としないという長所がある。 また、積分型アナログ・デジタル変換器であり、かつ、負電圧を必要としないため、温度情報出力装置などに幅広く応用できるという長所がある。 本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明に係る技術的思想から逸脱しない範囲内で様々な変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に属する。 310 積分手段320 カウント手段311 演算増幅器321 比較器322 ANDゲート323 カウンタ330 コントロール部 |