(57)【要約】【課題】従来の温度検出装置では２ビット以上のデジタル出力の温度検出信号が得られないという問題があった。【解決手段】アノード側が電源電圧などの一定電位に接続された第１ダイオード１と、カソード側がグランドなどの一定電位に接続された第２ダイオード５と、前記第１ダイオードのカソード側の電位と前記第２ダイオードのアノード側の電位とのレベル比較を行うコンパレータ８とを備え、該コンパレータ８の出力端より温度検出信号を得ることによりデジタル出力の温度検出信号が得られる。【選択図】図１
2004071864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード側が一定電位に接続された第１ダイオードと、
カソード側が一定電位に接続された第２ダイオードと、
前記第１ダイオードのカソード側の電位と前記第２ダイオードのアノード側の電位とのレベル比較を行うコンパレータとを備え、該コンパレータの出力端より温度検出信号を得ることを特徴とする半導体集積回路の温度検出装置。
【請求項２】
アノード側が一定電位にカソード側が第１抵抗に接続された第１ダイオードと、
カソード側が一定電位にアノード側が第２抵抗に接続された第２ダイオードと、
前記第１ダイオードのカソードの電位と前記第２ダイオードのアノードの電位とのレベル比較を行うコンパレータとを備え、該コンパレータの出力端より温度検出信号を得ることを特徴とする半導体集積回路の温度検出装置。
【請求項３】
アノード側が一定電位にカソード側が第１及び第２抵抗に直列接続された第１ダイオードと、
カソード側が一定電位にアノード側が第３及び第４抵抗に直列接続された第２ダイオードと、
前記第１ダイオードのカソードの電位と前記第２ダイオードのアノードの電位とのレベル比較を行う第１コンパレータと、
前記第１及び第２抵抗の接続中点の電位と前記第３及び第４抵抗の接続中点の電位とのレベル比較を行う第２コンパレータと、を備え、前記第１コンパレータの出力端から温度変化を示す温度検出信号を得るとともに前記第２コンパレータの出力端から温度変化を示す温度検出信号を得るようにしたことを特徴とする半導体集積回路の温度検出装置。
【請求項４】
アノード側が第１基準電源にカソード側が直列接続された第１及び第２抵抗を介して第２基準電源に接続された第１ダイオードと、
カソード側が前記第２基準電源にアノード側が直列接続された第３及び第４抵抗を介して前記第１基準電源に接続された第２ダイオードと、
前記第１ダイオードのカソードの電位と前記第２ダイオードのアノードの電位とのレベル比較を行いＨ又はＬの判別出力を発生する第１コンパレータと、
前記第１及び第２抵抗の接続中点電位と前記第３及び第４抵抗の接続中点電位とのレベル比較を行いＨ又はＬの判別出力を発生する第２コンパレータと、
を備え、前記第１コンパレータの出力端から温度変化を示す温度検出信号を得るとともに前記第２コンパレータの出力端から温度変化を示す温度検出信号を得るようにしたことを特徴とする半導体集積回路の温度検出装置。
【請求項５】
アノード側が直列接続された第１乃至第３抵抗を介して第１基準電源にカソード側が第２基準電源に接続された第１ダイオードと、
カソード側が直列接続された第４乃至第６抵抗を介して前記第２基準電源に接続されアノード側が前記第１基準電源に接続された第２ダイオードと、
前記第２及び第３抵抗の接続中点電位と前記第４及び第５抵抗の接続中点電位とのレベル比較を行いＨ又はＬの判別出力を発生する第１コンパレータと、
前記第１及び第２抵抗の接続中点電位と前記第５及び第６抵抗の接続中点電位とのレベル比較を行いＨ又はＬの判別出力を発生する第２コンパレータとを備え、前記第１コンパレータの出力端から温度変化を示す温度検出信号を得るとともに前記第２コンパレータの出力端から温度変化を示す温度検出信号を得るようにしたことを特徴とする半導体集積回路の温度検出装置。
【請求項６】
温度が低い温度から高い温度に変化すると、第１コンパレータが先に反転し、その後第２コンパレータが反転することを特徴とする請求項５記載の半導体集積回路の温度検出装置。
【請求項７】
前記第１乃至第３抵抗の抵抗比は、大、小、中と設定し、前記第４乃至第６抵抗の抵抗比は、中、小、大と設定することを特徴とする請求項５記載の半導体集積回路の温度検出装置。
【請求項８】
前記第１コンパレータ又は前記第２コンパレータは、入力信号に対するオフセットを有しており、オフセット量を変えて検出温度を変えることを特徴とする請求項５記載の半導体集積回路の温度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路の内部回路が温度上昇したことを検出する半導体集積回路の温度検出装置に関するものであり、特に検出出力をデジタル信号で得ることに適する半導体集積回路の温度検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路は、長時間の使用に伴い温度が上昇する。温度が上がると例えばトランジスタのベース・エミッタ間の立ち上がり電圧が小さくなり前記トランジスタで構成される増幅器の利得が変動してしまう。
【０００３】
そこで、何らかの補償を行う必要がある。そのためにはまず、半導体集積回路の温度が上昇したことを検出する温度検出装置が必要になる。従来の半導体集積回路の温度検出は、ダイオードのアノード・カソード間の電圧変化を見ることにより行われていた。
【０００４】
図２は、係る従来の半導体集積回路の温度検出装置を示す。図２の端子１には電源電圧Ｖｃｃが印加される。抵抗２及び３は、等しい抵抗値を有する。そのため、電圧Ｖｃｃ／２が端子４に発生する。抵抗２及び３の抵抗比により端子４の電圧は定まるので、端子４の電圧は温度変化の影響を受けず、常に一定の電圧Ｖｃｃ／２が端子４に発生する。端子４の電圧は、コンパレータ５の負入力端子（−）に印加される。
【０００５】
一方、端子６には抵抗７とダイオード８乃至１１による電圧が発生する。ダイオードのアノードとカソードとの間の電圧をＶｆとすると、電圧４Ｖｄが端子６に発生する。端子６の電圧は、コンパレータ５の正入力端子（＋）に印加される。このため、コンパレータ５は、電圧Ｖｃｃ／２と電圧４Ｖｄとのレベル比較を行う。温度上昇する前は、ダイオード８乃至１１のアノードとカソードとの間の電圧をＶｆは、比較的に高く、温度が上昇すると電圧Ｖｆは低下する。
【０００６】
そこで、電圧Ｖｃｃ／２と電圧４Ｖｆの関係を電圧４Ｖｆの方が僅かに高くなるように電源電圧Ｖｃｃを設定する。すると、コンパレータ５の出力信号は、温度上昇する前にＨレベルを示す。そして、温度が上昇すると電圧Ｖｆが低下するので、コンパレータ５の出力信号は、ＨレベルからＬレベルに変化し、更に温度が上昇するとＬレベルが深くなる。従って、図２に示した半導体集積回路の温度検出装置によれば、温度の上昇をアナログ信号で得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の温度検出装置では２ビット以上のデジタル出力の温度検出信号が得られないという問題がある。また、従来の温度検出装置では温度変化を示す信号が端子６側にしか印加されないので検出感度があまり高くないという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題に鑑みなされたものであり、アノード側が一定電位に接続された第１ダイオードと、カソード側が一定電位に接続された第２ダイオードと、前記第１ダイオードのカソード側の電位と前記第２ダイオードのアノード側の電位とのレベル比較を行うコンパレータとを備え、該コンパレータの出力端より温度検出信号を得ることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明はアノード側が一定電位にカソード側が第１及び第２抵抗に直列接続された第１ダイオードと、カソード側が一定電位にアノード側が第３及び第４抵抗に直列接続された第２ダイオードと、前記第１ダイオードのカソードの電位と前記第２ダイオードのアノードの電位とのレベル比較を行う第１コンパレータと、前記第１及び第２抵抗の接続中点の電位と前記第３及び第４抵抗の接続中点の電位とのレベル比較を行う第２コンパレータとを備え、前記第１コンパレータの出力端から温度変化を示す温度検出信号を得るとともに前記第２コンパレータの出力端から温度変化を示す温度検出信号を得るようにしたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１において、１はアノード側がＶｃｃの電圧を発生する電源端子２にカソード側が直列接続された第１及び第２抵抗３、４を介してグランドに接続された第１ダイオード、５はカソード側がグランドに、アノード側が直列接続された第３及び第４抵抗６，７を介して前記電源端子２に接続された第２ダイオードである。
【００１１】
また、８は前記第１ダイオード１のカソードの電位と前記第２ダイオード５のアノードの電位とのレベル比較を行いＨ又はＬの判別出力を発生する第１コンパレータ、９は前記第１及び第２抵抗３、４の接続中点電位と前記第３及び第４抵抗６、７の接続中点電位とのレベル比較を行いＨ又はＬの判別出力を発生する第２コンパレータである。
【００１２】
次に上述の構成の装置の動作を説明する。第１コンパレータ８と第２コンパレータ９には、入力オフセットを持たせてバランスさせる必要がある。第１コンパレータ８と第２コンパレータ９は、トランジスタのエミッタ同士が接続された差動増幅器で構成できるので、トランジスタの一方のエミッタに抵抗をつなげば、入力オフセットを持たせることができる。
【００１３】
これにより、第１コンパレータ８と第２コンパレータ９はバランス状態となる。この状態からバランス状態を僅かに変えて第１コンパレータ８と第２コンパレータ９の出力信号がＬレベルとなるように設定する。
【００１４】
この状態から温度が上昇したとする。まず、温度が上昇する前は、第１ダイオード１と第２ダイオード５のアノードとカソードとの間の電圧Ｖｆは、比較的に高い値となっている。ところが、温度が上昇すると、第１ダイオード１と第２ダイオード５の電圧Ｖｆは、小さくなる。すると、端子１０の電圧は低下し、端子１１の電圧は増加する。このため、第１コンパレータ８の出力信号がＨレベルに反転する。第１ダイオード１と第２ダイオード５の電圧Ｖｆが、小さくなると、それに応じて端子１２の低下し、端子１３の電圧は増加する。しかし、この場合の変化量は抵抗の比に応じて小さくなるので
端子１２と端子１３の間の電圧変化は、端子１０と端子１１のそれに比べて小さくなる。したがって、第２コンパレータ９の出力信号は、Ｌレベルを保つ。
【００１５】
次に、更に温度が上昇したとすると、第１ダイオード１と第２ダイオード５の電圧Ｖｆは、更に小さくなる。すると、端子１０の電圧は低下し、端子１１の電圧は増加する。このため、第１コンパレータ８の出力信号はＨレベルを保つ。一方、端子１２の電圧はさらに低下し、端子１３の電圧はさらに増加する。すると、第２コンパレータ９も反転するようになりＨレベルが得られる。
【００１６】
従って、図１の装置によれば、温度の変化を「Ｌ、Ｌ」、「Ｈ、Ｌ」、
「Ｈ、Ｈ」と３つのデジタル値で検出できる。第１コンパレータ８と第２コンパレータ９の入力オフセット量を変えれば、検出温度も容易に変えられる。
【００１７】
図３は、本発明の他の実施形態を示す。図３のダイオード２０乃至２３は、立ち上がり電圧がＶｆであり、抵抗３０の抵抗値は３Ｒ、抵抗３１の抵抗値は７Ｒ／３に設定される。抵抗Ｒ１乃至Ｒ６は、４．２Ｒ、０．２Ｒ、Ｒ、Ｒ、０．２Ｒ、４．２Ｒに設定される。今、ダイオード２３のアノードからダイオード２２のカソードまでの全体の電圧を図３に示すようにＶとする。すると、端子ａの電圧Ｖａは、
【００１８】
【数式１】
2004071864.tif 000003
【００１９】
となる。端子ｂの電圧Ｖｂは、
【００２０】
【数式２】
2004071864.tif 000004
【００２１】
となる。そこで、電圧Ｖａと電圧Ｖｂの差電圧Ｖｂを求めると
【００２２】
【数式３】
2004071864.tif 000005
【００２３】
となる。次に電圧Ｖを求めると、電圧Ｖは、まず
【００２４】
【数式４】
2004071864.tif 000006
【００２５】
となる。数式４を整理すると、電圧Ｖは、
【００２６】
【数式５】
2004071864.tif 000007
【００２７】
となる。そこで、この電圧Ｖを数式３に代入すると、差電圧Ｖａ−ｂは、
【００２８】
【数式６】
2004071864.tif 000008
【００２９】
となる。数式６において、括弧の中がゼロになれば第２コンパレータ４１は、バランス状態になる。そこで、Ｖｃｃが５Ｖであるとしてバランス状態となるダイオードの立ち上がり電圧Ｖｆを求めると、約０．６Ｖとなる。通常ダイオードの立ち上がり電圧Ｖｆは、２７℃の時０．７Ｖ，温度係数ー２ｍＶ／℃とすると、図４の様になる。先のＶｆ＝０．６Ｖというのは、７７℃に相当する。
【００３０】
次に、第１コンパレータ４０の端子ｃと端子ｄの電圧がバランスする条件を求める、端子ｃと端子ｄの電圧を前述と同様の方法で求め、その差を求めると差電圧Ｖｄ−ｃは
【００３１】
【数式７】
2004071864.tif 000009
【００３２】
となる。そこで、数式５の電圧Ｖを数式７に代入すると、差電圧Ｖｄ−ｃは、
【００３３】
【数式８】
2004071864.tif 000010
【００３４】
となる。数式８において、括弧の中がゼロになれば第１コンパレータ４０は、バランス状態になる。そこで、Ｖｃｃが５Ｖであるとしてバランス状態となる電圧Ｖｆを求めると、電圧Ｖｆは、約０．６５Ｖとなる。電圧Ｖｆが０．６５Ｖであるとその時の温度は約５２℃になる。そのため、図３の回路では
温度が５２℃で第１コンパレータ４０がバランス状態になり、温度が７７℃で第２コンパレータ４１がバランス状態になることが分かる。電圧Ｖｆの値が大きいならば、（温度が低い）数式６と数式８の括弧の中は、正となるのでコンパレータの負入力が正入力より大となる。すると、温度が低い時は第１コンパレータ４０と第２コンパレータ４１の出力は共にＬとなる。
【００３５】
そして、温度が上昇し５２℃を超えると、第１コンパレータ４０の出力はＨとなる。温度が更に上昇し７７℃を超えると、第２コンパレータ４１の出力はＨとなる。コンパレータが反転する時の温度はコンパレータにオフセットを持たせることで変えることができる。また、抵抗Ｒ１乃至Ｒ６の比を変えることでも検出温度が変えることができる。数式６と数式８を見れば明らかなように式の中に抵抗の成分が存在しない。このため、温度検出に抵抗の温特の影響を受けない効果もある。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の温度検出装置によれば、２ビット以上のデジタル出力の温度検出信号が得られる。また、本発明の温度検出装置によれば、コンパレータの２つの入力の両方にダイオードのレベル変化が加わるので検出感度が高い。また、本発明の温度検出装置によれば、温度検出電圧が抵抗の温特の影響を受けない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体集積回路の温度検出装置の回路図である。
【図２】従来の温度検出装置の回路図である。
【図３】本発明の実施形態に係る回路図である。
【図４】本発明の実施例に供する温度とＶｆとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１　第１ダイオード　　２　電源端子　　３　第１抵抗　　４　第２抵抗
５　第２ダイオード　　６　第３抵抗　　７　第４抵抗
８　第１コンパレータ　　９　第２コンパレータ　　１０〜１３　端子
２０〜２３　ダイオード　　３０，３１　抵抗　　４０　第１コンパレータ
４１　第２コンパレータ
【図１】
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【図２】
2004071864.tif 000012
【図３】
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【図４】
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