(57)【要約】【課題】計測期間において入力信号に含まれているパルスの数を精度良く求めることができるカウンター回路を提供する。【解決手段】このカウンター回路は、設定された計測期間において入力信号のパルスをカウントして計測カウント値を出力する第１のカウンターと、第１のカウンターが計測期間における入力信号の最初のパルスをカウントしてから計測期間が終了するまで基準クロック信号のパルスをカウントしてタイムカウント値を出力する第２のカウンターと、計測期間において第１のカウンターから出力される計測カウント値及び第２のカウンターから出力されるタイムカウント値に基づいて、第１のカウンターが計測期間における入力信号の最初のパルスをカウントしてから計測期間が終了するまでにおける入力信号のパルス数の整数部分及び整数未満部分を含む複合カウント値を求めるデータ変換回路とを含む。【選択図】図１
2012199604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定された計測期間において入力信号のパルスをカウントして計測カウント値を出力する第１のカウンターと、
前記入力信号よりも高い周波数を有する基準クロック信号が供給され、前記第１のカウンターが前記計測期間における前記入力信号の最初のパルスをカウントしてから前記計測期間が終了するまで前記基準クロック信号のパルスをカウントしてタイムカウント値を出力する第２のカウンターと、
前記計測期間において前記第１のカウンターから出力される前記計測カウント値及び前記第２のカウンターから出力される前記タイムカウント値に基づいて、前記第１のカウンターが前記計測期間における前記入力信号の最初のパルスをカウントしてから前記計測期間が終了するまでにおける前記入力信号のパルス数の整数部分及び整数未満部分を含む複合カウント値を求めるデータ変換回路と、
を具備するカウンター回路。
【請求項２】
前記計測期間における前記計測カウント値の最終値をＮとし（Ｎは２以上の整数）、前記計測カウント値が（Ｎ−２）となったときの前記タイムカウント値をＴＣＮ−２とし、前記計測カウント値が（Ｎ−１）となったときの前記タイムカウント値をＴＣＮ−１とし、前記計測期間における前記タイムカウント値の最終値をＬＭとした場合に、前記データ変換回路が、（ＬＭ−ＴＣＮ−１）／（ＴＣＮ−１−ＴＣＮ−２）に基づいて前記複合カウント値の整数未満部分を求める、請求項１記載のカウンター回路。
【請求項３】
接続される抵抗又はサーミスターの抵抗値とキャパシターの容量値との時定数に関連する周波数で発振して発振信号を生成する発振回路と、
前記発振回路によって生成される前記発振信号を入力する請求項１又は２記載のカウンター回路と、
を具備し、前記データ変換回路が、前記第１のカウンターが前記計測期間における前記発振信号の最初のパルスをカウントしてから前記計測期間が終了するまでにおける前記発振信号のパルス数の整数部分及び整数未満部分を含む前記複合カウント値を求め、さらに、前記複合カウント値に対応する温度を求める、半導体集積回路。
【請求項４】
前記カウンター回路が、
第１の計測期間において、基準抵抗を用いて発振するように前記発振回路を制御すると共に、その後、第２の計測期間において、サーミスターを用いて発振するように前記発振回路を制御する制御回路と、
前記第１の計測期間において前記計測カウント値が所定の値に等しくなったときの前記タイムカウント値を、前記計測期間の終期を規定する設定カウント値として格納する格納回路と、
をさらに具備し、
前記データ変換回路が、前記第２の計測期間において前記第１のカウンターから出力される前記計測カウント値及び前記第２のカウンターから出力される前記タイムカウント値に基づいて前記複合カウント値を求める、請求項３記載の半導体集積回路。
【請求項５】
半導体基板のＮウエルに形成された抵抗、及び、前記半導体基板に形成されたキャパシターを含み、前記抵抗の抵抗値と前記キャパシターの容量値との時定数に関連する周波数で発振して発振信号を生成する発振回路と、
前記発振回路によって生成される前記発振信号を入力する請求項１又は２記載のカウンター回路と、
を具備し、前記データ変換回路が、前記第１のカウンターが前記計測期間における前記発振信号の最初のパルスをカウントしてから前記計測期間が終了するまでにおける前記発振信号のパルス数の整数部分及び整数未満部分を含む前記複合カウント値を求め、さらに、前記複合カウント値に対応する温度を求める、半導体集積回路。
【請求項６】
複数の参照温度を表す温度データと、複数の参照カウント値を表すカウント値データとを対応して格納するルックアップテーブルをさらに具備し、
前記データ変換回路が、前記複合カウント値又はその整数部分に基づいて前記ルックアップテーブルを参照し、前記ルックアップテーブルから読み出された温度データに基づいて前記複合カウント値に対応する温度を求める、請求項３〜５のいずれか１項記載の半導体集積回路。
【請求項７】
前記データ変換回路が、前記複合カウント値又はその整数部分に最も近い第１の参照カウント値を表す第１のカウント値データ、及び、それに対応する第１の温度データと、前記複合カウント値又はその整数部分に２番目に近い第２の参照カウント値を表す第２のカウント値データ、及び、それに対応する第２の温度データとを、前記ルックアップテーブルから読み出し、前記複合カウント値と前記第１及び第２の参照カウント値との関係に基づいて、前記第１及び第２の温度データによってそれぞれ表される第１及び第２の参照温度を補間することにより、前記複合カウント値に対応する温度を求める、請求項６記載の半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設定された計測期間において入力信号のパルス数をカウントするために用いられるカウンター回路に関し、さらに、そのようなカウンター回路を内蔵した半導体集積回路等に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、サーミスターをセンサー素子として用いる温度計測回路においては、サーミスター及びキャパシターの時定数に従って発振する発振回路（抵抗周波数変換回路）によって発振信号を生成し、設定された計測期間において発振信号のパルス数をカウンター回路によってカウントしてカウント値を求め、カウント値に基づいて温度データを取得することが行われている。
【０００３】
ここで、高精度の温度データを取得するためには、計測期間を長くしてカウント値を大きくすることが考えられるが、その場合には、サンプリング時間が長くなったり、消費電力が増加したりするという弊害が生じる。一方、サーミスター及びキャパシターの時定数を小さくして発振回路の発振周波数を高くすることも考えられるが、その場合にも、消費電力が増加するという弊害が生じる。
【０００４】
関連する技術として、特許文献１には、測温抵抗体の抵抗値の変化を発振器の発振周波数変化によって検知する温度測定装置が開示されている。この温度測定装置は、温度変化によって抵抗値がほとんど変化しない基準抵抗と、温度変化によって抵抗値が変化する測温抵抗体と、この測温抵抗体又は基準抵抗に選択的に接続され、この接続された抵抗の値に比例又は逆比例した周波数で発振する発振器と、この発振器の発振周波数に対応して生ずるパルス列のうち一定数のパルスを計測する時間測定手段と、発振器に基準抵抗又は測温抵抗体を接続したときの時間測定手段により測定された時間（Ｍ１，Ｍ２）を用いて、Ｔ＝Ｔ０＋（１／α）・（Ｍ１−Ｍ２）／Ｍ１（但し、Ｔ：測温抵抗体の温度、α：測温抵抗体の温度係数）なる演算を行い、測温抵抗体が検知した温度又はこれに相関する値を算出する手段とを具備する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−５２２４９号公報（第１頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の第１図においては、測温抵抗体の抵抗値に依存する周波数で発振する非安定マルチ１２から所定数のパルスが出力される間において、基準発振器１１の出力パルス列に含まれているパルスの数がカウントされる。しかしながら、非安定マルチ１２から出力されるパルスの数を精度良くカウントすることに関しては、特に開示されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点に係るカウンター回路は、設定された計測期間において入力信号のパルスをカウントして計測カウント値を出力する第１のカウンターと、該入力信号よりも高い周波数を有する基準クロック信号が供給され、第１のカウンターが計測期間における入力信号の最初のパルスをカウントしてから計測期間が終了するまで基準クロック信号のパルスをカウントしてタイムカウント値を出力する第２のカウンターと、計測期間において第１のカウンターから出力される計測カウント値及び第２のカウンターから出力されるタイムカウント値に基づいて、第１のカウンターが計測期間における入力信号の最初のパルスをカウントしてから計測期間が終了するまでにおける入力信号のパルス数の整数部分及び整数未満部分を含む複合カウント値を求めるデータ変換回路とを含む。
【０００８】
本発明の１つの観点に係るカウンター回路によれば、入力信号のパルスをカウントする第１のカウンターから出力される計測カウント値と、基準クロック信号のパルスをカウントする第２のカウンターから出力されるタイムカウント値に基づいて、入力信号のパルス数の整数部分及び整数未満部分を含む複合カウント値を求めるので、計測期間において入力信号に含まれているパルスの数を精度良く求めることができる。
【０００９】
ここで、計測期間における計測カウント値の最終値をＮとし（Ｎは２以上の整数）、計測カウント値が（Ｎ−２）となったときのタイムカウント値をＴＣＮ−２とし、計測カウント値が（Ｎ−１）となったときのタイムカウント値をＴＣＮ−１とし、計測期間におけるタイムカウント値の最終値をＬＭとした場合に、データ変換回路が、（ＬＭ−ＴＣＮ−１）／（ＴＣＮ−１−ＴＣＮ−２）に基づいて複合カウント値の整数未満部分を求めるようにしてもよい。
【００１０】
また、本発明の第１の観点に係る半導体集積回路は、接続される抵抗又はサーミスターの抵抗値とキャパシターの容量値との時定数に関連する周波数で発振して発振信号を生成する発振回路と、発振回路によって生成される発振信号を入力する本発明のいずれかの観点に係るカウンター回路とを含み、データ変換回路が、第１のカウンターが計測期間における発振信号の最初のパルスをカウントしてから計測期間が終了するまでにおける発振信号のパルス数の整数部分及び整数未満部分を含む複合カウント値を求め、さらに、複合カウント値に対応する温度を求める。
【００１１】
ここで、カウンター回路が、第１の計測期間において、基準抵抗を用いて発振するように発振回路を制御すると共に、その後、第２の計測期間において、サーミスターを用いて発振するように発振回路を制御する制御回路と、第１の計測期間において計測カウント値が所定の値に等しくなったときのタイムカウント値を、計測期間の終期を規定する設定カウント値として格納する格納回路とをさらに含み、データ変換回路が、第２の計測期間において第１のカウンターから出力される計測カウント値及び第２のカウンターから出力されるタイムカウント値に基づいて複合カウント値を求めるようにしてもよい。
【００１２】
さらに、本発明の第２の観点に係る半導体集積回路は、半導体基板のＮウエルに形成された抵抗、及び、半導体基板に形成されたキャパシターを含み、抵抗の抵抗値とキャパシターの容量値との時定数に関連する周波数で発振して発振信号を生成する発振回路と、発振回路によって生成される発振信号を入力する本発明のいずれかの観点に係るカウンター回路と含み、データ変換回路が、第１のカウンターが計測期間における発振信号の最初のパルスをカウントしてから計測期間が終了するまでにおける発振信号のパルス数の整数部分及び整数未満部分を含む複合カウント値を求め、さらに、複合カウント値に対応する温度を求める。
【００１３】
本発明の第１又は第２の観点に係る半導体集積回路は、複数の参照温度を表す温度データと、複数の参照カウント値を表すカウント値データとを対応して格納するルックアップテーブルをさらに含み、データ変換回路が、複合カウント値又はその整数部分に基づいてルックアップテーブルを参照し、ルックアップテーブルから読み出された温度データに基づいて複合カウント値に対応する温度を求めるようにしてもよい。
【００１４】
その場合に、データ変換回路が、複合カウント値又はその整数部分に最も近い第１の参照カウント値を表す第１のカウント値データ、及び、それに対応する第１の温度データと、複合カウント値又はその整数部分に２番目に近い第２の参照カウント値を表す第２のカウント値データ、及び、それに対応する第２の温度データとを、ルックアップテーブルから読み出し、複合カウント値と第１及び第２の参照カウント値との関係に基づいて、第１及び第２の温度データによってそれぞれ表される第１及び第２の参照温度を補間することにより、複合カウント値に対応する温度を求めるようにしてもよい。
【００１５】
本発明の第１又は第２の観点に係る半導体集積回路によれば、発振信号のパルス数の整数部分及び整数未満部分を含む複合カウント値に基づいて温度を求めるので、低温の環境において発振信号の周波数が低くなった場合においても、精度の高い温度計測を行うことが可能となる。あるいは、温度計測において有効精度を得るための計測時間を短縮することが可能となる。計測時間の短縮に伴い、１回の温度計測のために消費されるエネルギーも低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係るカウンター回路を用いた温度計測回路の第１の構成例の図。
【図２】図１に示す温度計測回路の具体的な動作例を説明するための図。
【図３】本実施形態に係るカウンター回路を用いた温度計測回路の第２の構成例の図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係るカウンター回路を用いた温度計測回路の第１の構成例を示すブロック図である。この温度計測回路は、基準クロック信号生成回路１０と、基準抵抗ＲＥＦと、サーミスターＱＴＭと、キャパシターＣＳＨと、分周回路２０と、発振回路３０と、カウンター回路４０と、温度データＬＵＴ（ルックアップテーブル）６０とを含んでもよい。温度データＬＵＴ６０は、ＲＯＭ等の不揮発性メモリーによって実現される。
【００１８】
第１の構成例においては、それらの構成要素の内で、分周回路２０〜温度データＬＵＴ６０が、半導体集積回路（ＩＣ）１００に内蔵されている。あるいは、半導体集積回路１００に内蔵されている温度データＬＵＴ６０に替えて、半導体集積回路１００に外付けされるＥＥＰＲＯＭ（電気的に書き込み及び消去可能な読出し専用メモリー）７０によって温度データＬＵＴを実現するようにしてもよい。その場合には、様々な抵抗の温度特性に迅速に対応して温度データＬＵＴを作成することができる。
【００１９】
基準クロック信号生成回路１０は、例えば、水晶振動子を用いて、１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する基準クロック信号ＣＫ１を生成する。分周回路２０は、基準クロック信号生成回路１０によって生成された基準クロック信号ＣＫ１を所定の分周比で分周することにより、例えば、２ＭＨｚの周波数を有する基準クロック信号ＣＫ２を出力する。この基準クロック信号ＣＫ２は、発振回路３０によって生成される発振信号ＯＳよりも十分に高い周波数を有している。
【００２０】
発振回路３０は、ＮＡＮＤ回路３１及び３２と、ＰチャネルＭＯＳトランジスター３３及び３４と、シュミットトリガー回路３５と、ＮチャネルＭＯＳトランジスター３６とを含んでおり、外付けの基準抵抗ＲＥＦ又はサーミスターＱＴＭとキャパシターＣＳＨとが接続されたときに発振して発振信号を生成する。基準抵抗ＲＥＦは、例えば金属皮膜抵抗であり、温度変化に対して電気抵抗値がほとんど変化しない。一方、サーミスターＱＴＭは、温度変化に対して電気抵抗値の変化が大きい抵抗体である。なお、キャパシターＣＳＨは、半導体集積回路１００に内蔵されてもよい。
【００２１】
ＮＡＮＤ回路３１の一方の入力端子（非反転入力端子）には、発振制御信号ＯＣ１が印加される。ＮＡＮＤ回路３１の出力端子は、トランジスター３３のゲートに接続されている。トランジスター３３のソースは、電源電位ＶＤＤに接続され、トランジスター３３のドレインは、基準抵抗ＲＥＦの一端に接続されている。基準抵抗ＲＥＦの他端は、キャパシターＣＳＨの一端、及び、シュミットトリガー回路３５の入力端子に接続されている。
【００２２】
ＮＡＮＤ回路３２の一方の入力端子（非反転入力端子）には、発振制御信号ＯＣ２が印加される。ＮＡＮＤ回路３２の出力端子は、トランジスター３４のゲートに接続されている。トランジスター３４のソースは、電源電位ＶＤＤに接続され、トランジスター３４のドレインは、サーミスターＱＴＭの一端に接続されている。サーミスターＱＴＭの他端は、キャパシターＣＳＨの一端、及び、シュミットトリガー回路３５の入力端子に接続されている。
【００２３】
キャパシターＣＳＨの他端は、電源電位ＶＳＳに接続されている（ＶＳＳ＜ＶＤＤ）。シュミットトリガー回路３５の出力端子は、ＮＡＮＤ回路３１及び３２の他方の入力端子（反転入力端子）、及び、トランジスター３６のゲートに接続されている。トランジスター３６のドレインは、シュミットトリガー回路３５の入力端子に接続され、トランジスター３６のソースは、電源電位ＶＳＳに接続されている。
【００２４】
発振制御信号ＯＣ１がハイレベルに活性化されて発振制御信号ＯＣ２がローレベルに非活性化されると、ＮＡＮＤ回路３１の非反転入力端子にハイレベルの発振制御信号ＯＣ１が印加される。ＮＡＮＤ回路３１の出力信号は、トランジスター３３によって反転され、基準抵抗ＲＥＦを介してキャパシターＣＳＨ及びシュミットトリガー回路３５の入力端子に印加される。シュミットトリガー回路３５の出力信号は、ＮＡＮＤ回路３１の反転入力端子に印加される。これにより、ＣＲ型の発振回路が形成される。この発振回路の発振周波数は、基準抵抗ＲＥＦの抵抗値とキャパシターＣＳＨの容量値との時定数に関連して決定される。ＮＡＮＤ回路３２の一方の入力端子（非反転入力端子）にはローレベルの発振制御信号ＯＣ２が印加されるので、ＮＡＮＤ回路３２の出力はハイレベルに固定され、トランジスター３４はオフ状態を維持する。
【００２５】
一方、発振制御信号ＯＣ２がハイレベルに活性化されて発振制御信号ＯＣ１がローレベルに非活性化されると、ＮＡＮＤ回路３２の非反転入力端子にハイレベルの発振制御信号ＯＣ２が印加される。ＮＡＮＤ回路３２の出力信号は、トランジスター３４によって反転され、サーミスターＱＴＭを介してキャパシターＣＳＨ及びシュミットトリガー回路３５の入力端子に印加される。シュミットトリガー回路３５の出力信号は、ＮＡＮＤ回路３２の反転入力端子に印加される。これにより、ＣＲ型の発振回路が形成される。この発振回路の発振周波数は、サーミスターＱＴＭの抵抗値とキャパシターＣＳＨの容量値との時定数に関連して決定される。ＮＡＮＤ回路３１の非反転入力端子にはローレベルの発振制御信号ＯＣ１が印加されるので、ＮＡＮＤ回路３１の出力はハイレベルに固定され、トランジスター３３はオフ状態を維持する。
【００２６】
カウンター回路４０は、タイムベースカウンター４１と、カウント値レジスター４２と、サンプリングバッファー４３及び４４と、遅延回路４５と、ゲート信号生成回路４６と、ＡＮＤ回路４７と、遅延回路４８と、制御回路５０と、メジャーカウンター５１と、カウント値レジスター５２と、カウント値バッファー５３と、データ変換回路５４とを含んでいる。
【００２７】
タイムベースカウンター４１には、分周回路２０によって分周された基準クロック信号ＣＫ２が供給される。タイムベースカウンター４１は、制御回路５０の制御の下でカウント動作を開始し、基準クロック信号ＣＫ２のパルスをカウントして、タイムカウント値ＴＣを出力する。カウント値レジスター４２は、例えば、複数のＤフリップフロップによって構成される格納回路であり、計測期間の終期を規定する設定カウント値ＬＭを格納する。サンプリングバッファー４３及び４４の各々は、例えば、複数のＤフリップフロップによって構成され、遅延回路４５によって所定の時間だけ遅延された発振信号ＯＳに同期して、タイムカウント値ＴＣを順次格納する。
【００２８】
ゲート信号生成回路４６は、計測期間が開始された際に制御回路５０がカウント制御信号ＣＣ１をハイレベルに活性化すると、ゲート信号ＧＳをハイレベルに活性化する。その後、タイムベースカウンター４１は、タイムカウント値ＴＣが設定カウント値ＬＭに等しくなると、カウント制御信号ＣＣ３をハイレベルに活性化して、カウント動作を終了する。ゲート信号生成回路４６は、カウント制御信号ＣＣ３がハイレベルに活性化されると、ゲート信号ＧＳをローレベルに非活性化する。
【００２９】
ＡＮＤ回路４７は、ゲート信号生成回路４６によって生成されるゲート信号ＧＳと、発振信号ＯＳとの論理積を求めることにより、ゲート信号ＧＳがハイレベルに活性化されている計測期間において、発振信号ＯＳを出力する。メジャーカウンター５１は、計測期間において、ＡＮＤ回路４７から出力される発振信号ＯＳのパルスをカウントして、計測カウント値ＭＣを出力する。
【００３０】
カウント値レジスター５２は、例えば、複数のＤフリップフロップによって構成され、発振信号ＯＳのパルスの目標カウント値を格納する。カウント値バッファー５３は、例えば、複数のＤフリップフロップによって構成され、遅延回路４８によって所定の時間だけ遅延された発振信号ＯＳに同期して、計測カウント値ＭＣを順次格納する。
【００３１】
データ変換回路５４は、計測期間においてメジャーカウンター５１から出力される計測カウント値ＭＣ及びタイムベースカウンター４１から出力されるタイムカウント値ＴＣに基づいて、メジャーカウンター５１が計測期間における発振信号ＯＳの最初のパルスをカウントしてから計測期間が終了するまでにおける発振信号ＯＳのパルス数の整数部分及び整数未満部分を含む複合カウント値を求める。
【００３２】
ここで、図１に示す温度計測回路の第１の動作例について詳しく説明する。第１の動作例においては、発振回路３０がサーミスターＱＴＭを用いて発振して出力する発振信号のパルスのカウント値に基づいて、サーミスターＱＴＭ周辺の温度が計測される。なお、基準抵抗ＲＥＦは使用されない。
【００３３】
まず、制御回路５０が、発振制御信号ＯＣ１をハイレベルに活性化することにより、発振回路３０が発振動作を開始する。また、制御回路５０が、カウンター回路４０の各部を初期化することにより、メジャーカウンター５１及びタイムベースカウンター４１の動作及びカウント値等がリセットされる。初期化において、制御回路５０は、カウント制御信号ＣＣ１をローレベルに非活性化し、メジャーカウンター５１は、カウント制御信号ＣＣ２をローレベルに非活性化し、タイムベースカウンター４１は、カウント制御信号ＣＣ３をローレベルに非活性化する。また、制御回路５０は、カウント値レジスター４２に設定カウント値ＬＭを格納する。
【００３４】
計測期間が開始すると、制御回路５０は、カウント制御信号ＣＣ１をハイレベルに活性化する。これにより、ゲート信号生成回路４６においてゲート信号ＧＳがハイレベルに活性化され、発振回路３０によって生成される発振信号ＯＳがＡＮＤ回路４７を介してメジャーカウンター５１に入力されて、メジャーカウンター５１のカウント動作が開始する。
【００３５】
メジャーカウンター５１が、発振信号ＯＳのパルスをカウントすると、計測カウント値ＭＣの値は、例えば、０、１、２、・・・と変化する。ここで、メジャーカウンター５１は、計測期間における発振信号ＯＳの最初のパルスをカウントすると、カウント制御信号ＣＣ２をハイレベルに活性化する。これにより、制御回路５０が、タイムベースカウンター４１にカウント動作を開始させる。
【００３６】
タイムベースカウンター４１が、分周回路２０によって分周された基準クロック信号ＣＫ２のパルスをカウントすると、タイムカウント値ＴＣの値は、例えば、０、１、２、・・・と変化する。サンプリングバッファー４３及び４４の各々は、遅延回路４５から出力される発振信号ＯＳに同期して、タイムカウント値ＴＣを順次格納する。
【００３７】
タイムベースカウンター４１は、タイムカウント値ＴＣが設定カウント値ＬＭに等しくなると、カウント制御信号ＣＣ３をハイレベルに活性化して、カウント動作を終了する。これにより、ゲート信号生成回路がゲート信号ＧＳをローレベルに非活性化するので、ＡＮＤ回路４７の出力がローレベルに固定され、メジャーカウンター５１におけるカウント動作も終了する。
【００３８】
例えば、メジャーカウンター５１が計測期間における発振信号ＯＳの最初のパルスをカウントして出力する計測カウント値をゼロとし、計測期間における計測カウント値の最終値をＮとする（Ｎは２以上の整数）。計測期間における計測カウント値の最終値Ｎは、カウント値バッファー５３に格納されている。
【００３９】
また、計測期間におけるタイムカウント値の最終値、即ち、設定カウント値ＬＭは、カウント値レジスター４２に格納されている。さらに、計測カウント値が（Ｎ−１）となったときのタイムカウント値ＴＣＮ−１は、サンプリングバッファー４３に格納されており、計測カウント値が（Ｎ−２）となったときのタイムカウント値ＴＣＮ−２は、サンプリングバッファー４４に格納されている。
【００４０】
データ変換回路５４は、カウント値バッファー５３に格納されている計測期間における計測カウント値の最終値Ｎと、カウント値レジスター４２に格納されている設定カウント値ＬＭと、サンプリングバッファー４３及び４４にそれぞれ格納されているタイムカウント値ＴＣＮ−１及びＴＣＮ−２に基づいて、メジャーカウンター５１が計測期間における発振信号ＯＳの最初のパルスをカウントしてから計測期間が終了するまでにおける発振信号ＯＳのパルス数の整数部分及び整数未満部分を含む複合カウント値を求める。複合カウント値の整数部分は「Ｎ」であり、複合カウント値の整数未満部分は、（ＬＭ−ＴＣＮ−１）／（ＴＣＮ−１−ＴＣＮ−２）に基づいて求めることができる。
【００４１】
さらに、データ変換回路５４は、求められた複合カウント値に基づいて温度データＬＵＴ６０を参照することにより、複合カウント値に対応する温度を求める。温度データＬＵＴ６０は、複数の参照温度を表す温度データと、複数の参照カウント値を表すカウント値データとを対応して格納している。
【００４２】
図２は、図１に示す温度計測回路の具体的な動作例を説明するための図である。発振回路３０において、キャパシターＣＳＨへの充放電によって生じる電圧が、シュミットトリガー回路３５の入力端子に印加される。シュミットトリガー回路３５は、入力電圧波形に基づいて発振信号ＯＳを出力する。入力電圧がハイレベル閾値に達すると発振信号ＯＳはハイレベルとなり、入力電圧がローレベル閾値に達すると発振信号ＯＳはローレベルとなる。
【００４３】
時刻ｔｍにおいて、設定されたタイミングに従って計測期間が開始すると、制御回路５０が、カウンター回路４０に計測動作を開始させる。制御回路５０がカウント制御信号ＣＣ１をハイレベルに活性化することにより、ゲート信号ＧＳがハイレベルに活性化されて、メジャーカウンター５１がカウント動作を開始する。なお、サンプリングバッファー４３及び４４には、リセットされたタイムカウント値「０」が格納されている。
【００４４】
時刻ｔ０において、メジャーカウンター５１が、発振信号ＯＳの第１番目のパルス（立ち上がりエッジ）をカウントして、計測カウント値「０」を出力すると共に、カウント制御信号ＣＣ２をハイレベルに活性化する。これにより、タイムベースカウンター４１も、カウント動作を開始する。タイムベースカウンター４１は、基準クロック信号ＣＫ２のパルスをカウントして、タイムカウント値「０」を出力する。遅延回路４５から出力される発振信号ＯＳのパルスに同期して、サンプリングバッファー４３は、時刻ｔ０において得られたタイムカウント値「０」をラッチし、サンプリングバッファー４４は、リセットされたタイムカウント値「０」をラッチする。
【００４５】
時刻ｔ１において、メジャーカウンター５１は、発振信号ＯＳの第２番目のパルスをカウントして、計測カウント値「１」を出力する。一方、タイムベースカウンター４１は、基準クロック信号ＣＫ２のパルスをカウントして、タイムカウント値「Ａ」を出力する。遅延回路４５から出力される発振信号ＯＳのパルスに同期して、サンプリングバッファー４３は、時刻ｔ１において得られたタイムカウント値「Ａ」をラッチし、サンプリングバッファー４４は、時刻ｔ０において得られたタイムカウント値「０」をラッチする。
【００４６】
時刻ｔ２において、メジャーカウンター５１は、発振信号ＯＳの第３番目のパルスをカウントして、計測カウント値「２」を出力する。一方、タイムベースカウンター４１は、基準クロック信号ＣＫ２のパルスをカウントして、タイムカウント値「Ｂ」を出力する。遅延回路４５から出力される発振信号ＯＳのパルスに同期して、サンプリングバッファー４３は、時刻ｔ２において得られたタイムカウント値「Ｂ」をラッチし、サンプリングバッファー４４は、時刻ｔ１において得られたタイムカウント値「Ａ」をラッチする。
【００４７】
時刻ｔ３において、メジャーカウンター５１は、発振信号ＯＳの第４番目のパルスをカウントして、計測カウント値「３」を出力する。遅延回路４８から出力される発振信号ＯＳのパルスに同期して、カウント値バッファー５３は、時刻ｔ３において得られた計測カウント値「３」をラッチする。一方、タイムベースカウンター４１は、基準クロック信号ＣＫ２のパルスをカウントして、タイムカウント値「Ｃ」を出力する。遅延回路４５から出力される発振信号ＯＳのパルスに同期して、サンプリングバッファー４３は、時刻ｔ３において得られたタイムカウント値「Ｃ」をラッチし、サンプリングバッファー４４は、時刻ｔ２において得られたタイムカウント値「Ｂ」をラッチする。
【００４８】
時刻ｔ４において、タイムベースカウンター４１は、基準クロック信号ＣＫ２のパルスをカウントして、タイムカウント値「ＬＭ」を出力する。タイムカウント値「ＬＭ」は、カウント値レジスター４２に格納されている設定カウント値「ＬＭ」と等しいので、タイムベースカウンター４１は、カウント制御信号ＣＣ３をハイレベルに活性化して、カウント動作を停止する。これにより、ゲート信号生成回路４６が、ゲート信号ＧＳをローレベルに非活性化するので、メジャーカウンター５１もカウント動作を停止する。このとき、サンプリングバッファー４３には、時刻ｔ３において得られたタイムカウント値「Ｃ」が格納されており、サンプリングバッファー４４には、時刻ｔ２において得られたタイムカウント値「Ｂ」が格納されている。
【００４９】
データ変換回路５４のカウント端数算出回路５４１は、カウント値レジスター４２に格納されている設定カウント値「ＬＭ」と、サンプリングバッファー４３に格納されているタイムカウント値「Ｃ」と、サンプリングバッファー４４に格納されているタイムカウント値「Ｂ」とに基づいて、時刻ｔ２から時刻ｔ３までにおける発振信号ＯＳの１周期分のタイムカウント値（Ｃ−Ｂ）と、時刻ｔ３から時刻ｔ４までにおける端数分のタイムカウント値（ＬＭ−Ｃ）とを算出して、複合カウント値の整数未満部分を（ＬＭ−Ｃ）／（Ｃ−Ｂ）に基づいて算出する。
【００５０】
例えば、１／３２カウントを単位として複合カウント値を求める場合には、３２×（ＬＭ−Ｃ）／（Ｃ−Ｂ）を整数化した値「Ｍ」が算出され、複合カウント値の整数未満部分が、Ｍ／３２として表され、複合カウント値が、（３＋Ｍ／３２）として表される。値「Ｍ」を整数化する際には、小数第１位において、切り捨て、切り上げ、又は、四捨五入が行われる。あるいは、複合カウント値の整数未満部分を小数で表しても良い。その場合には、所望の位において、切り捨て、切り上げ、又は、四捨五入が行われる。
【００５１】
温度データ読出回路５４２は、複合カウント値（３＋Ｍ／３２）に基づいて温度データＬＵＴ６０を参照してもよいし、複合カウント値の整数部分「３」に基づいて温度データＬＵＴ６０を参照してもよい。後者の場合には、温度データの読出しに要する処理が簡素化される。いずれにしても、温度データ読出回路５４２は、複合カウント値（又はその整数部分）に最も近い第１の参照カウント値を表す第１のカウント値データ、及び、それに対応する第１の温度データと、複合カウント値（又はその整数部分）に２番目に近い第２の参照カウント値を表す第２のカウント値データ、及び、それに対応する第２の温度データとを、温度データＬＵＴ６０から読み出す。
【００５２】
補間回路５４３は、複合カウント値と第１及び第２の参照カウント値との関係に基づいて、第１及び第２の温度データによって表される第１及び第２の参照温度を補間（内挿又は外挿）することにより、複合カウント値に対応する温度を求める。
【００５３】
以下においては、温度データＬＵＴ６０に、８℃刻みの参照温度を表す温度データと、それに対応する参照カウント値を表すカウント値データとが格納されている場合に付いて説明する。例えば、参照温度「２５℃」を表す温度データに対応して、参照カウント値「１０００．０」が格納されており、参照温度「３３℃」を表す温度データに対応して、参照カウント値「９５０．５」が格納されているものとする。
【００５４】
温度データ読出回路５４２は、複合カウント値が（９８３＋１５／３２）である場合に、複合カウント値の整数部分「９８３」に最も近い参照カウント値「１０００．０」を表す第１のカウント値データ、及び、それに対応する第１の温度データと、複合カウント値の整数部分「９８３」に２番目に近い参照カウント値「９５０．５」を表す第２のカウント値データ、及び、それに対応する第２の温度データとを、温度データＬＵＴ６０から読み出して、補間回路５４３に出力する。
【００５５】
補間回路５４３は、複合カウント値（９８３＋１５／３２）と参照カウント値「１０００．０」及び「９５０．５」との関係に基づいて、第１及び第２の温度データによってそれぞれ表される参照温度「２５℃」及び「３３℃」を補間することにより、複合カウント値（９８３＋１５／３２）に対応する温度「２７．６７℃」を求める。
【００５６】
ここで、低温の環境においてのみ計測カウント値の整数未満部分を求めて計測精度を改善し、高温の環境においては計測カウント値の整数未満部分を求めないようにしてもよい。あるいは、高温の環境において、タイムベースカウンター４１にカウントリミットを設けて、有効精度を得た時点でカウント動作を停止することにより、必要以上のカウントを行わないようにしてもよい。その場合には、例えば、制御回路５０が、計測期間においてメジャーカウンター５１から出力される計測カウント値が所定の値を超える場合に、サーミスターＱＴＭが高温の環境にあると判定して、カウント値レジスター４２に格納される設定カウント値を通常よりも小さい第２の設定カウント値に変更すると共に、第２の設定カウント値に対応した第２の温度データＬＵＴを参照するようにデータ変換回路５４を制御する。
【００５７】
第１の動作例によれば、発振信号のパルス数の整数部分及び整数未満部分を含む複合カウント値に基づいて温度を求めるので、低温の環境において発振信号ＯＳの周波数が低くなった場合においても、精度の高い温度計測を行うことが可能となる。あるいは、温度計測において有効精度を得るための計測時間を短縮することが可能となる。計測時間の短縮に伴い、１回の温度計測のために消費されるエネルギーも低減される。
【００５８】
次に、図１に示す温度計測回路の第２の動作例について詳しく説明する。第２の動作例においては、第１の計測期間において発振回路３０が基準抵抗ＲＥＦを用いて発振して出力する発振信号ＯＳのパルスのカウント値と、第２の計測期間において発振回路３０がサーミスターＱＴＭを用いて発振して出力する発振信号ＯＳのパルスのカウント値とに基づいて、サーミスターＱＴＭ周辺の温度が計測される。ここで、第１の計測期間における発振信号ＯＳのパルスの目標カウント値は予め定められており、カウント値レジスター５２に格納されている。
【００５９】
第１の計測期間において、制御回路５０が、発振制御信号ＯＣ１をハイレベルに活性化すると共に、発振制御信号ＯＣ２をローレベルに非活性化することにより、発振回路３０が、基準抵抗ＲＥＦを用いて発振動作を開始する。制御回路５０は、設定カウント値ＬＭとして十分大きな値を設定しておく。制御回路５０がカウント制御信号ＣＣ１をハイレベルに活性化すると、メジャーカウンター５１は、発振信号ＯＳのパルスをカウントして計測カウント値ＭＣを出力する。ここで、メジャーカウンター５１は、計測期間における発振信号ＯＳの最初のパルスをカウントすると、カウント制御信号ＣＣ２をハイレベルに活性化する。これにより、制御回路５０が、タイムベースカウンター４１にカウント動作を開始させる。
【００６０】
発振動作が継続して、計測カウント値ＭＣが目標カウント値に等しくなると、メジャーカウンター５１は、カウント制御信号ＣＣ２をローレベルに非活性化して、カウント動作を停止する。これにより、制御回路５０が、タイムベースカウンター４１にカウント動作を停止させ、そのときのタイムカウント値ＴＣを、計測期間の終期を規定する設定カウント値ＬＭとしてカウント値レジスター４２に格納する。また、制御回路５０は、カウント制御信号ＣＣ１をローレベルにリセットする。
【００６１】
その後、第２の計測期間において、制御回路５０が、発振制御信号ＯＣ２をハイレベルに活性化すると共に、発振制御信号ＯＣ１をローレベルに非活性化することにより、発振回路３０が、サーミスターＱＴＭを用いて発振動作を開始する。制御回路５０がカウント制御信号ＣＣ１をハイレベルに活性化すると、メジャーカウンター５１は、発振信号ＯＳのパルスをカウントして計測カウント値ＭＣを出力する。ここで、メジャーカウンター５１は、計測期間における発振信号ＯＳの最初のパルスをカウントすると、カウント制御信号ＣＣ２をハイレベルに活性化する。これにより、制御回路５０が、タイムベースカウンター４１にカウント動作を開始させる。
【００６２】
発振動作が継続して、タイムカウント値ＴＣが設定カウント値ＬＭに等しくなると、タイムベースカウンター４１は、カウント制御信号ＣＣ３をハイレベルに活性化し、カウント動作を停止する。これにより、ゲート信号生成回路４６がゲート信号ＧＳをローレベルに非活性化するので、メジャーカウンター５１もカウント動作を停止する。
【００６３】
データ変換回路５４は、第２の計測期間においてメジャーカウンター５１から出力される計測カウント値ＭＣ及びタイムベースカウンター４１から出力されるタイムカウント値ＴＣに基づいて、メジャーカウンター５１が第２の計測期間における発振信号ＯＳの最初のパルスをカウントしてから第２の計測期間が終了するまでにおける発振信号ＯＳのパルス数の整数部分及び整数未満部分を含む複合カウント値を求める。さらに、データ変換回路５４は、求められた複合カウント値に対応する温度を求める。
【００６４】
以上によって、基準抵抗ＲＥＦとキャパシターＣＳＨとを用いた発振に基づくカウント値（予め設定された目標カウント値）Ｎ１と、同じ計測期間において、サーミスターＱＴＭとキャパシターＣＳＨとを用いた発振に基づく複合カウント値Ｎ２とが得られる。ここで、基準抵抗ＲＥＦの抵抗値をＲ１とし、サーミスターＱＴＭの抵抗値をＲ２とし、キャパシターＣＳＨの容量をＣとすると、計測期間Ｔは、定数αを用いて、式（１）及び（２）で表される。
Ｔ＝α・Ｒ１・Ｃ・Ｎ１  ・・・（１）
Ｔ＝α・Ｒ２・Ｃ・Ｎ２  ・・・（２）
式（１）及び（２）から、次式（３）が求められる。
Ｒ２＝（Ｎ１／Ｎ２）Ｒ１  ・・・（３）
例えば、目標カウント値Ｎ１が１０００で、基準抵抗ＲＥＦの抵抗値Ｒ１が１００ｋΩである場合には、次式（４）が得られる。
Ｒ２＝１０００×１００ｋ／Ｎ２  ・・・（４）
【００６５】
サーミスターＱＴＭの抵抗値Ｒ２の温度特性は既知であるので、シュミットトリガー回路の閾値や各回路における遅延等を考慮して上式を補正することにより、複数の参照温度を表す温度データと複数の参照カウント値を表すカウント値データとの間の対応関係が得られ、その対応関係が、温度データＬＵＴ６０に格納されている。第２の動作例によれば、電源電圧（ＶＤＤ−ＶＳＳ）の変動やキャパシターＣＳＨの容量Ｃのばらつきによって発振回路３０の発振周波数が変動したとしても、基準抵抗ＲＥＦを用いた計測とサーミスターＱＴＭを用いた計測との両方を行うことによって発振周波数の変動分が相殺されるので、精度の高い温度計測を行うことが可能となる。その他の点に関しては、第１の動作例と同様である。
【００６６】
次に、本発明の第２の構成例について説明する。
図３は、本発明の一実施形態に係るカウンター回路を用いた温度計測回路の第２の構成例を示すブロック図である。第２の構成例においては、図１に示す第１の構成例における発振回路３０の替わりに、発振回路３０ａが用いられる。その他の点に関しては、第１の構成例と同様である。
【００６７】
発振回路３０ａは、ＮＡＮＤ回路３７と、ＰチャネルＭＯＳトランジスター３８と、シュミットトリガー回路３５と、ＮチャネルＭＯＳトランジスター３６と、半導体基板のＮウエルに形成された抵抗ＲＮＷと、半導体基板に形成されたキャパシターＣＳＨとを含んでおり、発振して発振信号を生成する。
【００６８】
ＮＡＮＤ回路３７の一方の入力端子（非反転入力端子）には、発振制御信号ＯＣが印加される。ＮＡＮＤ回路３７の出力端子は、トランジスター３８のゲートに接続されている。トランジスター３８のソースは、電源電位ＶＤＤに接続され、トランジスター３８のドレインは、抵抗ＲＮＷの一端に接続されている。抵抗ＲＮＷの他端は、キャパシターＣＳＨの一端、及び、シュミットトリガー回路３５の入力端子に接続されている。
【００６９】
キャパシターＣＳＨの他端は、電源電位ＶＳＳに接続されている。シュミットトリガー回路３５の出力端子は、ＮＡＮＤ回路３７の他方の入力端子（反転入力端子）、及び、トランジスター３６のゲートに接続されている。トランジスター３６のドレインは、シュミットトリガー回路３５の入力端子に接続され、トランジスター３６のソースは、電源電位ＶＳＳに接続されている。
【００７０】
発振制御信号ＯＣがハイレベルに活性化されると、ＮＡＮＤ回路３７の非反転入力端子にハイレベルの発振制御信号ＯＣが印加される。ＮＡＮＤ回路３７の出力信号は、トランジスター３８によって反転され、抵抗ＲＮＷを介してキャパシターＣＳＨ及びシュミットトリガー回路３５の入力端子に印加される。シュミットトリガー回路３５の出力信号は、ＮＡＮＤ回路３７の反転入力端子に印加される。これにより、ＣＲ型の発振回路３０ａが形成される。この発振回路３０ａの発振周波数は、抵抗ＲＮＷの抵抗値とキャパシターＣＳＨの容量値との時定数に関連して決定される。
【００７１】
半導体基板のＮウエルに形成された抵抗ＲＮＷの抵抗値は、半導体集積回路の製造プロセスに依存した温度特性を有するので、それに対応した温度データＬＵＴを準備することにより、発振回路３０ａの発振周波数に基づいて、半導体基板周辺の温度を求めることができる。第２の構成例においては、基準抵抗やサーミスターを用いないので、温度計測回路の動作は、第１の構成例における第１の動作例と同様になる。
【符号の説明】
【００７２】
１０…基準クロック信号生成回路、１００…半導体集積回路、２０…分周回路、３０、３０ａ…発振回路、３１、３２、３７…ＮＡＮＤ回路、３３、３４、３８…ＰチャネルＭＯＳトランジスター、３５…シュミットトリガー回路、３６…ＮチャネルＭＯＳトランジスター、４０…カウンター回路、４１…タイムベースカウンター、４２…カウント値レジスター、４３、４４…サンプリングバッファー、４５、４８…遅延回路、４６…ゲート信号生成回路、４７…ＡＮＤ回路、５０、５０ａ…制御回路、５１…メジャーカウンター、５２…カウント値レジスター、５３…カウント値バッファー、５４…データ変換回路、５４１…カウント端数算出回路、５４２…温度データ読出回路、５４３…補間回路、６０…温度データＬＵＴ、７０…ＥＥＰＲＯＭ、ＲＥＦ…基準抵抗、ＱＴＭ…サーミスター、ＣＳＨ…キャパシター、ＲＮＷ…Ｎウエルに形成された抵抗
【図１】
2012199604.tif 000003
【図２】
2012199604.tif 000004
【図３】
2012199604.tif 000005