KR20050040797A - 온도 센서 회로 - Google Patents

Abstract

원하는 출력 전압으로서 높은 정밀도의 출력 전압을 얻을 수 있는 온도 센서 회로를 제공하는 것이다. 온도 센서 회로는, 적어도 정전류원; 및 바이폴라 트랜지스터와 저항기들로 구성되며, 저항기에 흐르게 되는 바이폴라 트랜지스터의 베이스 전류의 오차를 제거하도록 베이스 오차 보상 회로가 제공된 베이스-에미터간 전압 증배 회로를 포함한다. 또한, 본 발명의 온도 센서 회로는 출력 전압을 결정하는 저항기의 저항값이 제어될 수 있는 구성을 갖고 있다.

Description

온도 센서 회로{TEMPERATURE SENSOR CIRCUIT}

본 발명은 반도체 집적회로로 구성된 온도 센서 회로에 관한 것이다.

반도체 집적회로로 구성된 종래의 온도 센서 회로가 도 6에 도시된다. 일반적으로, 온도 센서 회로에서는, 바이폴라 트랜지스터(12)의 컬렉터와 베이스가 동일한 전위에 설정되고, 에미터가 정전류원(constant current source)(11)에 접속된다. 즉, 바이폴라 트랜지스터(12)는, 다이오드 접속됨으로써, 바이폴라 트랜지스터(12)의 베이스-에미터간 전압(이후 간단히 "VBE"라고 함)을 출력 단자(10)에 출력한다. 이 경우, 일반적으로 VBE는 정전류원(11)의 전류값에 의존하지 않으므로, 일정한 전압값을 갖는 것으로 알려져 있다. 따라서, 출력 단자(10)에 임의의 전압을 출력하는 요구가 이루어진 경우, 이 요구에 따르는 것은 곤란하다.

다음에, 베이스-에미터간 전압 증배 회로(18)(이후 간단히 "VBE 증배 회로"라고 함)로 구성된 온도 센서 회로가 도 7에 도시된다. VBE 증배 회로의 구성에서는, 바이폴라 트랜지스터(12)의 에미터가 정전류원(11)과 제1 저항기(13)의 하나의 단자에 접속되고, 제1 저항기(13)와 제2 저항기(14)가 이들의 인접 단자들을 통해 서로 직렬로 접속된다. 또한, 제2 저항기(14)의 접지 단자와 바이폴라 트랜지스터(12)의 컬렉터가 동일한 전위, 즉, 접지 전위로 설정되고, 바이폴라 트랜지스터(12)의 베이스가 제1 저항기(13)와 제2 저항기(4) 간의 노드에 접속된다. 이 경우, 출력 단자(10)의 출력 전압이 VOUT으로 나타내어지고, 제1 저항기(13)의 저항이 R1로 나타내어지고, 제2 저항기(14)의 저항이 R2로 나타내어지고, 제1 저항기(13)와 제2 저항기(14)에 흐르게 되는 전류가 서로 동일하다고 가정하면, 출력 전압(VOUT)은 식 (1)로 나타내어진다.

VOUT = VBE ×(R1 + R2)/R2 …(1)

전술한 것으로부터, 온도 센서 회로가 도 7에 도시된 바와 같이 구성될 때에, 제1 저항기(13)의 저항값과 제2 저항기(14)의 저항값의 비에 따라서 출력 전압(VOUT)을 임의의 전압으로 설정될 수 있는 것이 알려져 있다(P. R. Gray 및 R. G. Meyer가 저술한 "Analysis and Design of Analog Integrated Circuits"(268 내지 270 페이지 및 도 4.27(a)) 참조).

그러나, 바이폴라 트랜지스터(12)의 베이스 전류(IB)도 제2 저항기(14)에 흐르게 된다. 이 때, 제1 저항기(13)에 흐르게 되는 전류가 I1으로 나타내어지고, 제2 저항기(14)를 흐르게 되는 전류가 I2로 나타내어지는 것으로 가정하면, 식 (2)가 얻어진다.

I2 = I1 + IB …(2)

그러므로, 바이폴라 트랜지스터(12)의 베이스 전류(IB)에 기인한 제1 저항기(13)와 제2 저항기(14)에 흐르게 되는 전류에 오차가 생긴다. 따라서, 식 (2)를 이용하여 목표로 하는 출력 전압(VOUT)을 설정하는 것이 곤란하다. 또한, 바이폴라 트랜지스터(12)의 특징과 두개의 저항기(13 및 14)의 특성의 불균일에 기인하여 목표로 하는 출력 전압(VOUT)을 설정하는 것이 곤란하다.

그래서, 본 발명의 목적은, 전술한 문제를 감안하여, 원하는 출력 전압으로서 높은 정밀도의 출력 전압을 얻을 수 있는 온도 센서 회로를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의하면, 적어도 정전류원; 및 베이스 전류 보상 회로가 제공되어 저항기에 흐르게 되는 바이폴라 트랜지스터의 베이스 전류의 오차를 제거하며, 바이폴라 트랜지스터와 저항기들에 의해 구성되는 베이스-에미터간 전압 증배 회로를 포함하는 온도 센서 회로가 제공된다. 또한, 본 발명의 온도 센서 회로는 출력 전압(VOUT)을 결정하는 저항기들의 저항값이 제어될 수 있는 구성을 갖고 있다.

전술한 구성을 적용함으로써, 본 발명은 원하는 출력 전압으로서 높은 정밀도의 출력 전압을 얻을 수 있고 출력 전압의 정밀도가 높은 온도 센서 회로를 제공할 수 있다.

제1 실시예

본 발명의 제1 실시예에 의한 온도 센서 회로가 도 1에 도시된다. 도 1에 도시된 제1 실시예의 온도 센서 회로는 도 7에 도시된 온도 센서 회로에 베이스 전류 오차 보상 회로(19)가 제공되어 있는 것이다. 예를 들면, 베이스 전류 오차 보상 회로(19)는, 도 2에 도시되는 바와 같이, N-채널 MOS 트랜지스터(26)의 드레인에 접속된 베이스를 갖는 바이폴라 트랜지스터(27), 및 제1 N-채널 MOS 트랜지스터(25)와 제2 N-채널 MOS 트랜지스터(26)로 구성된 전류 미러(mirror) 회로(28)를 포함한다. 바이폴라 트랜지스터(12와 27)의 특성은 서로 동일하고 이들의 에미터 면적 크기도 서로 동일하며, 제1 N-채널 MOS 트랜지스터(25)와 제2 N-채널 MOS 트랜지스터(26)의 특성은 서로 동일하고 이들의 트랜지스터 크기는 서로 동일하다는 것에 유의한다. 바이폴라 트랜지스터(27)의 에미터는 바이폴라 트랜지스터(12)의 컬렉터에 접속되고, 전류 미러 회로(28)의 일부를 구성하고 있는 제1 N-채널 MOS 트랜지스터(25)의 드레인은 제1 저항기(13)와 제2 저항기(14) 사이의 노드에 접속된다. 이 경우, 바이폴라 트랜지스터(12)에 흐르게 되는 컬렉터 전류가 바이폴라 트랜지스터(27)를 흐르게 되는 컬렉터 전류와 동일하므로, 서로 동일한 베이스 전류(IB)가 각각 바이폴라 트랜지스터(12와 17)에서 얻어진다. 따라서, 바이폴라 트랜지스터(27)에서 생성된 베이스 전류(IB)는 제2 N-채널 MOS 트랜지스터(26)에 흐르게 된다. 한편, 전류 미러 회로는 제2 N-채널 MOS 트랜지스터(26)에 흐르게 되는 전류와 동일한 전류가 제1 N-채널 MOS 트랜지스터(25)에 흐르게 한다. 따라서, 바이폴라 트랜지스터(12)에서 생성된 베이스 전류(IB)는 제1 N-채널 MOS 트랜지스터(25)에 흐르게 된다. 그 결과, 제1 저항기(13)에 흐르게 되는 전류는 제2 저항기(14)에 흐르게 되는 전류와 동일하게 되므로, 목표로 하는 출력 전압(VOUT)을 설정할 수 있다.

제2 실시예

도 3에 본 발명의 제2 실시예에 의한 온도 센서 회로가 도시된다. 제1 실시예의 온도 센서 회로에서는, 제1 저항기(13)와 제2 저항기(14)가 고정 저항기로서 제공된다. 그러나, 제1 실시예의 경우에, 바이폴라 트랜지스터(12 및 17)의 특성과 제1 저항기(13)와 제2 저항기(14)의 특성의 불균일에 기인한 출력 전압(VOUT)의 변화(shift)를 고려하면, 출력 전압(VOUT)의 미세 조정이 온도 센서 회로의 설계에 필요 불가결하다. 이 경우, 제1 실시예의 제1 저항기(13)와 제2 저항기(14) 중의 적어도 하나는 가변 저항기로 교체되고, 그럼으로써 출력 전압(VOUT)이 미세 조정되게 한다. 그 결과, 고정 저항기들을 적용한 경우에 비해 출력 전압(VOUT)을 보다 높은 정밀도로 설정할 수 있다.

제3 실시예

본 발명의 제3 실시예에 의한 온도 센서 회로가 도 4에 도시된다. 도 4에 도시된 온도 센서 회로에서는, 제2 실시예에 의한 온도 센서 회로의 가변 저항기들이 MOS 스위치로 구성된다. 이러한 회로 구성에 의해, MOS 스위치들의 온/오프 동작에 의해 제1 저항기 또는 제2 저항기의 저항값이 회로 제조 후의 단계에서 미세 조정될 수 있다.

제4 실시예

본 발명의 제4 실시예에 의한 온도 센서 회로가 도 5에 도시된다. 도 5에 도시된 제4 실시예의 온도 센서 회로의 경우에는, 제2 실시예에 의한 온도 센서 회로의 가변 저항기들이 퓨즈 트리밍 기능을 갖는 저항기들로 교체된다. 따라서, 제1 퓨즈(55) 및 제2 퓨즈(56)의 절단/무절단(cut/noncut)에 근거하여 제3 실시예와 동일한 효과가 얻어지는 것은 명백하다.

본 발명에 의하면, 원하는 출력 전압으로서 높은 정밀도의 출력 전압을 얻을 수 있고 출력 전압의 정밀도가 높은 온도 센서 회로를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 온도 보상 회로를 도시하는 회로도,

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 온도 센서 회로의 일부를 상세히 도시하는 회로도,

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 온도 센서 회로를 도시하는 회로도,

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 의한 온도 센서 회로를 도시하는 회로도,

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 의한 온도 센서 회로를 도시하는 회로도,

도 6은 종래의 온도 센서 회로를 도시하는 회로도,

도 7은 VBE 증배 회로로 구성된 다른 종래의 온도 센서 회로를 도시하는 회로도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 출력 단자 11 : 정전류원

12, 27 : 바이폴라 트랜지스터 13, 14, 43, 44, 53, 54 : 저항기

33, 34 : 가변 저항기 25, 26 : MOS 트랜지스터

18, 38, 48, 58 : 베이스-에미터간 전압 증배 회로

45, 46 : MOS 스위치

55, 56 : 퓨즈

Claims (8)

1. 온도 센서 회로에 있어서,

   정전류원;

   상기 정전류원에 접속된 에미터와 접지 컬렉터를 갖는 바이폴라 트랜지스터,

   상기 바이폴라 트랜지스터의 에미터와 베이스 간에 접속된 제1 저항기, 및

   상기 바이폴라 트랜지스터의 베이스에 접속되며, 한측이 접지된 제2 저항기를 포함하는 베이스-에미터간 전압 증배 회로; 및

   상기 바이폴라 트랜지스터의 베이스와 제2 저항기 간의 노드에 접속되어 제2 저항기에 흐르게 되는 바이폴라 트랜지스터의 베이스 전류의 오차를 제거하는 베이스 전류 오차 보상 회로를 포함하는, 온도 센서 회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 저항기와 상기 제2 저항기 중의 하나는 가변 저항기를 포함하는, 온도 센서 회로.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 저항기와 상기 제2 저항기 중의 하나의 저항값은 MOS 스위치에 의해 제어되는, 온도 센서 회로.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 저항기와 상기 제2 저항기 중의 하나의 저항값은 퓨즈 트리밍을 이용하여 제어되는, 온도 센서 회로.
5. 적어도 정전류원, 상기 정전류원이 접속된 에미터를 갖는 제1 바이폴라 트랜지스터, 상기 제1 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터에 접속된 에미터를 갖으며 제1 바이폴라 트랜지스터와 동일한 특성을 갖는 제2 바이폴라 트랜지스터, 상기 제1 바이폴라 트랜지스터의 에미터와 베이스 사이에 접속된 제1 저항기, 상기 바이폴라 트랜지스터의 베이스에 접속된 제2 저항기, 및 상기 제2 바이폴라 트랜지스터의 베이스에 접속된 하나의 단자를 갖는 전류 미러 회로를 포함하는 온도 센서 회로에 있어서,

   상기 전류 미러 회로의 다른 단자는 상기 제1 바이폴라 트랜지스터의 베이스와 상기 제2 저항기 간의 노드에 접속되어 제2 저항기에 흐르게 되는 전류로부터 제1 바이폴라 트랜지스터의 베이스 전류를 제거하는, 온도 센서 회로.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1 저항기와 상기 제2 저항기 중의 하나는 가변 저항기를 포함하는, 온도 센서 회로.
7. 제5항에 있어서, 상기 제1 저항기와 상기 제2 저항기 중의 하나의 저항값은 MOS 스위치에 의해 제어되는, 온도 센서 회로.
8. 제5항에 있어서, 상기 제1 저항기와 상기 제2 저항기 중의 하나의 저항값은 퓨즈 트리밍을 이용하여 제어되는, 온도 센서 회로.