特許 7595128 温度感知装置およびその校正方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-27

(45)【発行日】2024-12-05

(54)【発明の名称】温度感知装置およびその校正方法

(51)【国際特許分類】

   G01K 15/00 20060101AFI20241128BHJP

【ＦＩ】

G01K15/00

【請求項の数】 14

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023139401

(22)【出願日】2023-08-30

(65)【公開番号】P2024152555

(43)【公開日】2024-10-25

【審査請求日】2023-08-30

(31)【優先権主張番号】112113966

(32)【優先日】2023-04-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】507185945

【氏名又は名称】創意電子股▲ふん▼有限公司

(73)【特許権者】

【識別番号】500262038

【氏名又は名称】台湾積體電路製造股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｔａｉｗａｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．８， Ｌｉ－Ｈｓｉｎ Ｒｄ．６， Ｈｓｉｎｃｈｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｋ， Ｈｓｉｎｃｈｕ， ＴＡＩＷＡＮ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100164448

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 雄輔

(72)【発明者】

【氏名】汪 鼎豪

(72)【発明者】

【氏名】呉 俊宛

(72)【発明者】

【氏名】林 倍如

【審査官】藤澤 和浩

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１７３１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－９６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－５１６９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２３／０００３５８９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｋ １／００－１９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１条件に基づいて、周囲温度に対応する第１感知信号を生成し、第２条件に基づいて、前記周囲温度に対応する第２感知信号を生成するように構成され、前記第１感知信号が、前記第２感知信号と異なるセンサと、
前記センサに結合され、前記第１感知信号を第１デジタル感知値に変換し、前記第２感知信号を第２デジタル感知値に変換するように構成されたコンバータと、
前記コンバータに結合され、前記第１デジタル感知値、第１補償値、および前記第１デジタル感知値と前記第２デジタル感知値の間の感知差分値に基づいて、第１感知結果値を生成し、前記第２デジタル感知値、第２補償値、および前記感知差分値に基づいて、第２感知結果値を生成するように構成された感知結果生成回路と、
前記感知結果生成回路に結合され、第１基準値および第２基準値に基づいて、前記第１感知結果値および前記第２感知結果値から第１誤差および第２誤差を取得するように構成された誤差回路と、
前記誤差回路に結合され、前記第１誤差および前記第２誤差に基づいて、第１校正値および第２校正値を生成するように構成された校正回路と、
前記校正回路および前記コンバータに結合され、前記第１校正値に基づいて、第１校正補償値を生成し、前記第２校正値に基づいて、第２校正補償値を生成し、前記第１デジタル感知値、前記第２デジタル感知値、前記第１校正補償値、前記第２校正補償値、および前記感知差分値に基づいて、出力デジタルコード値を生成するように構成された出力回路と、
を含む温度感知装置。

【請求項2】

前記第１デジタル感知値が、前記第１基準値、前記第１誤差、および前記第２誤差を含み、前記第２デジタル感知値が、前記第２基準値および前記第１誤差を含む請求項１に記載の温度感知装置。

【請求項3】

前記誤差回路が、前記第１感知結果値を前記第１基準値で除算して、第１商を生成し、前記第２感知結果値を前記第２基準値で除算して、第２商を生成し、前記第１商から前記第２商を減算することによって得られた差分値、前記第２基準値、前記第１補償値、および前記第２補償値に基づいて、前記第２誤差を決定する請求項１に記載の温度感知装置。

【請求項4】

前記誤差回路が、前記第１感知結果値を前記第２感知結果値で除算して、第３商を生成し、前記第３商、前記第１基準値、前記第２基準値、および前記決定された第２誤差に基づいて、前記第１誤差を決定する請求項３に記載の温度感知装置。

【請求項5】

前記感知結果生成回路が、前記第１補償値を前記感知差分値で乗算して、第１積を生成し、前記第１デジタル感知値を前記第１積に加算して、前記第１感知結果値を生成し、
前記感知結果生成回路が、前記第２補償値を前記感知差分値で乗算して、第２積を生成し、前記第２デジタル感知値を前記第２積に加算して、前記第２感知結果値を生成する請求項１に記載の温度感知装置。

【請求項6】

前記校正回路が、前記第１誤差、前記第２誤差、前記感知差分値、および前記第１補償値に基づいて、前記第１校正値および前記第２校正値を生成する請求項１に記載の温度感知装置。

【請求項7】

前記出力回路が、前記第１校正補償値を前記感知差分値で乗算して、第１補償積を生成し、前記第１デジタル感知値から前記第１補償積を減算して、第１値を生成し、前記第２校正補償値を前記感知差分値で乗算して、第２補償積を生成し、前記第１デジタル感知値を前記第２補償積に加算して、第２値を生成し、前記第１値を前記第２値で除算して、前記出力デジタルコード値を生成する請求項１に記載の温度感知装置。

【請求項8】

温度感知装置に適した校正方法であって、
センサによって、第１条件に基づいて、周囲温度に対応する第１感知信号を生成し、前記センサによって、第２条件に基づいて、前記周囲温度に対応する第２感知信号を生成し、前記第１感知信号が、前記第２感知信号と異なることと、
前記第１感知信号を第１デジタル感知値に変換し、前記第２感知信号を第２デジタル感知値に変換することと、
前記第１デジタル感知値、第１補償値、および前記第１デジタル感知値と前記第２デジタル感知値の間の感知差分値に基づいて、第１感知結果値を生成し、前記第２デジタル感知値、第２補償値、および前記感知差分値に基づいて、第２感知結果値を生成することと、
第１基準値および第２基準値に基づいて、前記第１感知結果値および前記第２感知結果値から第１誤差および第２誤差を取得することと、
前記第１誤差および前記第２誤差に基づいて、第１校正値および第２校正値を生成することと、
前記第１校正値に基づいて、第１校正補償値を生成し、前記第２校正値に基づいて、第２校正補償値を生成し、前記第１デジタル感知値、前記第２デジタル感知値、前記第１校正補償値、前記第２校正補償値、および前記感知差分値に基づいて、出力デジタルコード値を生成することと、
を含む校正方法。

【請求項9】

前記第１デジタル感知値が、前記第１基準値、前記第１誤差、および前記第２誤差を含み、前記第２デジタル感知値が、前記第２基準値および前記第１誤差を含む請求項８に記載の校正方法。

【請求項10】

前記第１基準値および前記第２基準値に基づいて、前記第１感知結果値および前記第２感知結果値から前記第１誤差および前記第２誤差を取得するステップが、
前記第１感知結果値を前記第１基準値で除算して、第１商を生成することと、
前記第２感知結果値を前記第２基準値で除算して、第２商を生成することと、
前記第１商から前記第２商を減算することによって得られた差分値、前記第２基準値、前記第１補償値、および前記第２補償値に基づいて、前記第２誤差を決定することと、
を含む請求項８に記載の校正方法。

【請求項11】

前記第１基準値および前記第２基準値に基づいて、前記第１感知結果値および前記第２感知結果値から前記第１誤差および前記第２誤差を取得する前記ステップが、さらに、
前記第１感知結果値を前記第２感知結果値で除算して、第３商を生成することと、
前記第３商、前記第１基準値、前記第２基準値、および前記決定された第２誤差に基づいて、第１誤差を決定することと、
を含む請求項１０に記載の校正方法。

【請求項12】

前記第１デジタル感知値、前記第１補償値、および前記感知差分値に基づいて、前記第１感知結果値を生成し、前記第２デジタル感知値、前記第２補償値、および前記感知差分値に基づいて、前記第２感知結果値を生成するステップが、
前記第１補償値を前記感知差分値で乗算して、第１積を生成し、前記第１デジタル感知値を前記第１積に加算して、前記第１感知結果値を生成することと、
前記第２補償値を前記感知差分値で乗算して、第２積を生成し、前記第２デジタル感知値を前記第２積に加算して、前記第２感知結果値を生成することと、
を含む請求項９に記載の校正方法。

【請求項13】

前記第１誤差および前記第２誤差に基づいて、前記第１校正値および前記第２校正値を生成するステップが、
前記第１誤差、前記第２誤差、前記感知差分値、および前記第１補償値に基づいて、前記第１校正値および前記第２校正値を生成することを含む請求項８に記載の校正方法。

【請求項14】

前記第１デジタル感知値、前記第２デジタル感知値、前記第１校正補償値、前記第２校正補償値、および前記感知差分値に基づいて、前記出力デジタルコード値を生成するステップが、
前記第１校正補償値を前記感知差分値で乗算して、第１補償積を生成することと、
前記第１補償積を前記第１デジタル感知値から減算して、第１値を生成することと、
前記第２校正補償値を前記感知差分値で乗算して、第２補償積を生成することと、
前記第１デジタル感知値を前記第２補償積に加算して、第２値を生成することと、
前記第１値を前記第２値で除算して、前記出力デジタルコード値を生成することと、
を含む請求項８に記載の校正方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、感知装置に関するものであり、特に、温度感知装置および温度感知装置の校正方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般的に、温度感知装置は、センサを介して温度を感知し、温度に対応する少なくとも１つの感知信号を生成する。温度感知装置は、この感知信号を出力値に変換する。感知信号は、誤差を含む可能性がある。この誤差は、出力値に影響を与えるため、それにより、温度感知装置の感知精度を低下させる可能性がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明は、温度感知装置の感知精度を向上させることのできる温度感知装置および温度感知装置の校正方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の１つの実施形態において、センサ、コンバータ、感知結果生成回路、誤差回路、校正回路、および出力回路を含む温度感知装置を提供する。センサは、第１条件に基づいて、周囲温度に対応する第１感知信号を生成し、第２条件に基づいて、周囲温度に対応する第２感知信号を生成し、第１感知信号は、第２感知信号と異なる。コンバータは、センサに結合される。ここで、コンバータは、第１感知信号を第１デジタル感知値に変換し、第２感知信号を第２デジタル感知値に変換する。感知結果生成回路は、コンバータに結合される。ここで、感知結果生成回路は、第１デジタル感知値、第１補償値、および第１デジタル感知値と第２デジタル感知値の間の感知差分値に基づいて、第１感知結果値を生成し、第２デジタル感知値、第２補償値、および感知差分値に基づいて、第２感知結果値を生成する。誤差回路は、感知結果生成回路に結合され、第１基準値および第２基準値に基づいて、第１感知結果値および第２感知結果値から第１誤差および第２誤差を取得する。校正回路は、誤差回路に結合され、第１誤差および第２誤差に基づいて、第１校正値および第２校正値を生成する。出力回路は、校正回路およびコンバータに結合される。ここで、出力回路は、第１校正値に基づいて、第１校正補償値を生成し、第２校正値に基づいて、第２校正補償値を生成し、第１デジタル感知値、第２デジタル感知値、第１校正補償値、第２校正補償値、および感知差分値に基づいて、出力デジタルコード値を生成する。

【0005】

本発明の１つの実施形態において、温度感知装置に適した校正方法を提供する。この校正方法は、以下のステップを含む。第１条件に基づいて、センサにより周囲温度に対応する第１感知信号を生成し、第２条件に基づいて、センサにより周囲温度に対応する第２感知信号を生成し、第１感知信号は、第２感知信号と異なる。第１感知信号を第１デジタル感知値に変換し、第２感知信号を第２デジタル感知値に変換する。第１デジタル感知値、第１補償値、および第１デジタル感知値と第２デジタル感知値の間の感知差分値に基づいて、第１感知結果値を生成し、第２デジタル感知値、第２補償値、および感知差分値に基づいて、第２感知結果値を生成する。第１基準値および第２基準値に基づいて、第１感知結果値および第２感知結果値から第１誤差および第２誤差を取得する。第１誤差および第２誤差に基づいて、第１校正値および第２校正値を生成する。第１校正値に基づいて、第１校正補償値を生成し、第２校正値に基づいて、第２校正補償値を生成し、第１デジタル感知値、第２デジタル感知値、第１校正補償値、第２校正補償値、および感知差分値に基づいて、出力デジタルコード値を生成する。

【発明の効果】

【0006】

以上のように、本発明の１つまたはそれ以上の実施形態において提供される温度感知装置は、第１感知結果値、第２感知結果値、第１基準値、および第２基準値に基づいて、第１感知信号の第１誤差および第２誤差を決定し、第１誤差および第２誤差に基づいて、第１補償値を校正することにより、温度感知装置の感知精度を向上させる。

【0007】

上記をより理解しやすくするために、以下、図面と併せたいくつかの実施形態について詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

添付の図面は、本発明の原理をさらに理解するために含まれており、本明細書に組み込まれ、かつその一部を構成するものである。図面は、本発明の実施形態を例示しており、説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。

【0009】

【図1】本発明の第１実施形態に係る温度感知装置を示す概略図である。

【図2】本発明の実施形態に係る第１基準信号、第２基準信号、基準差分値、第１基準値、第２基準値、および出力値を示す概略図である。

【図3】本発明の実施形態に係るセンサの回路を示す概略図である。

【図4】本発明の実施形態に係る校正方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明が提供するいくつかの実施形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明における参照番号は、同じ参照番号が異なる図面に現れた場合、同じ、または類似する要素を指すものと見なされる。これらの実施形態は、本発明の一部に過ぎず、本発明の可能なすべての実施を開示するものではない。より正確に説明すると、これらの実施形態は、請求項において提供される範囲内の方法および装置の例として機能する。

【0011】

図１を参照すると、本発明の第１実施形態に係る温度感知装置を示した概略図である。本実施形態において、温度感知装置１００は、センサ１１０、コンバータ１２０、感知結果生成回路１３０、誤差回路１４０、校正回路１５０、および出力回路１６０を含む。センサ１１０は、周囲温度ＴＡを感知する。センサ１１０は、第１条件に基づいて、周囲温度ＴＡに対応する第１感知信号ＶＢＥ１を生成し、第２条件に基づいて、周囲温度ＴＡに対応する第２感知信号ＶＢＥ２を生成する。

【0012】

本実施形態において、第１条件は、第２条件と同じではない。したがって、第１感知信号ＶＢＥ１は、第２感知信号ＶＢＥ２と異なる。第１条件および第２条件は、それぞれセンサ１１０の第１感知感度および第２感知感度である。センサ１１０の第１感知感度は、第２感知感度と異なるように設計される。本実施形態において、第１条件における感知感度は、第２条件における感知感度よりも高く設計される。例えば、この例示的実施形態において、第１感知信号ＶＢＥ１および第２感知信号ＶＢＥ２は、それぞれアナログ電圧信号であるが、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。いくつかの実施形態において、第１感知信号ＶＢＥ１および第２感知信号ＶＢＥ２は、それぞれアナログ電流信号である。

【0013】

本実施形態において、コンバータ１２０は、センサ１１０に結合される。コンバータ１２０は、センサ１１０から第１感知信号ＶＢＥ１および第２感知信号ＶＢＥ２を受信する。コンバータ１２０は、第１感知信号ＶＢＥ１を第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１に変換し、第２感知信号ＶＢＥ２を第２デジタル感知値ＤＶＢＥ２に変換する。本実施形態に基づくと、コンバータ１２０は、アナログ・デジタル変換器（analog-to-digital converter, ADC）の形式で実施することができる。

【0014】

本実施形態において、感知結果生成回路１３０は、コンバータ１２０に結合される。感知結果生成回路１３０は、コンバータ１２０から第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１および第２デジタル感知値ＤＶＢＥ２を受信する。さらに、感知結果生成回路１３０は、第１補償値Ｋ１および第２補償値Ｋ２を受信する。感知結果生成回路１３０は、第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１と第２デジタル感知値ＤＶＢＥ２の間の感知差分値ΔＶＢＥを取得する。第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１、第１補償値Ｋ１、および感知差分値ΔＶＢＥに基づいて、感知結果生成回路１３０は、第１感知結果値ＤＶＲ１ｍを生成する。第２デジタル感知値ＤＶＢＥ２、第２補償値Ｋ２、および感知差分値ΔＶＢＥに基づいて、感知結果生成回路１３０は、第２感知結果値ＤＶＲ２ｍを生成する。本実施形態において、第１補償値Ｋ１および第２補償値Ｋ２は、事前にシミュレーションによって得られた所定の値である。言い換えると、第１補償値Ｋ１および第２補償値Ｋ２は、それぞれ理論値である。

【0015】

誤差回路１４０は、感知結果生成回路１３０に結合される。誤差回路１４０は、第１基準値ＤＶＲ１、第２基準値ＤＶＲ２、第１感知結果値ＤＶＲ１ｍ、および第２感知結果値ＤＶＲ２ｍを受信する。誤差回路１４０は、第１基準値ＤＶＲ１および第２基準値ＤＶＲ２に基づいて、第１感知結果値ＤＶＲ１ｍおよび第２感知結果値ＤＶＲ２ｍから第１誤差ｅ１および第２誤差ｅ２を取得する。

【0016】

第１基準値ＤＶＲ１は、第１条件に基づく第１感知理論値である。第２基準値ＤＶＲ２は、誤差が発生しないときの第２条件に基づく第２感知理論値である。つまり、誤差が発生しない条件において、第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１は、第１基準値ＤＶＲ１と等しく、第２デジタル感知値ＤＶＢＥ２は、第２基準値ＤＶＲ２と等しい。

【0017】

本実施形態において、第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１および第２デジタル感知値ＤＶＢＥ２は、感知値の実際の結果である。第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１は、第１誤差ｅ１および第２誤差ｅ２を含む。第２デジタル感知値ＤＶＢＥ２は、第１誤差ｅ１を含む。つまり、第１誤差ｅ１と第２誤差ｅ２の合計は、第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１と第１基準値ＤＶＲ１の間の誤差である。第２誤差ｅ２は、第２感知信号ＶＳＥ２と第２基準値ＤＶＲ２の間の誤差である。本実施形態において、第１誤差ｅ１および第２誤差ｅ２は、それぞれ装置の製造プロセス、周囲温度ＴＡ、および設計のうちの少なくとも１つと共に変化する誤差値である。

【0018】

本実施形態において、校正回路１５０は、誤差回路１４０に結合される。校正回路１５０は、第１誤差ｅ１および第２誤差ｅ２に基づいて、第１校正値ＣＡおよび第２校正値ＣＢを生成する。

【0019】

本実施形態において、出力回路１６０は、校正回路１５０およびコンバータ１２０に結合される。出力回路１６０は、第１校正値ＣＡに基づいて、第１校正補償値Ｋ１’を生成し、第２校正値ＣＢに基づいて、第２校正補償値Ｋ２’を生成する。出力回路１６０は、第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１、第２デジタル感知値ＤＶＢＥ２、第１校正補償値Ｋ１’、第２校正補償値Ｋ２’、および感知差分値ΔＶＢＥに基づいて、出力デジタルコード値ＤＯＵＴを生成する。

【0020】

言及すべきこととして、温度感知装置１００は、第１基準値ＤＶＲ１および第２基準値ＤＶＲ２に基づいて、第１感知結果値ＤＶＲ１ｍおよび第２感知結果値ＤＶＲ２ｍから第１誤差ｅ１および第２誤差ｅ２を取得し、決定された第１誤差ｅ１および決定された第２誤差ｅ２に基づいて、第１補償値Ｋ１を校正する。第１感知結果値ＤＶＲ１ｍは、校正された第１補償値Ｋ１に応じて校正され、第１誤差ｅ１および第２誤差ｅ２を排除する。したがって、出力デジタルコード値ＤＯＵＴの結果は、第１誤差ｅ１および第２誤差ｅ２に影響されないため、歪みがない。このようにして、温度感知装置１００の感知精度を向上させることができる。

【0021】

図１および図２を参照すると、図２は、本発明の１つの実施形態に係る第１基準理論値、第２基準理論値、基準差分値、第１基準値、第２基準値、および出力値を示す概略図である。図２は、第１感知理論値ＶＳ１、第２感知理論値ＶＳ２、基準差分値ΔＶＳ、第１基準値ＤＶＲ１、第２基準値ＤＶＲ２、および出力値ＶＯ（すなわち、出力デジタルコード値ＤＯＵＴ）の温度傾向を示す。第１感知理論値ＶＳ１は、第２感知理論値ＶＳ２と異なる。基準差分値ΔＶＳは、第１感知理論値ＶＳ１と第２感知理論値ＶＳ２の間の差分値である。本実施形態において、第１基準値ＤＶＲ１は、第１補償値Ｋ１、第１感知理論値ＶＳ１、および基準差分値ΔＶＳに基づいて取得することができる。第２基準値ＤＶＲ１は、第２補償値Ｋ２、第２感知理論値ＶＳ２、および基準差分値ΔＶＳに基づいて取得することができる。

【0022】

本実施形態において、第１感知理論値ＶＳ１および第２感知理論値ＶＳ２は、それぞれ周囲温度ＴＡと負の線形相関を示す。第１感知理論値ＶＳ１および第２感知理論値ＶＳ２は、それぞれ周囲温度ＴＡに応じて異なる値を有するため、基準差分値ΔＶＳは、０に等しくない差分値である。基準回路１２０は、式（１）に基づいて、第１基準値ＤＶＲ１を得ることができ、式（２）に基づいて、第２基準値ＤＶＲ２を得ることができる。

【0023】

【数1】

【0024】

本実施形態において、式（１）および式（２）を用いた計算は、外部のシミュレーション回路（図示せず）によって実行することができる。

【0025】

外部のシミュレーション回路は、第１補償値Ｋ１を基準差分値ΔＶＳに乗算して、第１積を生成し、第１積を第１感知理論値ＶＳ１に加算して、第１基準値ＤＶＲ１を生成する。外部のシミュレーション回路は、第２補償値Ｋ２を基準差分値ΔＶＳに乗算して、第２積を生成し、第２積を第２感知理論値ＶＳ２に加算して、第２基準値ＶＲ２を生成する。本実施形態において、第１基準値ＤＶＲ１および第２基準値ＶＲ２は、同じ固定値になるように設定される。したがって、第１補償値Ｋ１および第２補償値Ｋ２を決定することができる。

【0026】

図１に示した実施形態において示されるように、感知結果生成回路１３０は、第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１、第２デジタル感知値ＤＶＢＥ２、第１補償値Ｋ１、および第２補償値Ｋ２を受信する。感知結果生成回路１３０は、式（３）に基づいて、第１感知結果値ＤＶＲ１ｍを取得することができ、式（４）に基づいて、第２感知結果値ＤＶＲ２ｍを取得することができる。

【0027】

【数2】

【0028】

感知結果生成回路１３０は、第１補償値Ｋ１を基準差分値ΔＶＢＥに乗算して、第３積を生成し、第３積を第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１に加算して、第１感知結果値ＤＶＲ１ｍを生成する。感知結果生成回路１３０は、第２補償値Ｋ２を感知差分値ΔＶＢＥに乗算して、第４積を生成し、第４積を第２デジタル感知値ＤＶＢＥ２に加算して、第２感知結果値ＤＶＲ２ｍを生成する。また、式（３）および式（４）は、第３誤差ｄＶを含む。第３誤差ｄＶの存在は、第１感知結果値ＤＶＲ１ｍおよび第２感知結果値ＤＶＲ２ｍに影響を与える。いくつかの実施形態において、第３誤差ｄＶは、存在しない。本発明の１つまたはそれ以上の実施形態において提供される式（３）および式（４）は、第３誤差ｄＶを含むことに限定されない。

【0029】

本実施形態において、第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１は、第１基準信号ＶＢＥ１、第１誤差ｅ１、および第２誤差ｅ２を含む。第２感知信号ＶＳＥ２は、第２基準信号ＶＢＥ２および第１誤差ｅ１を含む。第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１は、式（５）において示される。第２感知信号ＶＳＥ２は、式（６）において示される。

【0030】

【数3】

【0031】

したがって、式（５）を式（３）に代入して、式（７）を生成する。

【0032】

【数4】

【0033】

その後、式（１）に基づいて、式（７）を式（７’）に簡略化する。

【0034】

【数5】

【0035】

同様に、式（６）を式（４）に代入して、式（８）を生成する。

【0036】

【数6】

【0037】

式（２）に基づいて、式（８）を式（８’）に簡略化する。

【0038】

【数7】

【0039】

本実施形態において、第１誤差ｅ１と第２誤差ｅ２の和は、第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１と第１感知理論値ＶＳ１の間の感知誤差値である。第２誤差ｅ２は、例えば、感知差分値ΔＶＢＥと基準差分値ΔＶＳの間の誤差値である。また、第３誤差ｄＶは、例えば、バンドギャップ（bandgap）電圧の誤差値である。一般的に、第３誤差ｄＶは、１よりもはるかに小さい。

【0040】

本実施形態において、誤差回路１４０は、第１感知結果値ＤＶＲ１ｍ、第２感知結果値ＤＶＲ２ｍ、第１基準値ＤＶＲ１、および第２基準値ＤＶＲ２に基づいて、第１誤差ｅ１および第２誤差ｅ２を決定する。誤差回路１４０は、式（９）に示すように、第１感知結果値ＤＶＲ１ｍを第１基準値ＤＶＲ１で除算して、第１商を生成する。つまり、式（９）は、式（７’）を第１基準値ＤＶＲ１で除算した結果である。

【0041】

【数8】

【0042】

Ｘ１は、第１商を指す。また、第３誤差ｄＶが１よりもはるかに小さいと仮定すると、式（９）は、式（９’）で近似することができる。

【0043】

【数9】

【0044】

誤差回路１４０は、式（１０）に示すように、第２感知結果値ＤＶＲ２ｍを第２基準値ＤＶＲ２で除算して、第２商を生成する。つまり、式（１０）は、式（８’）を第２基準値ＤＶＲ２で除算した結果である。

【0045】

【数10】

【0046】

Ｘ２は、第２商を指す。同様にして、第３誤差ｄＶが１よりもはるかに小さいと仮定すると、式（１０）は、式（１０’）で近似することができる。

【0047】

【数11】

【0048】

次に、誤差回路１４０は、式（１１）に示すように、式（９’）から式（１０’）を減算して、第２商を第１商から減算することによって算出される差分値を取得する。

【0049】

【数12】

【0050】

注意すべきこととして、上記の差分値（すなわち、Ｘ１－Ｘ２）、第１基準値ＤＶＲ１、第２基準値ＤＶＲ２、第１補償値Ｋ１、および第２補償値Ｋ２は、いずれも既知である。したがって、誤差回路１４０は、上記の差分値（すなわち、Ｘ１－Ｘ２）、第１基準値ＤＶＲ１、第２基準値ＤＶＲ２、第１補償値Ｋ１、および第２補償値Ｋ２に基づいて、第２誤差ｅ２を決定することができる。また、例えば、第１基準値ＤＶＲ１が第２基準値ＤＶＲ２と等しい場合、式（１１）は、式（１１’）に簡略化される。

【0051】

【数13】

【0052】

上記の式（１１）および（１１’）を用いた計算に基づくと、第１誤差ｅ１および第３誤差ｄＶがいずれも排除されることに注意されたい。したがって、誤差回路１４０は、上記の差分値（すなわち、Ｘ１－Ｘ２）、第２基準値ＶＲ２、第１補償値Ｋ１、および第２補償値Ｋ２に基づいて、第２誤差ｅ２を決定することができる。

【0053】

さらに、誤差回路１４０は、式（１２）に示すように、第１感知結果値ＤＶＲ１ｍを第２感知結果値ＤＶＲ２ｍで除算して、第３商を生成する。つまり、式（１２）は、式（７’）を式（８’）で除算した結果である。

【0054】

【数14】

【0055】

したがって、第１誤差ｅ１の式は、式（１３）で示した通りである。

【0056】

【数15】

【0057】

したがって、誤差回路１４０は、第３商、第１基準値ＶＲ１、第２基準値ＶＲ２、第１補償値Ｋ１、第２補償値Ｋ２、および決定された第２誤差ｅ２に基づいて、第１誤差ｅ１を決定する。

【0058】

第１補償値Ｋ１がまだ校正されていないとき、出力値生成回路２５０は、式（１４）に基づいて、出力デジタルコード値ＤＯＵＴを生成する。つまり、第１補償値Ｋ１が校正されていない場合、出力値生成回路２５０は、第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１から第１補償値Ｋ１と感知差分値ΔＶＢＥの積を減算することによって、第１値Ｖ１を生成する。出力値生成回路２５０は、また、第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１を第１補償値Ｋ１および感知差分値ΔＶＢＥに加算して、第２値Ｖ２を生成し、第１値を第２値Ｖ２で除算して、出力デジタルコード値ＤＯＵＴを生成する。

【0059】

【数16】

【0060】

Ｖ１は、第１値を表し、Ｖ２は、第２値を表す。式（５）および（６）に基づくと、式（１４）は、式（１５）に展開される。

【0061】

【数17】

【0062】

式（１５）からわかるように、第１誤差ｅ１および第２誤差ｅ２は、出力デジタルコード値ＤＯＵＴに影響を与える。したがって、式（１５）の第１補償値Ｋ１を校正して、第１誤差ｅ１および第２誤差ｅ２を排除すべきである。その結果、出力デジタルコード値ＤＯＵＴは、第１誤差ｅ１および第２誤差ｅ２に影響されないため、歪みがない。

【0063】

本実施形態において、第１補償値Ｋ１を補償するために、式（１５）を式（１６）に調整し、校正回路１５０は、式（１５）に基づいて、第１校正値ＣＡおよび第２校正値ＣＢを生成する。

【0064】

【数18】

【0065】

その結果、第１校正補償値Ｋ１’は、第１補償値Ｋ１と第１校正値ＣＡの和に等しい（すなわち、Ｋ１’＝Ｋ１＋ＣＡ）。第２校正補償値Ｋ２’は、第１補償値Ｋ１と第２校正値ＣＢの和に等しい（すなわち、Ｋ２’＝Ｋ１＋ＣＢ）。

【0066】

本実施形態において、式（１６）は、式（１７）～（１９）に展開される。

【0067】

【数19】

【0068】

ＥＡおよびＥＢは、それぞれ第１誤差ｅ１および第２誤差ｅ２に関連する変動部分である。注意すべきこととして、式（１７）～（１９）からわかるように、変動部分ＥＡおよびＥＢが０に等しい場合、式（２０）および（２１）に示すように、出力デジタルコード値ＤＯＵＴの変動誤差が排除される。したがって、変動部分ＥＡおよびＥＢが０に等しい場合、出力デジタルコード値ＤＯＵＴは、予期した理論値に近づく。その結果、校正回路１５０は、基準差分値ΔＶＳ、決定された第１誤差ｅ１、決定された第２誤差ｅ２、および第１補償値Ｋ１に基づいて、第１校正値ＣＡおよび第２校正値ＣＢを取得する。

【0069】

【数20】

【0070】

上記に基づくと、第１校正値ＣＡおよび第２校正値ＣＢを使用して、第１補償値Ｋ１を校正することができるため、それにより、第１誤差ｅ１および第２誤差ｅ２によって引き起こされる不安定な出力を排除することができる。

【0071】

第１校正値ＣＡおよび第２校正値ＣＢがわかると、出力回路１６０は、第１補償値Ｋ１に第１校正値ＣＡを加算して、第１校正補償値Ｋ１’を生成し、第１補償値Ｋ１に第２校正値ＣＢを加算して、第２校正補償値Ｋ２’を生成する。出力回路１６０は、式（２２）に基づいて、出力デジタルコード値ＤＯＵＴを生成する。

【0072】

【数21】

【0073】

式（２２）に基づくと、出力回路１６０は、第１校正補償値Ｋ１’を感知差分値ΔＶＢＥに乗算して、第１補償積（すなわち、Ｋ１’×ΔＶＢＥ）を生成し、第１補償積を第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１から減算して、第１値Ｖ１を生成し、第２校正補償値を感知差分値に乗算して、第２補償積（すなわち、Ｋ２’×ΔＶＢＥ）を生成し、第２補償積を第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１に加算して、第２値Ｖ２を生成し、第１値Ｖ１を第２値Ｖ２で除算して、出力デジタルコード値ＤＯＵＴを生成する。

【0074】

図１および図３を参照すると、図３は、本発明の１つの実施形態に係るセンサの回路を示した概略図である。本実施形態において、センサ１１０は、第１電流源ＩＳ１および第１バイポーラトランジスタＱ１を含む。第１バイポーラトランジスタＱ１のベースは、第１バイポーラトランジスタＱ１のコレクタ、コンバータ１２０、および第１電流源ＩＳ１に結合される。第１バイポーラトランジスタＱ１のエミッタは、基準低電位（例えば、接地）に結合される。本実施形態において、センサ１１０は、第１電流源ＩＳ１および第１バイポーラトランジスタＱ１を構成することにより、第１条件を提供することができる。第１バイポーラトランジスタＱ１のベースおよびコレクタは、センサ１１０の第１出力端子として共同して機能する。センサ１１０は、第１出力端子を介して、第１感知信号ＶＢＥ１をコンバータ１２０に提供する。本実施形態において提供される第１バイポーラトランジスタＱ１は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタの形態で実施される。

【0075】

いくつかの実施形態において、第１バイポーラトランジスタＱ１は、ダイオードに置き換えることができる。例えば、ダイオードのアノードは、第１電流源ＩＳ１およびコンバータ１２０に結合される。ダイオードのアノードは、センサ１１０の第１出力端子として機能する。ダイオードのカソードは、基準低電位に結合される。

【0076】

いくつかの実施形態において、第１バイポーラトランジスタＱ１は、任意の形態のｎ型電界効果トランジスタに置き換えることができる。例えば、ｎ型電界効果トランジスタのゲートは、ｎ型電界効果トランジスタのドレイン、第１電流源ＩＳ１、およびコンバータ１２０に結合される。ｎ型電界効果トランジスタのゲートおよびドレインは、センサ１１０の第１出力端子として共同して機能する。ｎ型電界効果トランジスタのソースは、基準低電位に結合される。

【0077】

本実施形態において、センサ１１０は、さらに、第２電流源ＩＳ２および第２バイポーラトランジスタＱ２＿１～Ｑ２＿ｍを含む。第２バイポーラトランジスタＱ２＿１のベースは、第２バイポーラトランジスタＱ２＿１のコレクタ、コンバータ１２０、および第２電流源ＩＳ２に結合される。第２バイポーラトランジスタＱ２＿１のエミッタは、基準低電位に結合される。第２バイポーラトランジスタＱ２＿２のベースは、第２バイポーラトランジスタＱ２＿２のコレクタ、コンバータ１２０、および第２電流源ＩＳ２に結合される。第２バイポーラトランジスタＱ２＿２のエミッタは、基準低電位に結合され、残りは、それから推測することができる。つまり、第２バイポーラトランジスタＱ２＿１～Ｑ２＿ｍは、それぞれダイオード接続（diode-connected）の方式で互いに結合され、互いに並列に結合される。本実施形態において、センサ１１０は、第２電流源ＩＳ２および第２バイポーラトランジスタＱ２＿１～Ｑ２＿ｍを構成することにより、第１条件とは異なる第２条件を提供することができる。

【0078】

第２バイポーラトランジスタＱ２＿１～Ｑ２＿ｍのベースおよびコレクタは、センサ１１０の第２出力端子として共同して機能する。センサ１１０は、第２出力端子を介してコンバータ１２０に第２感知信号ＶＢＥ２を提供する。本実施形態の第２バイポーラトランジスタＱ２＿１～Ｑ２＿ｍは、それぞれＮＰＮ型バイポーラトランジスタによって実現される。

【0079】

本実施形態において、第１電流源ＩＳ１によって提供される電流値は、第２電流源ＩＳ２によって提供される電流値より大きくてもよい。

【0080】

いくつかの実施形態において、第２バイポーラトランジスタＱ２＿１～Ｑ２＿ｍは、それぞれダイオードで置き換えることができる。例えば、ダイオードのアノードは、第１電流源ＩＳ１およびコンバータ１２０に共通して結合される。ダイオードのアノードは、センサ１１０の第２出力端子として共同して機能する。ダイオードのカソードは、基準低電位に共通して結合される。

【0081】

いくつかの実施形態において、第２バイポーラトランジスタＱ２＿１～Ｑ２＿ｍは、それぞれ任意の形式のｎ型電界効果トランジスタに置き換えることができる。例えば、ｎ型電界効果トランジスタのゲートは、それぞれｎ型電界効果トランジスタのドレイン、第１電流源ＩＳ１、およびコンバータ１２０に結合される。ｎ型電界効果トランジスタのゲートおよびドレインは、センサ１１０の第２出力端子として共同して機能する。ｎ型電界効果トランジスタのソースは、基準低電位に結合される。

【0082】

説明のために、本実施形態において、第１バイポーラトランジスタＱ１の数は、例えば、１として設定する。本発明の１つまたはそれ以上の実施形態に基づくと、第１バイポーラトランジスタの数は、複数であってもよく、第１バイポーラトランジスタの数は、第２バイポーラトランジスタの数よりも少ない。第１バイポーラトランジスタの数は、本実施形態において提供される数に限定されない。

【0083】

図１および図４を参照すると、図４は、本発明の１つの実施形態に係る校正方法を示したフローチャートである。本実施形態において、校正方法Ｓ１００は、例えば、温度感知装置１００に適している。ステップＳ１１０において、センサ１１０は、第１条件に基づいて、周囲温度ＴＡに対応する第１感知信号ＶＢＥ１を生成し、第２条件に基づいて、周囲温度ＴＡに対応する第２感知信号ＶＢＥ２を生成する。

【0084】

ステップＳ１２０において、コンバータ１２０は、第１感知信号ＶＢＥ１を第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１に変換し、第２感知信号ＶＢＥ２を第２デジタル感知値ＤＶＢＥ２に変換する。

【0085】

ステップＳ１３０において、感知結果生成回路１３０は、第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１と第２デジタル感知値ＤＶＢＥ２の間の感知差分値ΔＶＢＥを取得する。感知結果生成回路１３０は、第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１、第１補償値Ｋ１、および第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１と第２デジタル感知値ＤＶＢＥ２の間の感知差分値ΔＶＢＥに基づいて、第１感知結果値ＤＶＲ１ｍを生成する。また、感知結果生成回路１３０は、第２デジタル感知値ＤＶＢＥ２、第２補償値Ｋ２、および感知差分値ΔＶＢＥに基づいて、第２感知結果値ＤＶＲ２ｍを生成する。

【0086】

ステップＳ１４０において、誤差回路１４０は、第１基準値ＤＶＲ１および第２基準値ＤＶＲ２に基づいて、第１感知結果値ＤＶＲ１ｍおよび第２感知結果値ＤＶＲ２ｍから第１誤差ｅ１および第２誤差ｅ２を取得する。

【0087】

ステップＳ１５０において、校正回路１５０は、第１誤差ｅ１および第２誤差ｅ２に基づいて、第１校正値ＣＡおよび第２校正値ＣＢを生成する。

【0088】

ステップＳ１６０において、出力回路１６０は、第１校正値ＣＡに基づいて、第１校正補償値Ｋ１’を生成し、第２校正値ＣＢに基づいて、第２校正補償値Ｋ２’を生成する。出力回路１６０は、第１デジタル感知値ＤＶＢＥ１、第２デジタル感知値ＤＶＢＥ２、第１校正補償値Ｋ１’、第２校正補償値Ｋ２’、および感知差分値ΔＶＢＥに基づいて、出力デジタルコード値ＤＯＵＴを生成する。

【0089】

ステップＳ１１０～Ｓ１６０の実施の詳細は、図１～図３に示した実施形態において十分に教示されているため、以下ではさらに説明しない。

【0090】

以上のように、本発明の１つまたはそれ以上の実施形態において提供される温度感知装置は、第１感知結果値、第２感知結果値、第１基準値、および第２基準値に基づいて、第１誤差および第２誤差を決定する。温度感知装置は、第１誤差および第２誤差に基づいて、第１補償値を校正し、校正補償値を生成する。校正補償値に基づき、温度感知装置は、第１誤差および第２誤差を排除することができる。それにより、温度感知装置の感知精度を向上させることができる。

【0091】

本分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の範囲または精神から逸脱せずに、開示された実施形態に対して様々な修正および変更が可能であることが理解されよう。 これを考慮して、本発明は、以下の特許請求の範囲およびそれらの同等物の範囲内にある修正および変更を包含することが意図されている。

【産業上の利用可能性】

【0092】

温度感知装置および温度感知装置の校正方法は、バイポーラトランジスタの誤差を校正するために適用することができる。

【符号の説明】

【0093】

１００ 温度感知装置
１１０ センサ
１２０ コンバータ
１３０ 感知結果生成回路
１４０ 誤差回路
１５０ 校正回路
１６０ 出力回路
ＣＡ 第１校正値
ＣＢ 第２校正値
ＤＯＵＴ 出力デジタルコード値
ＤＶＢＥ１ 第１デジタル感知値
ＤＶＲ１ 第１基準値
ＤＶＲ１ｍ 第１感知結果値
ＤＶＢＥ２ 第２デジタル感知値
ＤＶＲ２ 第２基準値
ＤＶＲ２ｍ 第２感知結果値
ｅ１ 第１誤差
ｅ２ 第２誤差
Ｋ１ 第１補償値
Ｋ１’ 第１校正補償値
Ｋ２ 第２補償値
Ｋ２’ 第２校正補償値
ＴＡ 周囲温度
ＶＢＥ１ 第１感知信号
ＶＢＥ２ 第２感知信号
ΔＶＢＥ 感知差分値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】