JPH0680414B2 - デジタル温度計 - Google Patents

デジタル温度計

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JPH0680414B2
JPH0680414B2 JP17904684A JP17904684A JPH0680414B2 JP H0680414 B2 JPH0680414 B2 JP H0680414B2 JP 17904684 A JP17904684 A JP 17904684A JP 17904684 A JP17904684 A JP 17904684A JP H0680414 B2 JPH0680414 B2 JP H0680414B2
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mos transistor
transistor
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gate
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G01K7/24Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
    • G01K7/245Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit in an oscillator circuit

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、デジタル温度計に関し、特にその感温部から
のデータのデジタル処理に関する。
〔従来の技術〕
従来のデジタル温度計の回路図を第2図に示す。この回
路図は特願昭58−160698に記載したが、この回路図に示
される様な温度測定の概念は一般的に知られている。
第3図について説明すると、感温素子5を使って温度測
定する場合には、一定期間の可変抵抗2と容量1による
充放電回数と、感温素子5と容量1による充放電回数の
比をデジタル処理する。このデジタル温度計の回路は、
メインコントローラ12からの各種コントロール信号で制
御している。この信号のうちφ1,φ2は、MOSトランジ
スタ6,3,4のゲート信号であり、上述した充放電動作を
行わせるものである。ここで上述した可変抵抗2と容量
1による充放電期間をフェイズIと称し、感温素子5と
容量1による充放電期間をフェイズIIと称することとす
る。
(I)フェイズIによる充放電モード φ1とB点が高レベル、φ2が低レベルの場合で、この
とき容量1の容量値をC,可変抵抗2の値をRvとすると、
容量1は時定数C×Rvにより充電される。インバータ7
はA点のレベルがロジックレベル1/2VDDを越えると反転
し、その反転信号をインバータ70により反転しトランジ
スタ4のゲートに入力すると、ただちにトランジスタ4
はオンし、A点はトランジスタ4を介してGNDにショー
トされる。この波形を第3図のAのフェイズIに示す。
インバータ7による波形Bは、同じく第3図のBに示さ
れており、フェイズIの期間をT1とすると、このT1間で
の波形Bのパルス数N1とT1との関係は次式により表すこ
とができる。
T1=(C×Rvln2)×N1 ……(1) (II)フェイズIIによる充放電モード φ1が低レベル、φ2と点Bが高レベルの場合で、この
とき感温素子5の抵抗値をRsとすると、容量Iは時定数
C×Rsで充電される。(I)の説明と同じく、A点がイ
ンバータ7のロジックレベル1/2VDDに達すると、トラン
ジスタ4がオンして、A点は、GNDにショートされ、第
3図のAのフェイズIIで示した波形となる。インバータ
7を介したB点には、第3図で示したBのパルスが発生
する。フェイズIIの期間をT2とすると、このT2間での波
形Bのパルス数N2とT2との関係は、次式により表すこと
ができる。
T2=(C×Rsln2)×N2 ……(2) フェイズIでは、インバータ7による波形出力は、AND
回路8を経由して第1のパルスとしてT1カウンタ14に入
力される。ここで、T1カウンタ14は、あらかじめ定めら
れた値N1まで(例えば5,100カウント)カウントする。
一方、T1=T2カウンタ13は、同時にメインカウンタ11か
ら出力される基準クロックをカウントする。
T1カウンタ14が第1のパルスをN1だけカウントアップ
(ここでは5,100カウント終了)すると、T1=T2カウン
タ13へカウントアップ信号を出力する。T1=T2カウンタ
13では、このカウントアップ信号を受け、基準クロック
によるカウントをストップし、この基準クロックのスト
ップまでのカウント数(N3)を記憶する。
このT1の計測(N3の計測)が終了すると、フェイズIが
終了し、フェイズIIが始まる。
フェイズIIでは、インバータ7による波形出力は、AND
回路9を経由して第2のパルスとしてT2カウンタ15に入
力される。
一方、T1=T2カウンタ13は、同時にメインカウンタ11か
ら出力される基準クロック(フェイズIで述べたクロッ
ク)をカウントする。
T1=T2カウンタ13のカウントが進み、基準クロックカウ
ント数がフェイズIでのカウント数N3と一致したら、T1
=T2カウンタ13は、T2計測終了信号をメインコントロー
ラ12を介してT2カウンタ15に出力する。T2カウンタ15
は、計測終了信号を受け、第2のパルスによるカウント
をストップし、この第2のパルスのストップまでのカウ
ント数(N2)を出力する。
ここで、基準クロックの周波数は一定であるため、フェ
イズIでのカウント数N3までの時間T1と、フェイズIIで
のカウント数N3までの時間T2は同一である。したがっ
て、(1)式の右辺と(2)式の右辺は等しく、次のよ
うに表すことができる。
(C×Rvln2)×N1 =(C×Rsln2)×N2 ……(3) よって N2=Rv/Rs×N1 ……(4) また、感温素子にサーミスタを用いると、そのT℃時の
抵抗値Rsは、次式になる。(R0,Bは固有定数、T0は基準
温度) Rs=R0ExpB(1/T−1/T0) ……(5) これを(4)式に代入すると、 N2=Rv/{R0ExpB(1/T−1/T0)}×N1 ……(6) となり、T℃の時のカウント数N2が計測される。
〔本発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら従来技術では、第4図(従来技術の充放電
波形の波形図)のように、充放電の波形において、放電
(円弧状の部分)と充電(直線的な部分)の切り替え目
にパルス71が発生した。
パルス71の発生は、デジタル処理のための可変抵抗と容
量の充放電、感温素子と容量の充放電の放電と充電の切
り替え目において、容量の電荷を放電させる役目のスイ
ッチ素子のMOSトランジスタ(以下放電トランジスタと
する)が、MOSトランジスタ自身の持つゲート・ドレイ
ンの寄生容量により、容量と放電トランジスタのドレイ
ンの接続点に電荷を流出入させることによる。このよう
な原因により、デジタル処理の変換式(6)式N2=Rv/
{R0ExpB(1/T−1/T0)}×N2は誤差要因αを持つ次式
(a)となる。
N2=Rv/{R0ExpB(1/T−1/T0)}×N2+α ……(a) においてα(定数)が加わる為、デジタル処理の精度が
悪くなるという問題点があった。
そこで本発明は、このような問題点を解決するもので、
その目的とすることは、デジタル処理の精度のよいデジ
タル温度計を提供することにある。
〔問題を解決するための手段〕
本発明のデジタル温度計は放電トランジスタによって起
こる電荷の流出入を、放電トランジスタに対して逆相で
オンするMOSトランジスタ(以下補償トランジスタとす
る)を容量と放電トランジスタのドレインの接続点に付
加することにより、補償することを特徴とする。
すなわち、本発明のデジタル温度計は、 感温素子(5)に対して直列に接続した容量素子(1)
と、 前記感温素子に対して並列に接続した可変抵抗素子
(2)とを有するデジタル温度計において、 前記感温素子に対して直列に接続し、前記容量素子の第
1の充電路を構成する第1のスイッチ素子(6)と、 前記可変抵抗に対して直列に接続し、前記容量素子の第
2の充電路を構成する第2のスイッチ素子(3)と、 前記容量素子に対して並列に接続し、後段の第1、第2
の反転素子によりオンオフ制御され前記容量素子の放電
路を構成する第1のMOSトランジスタ(4)と、 前記容量素子に充電された充電電圧を反転出力する第1
の反転素子(7)と、 前記第1の反転素子の出力と前記第1のMOSトランジス
タのゲートとの間に接続し、前記第1の反転素子の反転
出力をさらに反転させる第2の反転素子(70)と、 前記第1のMOSトランジスタのドレインと前記第1の反
転素子の出力との間に接続し、前記第1のMOSトランジ
スタの寄生容量による電荷の流出入を補償する第2のMO
Sトランジスタ(22)を設けたことを特徴とする。
〔作用〕
上記のように補償トランジスタが容量と放電トランジス
タのドレインの接続点(以下接続点とする)に付加され
ると、放電トランジスタがオフからオンした場合、放電
トランジスタより(−)の電荷が接続点に放出されたと
すると補償トランジスタより(+)の電荷が接続点に放
出され、電荷が相殺され接続点に発生するパルスは小さ
くなる。このように放電トランジスタによって起こる電
荷の流出入を補償することができる。
〔実施例〕
以下、本発明について実施例に基づいて説明する。第1
図は、本発明の1実施例である温度計のの回路図で、第
2図の回路をさらに改良したものである。トランジスタ
22の他は第2図と同様である。よって本願の最大の特徴
である放電トランジスタによって起こる電荷の流出入の
補償のみを説明し、その他は第2図と同様であるので割
愛する。
第1図において、感温素子5に対して容量1は直列に接
続され、感温素子5に対して可変抵抗2は並列に接続さ
れる。第1のスイッチ(P−チャンネルMOSトランジス
タ6)は感温素子5に対して直列に接続され、感温素子
5と容量1との充電路を構成する。第2のスイッチ(P
−チャンネルMOSトランジスタ3)は可変抵抗2に対し
て直列に接続され、可変抵抗2と容量1との充電路を構
成する。第1のMOSトランジスタ(N−チャンネルMOSト
ランジスタ4)は容量1に対して並列に接続され、容量
1の放電路を構成する。第2のMOSトランジスタ(N−
チャンネルMOSトランジスタ22)は容量1とN−チャン
ネルMOSトランジスタ4のドレインとの接続点に付加さ
れ、N−チャンネルMOSトランジスタ4に対して逆相で
オンしての寄生容量による電荷の流出入を補償する。
充放電時において、容量1が可変抵抗2ないし、感温素
子5によってVDDに充電されて行きインバータ7のロジ
ックレベルを越えるとインバータ7は反転し、その反転
信号はインバータ70を更に反転させる。このとき、N−
チャンネルMOSトランジスタ4のゲートはGNDレベルより
VDDレベルへと反転する。この為N−チャンネルMOSトラ
ンジスタ4の寄生容量ゲート・ドレイン容量により、N
−チャンネルMOSトランジスタ4のドレインと容量1の
接続点(以下A点とする)には(+)の電荷が放出され
る。しかしこの電荷はこのときN−チャンネルMOSトラ
ンジスタ4がオン状態にあるのですぐにGND点に流れ込
んでしまい問題はない。次にN−チャンネルMOSトラン
ジスタ4がオンしたため容量1は放電してしまい容量1
の電圧はゼロに近くなる。この為インバータ7は反転し
VDDレベルとなる。続いてインバータ70も反転するため
今度はN−チャンネルMOSトランジスタ4のゲートはVDD
レベルからGNDレベルに反転する。このときN−チャン
ネルMOSトランジスタ4の寄生容量のためA点に(−)
の電荷が放出される。このとき、NMOSトランジスタ4は
オフのため、この電荷が消えず、第4図に示すように、
波形が乱れてしまう。これがデジタル処理での精度の悪
い原因である。
本発明の動作を第5図を用いて説明する。
第5図は、本発明の補償トランジスタ22と、NMOSトラン
ジスタ4の動作を示すタイミングチャートである。第5
図において、第1図のA点(感温素子5と容量素子1の
接続点)の充放電波形は第4図のような波形(a)であ
り、第1図のB点(インバータ7の出力と補償トランジ
スタ22のゲートの接続点;補償トランジスタ22のゲート
グランド間電圧)の電圧波形を(b)、第2図のC点
(NMOSトランジスタ4のゲートとインバータ70の接続
点;MMOSトランジスタ4のゲートグランド間電圧)の電
圧波形を(c)に示す。
(1)NMOSトランジスタ4がオフ→オンするのタイミ
ングでは、補償トランジスタ22のゲート電圧は、正(VD
D)→負(GND)となり、補償トランジスタ22のゲートド
レイン間容量(C22)に対し、(+)電荷はA点からチ
ャージされる。(前述した、(−)電荷がA点に放出さ
れることと同義である。)一方、NMOSトランジスタ4の
ゲートは、負(GND)→正(VDD)となり、NMOSトランジ
スタ4のゲートドレイン間容量(C4)に対し、(+)電
荷をA点に放出する。
(2)NMOSトランジスタ4がオン→オフするのタイミ
ングでは、補償トランジスタ22のゲート電圧は、負(GN
D)→正(VDD)となり、補償トランジスタ22のゲートド
レイン間容量(C22)に対し、(+)電荷をA点に放出
する。一方、NMOSトランジスタ4のゲートは、正(VD
D)→負(GND)となり、NMOSトランジスタ4のゲートド
レイン間容量(C4)に対し、(−)電荷をA点に放出す
る。(つまり、(+)電荷がA点からチャージされる) 従って、本発明では、NMOSトランジスタ4がオン→オフ
するのタイミングで、NMOSトランジスタ4のゲートド
レイン間容量(C4)によるA点からの(−)電荷の放出
を、補償トランジスタ22のゲートドレイン間容量(C2
2)からの該A点からの(+)電荷の放出により中和・
補償することができる。
この結果、A点では電荷が相殺され、波形の乱れが著し
く改善される。このように放電トランジスタ4によって
おきる電荷の流出入の補償が行われる。このように本実
施例では前述の(a)式の誤差要因αを小さくできる
為、デジタル処理の精度が向上し、より正確な温度測定
が実現できる。
なおN−チャンネルMOSトランジスタ22の付加の仕方と
しては、ソースとドレインをショートして付加したが、
回路の特性に合わせてドレインのみをA点に接続する方
法もある。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、電荷の流出入を補償
するMOSトランジスタを付加したので、電荷の流出入の
補償が行えて接続点に発生するパルスが小さくなり、き
わめて簡単な回路構成で精度のよいデジタル処理が実現
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のデジタル温度計の要部回路図。 第2図は従来技術の回路図。 第3図は従来技術のタイムチャート。 第4図は従来技術の充放電波形の波形図。 第5図は、本発明のタイムチャート。 〔符号の説明〕 1……容量 2……可変抵抗 3……第2のスイッチ (P−チャンネルMOSトランジスタ) 4……第1のMOSトランジスタ (N−チャンネルMOSトランジスタ) 5……感温素子 6……第1のスイッチ (P−チャンネルMOSトランジスタ) 7,70……インバータ 8,9……ナンド回路 10……発振器 11……メインカウンタ 12……メインコントローラ 13……T1=T2カウンタ 14……T1カウンタ 15……T2カウンタ 16……ラッチ 17……ROM 18……デコーダー 19……ドライバー 20……表示部 22……第2のMOSトランジスタ (N−チャンネルMOSトランジスタ)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】感温素子に対して直列に接続した容量素子
    と、 前記感温素子に対して並列に接続した可変抵抗素子とを
    有するデジタル温度計において、 前記感温素子に対して直列に接続し、前記容量素子の第
    1の充電路を構成する第1のスイッチ素子と、 前記可変抵抗に対して直列に接続し、前記容量素子の第
    2の充電路を構成する第2のスイッチ素子と、 前記容量素子に対して並列に接続し、後段の第1、第2
    の反転素子によりオンオフ制御され前記容量素子の放電
    路を構成する第1のMOSトランジスタと、 前記容量素子に充電された充電電圧を反転出力する第1
    の反転素子と、 前記第1の反転素子の出力と前記第1のMOSトランジス
    タのゲートとの間に接続し、前記第1の反転素子の反転
    出力をさらに反転させる第2の反転素子と、 前記第1のMOSトランジスタのドレインと前記第1の反
    転素子の出力との間に接続し、前記第1のMOSトランジ
    スタの寄生容量による電荷の流出入を補償する第2のMO
    Sトランジスタとを設けたことを特徴とするデジタル温
    度計。
JP17904684A 1984-08-28 1984-08-28 デジタル温度計 Expired - Lifetime JPH0680414B2 (ja)

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