JPH07209091A - マイクロプロセッサの温度に関する検知信号提供装置 - Google Patents

マイクロプロセッサの温度に関する検知信号提供装置

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JPH07209091A
JPH07209091A JP6317870A JP31787094A JPH07209091A JP H07209091 A JPH07209091 A JP H07209091A JP 6317870 A JP6317870 A JP 6317870A JP 31787094 A JP31787094 A JP 31787094A JP H07209091 A JPH07209091 A JP H07209091A
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Miki Moyal
ミキ・モイヤル
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    • G01K7/01—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions
    • G—PHYSICS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 集積回路内の温度の直接感知を提供するため
に、集積回路内に集積化される熱センサを提供する。 【構成】 熱センサ１５は温度を感知して制御信号を与
え、これは熱管理装置を制御するために用いられる。熱
センサは、好ましくはマイクロプロセッサ内でクロック
ドライバ１２に近接して集積され、一般にＭＯＳＦＥＴ
ダイオード４２、４４に結合されるカレントミラー３
２、３４、３６、３８を含む。ダイオードは、ＩＣ内の
温度がより高いとカレントミラーからより大きい電流を
引出すようカレントミラーの出力を制御する。カレント
ミラーは定信号源２４とインピーダンス回路２２とに電
流を供給する。制御回路２８はインピーダンス回路の電
圧と定信号源の電圧を比較し、インピーダンス回路の信
号が所与のしきい値を超えると制御信号を与える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】この発明は熱感知素子に関する。より特
定的には、この発明はマイクロプロセッサのような集積
回路とともに使用するための熱感知素子に関する。
【０００２】集積回路（ＩＣ）は電源のような電気的ソ
ースによって電力供給されると熱を発生する。ＩＣは一
般に、過熱の影響を受けやすく、そのためにＩＣまたは
ＩＣに用いられる素子が障害を起こし、誤動作し、ユー
ザが扱うのに不快となり、そうでなくてもＩＣもしくは
素子のユーティリティを下げる原因となるかもしれな
い。特定的には、より大パワーでかつより複雑なＩＣが
より小型かつ軽量のＩＣパッケージに実装されるように
なるにつれ、ＩＣの過熱はより深刻な問題となりつつあ
る。たとえば、小型ラップトップコンピュータおよびノ
ートブック型コンピュータに用いられる大パワーのマイ
クロプロセッサは、ラップトップコンピュータまたはノ
ートブック型コンピュータを持つのに不快なほど過熱す
ることがしばしばある。さらに、より軽量、より安価で
かつ絶縁性の高いプラスチックＩＣパッケージの使用は
過熱の問題を一層大きくする。
【０００３】このように、ＩＣおよびＩＣが用いられる
素子が過熱するのを防ぐために、ＩＣの熱を管理するこ
とが必要である。ＩＣが過熱することを防ごうと、様々
な熱管理装置および技術が用いられてきた。たとえば、
いくつかのＩＣは、上にファンを取付けたパッケージに
封じ込められる。ファンはＩＣを冷却するためにパッケ
ージに風をあてる。これらのファンは一般に絶えずＯＮ
にされており電力を消費する。これらのファンは空間お
よび電力を必要としかつ高価であるため不利である。
【０００４】他の熱管理アプローチでは、熱管理装置が
用いられる時間を制限することを試みる。たとえば、１
つのアプローチでは、ＩＣに与えられるまたはＩＣによ
って用いられるクロックサイクルの数を数えて、特定の
数のクロックサイクルの後ＩＣは過熱状態になると仮定
する。特定の数のクロックサイクルが経過した後で、フ
ァンのような熱管理装置またはクロック信号の周波数を
減少させるような熱管理技術もしくはルーチンが用いら
れる。クロックサイクルの数を数えることは、周囲の状
態が考慮されていないため不利である。ゆえに、熱管理
装置または技術はＩＣが過熱していないときに非効率的
に用いられるかもしれず、またはＩＣが過熱していると
きに全く用いられないかもしれない。さらに、クロック
サイクルの数を数えるには、さらにかなりのハードウェ
アが必要である。
【０００５】ゆえに、ＩＣ内またはその外側で温度を直
接感知できる熱センサを有することは有利である。さら
に、熱センサは、ＩＣ内の温度がしきい値より上である
ときに、熱管理装置またはルーチンによって使用される
ための制御信号を有利に与えることができる。こうし
て、ＩＣ内の温度が実際に高すぎるときのみ、熱センサ
は熱管理装置または技術を有利に用いることができる。
【０００６】
【発明の概要】この発明はマイクロプロセッサの温度に
関係する検知信号を与えるための装置を提供する。マイ
クロプロセッサはある位置にクロックドライバ回路を有
する。装置は半導体素子および制御回路を含む。半導体
素子はその位置の温度に関する出力信号を生ずる。半導
体素子はマイクロプロセッサ内でその位置に近接して結
合される。制御回路は、出力信号を受けるよう半導体素
子に作動的に結合される制御入力を有する。制御回路は
出力信号に応答して検知信号を発生する。検知信号は出
力がしきい値と予め定められた関係にあるときに発生さ
れる。
【０００７】この発明はさらに、集積回路のある位置の
温度に応答して表示信号を与えるための装置を提供す
る。装置はしきい値手段と熱感知手段と表示手段とを含
む。しきい値手段はしきい値信号を与える。熱感知手段
は温度に関する温度信号を発生する。熱感知手段は、熱
信号を発生するよう結合される複数の温度センサ感知素
子を含む。熱感知素子は同様のパラメータを含む。熱信
号は温度およびファクタに関係する。ファクタは同様の
パラメータの比に関係する。温度感知素子は該位置と熱
伝達状態にある。熱感知手段は熱信号に応答して温度信
号を発生する。表示手段は表示信号を与える。表示手段
は第１の表示入力と第２の表示入力とを有する。第１表
示入力は熱感知手段に結合され温度信号を受信する。第
２の表示入力はしきい値手段に結合されしきい値信号を
受信する。表示手段は、温度信号がしきい値信号と予め
定められた関係にあるときに、表示信号を与える。
【０００８】この発明は、温度に応答して制御信号を与
えるための装置をさらに提供する。装置は、電流源手
段、電流源制御手段、制御手段、第１のインピーダンス
手段および第２のインピーダンス手段を含む。電流源手
段は電流源信号を与える。電流源制御手段は電流源手段
を制御する。電流源制御手段は電流源手段に結合され
る。電流源制御手段は温度に応答する。電流源手段は電
流源制御手段と協動して電流源信号を発生する。電流源
信号は温度に関係する。制御手段は制御信号を与える。
制御手段は第１の入力および第２の入力を受ける。制御
手段は、第２の入力が第１の入力と予め定められた関係
にあるときに、制御信号を与える。第１インピーダンス
手段は第１の入力を与える。第１のインピーダンス手段
は電流源手段に結合される。第１のインピーダンス手段
は電流源信号を受信し、電流源信号に応答して第１の入
力を発生する。第２のインピーダンス手段は第２の入力
を与える。第２のインピーダンス手段は電流源手段に結
合される。第２のインピーダンス手段は電流源信号を受
信し、その電流源信号に応答して第２の信号を発生す
る。第２の入力は電流源信号の変化に対して比較的一定
である。
【０００９】この発明は温度に応答して制御信号を発生
するための装置をさらに提供する。装置は、第１の制御
入力と第１の出力とを有する第１のカレントミラーと、
第２の制御入力と第２の出力とを有する第２のカレント
ミラーと、第３の制御入力と第３の出力を有する第３の
カレントミラーとを含む。第１の制御入力は第２の制御
入力および第３の制御入力に結合される。第３の出力は
電流信号を与える。装置は、第１の出力に結合される第
１のダイオードと、第２の出力に結合される第２のダイ
オードと、インピーダンス素子と、制御回路とをさらに
含む。インピーダンス素子は第３の出力に結合される。
インピーダンス素子は電流信号に応答して温度信号を発
生する。制御回路は第１の入力がインピーダンス素子に
結合される。制御信号回路は温度信号を受信して、その
温度信号が予め定められたしきい値と予め定められた関
係にあるとき制御信号を与える。
【００１０】この発明の目的は、ＩＣ内の温度の直接感
知を与えるために、マイクロプロセッサのような集積回
路内に集積された熱センサを提供することである。
【００１１】この発明の他の目的は、より優れた熱感知
動作を提供するために、マイクロプロセッサのクロック
ドライバに近接して熱センサを集積することである。
【００１２】この発明のさらなる目的は最小限のハード
ウェア構成要素を含む熱センサを提供することである。
【００１３】この発明のさらに他の目的は、製造のばら
つきにより影響されにくいＭＯＳ熱感知素子を提供する
ことである。
【００１４】この発明のさらなる目的および特徴は、こ
の発明の好ましい実施例を示す添付の図面とともに考慮
された場合、以下の説明および前掲の特許請求の範囲か
ら明らかとなる。
【００１５】以下、この発明は添付の図面を参照して記
載され、様々な図面において同様の参照番号は同様の要
素を示す。
【００１６】
【好ましい実施例の詳細な説明】図１はこの発明の実施
例を含むマイクロプロセッサの一般的な概略ブロック図
てある。図１において、マイクロプロセッサ１０のよう
なＩＣはクロックドライバ回路１２および熱センサまた
は装置１５を含む。クロックドライバ回路１２は好まし
くは、マイクロプロセッサ１０の様々な部分のためのク
ロック信号を駆動する。クロックドライバ回路１２に関
係する電流は熱を発生するので、クロックドライバ回路
１２の位置は一般にマイクロプロセッサ１０において最
も熱い部分または箇所である。装置１５は好ましくはク
ロックドライバ回路１２の位置に隣接して集積化され
る。装置１５はマイクロプロセッサ１０内のどこに位置
してもよくまたはマイクロプロセッサ１０の外部に位置
してもよい。好ましくは、装置１５はマイクロプロセッ
サ１０とともに集積化される回路であるかまたはマイク
ロプロセッサ１０内に結合される回路である。装置１５
は好ましくはクロックドライバ回路１２の位置と熱伝達
状態にある。
【００１７】装置１５はマイクロプロセッサ１０に関す
る熱の直接感知を有利に提供する。装置１５は好ましく
は温度に応答して制御回路出力２９で制御信号を与え
る。制御信号、表示信号または検知信号は熱管理装置
（図示せず）または熱管理回路（図示せず）に与えら
れ、それはマイクロプロセッサ１０に関する熱を下げる
ために動作する。たとえば、熱管理装置（図示せず）
は、マイクロプロセッサ１０を冷却するためのクロック
分周器回路、ファン、遮断回路、熱管理サブルーチンま
たは他の技術、回路もしくは装置であるかもしれない。
制御回路出力２９の制御信号はマイクロプロセッサ１０
のピン３０に与えられてもよい。制御信号は、アナログ
信号、マルチビットデジタル信号または単一ビットデジ
タル信号でもよい。
【００１８】装置１５は、電流源制御回路１８、電流源
２０、インピーダンス回路２２、定信号制御源２４、ヒ
ステリシス回路２６および制御回路２８を含む。電流源
制御回路１８は電流源２０に結合される。インピーダン
ス回路２２および定信号源２４は電流源２０に結合され
る。制御回路２８はインピーダンス回路２２および定信
号源２４に結合される。ヒステリシス回路２６は制御回
路２８に結合される。制御回路出力２９はピン３０に結
合される。
【００１９】装置１５は好ましくは、マイクロプロセッ
サ１０の温度を感知するための半導体素子を備える。装
置１５は好ましくは、電流源制御回路１８、電流源２０
およびマイクロプロセッサ１０内の温度を示す温度信号
を発生するインピーダンス回路２２のような回路を含
む。好ましくは、制御回路２８は温度信号を受信し、温
度信号が予め定められたしきい値を超えると制御信号を
発生する。
【００２０】こうして、制御回路２８は、温度信号が予
め定められたしきい値を超えるときに制御信号を与える
表示回路を設ける。好ましくは、装置１５は、電流源制
御回路１８に位置する、処理のばらつきによる不正確さ
を減少させるために配設されるダイオードのような熱感
知素子（図１には図示せず）を含む。熱感知素子は好ま
しくは、温度信号に関係する熱信号を発生する。熱感知
素子はマイクロプロセッサ１０と熱伝達関係にあるよ
う、一般にはマイクロプロセッサ１０に熱的に結合され
るかまたはマイクロプロセッサ１０に十分接近してもし
くはマイクロプロセッサ１０内に位置する。好ましく
は、装置１５は制御信号出力２９での制御信号のＯＮ／
ＯＦＦサイクルを防止するヒステリシス回路２６を含
む。
【００２１】電流源制御回路１８は、電流源２０によっ
て電流源出力２１および電流源出力２３で与えられる電
流の量を制御する熱感知素子または温度感知素子を含
む。好ましくは、出力２１および２３で与えられる電流
の量はマイクロプロセッサ１０の温度に関係する。イン
ピーダンス回路２２は電流源出力２１で与えられる電流
に関する温度信号を与え、定信号源２４は電流源出力２
３の電流に応答して定信号源出力２５で信号を与える。
【００２２】インピーダンス回路２２は好ましくは、電
流源出力２１での電流に応答して、マイクロプロセッサ
１０の温度に比例的に相関する温度信号をインピーダン
ス回路出力２７で与える。好ましくは、定信号源出力２
５での信号はしきい値温度を表わす定信号である。定信
号源出力２５での信号は好ましくは温度変化に関して一
定である。
【００２３】制御回路２８は好ましくは、定信号源出力
２５の信号をインピーダンス回路出力２７の信号と比較
する。インピーダンス回路出力２７の信号が定信号源出
力２５の信号より大きいときは、制御回路２８は制御回
路出力２９で制御信号を与える。ヒステリシス回路２６
は、制御信号のＯＮ／ＯＦＦの実行を減少させるために
制御回路２８にヒステリシスを与える。ヒステリシス回
路２６は好ましくは、しきい値温度を超えたときに、イ
ンピーダンス回路出力２７の温度信号を増加させる。
【００２４】図２は、この発明の好ましい実施例のより
詳細な概略ブロック図である。図２において、装置１５
は、電流源制御回路１８、電流源２０、定信号源２４、
インピーダンス回路２２、制御回路２８およびヒステリ
シス回路２６を含む。電流源制御回路１８は、電流源ま
たは電流発生器３２、電流源または電流発生器３４、抵
抗器４０、ダイオード４２、ダイオード４４および増幅
器４６を含む。増幅器４６は好ましくは高利得演算増幅
器である。
【００２５】電流源２０は電流発生器３６および電流発
生器３８を含む。電流発生器３２、３４、３６および３
８はＶＣＣから電力を供給される。電流発生器３２およ
び電流発生器３４は互いに結合されてカレントミラーを
形成する。電流発生器３６および３８も互いに結合され
てカレントミラーを形成する。電流発生器３６および３
８の各々はさらに電流発生器３２および３４の各々とカ
レントミラーの関係にある。
【００２６】電流発生器３２の制御入力３３は電流発生
器３４の制御入力３５および増幅器４６の出力５１に結
合される。電流発生器３２の電流発生器出力３７はダイ
オード４４の陽極５２に結合される。ダイオード４４の
陰極５６はダイオード４２の陰極５８および接地に結合
される。ダイオード４２の陽極５４は抵抗器４０を介し
て電流発生器を介して電流発生器３４の電流発生器出力
３９に結合される。電流発生器出力３９は増幅器４６の
入力５０に結合され、電流発生器出力３７は増幅器４６
の入力４８に結合される。
【００２７】電流源２０は電流発生器３６および電流発
生器３８を含む。電流発生器３６の制御入力４５Ａおよ
び電流発生器３８の制御入力４５Ｂは電流制御線４５に
結合される。電流制御線４５は好ましくは、制御入力３
３、３５、４５Ａおよび４５Ｂをともに結合する導体で
ある。電流発生器３８の電流源出力２１での電流および
電流発生器３６の電流源出力２３での電流が各々電流発
生器出力３７からの電流（Ｉ1 ）と等しくなるよう、電
流制御線４５は電流発生器３６および３８に信号を与え
る。
【００２８】こうして、電流発生器出力３７からの電流
のレベル（Ｉ1 ）は電流発生器出力３９からの電流のレ
ベル（Ｉ2 ）、電流源出力２１からの電流のレベル（Ｉ
4 ）、電流源出力２３からの電流のレベル（Ｉ3 ）の各
々と等しくなる。上述のカレントミラー関係により、電
流Ｉ1 のレベルは、電流発生器出力３９、電流源出力２
１および電流源出力２３からのレベルの各々と等しい。
さらに、入力４８が高インピーダンス入力であるため電
流Ｉ1 はダイオード４４を通る電流と等しく、入力５０
が高インピーダンス入力であるため電流Ｉ2 は抵抗器４
０を通る電流と等しい。
【００２９】定信号源２４は抵抗器６６およびダイオー
ド６０を含む。ダイオード６０の陽極６２は抵抗器６６
を介して電流源出力２３に結合される。ダイオード６０
の陰極６４は接地に結合される。
【００３０】制御回路２８はコンパレータ６８を含む。
コンパレータ６８は非反転入力７２と反転入力７０とコ
ンパレータ出力７１とを含む。コンパレータ出力７１は
ピン３０に結合される制御回路出力２９に結合される。
非反転入力７２および反転入力７０は高インピーダンス
入力である。ゆえに、電流Ｉ3 は抵抗器６６における電
流に等しく、電流Ｉ4 はインピーダンス回路２２を通る
電流に等しい。
【００３１】ヒステリシス回路２６は電流発生器または
電流源６９を含む。コンパレータ出力７１は電流源６９
を介してインピーダンス回路２２に結合される。非反転
入力７２はインピーダンス回路出力２７でインピーダン
ス回路２２に結合されかつ電流源出力２１にも結合され
る。反転入力７０は電流源出力２３および定信号源出力
２５に結合される。装置１５の動作は図２に関連して以
下のようにより詳細に記載される。
【００３２】ダイオード４２および４４は温度に比例す
る電圧降下を有する熱感知素子である。好ましくは、ダ
イオード４２および４４の各々にかかる電圧降下は温度
に関して増加する。好ましくは、ダイオード４２および
４４の各々にかかる電圧は、Ｖが特定のダイオードにか
かる電圧であり、Ｋがボルツマン定数であり、Ｑが電荷
を表わし、Ｔが温度であり、Ｉが特定のダイオードを通
る電流であり、Ｉs が特定のダイオードに対する飽和電
流である等式（１）によって表わされる。ダイオード４
２または４４のどちらかを通る電流は上述されたように
電流発生器出力３７からの電流Ｉ1 に等しい。こうし
て、等式（１）の電流ＩはＩ1 、Ｉ2 、Ｉ 3 またはＩ4
と等しくなる。
【００３３】好ましくは、ダイオード４２および４４
は、等式（２）および（３）を参照して以下に記載する
ように、飽和電流（等式（１）のＩs ）に関連する処理
のばらつきを取除くために配置される。飽和電流
（Ｉs ）は、ｋが定数でありＡが特定のダイオードの面
積である等式（２）によって表わされる。このように、
飽和電流Ｉs は一般には、特定のダイオードの面積に比
例する、特定のダイオードのための定数である。面積の
わずかな違いのような処理のばらつきは、ダイオード４
２および４４の温度感知動作の正確さに影響するかもし
れない。
【００３４】上述のように、電流発生器３２、３４、３
６および３８は好ましくは、電流発生器出力３７での電
流（Ｉ1 ）、電流発生器出力３９での電流（Ｉ2 ）、電
流源出力２１での電流（Ｉ4 ）および電流源出力２３で
の電流（Ｉ3 ）がすべて等しくなるように制御される。
増幅器４６の入力５０および入力４８の電圧の違いは、
キルヒホフの第１法則によって決定される、Ｖdiffが入
力４８と５０との間の電圧であり、Ｖ44がダイオード４
４にかかる電圧であり、Ｖ42がダイオード４２にかかる
電圧であり、Ｉ1 が抵抗器４０を通る電流に等しいダイ
オード４０を通る電流であり、Ｒ40が抵抗器４０の抵抗
値である、等式（３）によって表わされる。
【００３５】
【数１】
【００３６】増幅器４６はＶdiffが確実に０に等しくな
るようにする。増幅器４６は閉ループ増幅器として構成
され増幅器出力５１で信号を駆動し、それが電流発生器
３２の制御入力３３および電流発生器３４の制御入力３
５に結合されて入力４８での電圧は入力５０での電圧と
等しくなる。こうして、増幅器４６は、等式（６）に関
して以下により詳細に記載されるように、入力４８と５
０との電圧の違いを確実に０にするようにする保証回路
として作用する。
【００３７】ゆえに、等式（２）から、Ｖdiffは０であ
るから、電流Ｉ1 は電流発生器出力３９からの電流（Ｉ
2 ）、電流源出力２１からの電流（Ｉ3 ）および電流源
出力２３からの電流（Ｉ4 ）同様、等式（４）によって
表わされる：等式（１）、（２）および（４）から：
【００３８】
【数２】
【００３９】こうして、周知の対数原理から等式（５）
は、等式（６）としてより単純に表わすことができ、こ
こでＡ2 はダイオード４４に関連する面積でありＡ1 は
ダイオード４２に関連する面積である。
【００４０】等式（６）は、等式（７）で表わしてもよ
く、ここで∝は、（８）を表わす定数である。
【００４１】
【数３】
【００４２】ゆえに、電流Ｉ1 は、定数またはファクタ
∝にマイクロプロセッサ１０の温度を乗じたものに等し
い。定数またはファクタ∝はダイオード４２および４４
の面積の比に関係する。等式（１）のＩs に関連する処
理のばらつきは、ダイオード４２および４４の配設によ
り減少する。面積Ａ1 またはＡ2 における処理のばらつ
きによるための如何なる不正確さもＡ2 がＡ1 によって
除算されること、つまりＡ2 のＡ1 に対する比によって
減少するため、ダイオード４２および４４の配設は不正
確さを減少させる。電流Ｉ1 は電流Ｉ2 、Ｉ3 、Ｉ4 と
同様温度および定数∝に比例し、それは製造のばらつき
による不正確さにより影響されにくい。こうして、ダイ
オード４２および４４は協動して、電流発生器出力３７
での電流Ｉ1 および電流発生器出力３９での電流Ｉ2 は
マイクロプロセッサ１０の温度ならびにダイオード４２
および４４の面積のようなパラメータの比に比例する。
【００４３】増幅器４６は、保証回路として作用して、
電流Ｉ1 およびＩ2 がより正確に温度と関連しかつファ
クタＶdiff（等式（３））による処理のばらつきにより
影響を受けにくいよう、電流Ｉ1 およびＩ2 を駆動す
る。増幅器４６は確実にＶdiffを０にするので、温度感
知動作における何らかの不正確さはＩs （等式（１））
に関係する処理のばらつきつまりＩ2 とＩ1 との比（等
式（６））にのみよるものである。こうして、増幅器４
６は温度感知動作における不正確さをさらに減少させる
保証回路として作用する（等式（６））。
【００４４】好ましくは、電流源制御回路１８と電流源
２０とが協動して、電流源２０が電流Ｉ3 およびＩ4 を
与える。温度信号は、好ましくは抵抗器、コンデンサ、
トランジスタまたは他のインピーダンス素子であるイン
ピーダンス回路２２によって発生される。温度信号は電
流源出力２１からの電流（電流Ｉ4 ）に応答して発生さ
れる。電流Ｉ4 は、等式（６）を参照して上述したよう
に、マイクロプロセッサ１０の温度に比例する。ゆえ
に、コンパレータ６８の非反転入力７２で与えられる電
圧はマイクロプロセッサ１０の温度に比例する。
【００４５】電流Ｉ3 は定信号源２４に与えられる。定
信号源２４は、ダイオード６０にかかる電圧が温度の上
昇とともに減少しかつ抵抗器６６にかかる電圧が温度の
上昇とともに増加するよう構成される。電流源出力２３
からの電流Ｉ3 は温度とともに増加するので（等式
（６））、抵抗器６６にかかる電圧は温度とともに増加
する。抵抗器６６は好ましくは、選択された抵抗値にプ
ログラムされるであろう可変抵抗器である。こうして、
レジスタ６６にかかる電圧はダイオード６０の温度に反
対のまたは逆の応答をするようにプログラムされるであ
ろう。たとえば、電流源出力２３からの電流Ｉ3 に応答
するダイオード６０にかかる電圧降下が２ｍＶ／℃減少
する場合、電流源出力２３からの電流に応答する抵抗器
６６にかかる電圧が２ｍＶ／℃増加するよう抵抗器６６
にかかる抵抗は調整されることになる。こうして、抵抗
器６６およびダイオード６０は協動して反転入力７０で
定信号を与える。
【００４６】制御回路２８のコンパレータ６８は非反転
入力７２で温度信号（インピーダンス回路出力２７での
電圧）を受取り、反転入力７０で一定電流源出力２５で
の電圧を受取って、インピーダンス回路出力２７での電
圧が定信号源出力２５での電圧よりも小さいときはコン
パレータ出力７１で論理ローを与える。インピーダンス
回路出力２７での電圧が定信号源出力２５での電圧より
も大きい場合は、コンパレータ６８はコンパレータ出力
７１で論理ハイを与える。こうして、コンパレータ出力
７１での出力が論理ハイであるときは、（温度信号で表
わされる）マイクロプロセッサ１０内の温度は（定信号
源出力２５での電圧によって表わされる）予め定められ
たしきい値を超えていることになる。代替的には、制御
回路２８は制御回路出力２９でアナログ信号を与えるこ
とができる。さらに、制御回路２８は、制御回路出力２
９でマルチビット信号を与えることのできるＡ−Ｄ変換
器（図示せず）を含むことができる。さらに、制御回路
２８は、制御回路出力２９でマルチビット信号を与える
ために各々が異なるしきい値で制御信号を与えるいくつ
かのコンパレータ（図示せず）を含むこともできる。
【００４７】ヒステリシス回路２６は制御回路２８にヒ
ステリシスを与えるよう動作する。制御信号がコンパレ
ータ出力７１で論理ハイとして与えられると、電流源６
９はインピーダンス回路２２に余分の電流を与える。イ
ンピーダンス回路２２が電流源６９から余分の電流を受
取ると、インピーダンス回路出力２７での電圧レベルが
上昇する。マイクロプロセッサ１０の温度が下がるとイ
ンピーダンス回路出力２７での電圧は定信号源出力２５
での電圧よりも下がり、コンパレータ６８はコンパレー
タ出力７１で論理ローを与えて電流源６９をＯＦＦにす
る。ゆえに、余分の電流が電流源６９から供給されない
ときは、インピーダンス回路出力２７での電圧はさらに
低下する。このように、ヒステリシス回路２６は、図５
を参照して以下にさらに詳細に説明されるように、コン
パレータ出力７１で与えられる制御信号のＯＮ／ＯＦＦ
の実行を防止する。好ましくは、ヒステリシス回路２６
は制御信号およびプログラム入力に応答して異なるレベ
ルの電流を与えることによって、異なるレベルのヒステ
リシスを与えるようプログラム可能である（図示せ
ず）。
【００４８】図３は定信号源に用いられる抵抗器の概略
図である。抵抗器６６は、抵抗器７４、抵抗器７６、抵
抗器７８、抵抗器８０、スイッチ８２、スイッチ８４、
スイッチ８６、スイッチ８８、スイッチ９０およびスイ
ッチ９２からなる。抵抗器６６の抵抗値は、抵抗器６６
に様々な抵抗性経路を設けるようスイッチ８２、８４、
８６、８８、９０および９２が操作されるに従って変化
させることができる。好ましくは、スイッチ８２、８
４、８６、８８、９０および９２はプログラム可能なＩ
Ｃスイッチまたはヒューズである。こうして、抵抗器６
６の抵抗値は（上に詳細に説明されるように）、定信号
源２４が、定信号源出力２５での、温度に対して一定で
ある電圧を与えるように操作される。
【００４９】図４を参照すると、定信号源２４の抵抗器
にかかる電圧信号の波形図およびダイオードにかかる電
圧の波形図が示される。図４において、垂直軸は電圧を
表わし、水平軸は温度を表わす。波形９６は抵抗器６６
（図２）にかかる電圧を表わし、波形９８はダイオード
６０（図２）にかかる電圧を表わす。抵抗器６６は、波
形９６の傾きが実質的に波形９８の（−１で乗算され
る）負数となるように調整される。波形９６および９８
の和はゆえに、定信号源出力２５での信号である水平な
直線９４となる。ゆえに、定信号源出力２５での信号
は、温度に関して一定な信号である水平な直線９４とな
る。波形９６は好ましくは２ｍＶ／℃の傾きを有し、波
形９８は好ましくは−２ｍＶ／℃の傾きを有する。
【００５０】図５は、定信号源出力での電圧およびイン
ピーダンス回路出力での電圧の波形図である。図５にお
いて、垂直軸は電圧を表わし、水平軸は温度を表わす。
波形９３は水平な直線９４（図４）と同様に定信号源出
力２５（図２）の電圧を表わし、波形９９はインピーダ
ンス回路出力２７（図２）での電圧を表わす。波形９９
は好ましくは２ｍＶ／℃の傾きを有する。
【００５１】波形９９に対するヒステリシス回路２６の
影響は波形９９のヒステリシス部分９５において表わさ
れる。図２および図５を参照すると、インピーダンス回
路出力２７の信号（波形９９）が点９５Ｃから比較的一
定の傾きで定信号源出力２５の電圧レベル（波形９３）
に接近する。インピーダンス回路出力２７の信号が点９
５Ａで定信号源出力２５の電圧レベルに到達すると、イ
ンピーダンス回路出力２７の電圧レベルは点９５Ｂで表
わされるレベルにジャンプする。
【００５２】信号源出力２７の電圧レベルがジャンプす
るのは、インピーダンス回路出力２７の電圧が点９５Ａ
に達するとヒステリシス回路２６（図２）の電流源６９
がインピーダンス回路２２に余分の電流を与えるからで
ある。電流源６９によって与えられた余分の電流はイン
ピーダンス回路出力２７の電圧レベルを点９５Ａから点
９５Ｂに上昇させる。
【００５３】いったんインピーダンス回路出力２７の電
圧レベルが波形９３によって表わされる電圧レベルより
上になると、インピーダンス回路出力２７の電圧レベル
（波形９９）は波形９３に接近しながらインピーダンス
回路出力２７の電圧レベルが点９５Ｄに到達するまでは
比較的一定の傾きを有する。インピーダンス回路出力２
７の電圧レベルが点９５Ｄで定信号源出力２５の電圧レ
ベルより下がると、電流源６９はインピーダンス回路２
２に余分の電流を与えることを停止する。電流源６９が
もはや余分の電流を与えていないために、インピーダン
ス回路出力２７の電圧レベルは点９５Ｃに下がる。ゆえ
に、電圧レベルが点９５Ｃから点９５Ａを通って点９５
Ｂへと増加するとき、インピーダンス回路出力２７の電
圧レベルは波形９９に沿って第１の経路を辿り、インピ
ーダンス回路出力２７の電圧レベルが点９５Ｂから点９
５Ｄを通って点９５Ｃへと減少するときは第２の経路を
辿る。こうして、温度信号の電圧レベルが波形９３によ
って表わされる電圧レベルに近いとき、これらの２つの
別々の経路がＯＮ／ＯＦＦ実行を防止する。
【００５４】図６はこの発明の好ましい実施例で使用す
るためのＣＭＯＳダイオードの概略図であり、図７は図
６に示されるダイオードのための端子接続を表わす概略
図である。図６および図７を参照すると、ダイオード４
２、４４および６０のようなダイオードの好ましい実施
例が示される。好ましくは、ダイオード１０３は、端子
１０４、端子１０６および端子１０７を含むＣＭＯＳダ
イオードである。ダイオード１０３（図７）は（図２の
陽極５２、５４および６２と同様の）陽極１０１および
（図２の陰極５６、５８および６４と同様の）陰極１０
５を含む。端子１０４は好ましくは、Ｐ＋領域１１０に
結合される基板またはソース端子である。端子１０６は
好ましくはＰ＋領域１１２に結合されるのが好ましいド
レイン端子であり、端子１０７は好ましくはＰ＋領域１
１４に結合されるゲート領域である。Ｐ＋領域１１２は
Ｎ−ウェル領域１１６によって包囲される。Ｐ＋領域１
１４もＮ−ウェル領域１１６によって包囲される。好ま
しくは、ダイオード１０３は−２ｍＶ／℃の温度定数を
有し、つまりは、端子１０７および１０６を通る２０マ
イクロアンペアごとに端子１０６から端子１０７に０．
６Ｖの電圧降下が起こる。好ましくは、ダイオード１０
３の大きさは９．６マイクロメータ×９．６マイクロメ
ータである。
【００５５】図８、図９および図１０はこの発明の好ま
しい実施例を示す。理解を容易にするために、図８、図
９および図１０ならびに図２および図３の同様の構成要
素は同様の参照番号を有する。図８、図９および図１０
に示される実施例は、ＣＭＯＳマイクロプロセッサ（図
示せず）における実施用に構成される装置１５である。
電流発生器３２、電流発生器３４、増幅器４６、ダイオ
ード４４、ダイオード４２、ヒステリシス回路２６、制
御回路２８、電流発生器３６、電流発生器３８および定
信号源２４に関して与えられる詳細が好ましい実施例と
して示されているのであって、この発明は図８、図９お
よび図１０に示される特定の実施例に限定されるもので
はない。
【００５６】図８、図９および図１０において、装置１
５は可能化入力１００で可能化される。可能化入力１０
０は、増幅器４６、電流発生器３２および３４、電流源
２０ならびにコンパレータ６８を可能化する信号を与え
る。ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１４９、ＦＥＴ１
５０、ＦＥＴ１５３、ＦＥＴ１５４、ＦＥＴ１６１、Ｆ
ＥＴ１６５およびインバータ１４７は可能化入力１００
に動作的に結合されて、増幅器４６、電流発生器３２お
よび３４、電流源２０ならびにコンパレータ６８を可能
化するための回路を構成する。
【００５７】ＦＥＴ１４９およびＦＥＴ１５０は、可能
化入力１００に直接結合されるインバータ１４７からの
信号に応答して、増幅器４６およびコンパレータ６８を
可能化する。さらに、ＦＥＴ１５３およびＦＥＴ１６５
が可能化入力１００の信号に応答して増幅器４６を可能
化する。ＦＥＴ１５４は可能化入力１００の信号に応答
してコンパレータ６８を可能化する。ＦＥＴ１６１は制
御リンク４５に結合され、可能化入力１００の信号に応
答して、各々が制御リンク４５に結合される電流源２
０、電流発生器３２および３４ならびに電流源６９Ａお
よび６９Ｂ、増幅器４８を可能化する。こうして、装置
１５の構成要素はテスト動作のための可能化入力１００
での信号によってＯＮおよびＯＦＦされ、装置１５が使
用されていないときは装置１５の構成要素を不能化する
ことによって節電が行なわれるであろう。
【００５８】電流発生器３２、３４、３６および３８は
各々好ましくは、電流発生器３２の抵抗器１４１および
ＦＥＴ１４８と同様の抵抗器およびＦＥＴを含む。電流
発生器３２の抵抗器１４１およびＦＥＴ１４８は電流源
またはカレントミラーの半分を与える。
【００５９】ダイオード４４は好ましくは、エミッタ１
４４に陽極５２を有しかつベース１４６に陰極５６を有
するバイポーラトランジスタ１４３である。同様に、ダ
イオード４２は１群のバイポーラトランジスタ１７１を
含み、ダイオード６０はバイポーラトランジスタ１７２
である。ダイオード４２、４４および６０に関連するバ
イポーラトランジスタ１４３、１７１および１７２は単
一のグループにおいて展開される。ダイオード４２、４
４および６０はＣＭＯＳダイオードでもよい。
【００６０】好ましくは、インピーダンス回路２２は６
６６．６オームの抵抗値を有する抵抗器である。好まし
くは、抵抗器６６に関連する抵抗値の和は８４７．４９
オームである。
【００６１】通過ゲートまたは転送ゲート１２２Ａ−１
２２Ｎをプログラムすることにより、様々な抵抗値が抵
抗器６６によって与えられる。転送ゲート１２２Ａ−１
２２Ｎはプログラム入力１３４、１３６および１３８の
信号によってプログラムされる。図３および図４を参照
して上述したように、温度に対して一定の信号が定信号
源出力２５にあるよう抵抗器６６のための様々な抵抗値
を与えるために、プログラム入力１３４、１３６または
１３８の信号に依存して、転送ゲート１２２Ａ−１２２
Ｎは抵抗器１２８Ａ−Ｆを通る経路またはその周りの経
路を設ける。同様に、ヒステリシス回路２６はヒステリ
シスプログラム入力１１１および１１３によってプログ
ラムされてもよい。制御回路出力７１の制御信号および
ヒステリシスプログラム入力１１３のプログラム信号は
転送ゲート１３１を制御する。ヒステリシスプログラム
入力１１３の信号および制御回路出力２９の両方が論理
ハイである場合、ＮＡＮＤゲート１１７は転送ゲート１
３１に論理ローを与える。転送ゲート１３１は論理ロー
に応答して、電流源６９Ａにインピーダンス回路２２へ
電流を供給させる。ヒステリシスプログラム入力１１１
の信号および制御回路出力２９の制御信号が両方とも論
理ハイである場合は、ＮＡＮＤゲート１１９が転送ゲー
ト１３７をＯＮにし、電流源６９Ｂからの電流がインピ
ーダンス回路２２に与えられる。好ましくは、電流源６
９Ｂは電流源６９Ａよりも大きな電流を与える。論理ハ
イはヒステリシスプログラム入力１１１および１１３で
同時に与えられてもよい。こうして、４つのレベルのヒ
ステリシスがヒステリシス入力１１１および１１３をプ
ログラムすることによって与えられるであろう。
【００６２】コンパレータ出力７１はバッファリングイ
ンバータ１４０および１４２を介してピン３０に結合さ
れる。インバータ１４２は制御回路出力２９でピン３０
に制御信号を与える。
【００６３】所与の詳細な図面および特定の実施例はこ
の発明の好ましい実施例を記述するものであるが、それ
らは例示のみの目的のためであることを理解されたい。
この発明の装置は開示される詳細および条件そのものに
限定されるものではない。たとえば、ダイオードは２ｍ
Ｖ／℃の応答を有するとして示されているが、如何なる
温度応答でも適当である。さらに、様々なしきい値のた
めの信号を与えるためにいくつかの装置が組合されても
よい。さらに、ＭＯＳ集積回路のみが記載されている
が、装置は如何なるタイプの集積回路において用いられ
てもよい。さらに、様々な図における単一の線は複数の
導体を表わしてもよい。前掲の特許請求の範囲によって
規定されるこの発明の精神から逸脱することなく、様々
な変更が、開示される詳細になされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の好ましい実施例を含むマイクロプロ
セッサの一般的な概略ブロック図である。
【図２】この発明の好ましい実施例のより詳細な概略ブ
ロック図である。
【図３】図２に示される、この発明の好ましい実施例に
おいて使用するための抵抗器の概略図である。
【図４】図２に示されるダイオードにかかる電圧および
図２に示される抵抗器にかかる電圧の波形図である。
【図５】図２に示される増幅器の非反転入力での電圧お
よび図２に示される増幅器の反転入力での電圧の波形図
である。
【図６】この発明の好ましい実施例において使用するた
めのＣＭＯＳダイオードの概略図である。
【図７】図６に示されるＣＭＯＳダイオードのための端
子接続を示す概略図である。
【図８】この発明の好ましい実施例の詳細な概略図であ
る。
【図９】この発明の好ましい実施例の詳細な概略図であ
る。
【図１０】この発明の好ましい実施例の詳細な概略図で
ある。
【符号の説明】 １０ マイクロプロセッサ １２ クロックドライバ １５ 熱センサ １８ 電流源制御回路 ２０ 電流源 ２２ インピーダンス回路 ２４ 定信号源 ２６ ヒステリシス回路 ２８ 制御回路

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マイクロプロセッサ（１０）の温度に関
    する検知信号を提供するための装置であって、前記マイ
    クロプロセッサ（１０）はある位置にクロックドライバ
    回路（１２）を有し、前記装置は、 半導体素子（１５）を含み、前記半導体素子（１５）は
    出力信号を発し、前記出力信号は温度に関係し、前記半
    導体素子（１５）はマイクロプロセッサ（１０）内に集
    積化され、前記装置は、さらに、 制御入力（７２）を有する制御回路を含み、前記制御入
    力（７２）は前記半導体素子（１５）に動作的に結合さ
    れ前記出力信号を受信し、前記制御回路（２８）は前記
    出力信号に応答して前記検知信号を発生し、前記出力信
    号がしきい値と予め定められた関係にあるときに前記検
    知信号が発生されることを特徴とする、検知信号提供装
    置。
  2. 【請求項２】 前記半導体素子（１５）は前記位置に近
    接するよう集積化されることをさらに特徴とする、請求
    項１に記載の検知信号提供装置。
  3. 【請求項３】 前記半導体素子（１５）は複数のダイオ
    ード（５２、５４）をさらに含むことをさらに特徴とす
    る、請求項１または２に記載の検知信号提供装置。
  4. 【請求項４】 前記制御回路（２８）は第１の入力（７
    ０）が定信号源（２４）に結合されかつ第２の入力（７
    ２）が前記制御入力（７２）に結合されるコンパレータ
    （６８）であることをさらに特徴とする、請求項１、２
    または３に記載の検知信号提供装置。
  5. 【請求項５】 前記半導体素子（１５）はＭＯＳ素子で
    あることをさらに特徴とする、請求項１、２、３または
    ４に記載の検知信号提供装置。
  6. 【請求項６】 前記半導体素子（１５）は熱信号を発生
    するよう結合される複数の温度感知素子（４４、４２）
    を含み、前記温度感知素子（４４、４２）は同様のパラ
    メータを含み、前記熱信号は温度およびファクタに関連
    し、前記ファクタは前記同様のパラメータの比に関連
    し、前記半導体素子（１５）は前記熱信号に応答して前
    記温度信号を発生することを特徴とする、請求項１、
    ２、３、４または５に記載の検知信号提供装置。
  7. 【請求項７】 ヒステリシスを与えるためのヒステリシ
    ス回路（２６）をさらに含み、前記ヒステリシス回路
    （２６）はヒステリシス入力およびヒステリシス出力を
    有し、前記ヒステリシス入力は前記制御回路（２８）に
    結合され前記検知信号を受信し、前記ヒステリシス出力
    は前記制御入力（７２）に結合され、前記ヒステリシス
    回路（２６）は前記検知信号に応答して前記出力信号を
    調整することをさらに特徴とする、請求項１、２、３、
    ４、５または６に記載の検知信号提供装置。
  8. 【請求項８】 前記半導体素子（１５）は前記出力信号
    を与えるための電流源（２０）と、前記電流源（２０）
    を制御するための電流源制御回路（１８）とを含み、前
    記電流源制御回路（１８）は温度に応答し、前記電流源
    （２０）は前記電流源制御回路（１８）と協動して前記
    出力信号を発生し、さらに、前記制御回路（２８）は第
    １の入力と第２の入力とを受け、前記第２の入力が前記
    第１の入力と予め定められた関係にあるとき前記制御回
    路（２８）は前記検知信号を与え、前記制御回路（２
    ８）は前記第１の入力を与えるための第１のインピーダ
    ンス回路（２２）をさらに含み、前記第１のインピーダ
    ンス回路（２２）は前記電流源（２０）に結合され、前
    記第１のインピーダンス回路（２２）は前記出力信号を
    受け、前記出力信号に応答して前記第１の入力を発生
    し、さらに、前記制御回路（２８）は前記第２の入力を
    与えるための第２のインピーダンス回路（２４）を含
    み、前記第２のインピーダンス回路（２４）は前記電流
    源（２０）出力に結合され、前記第２のインピーダンス
    回路（２４）は前記出力信号を受け、前記出力信号に応
    答して前記第２の入力を発生し、前記第２の入力は前記
    出力信号の変化に対して比較的一定であることを特徴と
    する、請求項１、２、３、４、５、６または７に記載の
    検知信号提供装置。
  9. 【請求項９】 前記電流源（２０）は複数の出力で前記
    出力信号を与える複数のカレントミラー（３３、３５、
    ３６、３８）を含むことをさらに特徴とする、請求項８
    に記載の検知信号提供装置。
  10. 【請求項１０】 前記電流源制御回路（１８）は並列に
    結合されるダイオード（５２、５４）とカレントミラー
    （３２、３４）とを含み、前記ダイオード（５２、５
    ４）は前記カレントミラー（３２、３４）から電流を引
    出し、前記ダイオード（５２、５４）は温度に依存して
    応答して電流を引出すことを特徴とする、請求項８また
    は請求項９に記載の検知信号提供装置。
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