太阳城集团

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热检测电路.pdf

摘要
申请专利号:

CN201610384182.6

申请日:

2016.06.02

公开号:

太阳城集团CN106257427A

公开日:

2016.12.28

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G06F 11/30申请日:20160602|||公开
IPC分类号: G06F11/30; H03K17/687 主分类号: G06F11/30
申请人: 台湾积体电路制造股份有限公司
发明人: 洪照俊; 刘思麟
地址: 中国台湾新竹
优先权: 2015.06.17 US 62/181,102; 2015.11.19 US 14/946,559
专利代理机构: 北京德恒律治知识产权代理有限公司 11409 代理人: 章社杲;李伟
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法律状态
申请(专利)号:

CN201610384182.6

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

2017.01.25|||2016.12.28

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团一种热检测电路。本发明的实施例公开了一种电路,电路包括第一差分输入对和第二差分输入对。第一差分输入对根据第二差分输入对的输出而激活,并且接收第一与温度相关的电压和输出信号。第二差分输入对根据第一差分输入对的输出而激活,并且接收第二与温度相关的电压和输出信号。开关电路根据第一差分输入对的输出来将电容元件连接至第一电源电压,并且根据第二差分输入对的输出来将电容元件连接至第二电源电压,以生成输出信号。本发明还提供了一种操作电路的方法。

权利要求书

1.一种电路,包括:
第一差分输入对和第二差分输入对,其中
所述第一差分输入对被配置为根据所述第二差分输入对的输出而激活,并且被配置为
接收第一与温度相关的电压和输出信号,和
所述第二差分输入对被配置为根据所述第一差分输入对的输出而激活,并且被配置为
接收第二与温度相关的电压和所述输出信号;以及
开关电路,被配置为:根据所述第一差分输入对的输出来将电容元件连接至第一电源
电压,并且根据所述第二差分输入对的输出来将所述电容元件连接至第二电源电压,以生
成所述输出信号。
2.根据权利要求1所述的电路,还包括:
至少一个转换电路,被配置为:响应于所述第一差分输入对的输出和所述第二差分输
入对的输出中的至少一个,生成用于控制所述开关电路并且交替激活所述第一差分输入对
和所述第二差分输入对的至少一个控制信号。
3.根据权利要求2所述的电路,其中,所述至少一个转换电路包括至少一个反相器,所
述至少一个反相器被配置为将所述第一差分输入对的输出和所述第二差分输入对的输出
中的至少一个反相,以生成所述至少一个控制信号。
4.根据权利要求2所述的电路,其中,所述至少一个转换电路包括至少一个开关,所述
至少一个开关被配置为根据所述第一差分输入对的输出和所述第二差分输入对的输出中
的至少一个而闭合,以生成所述至少一个控制信号。
5.根据权利要求2所述的电路,还包括:
第一开关单元,被配置为根据所述至少一个控制信号而闭合以将所述第一差分输入对
连接至提供工作电压的第一有源负载;以及
第二开关单元,被配置为根据所述至少一个控制信号而闭合以将所述第二差分输入对
连接至提供工作电压的第二有源负载。
6.一种电路,包括:
感测电路,被配置为生成至少一个与温度相关的电压;
第一比较电路,被配置为对来自所述感测电路的第一与温度相关的电压与在连接至电
容元件的节点处生成的输出信号进行比较,从而生成第一控制信号;
第二比较电路,被配置为对来自所述感测电路的第二与温度相关的电压与所述输出信
号进行比较,从而生成第二控制信号,其中,所述第一比较电路被配置为响应于所述第二控
制信号而激活,并且所述第二比较电路被配置为响应于所述第一控制信号而激活;以及
开关电路,被配置为响应于所述第一控制信号和所述第二控制信号,将所述电容元件
交替连接至第一电源电压和第二电源电压,以交替地对所述电容元件进行充电和放电,从
而生成所述输出信号。
7.根据权利要求6所述的电路,其中:
所述第一比较电路包括第一差分输入对,所述第一差分输入对被配置为接收所述第一
与温度相关的电压和所述输出信号,并且生成第一中间信号,以及
所述第二比较电路包括第二差分输入对,所述第二差分输入对被配置为接收所述第二
与温度相关的电压和所述输出信号,并且生成第二中间信号。
8.根据权利要求7所述的电路,还包括:
第一转换电路,被配置为响应于所述第一中间信号而生成所述第一控制信号;以及
第二转换电路,被配置为响应于所述第二中间信号而生成所述第二控制信号。
9.一种操作电路的方法,包括:
响应于第一控制信号,对来自感测电路的第一与温度相关的电压与在连接至电容元件
的节点处生成的输出信号进行比较,从而生成第二控制信号;
响应于所述第二控制信号,对来自所述感测电路的第二与温度相关的电压与所述输出
信号进行比较,从而生成所述第一控制信号;以及
响应于所述第一控制信号和所述第二控制信号,通过开关电路交替地对所述电容元件
进行充电和放电,从而生成所述输出信号。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,
比较所述第一与温度相关的电压与所述输出信号还包括:
通过所述第一控制信号来激活第一差分输入对以接收所述第一与温度相关的电压和
所述输出信号,并且生成第一中间信号以作为响应;以及
比较所述第二与温度相关的电压与所述输出信号还包括:
通过所述第二控制信号来激活第二差分输入对以接收所述第二与温度相关的电压和
所述输出信号,并且生成第二中间信号以作为响应。

说明书

热检测电路

相关申请的交叉参考

本申请要求于2015年6月17日提交的美国临时申请第62/181,102号的优先权,其
内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明总体涉及电子电路领域,更具体地,涉及热检测电路。

背景技术

热性能正成为包括例如集成电路(IC)的半导体器件的重要特性。半导体器件在不
同的温度下的表现不同。例如,温度对集成电路的效应显著影响集成电路的操作特性。此
外,除非监测热量,否则由于高温,扩散进集成电路中的热量会导致可靠性问题。

发明内容

根据本发明的一个方面,提供了一种电路,包括:第一差分输入对和第二差分输入
对,其中所述第一差分输入对被配置为根据所述第二差分输入对的输出而激活,并且被配
置为接收第一与温度相关的电压和输出信号,和所述第二差分输入对被配置为根据所述第
一差分输入对的输出而激活,并且被配置为接收第二与温度相关的电压和所述输出信号;
以及开关电路,被配置为:根据所述第一差分输入对的输出来将电容元件连接至第一电源
电压,并且根据所述第二差分输入对的输出来将所述电容元件连接至第二电源电压,以生
成所述输出信号。

优选地,该电路还包括:至少一个转换电路,被配置为:响应于所述第一差分输入
对的输出和所述第二差分输入对的输出中的至少一个,生成用于控制所述开关电路并且交
替激活所述第一差分输入对和所述第二差分输入对的至少一个控制信号。

优选地,所述至少一个转换电路包括至少一个反相器,所述至少一个反相器被配
置为将所述第一差分输入对的输出和所述第二差分输入对的输出中的至少一个反相,以生
成所述至少一个控制信号。

优选地,所述至少一个转换电路包括至少一个开关,所述至少一个开关被配置为
根据所述第一差分输入对的输出和所述第二差分输入对的输出中的至少一个而闭合,以生
成所述至少一个控制信号。

优选地,该电路还包括:第一开关单元,被配置为根据所述至少一个控制信号而闭
合以将所述第一差分输入对连接至提供工作电压的第一有源负载;以及第二开关单元,被
配置为根据所述至少一个控制信号而闭合以将所述第二差分输入对连接至提供工作电压
的第二有源负载。

优选地,所述第一差分输入对的输出和所述第二差分输入对的输出交叉锁存。

优选地,该电路还包括:第一开关单元,被配置为根据所述第二差分输入对的输出
而将所述第一差分输入对连接至第一有源负载,以激活所述第一差分输入对;以及第二开
关单元,被配置为根据所述第一差分输入对的输出而将所述第二差分输入对连接至第二有
源负载,以激活所述第二差分输入对。

根据本发明的另一方面,提供了一种电路,包括:感测电路,被配置为生成至少一
个与温度相关的电压;第一比较电路,被配置为对来自所述感测电路的第一与温度相关的
电压与在连接至电容元件的节点处生成的输出信号进行比较,从而生成第一控制信号;第
二比较电路,被配置为对来自所述感测电路的第二与温度相关的电压与所述输出信号进行
比较,从而生成第二控制信号,其中,所述第一比较电路被配置为响应于所述第二控制信号
而激活,并且所述第二比较电路被配置为响应于所述第一控制信号而激活;以及开关电路,
被配置为响应于所述第一控制信号和所述第二控制信号,将所述电容元件交替连接至第一
电源电压和第二电源电压,以交替地对所述电容元件进行充电和放电,从而生成所述输出
信号。

优选地,所述第一比较电路包括第一差分输入对,所述第一差分输入对被配置为
接收所述第一与温度相关的电压和所述输出信号,并且生成第一中间信号,以及所述第二
比较电路包括第二差分输入对,所述第二差分输入对被配置为接收所述第二与温度相关的
电压和所述输出信号,并且生成第二中间信号。

优选地,该电路还包括:第一转换电路,被配置为响应于所述第一中间信号而生成
所述第一控制信号;以及第二转换电路,被配置为响应于所述第二中间信号而生成所述第
二控制信号。

优选地,所述第一转换电路包括第一反相器,所述第一反相器被配置为接收所述
第一中间信号并且输出所述第一控制信号,或所述第二转换电路包括第二反相器,所述第
二反相器被配置为接收所述第二中间信号并且输出所述第二控制信号。

优选地,所述第一转换电路包括被配置为根据所述第一中间信号而闭合以输出所
述第一控制信号的开关,或所述第二转换电路包括被配置为根据所述第二中间信号而闭合
以输出所述第二控制信号的开关。

优选地,该电路还包括:第一开关单元,被配置为根据所述第二控制信号而闭合,
以将所述第一差分输入对连接至提供工作电压的第一有源负载,以及第二开关单元,被配
置为根据所述第一控制信号而闭合,以将所述第二差分输入对连接至提供工作电压的第二
有源负载。

优选地,所述第一差分输入对的输出和所述第二差分输入对的输出交叉锁存。

优选地,所述第一差分输入对的一个输出端和所述第二差分输入对的一个输出端
锁存。

根据本发明的又一方面,提供了一种方法,包括:响应于第一控制信号,对来自感
测电路的第一与温度相关的电压与在连接至电容元件的节点处生成的输出信号进行比较,
从而生成第二控制信号;响应于所述第二控制信号,对来自所述感测电路的第二与温度相
关的电压与所述输出信号进行比较,从而生成所述第一控制信号;以及响应于所述第一控
制信号和所述第二控制信号,通过开关电路交替地对所述电容元件进行充电和放电,从而
生成所述输出信号。

优选地,比较所述第一与温度相关的电压与所述输出信号还包括:通过所述第一
控制信号来激活第一差分输入对以接收所述第一与温度相关的电压和所述输出信号,并且
生成第一中间信号以作为响应;以及比较所述第二与温度相关的电压与所述输出信号还包
括:通过所述第二控制信号来激活第二差分输入对以接收所述第二与温度相关的电压和所
述输出信号,并且生成第二中间信号以作为响应。

优选地,该方法还包括:将所述第一中间信号转换为所述第二控制信号;以及将所
述第二中间信号转换为所述第一控制信号。

优选地,激活所述第一差分输入对还包括:闭合开关单元以将所述第一差分输入
对连接至提供工作电压的有源负载。

优选地,交替地对所述电容元件进行充电和放电还包括:通过所述第一控制信号
来控制所述开关电路,以将所述电容元件连接至第一电源电压;以及通过所述第二控制信
号来控制所述开关电路,以将所述电容元件连接至第二电源电压。

附图说明

当结合附图进行阅读时,根据下面详细的描述可以最佳地理解本发明的各个方
面。应该注意,根据工业中的标准实践,各种部件没有被按比例绘制。实际上,为了清楚的讨
论,各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。

图1是根据本发明的一些实施例的检测电路的框图;

图2是示出了根据本发明的一些实施例的图1中示出的输出电压Vo的变化的波形
图;

图3是根据本发明的一些实施例的图1中的控制电路的电路图;

图4是示出了根据本发明的一些实施例的图3中的控制电路的操作的方法的流程
图;以及

图5A和图5B均为根据本发明的各个实施例的与图3中的比较电路相关联的转换电
路的电路图。

具体实施方式

以下公开内容提供了许多不同实施例或实例,用于实现所提供主题的不同特征。
以下将描述组件和布置的具体实例以简化本发明。当然,这些仅是实例并且不意欲限制本
发明。例如,在以下描述中,在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部
件直接接触的实施例,也可以包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件使得第一部
件和第二部件不直接接触的实施例。而且,本发明在各个实例中可以重复参考数字和/或字
母。这种重复仅是为了简明和清楚,其自身并不表示所论述的各个实施例和/或配置之间的
关系。

本说明书中使用的术语通常具有其在本领域中以及在使用每一个术语的具体的
内容中的普通含义。本说明书中使用的实例,包括本文所讨论的任何术语的实例,仅是示例
性的,并且绝不是限制本发明的或任何示例性术语的范围和意义。同样,本发明不限于本说
明书中给出的各个实施例。

尽管本文可以使用术语“第一”、“第二”等以描述各个元件,但是这些元件不应被
这些术语限制。这些术语用于将一个元件与另一个元件区别开。例如,在不背离本发明的范
围的情况下,可以将第一元件叫做第二元件,并且类似地,可以将第二元件叫做第一元件。
如本文所使用的,术语“和/或”包括一个或多个所列的相关联项目的任何以及所有的组合。

图1是根据本发明的一些实施例的检测电路100的框图。在一些实施例中,检测电
路100应用在热/温度传感器或热/温度检测电路中。如在图1中示例性地示出,检测电路100
包括感测电路110、控制电路120、开关电路130和电容器C。

感测电路110被配置为基于提供电流I1的电流源102来生成与温度相关的电压V1
和V2。在一些实施例中,感测电路110包括串联连接并且用作分压器的感测元件(未示出)。
在连接两个感测元件的相应的节点处生成与温度相关的电压V1和V2。

在一些实施例中,例如,通过包括例如氮化钛(TiN)电阻器、多晶硅栅极电阻器
(poly gate resistor)、金属电阻器、n阱电阻器、注入(implant)电阻器等或它们的组合的
电阻器来实现感测电路110中的感测元件。在其他的一些实施例中,通过例如包括金属氧化
物半导体(MOS)晶体管、双极结型晶体管(BJT)等或它们的组合的晶体管来实现感测电路
110中的感测元件。为了说明的目的给出前述器件以实现感测元件。各种类型的感测元件都
在本发明所考虑的范围内。

控制电路120被配置为接收与温度相关的电压V1和V2并且接收输出电压Vo以生成
控制信号CTRL1和CTRL2。控制信号CTRL1和CTRL2被配置为控制开关电路130。

开关电路130在节点Q处连接至电容器C。开关电路130被配置为:响应于控制信号
CTRL1,将电容器C连接至电源电压VDD,或者响应于控制信号CTRL2,将电容器C连接至地电
压GND,以在节点Q处生成输出电压Vo。

在一些实施例中,通过例如MOS电容器、金属-氧化物-金属(MOM)电容器、金属-绝
缘体-金属(MIM)电容器或它们的组合来实现电容器C。在其他的一些实施例中,通过包括例
如电解电容器、陶瓷电容器、钽电容器或它们的组合的复合型电容器来实现电容器C。为了
说明的目的给出前述器件以实现电容器C。各种类型的电容元件都在本发明所考虑的范围
内。

如在图1中示例性地示出,在一些实施例中,开关电路130包括开关S1和S2。开关S1
和S2分别由控制信号CTRL1和CTRL2控制,从而交替导通以对电容器C进行充电和放电。有效
地,输出电压Vo响应于电容器C的充电和放电而变化。

在一些实施例中,如图1所示,开关S1连接在电源电压VDD与提供电流I2的电流源
104之间。在不同实施例中,开关S1连接在电流源104与节点Q之间。此外,在一些实施例中,
如图1所示,开关S2连接在地电压GND与提供电流I3的电流源106之间。在不同实施例中,开
关S2连接在电流源106与节点Q之间。因此,为了说明的目的给出了图1中的开关电路130的
配置。开关电路130的不同配置都在本发明所考虑的范围内。

图2是示出了根据本发明的一些实施例的图1中示出的输出电压Vo的变化的波形
图200。如图2示例性地示出,波形200表示图1中的输出电压Vo随太阳城集团而相对于与温度相关
的电压V1和V2的变化。

对于图1和图2中的说明,在充电模式中,控制电路120生成控制信号CTRL1以使开
关S1闭合,而开关S2断开。因此,电容器C通过开关S1连接至电源电压VDD,并且由提供电流
I2的电流源104进行充电。结果,输出电压Vo增加。

当输出电压Vo增加到达至与温度相关的电压V1时,控制电路120变为放电模式,并
且生成控制信号CTRL2以用于使开关S2闭合,而开关S1断开。因此,电容器C通过开关S2连接
至地电压GND,并且通过提供电流I3的电流源106进行放电。结果,输出电压Vo减小。当输出
电压Vo减小到达至与温度相关的电压V2时,控制电路120再次变为充电模式。

随着太阳城集团流逝,开关S1和S2响应于控制信号CTRL1和CTRL2而交替闭合,以交替地
对电容器C进行充电和放电。因此,如波形200所示,输出电压Vo在充电模式中增加而在放电
模式中减小。

对于图2中的说明,ΔP表示输出电压Vo的太阳城集团周期。在一些实施例中,在特定的温
度T下,太阳城集团周期ΔP具有特定的值。当温度T改变时,太阳城集团周期ΔP变为对应的值。因此,当时
间周期基于波形200实现时,确定对应的温度。结果,能够感测或测量对应的温度。或者说,
监测和/或测量一个温度到另一温度的变化。

图3主要示出了根据本发明的一些实施例的图1中的控制电路120的电路图。为了
方便说明和完全理解,图3中的控制电路120与图1中的开关电路130和电容器C一起示出。如
图3示例性地示出,控制电路120包括比较电路210和220。比较电路210被配置为响应于控制
信号CTRL1而激活,并且被配置为比较与温度相关的电压V1与输出电压Vo。比较电路220被
配置为响应于控制信号CTRL2而激活,并且被配置为比较与温度相关的电压V2与输出电压
Vo。如以上所述,开关S1响应于控制信号CTRL1而交替闭合,而开关S2响应于控制信号CTRL2
而交替闭合。在一些实施例中,通过运算放大器来实现比较电路210和220。用于实现比较电
路210和220的不同器件都在本发明所考虑的范围内。

对于图3中的说明,在一些实施例中,比较电路210包括差分输入对212,并且比较
电路220包括差分输入对222。差分输入对212连接至节点Q处的电容器C并且连接至图1中的
感测电路110。差分输入对212接收与温度相关的电压V1和输出电压Vo。差分输入对212响应
于与温度相关的电压V1和输出电压Vo而生成中间信号VX。为了说明,中间信号VX表明差分
输入对212的输出电压,和/或表明差分输入对212的输出端A和B之间的电压差。

差分输入对222连接至节点Q处的电容器C并且连接至图1中的感测电路110。差分
输入对222接收并且比较与温度相关的电压V2和输出电压Vo。差分输入对222响应于与温度
相关的电压V2和输出电压Vo而生成中间信号VY。为了说明,中间信号VY表明差分输入对222
的输出电压,和/或表明差分输入对222的输出端C和D之间的电压差。

为了说明,在一些实施例中,差分输入对212包括两个NMOS晶体管M11和M12以及提
供电流I4的电流源213。NMOS晶体管M11和M12的栅极被配置为分别接收与温度相关的电压
V1和输出电压Vo。NMOS晶体管M11和M12的漏极分别被配置为输出端A和B。NMOS晶体管M11和
M12的源极连接至电流源213。利用与温度相关的电压V1和输出电压Vo,NMOS晶体管M11和
M12分别导通,并且在输出端A和B处相应生成电压。根据输出端A和B处的电压,生成表明输
出端A和B之间的电压差的中间信号VX。

相应地,在一些实施例中,差分输入对222包括两个PMOS晶体管M21和M22以及提供
电流I5的电流源223。PMOS晶体管M21和M22的栅极被配置为分别接收输出电压Vo和与温度
相关的电压V2。PMOS晶体管M21和M22的漏极分别被配置为输出端D和C。PMOS晶体管M21和
M22的源极连接至电流源223。利用输出电压Vo和与温度相关的电压V2,PMOS晶体管M21和
M22分别导通,并且在输出端D和C处相应生成电压。根据输出端D和C处的电压,生成表明输
出端D和C之间的电压差的中间信号VY。

为了说明的目的,给出了图3中所示的差分输入对212和222的配置。差分输入对
212和222的不同配置都在本发明所考虑的范围内。例如,在不同实施例中,差分输入对212
和22中的每一个都是被配置为接收全摆幅差分输入的全摆幅差分输入对。

在一些实施例中,如图3所示,控制电路120还包括转换电路230和240。转换电路
230被配置为响应于来自差分输入对212的中间信号VX而生成控制信号CTRL2。转换电路240
被配置为响应于来自差分输入对222的中间信号VY而生成控制信号CTRL1。在其他实施例
中,转换电路230将中间信号VX转换为控制信号CTRL2,和/或转换电路240将中间信号VY转
换为控制信号CTRL1。

在一些实施例中,转换电路230是相位调整电路,并且通过调整中间信号VX的相位
来将中间信号VX转换为控制信号CTRL2。为了说明,通过转换电路230使中间信号VX的相位
反相,并且输出反相的中间信号VX以作为控制信号CTRL2。在一些实施例中,转换电路240是
相位调整电路,并且通过调整中间信号VY的相位来将中间信号VY转换为控制信号CTRL1。为
了说明,通过转换电路240使中间信号VY的相位反相,并且输出反相的中间信号VY以作为控
制信号CTRL1。

为了说明的目的给出了图3中的转换电路的数目。图3中的转换电路的不同数目都
在本发明所考虑的范围内。例如,在不同实施例中,控制电路120中需要单个转换电路。在这
种实施例中,单个转换电路响应于中间信号VX而生成控制信号CTRL2,并且还响应于中间信
号VY而生成控制信号CTRL1。在可选的实施例中,省略图3中的转换电路230和240,因此,例
如,如图5A和图5B所示,将中间信号VX和VY分别配置作为控制信号CTRL2和CTRL1。

此外,为了说明的目的还给出了图3中的转换电路的配置。图3中的转换电路的不
同配置都在本发明所考虑的范围内。例如,在不同实施例中,将转换电路230配置在比较电
路210中,和/或将转换电路240配置在比较电路220中。

如图3示例性地示出,在一些实施例中,比较电路210还包括开关单元214,和/或比
较电路220还包括开关单元224。开关单元214被配置为通过控制信号CTRL1来闭合,以将差
分输入对212连接至提供工作电压的有源负载216。开关单元224被配置为通过控制信号
CTRL2来闭合,以将差分输入对222连接至提供工作电压的有源负载226。

对于图3中的说明,在一些实施例中,开关单元214包括开关S11和S12,并且开关单
元224包括开关S21和S22。开关S11连接在输出端A与有源负载216之间。开关S12连接在输出
端B与有源负载216之间。通过控制信号CTRL1来控制开关S11和S12的闭合或断开。开关S21
连接在输出端C与有源负载226之间。开关S22连接在输出端D与有源负载226之间。通过控制
信号CTRL2来控制开关S21和S22的闭合或断开。

为了说明的目的,给出了开关单元214和/或开关单元224的配置。开关单元214和/
或开关单元224的不同配置都在本发明所考虑的范围内。例如,在不同实施例中,开关单元
214连接在有源负载216与电源电压VDD之间。又例如,在不同实施例中,开关单元224连接在
有源负载226与地电压GND之间。

对于图3中的说明,在一些实施例中,有源负载216包括两个PMOS晶体管MP1和MP2。
PMOS晶体管MP1和MP2被电压VB1偏置,并且分别连接至开关S11和S12。在一些实施例中,有
源负载226包括两个NMOS晶体管MN1和MN2。NMOS晶体管MN1和MN2被电压VB2偏置,并且分别
连接至开关S21和S22。

为了说明的目的,给出了有源负载216和/或有源负载226的配置。有源负载216和/
或有源负载226的不同配置都在本发明所考虑的范围内。例如,在不同实施例中,有源负载
216包括交叉连接的两个PMOS晶体管。对于交叉连接的两个PMOS晶体管的说明,第一PMOS晶
体管的栅极连接至第二PMOS晶体管的漏极,第一PMOS晶体管的漏极连接至第二PMOS晶体管
的栅极,并且第一和第二PMOS晶体管的源极配置为接收电源电压。又例如,在不同实施例
中,有源负载226包括交叉连接的两个NMOS晶体管。

为了说明的目的给出了图3中的控制电路120的配置。控制电路120的不同配置都
在本发明所考虑的范围内。例如,在不同实施例中,有源负载216和开关单元214被配置为在
比较电路210的外部,和/或有源负载226和开关单元224被配置为在比较电路220的外部。在
可选的实施例中,将有源负载216和开关单元214与转换电路230集成,和/或将有源负载226
和开关单元224与转换电路240集成。

图4是示出了根据本发明的一些实施例的图3中的控制电路120的操作的方法400
的流程图。方法400包括以下参考图2和图3所描述的操作S402至S412。

在操作S402中,差分输入对222比较与温度相关的电压V2与输出电压Vo,以生成中
间信号VY。

在操作S404中,转换电路240将中间信号VY转换为控制信号CTRL1以使开关S1以及
开关S11和S12断开。根据开关S11和S12的断开,差分输入对212禁止。

在一些实施例中,通过调整中间信号VY的相位来转换中间信号VY,以生成控制信
号CTRL1。在其他的一些实施例中,通过放大中间信号VY来转换中间信号VY,以生成控制信
号CTRL1。为了说明的目的给出转换中间信号VY的前述方法。转换中间信号VY的不同方法都
在本发明所考虑的范围内。

在操作S406中,当输出电压Vo小于或达到与温度相关的电压V2时,转换电路240输
出控制信号CTRL1(从中间信号VY转换而来)以使开关S1以及开关S11和S12闭合。在开关S11
和S12闭合的情况下,相应地激活差分输入对212。

在操作S408中,差分输入对212比较与温度相关的电压V1与输出电压Vo,以生成中
间信号VX。

在操作S410中,转换电路230将中间信号VX转换为控制信号CTRL2以使开关S2以及
开关S21和S22断开。在开关S21和S22断开的情况下,差分输入对222禁止。

此外,在开关S2断开以及开关S1闭合的情况下,如以上所讨论的,检测电路100变
为充电模式。因此,通过闭合的开关S1将电容器C连接至电源电压VDD,以进行充电。结果,根
据充电的电容器C,输出电压Vo增加。

在一些实施例中,通过调整中间信号VX的相位来转换中间信号VX,以生成控制信
号CTRL2。在其他的一些实施例中,通过放大中间信号VX来转换中间信号VX,以生成控制信
号CTRL2。为了说明的目的给出转换中间信号VX的前述方法。转换中间信号VX的不同方法都
在本发明所考虑的范围内。

在操作S412中,当输出电压Vo增大至大于或达到与温度相关的电压V1时,转换电
路230输出控制信号CTRL2(从中间信号VX转换而来)以使开关S2以及开关S21和S22闭合。在
开关S21和S22闭合的情况下,相应地激活差分输入对222。然后再次执行操作S402和S404,
以使开关S1以及开关S11和S12断开。

在开关S1断开以及开关S2闭合的情况下,如以上所讨论的,检测电路100变为放电
模式。因此,通过闭合的开关S2将电容器C连接至地电压GND,以进行放电。结果,根据放电的
电容器C,输出电压Vo减小。

当输出电压Vo减小至小于或达到与温度相关的电压V2时,再次执行操作S406。

在一些方法中,对于检测电路,比较电路与开关电路之间有不同的信号处理电路
(如,数字RS锁存电路)。不同的信号处理电路处理比较电路的输出并且生成用于控制开关
电路的控制信号,从而对电容元件进行充电或放电以生成输出信号。然而,各个信号处理电
路导致生成输出信号的延时。

与其他方法中的检测电路相比,本发明的检测电路100能够在比较电路与开关电
路之间没有数字RS锁存电路的情况下生成输出信号。因此,减少比较电路与开关电路之间
的延时。结果,与其他方法中的检测电路的速度相比,本发明的检测电路100中生成输出信
号的速度相对更快。

此外,在没有以上所述的数字RS锁存电路的情况下,本发明的比较电路的输出仍
能够用于控制开关电路。因此,源于差分输入对的输出且控制开关电路的控制信号不需要
用于触发数字RS锁存电路所需要的全数字摆幅。结果,与其他方法中的比较电路的功率相
比,本发明的比较电路能够以更低的功率工作。

为了说明的目的给出了图4中的方法。图3中的控制电路120的不同配置都在本发
明所考虑的范围内。例如,在不同实施例中,图4中的方法400还包括在图4所示的操作之前
初始化或启动控制电路120的操作。另外,控制电路120中的与开关电路130和/或感测电路
110相关联的操作也都在本发明所考虑的范围内。

以上所示包括示例性操作,但是没有必要以所示出的顺序执行操作。根据本发明
的各个实施例的精神和范围,可以视情况添加、替换、重排和/或消除操作。

如图3示例性的示出,在一些实施例中,差分输入对212的输出和差分输入对222的
输出交叉锁存。为了说明,差分输入对212的输出端A连接至差分输入对222的输出端D,而差
分输入对212的输出端B连接至差分输入对222的输出端C。在这种实施例的操作中,当生成
中间信号VX时,根据中间信号VX,输出端C和D具有对应的电压。有效地,这加速了差分输入
对222生成中间信号VY的操作。当生成中间信号VY时,根据中间信号VY,输出端A和B具有对
应的电压。有效地,这加速了差分输入对212生成中间信号VX的操作。

在不同实施例中,差分输入对212的一个输出端和差分输入对222的一个输出端锁
存。为了说明,差分输入对212的输出端B连接至差分输入对222的输出端D。有效地,这还加
速了差分输入对212生成中间信号VX的操作,以及差分输入对222生成中间信号VY的操作。

图5A和图5B均为根据本发明的不同实施例的与图3中的比较电路210相关联的转
换电路230的电路图。

如图5A示例性地示出,在一些实施例中,转换电路230包括反相器232。为了说明,
输出端B连接至反相器232的输入,并且利用电压VB1使输出端A偏置。在输出端B处生成中间
信号VX。反相器232被配置为使中间信号VX反相,并且输出反相的中间信号VX以作为控制信
号CTRL2。

与图5A中的实施例相比,在图5B所示的不同实施例中,转换电路230包括开关234
和提供电流I6的电流源236。开关234在节点P处连接至电流源236。开关234被配置为由中间
信号VX来闭合,并且将节点P连接至电源电压VDD,以生成控制信号CTRL2。有效地,开关234
用作放大器以放大中间信号VX。

在又一实施例中,通过PMOS晶体管MP来实现开关234。为了说明,PMOS晶体管MP的
源极连接至电源电压VDD。PMOS晶体管MP的栅极连接至输出端B以接收中间信号VX。PMOS晶
体管MP的漏极在节点P处连接至电流源234。

为了说明的目的给出了图5A和图5B中的与比较电路210相关联的转换电路230的
配置。与比较电路210相关联的转换电路230的不同配置都在本发明所考虑的范围内。

此外,在一些实施例中,与图3中的比较电路220相关联的转换电路240包括与图5A
和图5B中示出的配置对应的配置。例如,在不同实施例中,图3中的转换电路240还包括与图
5A中的反相器232对应的反相器(未示出),或包括与图5B中的开关234对应的开关(未示
出)。或者说,与比较电路220相关联的转换电路240的不同配置也都在本发明所考虑的范围
内。

在本文档的一些实施例中,利用至少一个MOS晶体管来实现至少一个开关。在又一
实施例中,利用堆叠的MOS晶体管或级联的MOS晶体管来实现至少一个MOS晶体管中的每一
个。在不同实施例中,利用一个或多个控制信号来控制至少一个MOS晶体管中的每一个。

在本文中,术语“耦合”也可以被称为“电耦合”,并且术语“连接”可以被称为“电连
接”。“耦合”和“连接”也可以用于指示两个或多个元件相互配合或相互作用。

在一些实施例中,公开了一种电路,电路包括第一差分输入对和第二差分输入对。
第一差分输入对配置为根据第二差分输入对的输出而激活,并且配置为接收第一与温度相
关的电压和输出信号。第二差分输入对配置为根据第一差分输入对的输出而激活,并且配
置为接收第二与温度相关的电压和输出信号。开关电路配置为:根据第一差分输入对的输
出来将电容元件连接至第一电源电压,并且根据第二差分输入对的输出来将电容元件连接
至第二电源电压,以生成输出信号。

还公开了一种电路,电路包括感测电路、第一比较电路、第二比较电路和开关电
路。感测电路配置为生成至少一个与温度相关的电压。第一比较电路配置为比较来自感测
电路的第一与温度相关的电压与连接至电容元件的节点处生成的输出信号,从而生成第一
控制信号。第二比较电路配置为比较来自感测电路的第二与温度相关的电压与输出信号,
从而生成第二控制信号,其中第一比较电路配置为响应于第二控制信号而激活,并且第二
比较电路配置为响应于第一控制信号而激活。开关电路配置为:响应于第一控制信号和第
二控制信号,将电容元件交替连接至第一电源电压和第二电源电压,以交替地对电容元件
进行充电和使电容元件放电,从而生成输出信号。

还公开了一种方法,方法包括以下列出的操作。形成比较电路并且配置为:响应于
第一控制信号,比较来自感测电路的第一与温度相关的电压与连接至电容元件的节点处生
成的输出信号,从而生成第二控制信号。形成比较电路并且配置为:响应于第二控制信号,
比较来自感测电路的第二与温度相关的电压与输出信号,从而生成第一控制信号。形成开
关电路并且配置为:响应于第一控制信号和第二控制信号而开关,以交替地对电容元件进
行充电和使电容元件放电,从而生成输出信号。

以上论述了若干实施例的部件,使得本领域的技术人员可以更好地理解本发明的
各个方面。本领域技术人员应该理解,他们可以很容易地使用本发明作为基础来设计或更
改其他用于达到与本文所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点的工艺和结构。本领
域技术人员也应该意识到,这些等效结构并不背离本发明的精神和范围,并且在不背离本
发明的精神和范围的情况下,可以进行多种变化、替换以及改变。

关 键 词:
检测 电路
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