A Frequency-to-Digital Converter Based CMOS Temperature Sensor With Switchable Ring-Oscillators
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 범진욱
- 발행년도 2016
- 학위수여년월 2016. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000059850
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
이 논문에서는 두 개의 differential ring oscillators와 frequency-to-digital converter를 기반으로 하는 온도 센서를 제안한다. 제안한 frequency-domain 온도센서의 동작특성은 time-domain 온도센서와 유사하고, voltage-domain temperature sensors와 비교하여 낮은 파워 소모와 작은 칩 영역을 소모한다. 제안된 온도 센서는 파워소모를 상당히 줄인 switchable differential ring-oscillators구조를 사용하였다. 온도 변화를 감지하고 온도 차이를 제공하기 위해, 우리는 절대 온도에 비례하는(PTAT) 전류 발생기를 사용하였다. 그리고 PTAT의 출력은 두 개의 ring-oscillators로 연결되고, oscillator의 주파수는 온도에 따라 선형적으로 변화한다. 이 논문에서 설계된 온도 센서는 -40 °C ~ 120 °C의 유효 온도 범위, 0.014 °C의 온도 해상도, 500 Hz의 conversion rate, 54.8 nJ의 에너지 소비 및 27.4 μW의 작은 소비 전력을 달성하였다. 제안된 온도 센서는 0.18 μm의 CMOS technology를 사용하여 제작되었으며 0.259 ㎟의 면적을 가진다.
more초록/요약
This paper presents a temperature sensor based on a frequency-to-digital converter with two differential ring oscillators. This frequency-domain temperature sensor operation is similar to that of time-domain temperature sensors. Also, the frequency-domain temperature sensor consumes low power consumption and small chip area compared with voltage-domain temperature sensors. The proposed temperature sensor adopts switchable differential Ring-Oscillators used, which significantly reduces power consumption. To provide sensing the temperature change and a temperature difference, we use proportional-to-absolute temperature (PTAT) current source. And, the output of the PTAT is connected with two ring-oscillators. As a result, the frequency of oscillator changes linearly with temperature. This designed temperature sensor achieves -40 °C ~ 120 °C effective temperature range, 0.014 °C resolution, 500 Hz conversion rate, energy consumption of 54.8 nJ, and less than 27.4 μW power consumption. The proposed temperature sensor is fabricated using 0.18-μm CMOS technology and an area of 0.259 mm2.
more