DTD版本： 1.0.0
發明專利說明書
※申請案號：095101528 ※I P C 分類：
一、 發明名稱：
數位溫度感測系統
DIGITAL TEMPERATURE SENSING SYSTEM
二、 中文發明摘要：
本案係為一種溫度感測系統，用以將一待測溫度轉換成一對應之數位訊號，包含一溫度感 測器，用以產生隨該待測溫度改變之一時間訊號；以及一時間至數位轉換電路，電連接於 該溫度感測器，用以將該時間訊號轉換成該對應之數位訊號。
三、 英文發明摘要：
A temperature sensing system is provided. The temperature sensing system is used for converting a temperature into a corresponding digital signal. The temperature sensing system includes a temperature sensor for generating a time signal varying with the temperature, and a time－to－digital conversion
circuit electrically connected with the temperature sensor for converting the time signal into the corresponding digital signal.
四、 指定代表圖：
(一)本案指定代表圖為： 第二圖 (二)本代表圖之元件符號簡單說明：
START．．．電路觸發啟動信號 21．．．溫度感測器
Pout ．．．溫度感測器之輸出時間訊號 22．．．時間至數位轉換電路
PA ．．．第一延遲線之輸出訊號 PB ．．．第二延遲線之輸出訊號
五、 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：
六、 發明說明：
【發明所屬之技術領域】
[0001] 本案係為一種數位溫度感測系統，尤指一種應用於中央處理器、晶片組、電池保護IC、
環境監控系統、機電系統及其他附有溫度感測電路之應用電路或系統之數位溫度感測系 統。
【先前技術】
[0002] 溫度感測之技術眾多，相關前案如：00415623「晶片型金屬電阻溫度感測器之端電極的 構造」、00461961「壓阻式溫度感測器」及00387640「導線與溫度感測器的熱敏電阻之間 的防潮連接結構」皆係以熱敏電阻來做溫度感測，利用溫度改變使各壓阻元件的電阻值變 化被轉換為電壓信號輸出；00309661「具有溫度感測器之可場效控制的功率半導體元件」
則是利用雙載子電晶體的基、射極兩端電壓對溫度而改變的特性來偵測溫度；
US2002147564「Digital temperature sensor(DTS)system to monitor temperature in a memory subsystem」及US2004071183「Integrated digital temperature sensor」乃 係利用隨溫度改變之電壓或電流來做溫度感測，而後以類比至數位轉換器(analog－to－
digital converter)將電壓或電流訊號轉換成數位信號，大略之電路方塊圖如圖一所示，
主要構件為溫度感測器11、參考源電路12、及類比至數位轉換器13。其中溫度感測器11通 常是以特殊製程之垂直式雙極接面電晶體或純CMOS製程之寄生性基底或水平式雙極接面電 晶體(parasitic substrate or lateral bipolar transistor)為主體的電路所構成，其 功能主要用來產生隨溫度改變之電壓或電流；而參考源電路12之功能則為產生與溫度無關 的能隙參考電壓或電流源；至於類比至數位轉換器13則將溫度感測器11與參考源電路12兩 者之電壓差或電流差轉換成數位信號。
[0003] 在溫度感測器11方面，因為垂直式雙極接面電晶體，需要特殊製程才有辦法量產，所以 對於成本有相當的影響；而寄生性基底雙極接面電晶體雖然是採用CMOS製程，但其元件特 性在製程上難以掌控，往往預期與實際有不小的差距，對於日後生產有一定的困難；若改 以水平式雙極接面電晶體替代，則雖較易掌控其特性，但其順向電流放大增益較小，所製 作之溫度感測電路通常會有較差之操作特性。另外，不論採用何種雙極電晶體，其溫度至 電壓或電流之轉換特徵曲線皆存在有相當曲率的問題，因此為了減少誤差，此數位式溫度
感測器需要額外的電路來做校正而造成晶片面積及功率消耗的增加。
[0004] 至於參考源電路12的溫度特性也會隨著晶片溫度的起伏而跟著改變，其準確度自然無法 與將晶片外參考源保持於恆溫之精密溫度測量系統相比，而且其電路依然需要雙極電晶體 來實現，故存在與溫度感測器11相同的問題。
[0005] 至於類比至數位轉換器13則係數位式溫度感測器的數位轉換核心，其數位式溫度感測器 之解析度取決於類比至數位轉換器13的有效輸出位元數，以測量範圍過100℃且溫度解析 度優於0.1℃之電路為例，通常需要使用超過10位元以上之類比至數位轉換器13，往往會 佔用更大的面積並消耗更多的功率，而成本、功率消耗以及準確度乃是單晶片溫度感測系 統規格中最為重要的三個項目。
[0006] 因此，如何改善上述習知手段之缺失，係為發展本案之主要目的。
【發明內容】
[0007] 本案係關於一種新型數位溫度感測系統，用以將待測溫度轉換成對應之數位輸出，該系 統包含一溫度感測器，作為該數位溫度感測系統之前端電路，用來產生隨溫度改變之時間 訊號；一時間至數位轉換電路，電連接於該溫度感測器之輸出端，用以將該溫度感測器所 轉換之時間訊號轉換成對應之數位訊號。
[0008] 本案所提出之新型數位溫度感測系統之電路方塊圖如圖二所示，其中溫度感測器21係用 來產生隨溫度改變之時間訊號，其輸出端電連接於時間至數位轉換電路22之輸入端，時間 至數位轉換電路22可作為該數位溫度感測系統之後端電路，用以將前端溫度感測器21所產 生之時間訊號轉換成對應之數位輸出。
[0009] 根據上述構想，第三圖(a)為本案所提出之全新溫度感測器21之方塊圖及其工作時序圖 之第一實施例，包含一第一延遲線211，用以將起始轉換訊號START延遲一段時間而後電連 接至互斥或閘213之第一輸入端；一導線212，將將起始轉換訊號START電連接至互斥或閘 213之第二輸入端；互斥或閘213係用來擷取第一延遲線211之延遲時間做為脈衝(pulse)型 輸出訊號。後端之時間至數位轉換器22可依需要取第一延遲線211及導線212之訊號PA 、 PB 充當其輸入訊號，或直接採用互斥或閘213之輸出脈衝Pout 充當其輸入訊號。
[0010] 該第一實施例電路之操作原理如下：起始轉換訊號START分別電連接於第一延遲線211之 輸入端及導線212之一端，而該第一延遲線211之輸出端電連接於互斥或閘213之第一輸入 端，該導線212之另一端電連接於該互斥或閘213之第二輸入端，而該互斥或閘之輸出端即 為溫度感測器21之脈衝型輸出訊號輸出端。
[0011] 根據上述構想，本第一實施例之第一延遲線211係由複數個延遲元件串接而成，作為溫 度感測之主體，導線212相較之下受溫度之影響十分輕微，而互斥或閘213即用來取START 訊號行經第一延遲線211及導線212之延遲時間差做為脈衝型輸出訊號。
[0012] 根據上述構想，第一實施例之溫度感測器21可產生與溫度呈線性相關之脈衝寬度訊號。
此實施例係利用溫度改變、延遲元件導通電流隨之改變、進而造成延遲時間改變之電路原 理來設計；欲啟動溫度感測器21，只需在溫度感測器21之輸入端輸入一步階信號START便 可。由於第一延遲線211會造成步階信號延遲一段時間之後再送進互斥或閘213之第一輸入 端，而導線212並不會造成明顯之步階信號時間延遲，故互斥或閘213兩輸入端之步階信號 會有明顯之時間差，其差值恰好是第一延遲線211之延遲時間，經由互斥或閘之邏輯運作 便可產生一對應之輸出脈衝POUT 其時間寬度乃是第一延遲線211之延遲時間；若延遲元件 具有正溫度係數，當溫度上升時其延遲時間會隨之增長，則第一延遲線211所造成之步階 信號延遲時間亦會隨之上升，意即第一延遲線211及導線212之輸出訊號PA 、PB 間之時間 差距會隨之變大，同樣地，經由互斥或閘213後所產生之脈衝POUT 寬度亦隨溫度而上升，
即溫度感測電路21可產生時間寬度與溫度成正比例之時間訊號，其溫度特徵曲線如第四圖 之實線所示。反之，若延遲元件具有負溫度係數，則溫度感測器21可產生時間寬度與溫度 成反比例之時間訊號，其溫度特徵曲線如第四圖之虛線所示。
[0013] 簡易之延遲元件可由反閘(NOT)為之，其傳輸延遲時間可以表示成
T
P ＝ ln ，在一 般情形下數位邏輯電路之供應電壓VDD 遠大於臨界電壓VT ，故傳輸延遲時間受遷移率μ之 影響較大，然而遷移率與溫度之關係為μ＝μo ,km
＝－1.2~－2.0，意即溫度越高、遷 移率越小、反閘之延遲時間越長，所以由反閘所組成之延遲線具有正溫度係數；至於具負 溫度係數之延遲元件之一實施例如第五圖所示，該延遲元件由圖中虛線部份之反閘搭配虛 線以外之溫度補償電路所組成，由於臨界電壓V
T 之公式為V
T (T
)＝V
T (T
0 )＋α(T
－T
0 )其中α＝－0.5
~－30mV/°K
，其大小會隨溫度之增加而減少，意即以二極體方式連接 (diode－connected)之電晶體P1、N1之汲極(drain)與源極(source)電壓差會隨溫度之增 加而減少，此時加諸電阻性負載Load兩端之電壓會增加，使其導通電流變大，藉由P1、P2 及N1、N2此二組電流鏡將該電流導入反閘之P型及N型電晶體，以抵補反閘隨溫度增加而變 小之導通電流，若抵補電流之效果過大(等同於過度補償)，便會讓延遲元件之導通電流會 隨溫度之增加而變大，意即其延遲時間會隨隨溫度之增加而變小，形成具有負溫度係數之 延遲元件。[0014] 需要注意的是，若後端之時間至數位轉換器22需要兩組步階訊號做為輸入，並取二者之 時間差值作為時間轉換依據，則可將第三圖(a)之互斥或閘213去除，直接輸出第一延遲線 211及導線212之訊號PA 、PB 便可，此乃溫度感測器21第一實施例之另一變形。
[0015]
本案溫度感測器21第二實施例之電路方塊圖及其工作時序圖如第三圖(b)所示，第二實
施例主要用來修正第一實施例在量測溫度下限(或上限，端視溫度係數之正負而定)所產生 的脈衝時間寬度過寬之缺失。其電路包含：一第一延遲線211，用以將起始轉換訊號START 延遲一段時間而後電連接至互斥或閘213之第一輸入端；一第二延遲線2112，將將起始轉 換訊號START延遲另一段時間而後電連接至互斥或閘213之第二輸入端，第二延遲線2112較 佳之實施例乃由具溫度補償延遲元件所組，透過如第五圖之溫度補償電路來降低延遲元件 之溫度敏感性(thermal sensitivity)；一互斥或閘213，用來擷取第一延遲線211與第二 延遲線2112之延遲時間差值做為脈衝輸出訊號Pout 。後端之時間至數位轉換器22可依需要 取第一延遲線211及第二延遲線2112之訊號PA 、PB 充當其輸入訊號，或直接採用互斥或 閘213之輸出脈衝Pout 充當其輸入訊號。
[0016] 根據上述構想，第二實施例之溫度感測電路21可產生時間寬度與溫度成比例之時間訊 號，且在其所需量測溫度規格下限所產生之脈衝寬度可較接近於零。在第一實施例中，只 有在接近絕對零度(0°K)時第一延遲線211所造成之時間延遲才有可能接近於零，亦即只有 在接近絕對零度時，第一實施例之輸出時間寬度(PA 、PB 之時間差或POUT )才會接近於 零！通常我們所需量測溫度規格的下限會遠高於絕對零度，此時輸出之時間寬度會存有嚴 重之偏移(offset)的問題。由於溫度感測電路21之後端電路以時間至數位轉換器作為數位 輸出轉換之用，寬度偏移將使時間至數位轉換器的轉換時間變長，並且需要較多的輸出位 元數才得以存下最後的轉換結果。
[0017] 與第一實施例相較，此第二實施例之目的主要在於設計出合適的時間寬度扣抵電路，讓 輸出時間訊號在所需測量之溫度下限得到趨近於零之時間寬度。為此，第二實施例較佳是 以具溫度補償電路之第二延遲線2112來取代第一實施例之導線212，由於經過溫度補償電 路之第二延遲線2112具有較低之溫敏係數(thermal coefficient)，其延遲時間可取決於 延遲線的長度(等同於延遲線內之延遲元件個數)，而且較不受溫度改變之影響。第二實施 例之運作原理與第一實施例相仿，於起始時輸入一步階啟始信號START，該步階信號經第 一延遲線211延遲一段時間後送入互斥或閘213之第一輸入端，若第一延遲線211由類似反 閘之類的正溫度係數延遲元件組成，則該延遲時間將與待測溫度呈正比例關係；同時，該 步階信號亦經第二延遲線2112延遲另一段時間後送入互斥或閘213之第二輸入端，且該另 一延遲時間較不受溫度改變之影響；最後，經由互斥或閘213之邏輯運作便可產生一對應 之輸出脈衝訊號POUT 。當溫度上升時，具正溫度係數之第一延遲線211所造成之步階信號 延遲時間亦隨之上升，而具溫度補償電路之第二延遲線2112所造成之步階信號延遲時間改 變較小，故經由互斥或閘213後所產生之脈衝時間寬度亦會隨溫度上升。
[0018] 與第一實施例相較，經由適當之設計，在所需量測溫度規格之下限讓第一延遲線211與 第二延遲線2112所造成之步階信號延遲時間彼此接近，此時輸出時間寬度將趨近於零，可 有效修正輸出時間寬度在測量溫度下限偏移量過大之缺失，如第六圖(a)所示。原本第一 延遲線211在溫度下限具有相當大之偏移量，經由第二延遲線2112做適當的扣抵後，所產 生之輸出時間寬度在溫度下限只具有小量之偏移。
[0019] 需要注意的是，請看第六圖(b)，經由適當之設計，吾人將第二延遲線2112所造成之延 遲時間增加(等同於增加延遲線內之延遲元件數目)，經由互斥或閘213擷取兩延遲線之延 遲時間差值，可得出一隨溫度上升而寬度減少之時間信號。此為具負溫度係數之溫度感測 電路21的又一實施例。同理，若第一延遲線211具負溫度係數，我們亦可經由調整第二延 遲線2112之延遲時間來產生具正溫度係數或具負溫度係數之溫度感測電路21。
[0020] 需要注意的是，若後端之時間至數位轉換器22需要兩組步階訊號做為輸入，並取二者之 時間差值作為時間轉換依據，則可將第三圖(b)之互斥或閘213去除，直接輸出第一延遲線 211及第二延遲線2112之訊號PA 、PB 便可，此乃溫度感測器21第二實施例之另一變形。
[0021] 第三圖(c)為本案溫度感測器21第三實施例之電路功能方塊圖，其包含一與絕對溫度成 比例(proportional to absolute temperature，簡稱PTAT)之電流源214，其輸出端電連 接於控制電路216之第一輸入端，作為溫度感測之用；一定電流源(constant current source)215，其輸出端電連接於控制電路216之第二輸入端，其電流值大略與溫度無關；
控制電路216之第一輸入端電連接於PTAT電流源214，第二輸入端電連接於定電流源215，
輸出端電連接於時間擷取電路217，其功用為將PTAT電流源與定電流源做電壓轉換並將兩 者做比較及判斷；時間擷取電路217係電連接於控制電路216之輸出端，作為時間擷取之 用。
[0022] 其詳細操作原理如第七圖(a)所示，PTAT電流源214與定電流源215分別輸入控制電路 216，第一階段：控制電路216先將PTAT電流源214做定時間充電或放電(第六圖(a)以充電 示意)，由於PTAT電流源214隨溫度產生一線性增加或下降的改變，所以定時間充電或放電 所造成之電壓值亦會隨溫度改變而有所不同(如圖所示，T0 、T1 代表不同溫度)。第二階 端：控制電路216利用定電流源215作反向放電或充電的動作(第六圖(a)以放電示意)，由 於定電流源不隨溫度而改變，故放電之斜率相同；然而因為不同溫度T0 、T1 所造成之電 壓準位不同(如圖所示，在T0 、T1 溫度下分別產生電壓V0 、V1 )，故經由定電流源215放 電所所需之時間自然不同，分別標示為t0 、t1 ，接著時間擷取電路217擷取定電流源215 放電所需之時間作為輸出時間訊號。由於PTAT電流源214隨溫度而線性改變，定時間充電 所造成之電壓準位亦線性改變，故經由定電流源215放電後，由時間擷取電路217所得之時 間亦線性改變。故此溫度感測電路21之第三實施例隨溫度可產生一線性增加或下降的時間 訊號。
[0023] 第三較佳實施例之另一操作原理可由第七圖(b)來表示，PTAT電流源214會隨溫度產生一
線性增加或減少之電流，控制電路216將此電流經過一阻抗元件(未於圖中標示)，產生一 隨溫度線性增加或減少之電壓(如圖所示，在T0 、T1 溫度下分別產生電壓V0 、V1 )，定 電流源215之大小不受溫度改變之影響，故經由一電容性元件(未於圖中標示)做充電之斜 率固定，其充電電壓值隨時間增加而線性改變。控制電路216持續比較PTAT電流源所轉換 之電壓與定電流源215之充電電壓，直到二者相等為止。時間擷取電路217則用於擷取定電 流源215所需之充電時間做為輸出時間訊號。由於PTAT電流源214隨溫度而線性改變，經過 一阻抗元件所產生之電壓準位亦呈線性改變，故定電流源215所需之充電時間亦隨溫度呈 線性改變，所產生之時間訊號寬度會隨溫度改變而呈線性增加或減少。
[0024] 本案應用之時間至數位轉換器係一種將時間訊號之寬度轉換成對應數位輸出之轉換電 路。習知之實現方式主要有計數器法、循環脈衝縮減法、雙斜率法、游標尺法、內插法 等；其目的皆係將時間訊號轉換為相對應之數位輸出訊號。
【實施方式】
[0025] 第二圖為本案之新型數位溫度感測系統之電路功能方塊圖，其包含一溫度感測器21，用以 產生隨溫度而線性變化之時間訊號Pout ，以及時間至數位轉換電路22；時間至數位轉換電 路22可作為此新型數位溫度感測系統之後端電路，用以將前端之溫度感測器21所產生之時 間訊號轉換成相對應之數位訊號。
[0026] 第三圖(a)為本案溫度感測器21之第一實施例之電路功能方塊圖及其工作時序圖，其包含 一第一延遲線211，一導線212，一互斥或閘213作為時間寬度擷取電路之用。其中該導線 較佳者係為一金屬延遲線。隨着溫度上升，該第一延遲線211將START信號延遲之時間亦隨 之而線性上升，然導線212將START信號延遲之時間受溫度改變之影響並不顯著。故兩線所 造成START之延遲時間，經由互斥或閘213作時間寬度擷取後之時間信號寬度亦隨溫度上升 而線性增加。即此第一實施例之溫度感測器經由START信號觸發後，可得一隨溫度上升而 線性增加之時間訊號。此時間訊號除脈衝寬度外，亦包括上述二訊號之時間差寬度。
[0027] 第三圖(b)為本案溫度感測器21第二實施例之電路功能方塊圖及其工作時序圖，其包含一 第一延遲線211，一具溫度補償電路之第二延遲線2112，一互斥或閘213作為時間寬度擷取 電路之用。與第一實施例相較，此第二實施例之目的主要在於設計出合適的脈衝寬度扣抵 電路，讓輸出脈衝(POUT )在所需測量之溫度下限(或上限)得到趨近於零之脈衝寬度。減少 作為後端電路之時間至數位轉換電路之轉換時間及所需輸出位元數。隨着溫度上升，第一 延遲線211將START信號延遲之時間亦隨之而線性上升，然具溫度補償電路之第二延遲線 2112亦將START信號延遲一段時間，但溫度上升時其所造成之延遲時間並未顯著改變。故 兩延遲線所造成START之延遲時間，經由互斥或閘213後之時間信號寬度亦隨溫度上升而線 性增加。此第二實施例之溫度感測器21經由START信號觸發後，可得一隨溫度上升而線性 增加之時間信號。請看第六圖(a)，在適當的設計下，在所需規格之溫度下限，其時間信 號寬度可趨近於零。
[0028] 此外，請看第六圖(b)，吾人亦可將具溫度補償電路之第二延遲線2112作一適當修正，在 所需規格之溫度範圍內，讓它所造成之延遲時間大於第一延遲線211，經由互斥或閘213做 時間脈衝寬度的擷取，與第六圖(a)不同的是，此時我們可得一隨溫度上升而線性減少之 時間寬度信號。在所需規格之溫度上限，其時間信號寬度亦可趨近於零。
[0029] 第三圖(c)為本案溫度感測器21之第三實施例之電路功能方塊圖，其包含一PTAT電流源 214，電連接於控制電路216之第一輸入端，作為溫度感測之用，其電流隨溫度改變呈線性 變化；一定電流源215，電連接於控制電路216之第二輸入端，其電流值與溫度不大相關；
控制電路216之第一輸入端電連接於PTAT電流源214之輸出，第二輸入端電連接於定電流源 215之輸出，而216之輸出端電連接於時間擷取電路217，控制電路216將PTAT電流源214做 固定時間充電(或放電)，而後透過定電流源215做反向放電(或充電)所得到之時間經時間 擷取電路217時間擷後輸出，其輸出時間寬度可隨溫度改變呈線性變化，相關訊號與時序 如第七圖(a)所示。
[0030] 另外又如第七圖(b)所示，控制電路216可將PTAT電流源214透過電阻性元件(未於圖中標 示)轉換成與溫度成線性正比(或反比，端視其溫度係數之正負而定)之電壓，再讓定電流 源215對電容性元件(未於圖中標示)充電，其電壓隨時間增加但約略與溫度無關，而後將 該二電壓做比較，以便讓時間擷取電路217擷取定電流源215所需之充電時間作為輸出時間 訊號，其寬度將可隨溫度改變而呈線性增加或下降。其中該控制電路216較佳係為一電壓 比較器與一電阻性元件、一電容性元件與充電控制開關所組成。
[0031] 本案應用之時間至數位轉換器係一種將時間訊號之寬度轉換成對應數位輸出之轉換電路。
習知之實現方式主要有計數器法、循環脈衝縮減法、雙斜率法、游標尺法、內插法等；其 目的皆係將時間訊號轉換為相對應之數位輸出訊號。
[0032] 綜上所述，本案之數位溫度感測系統可應用於中央處理器、晶片組、電池保護IC、環境監 控系統、機電系統及其他附有溫度感測電路之應用電子電路中。本案之溫度感測器可產生 對溫度信號呈線性相關之時間信號，此新穎電路無雙極接面電晶體，故無須額外校正電路 (意味晶片面積及功率消耗上升)以及曲率校正技術來降低誤差，故可大大改善設計的困難 度、節省成本及功率消耗，有效達成發展本案之目的。特別是當應用於可攜式系統，可有 效降低成本及功率消耗。因此，本案實為一新穎、進步及實用之創作，爰依法提出申請。
[0033] 本案得由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護 者。
【圖式簡單說明】
[0051] 第一圖：習知數位式溫度感測系統器之電路功能方塊圖。
[0052] 第二圖：本案之數位溫度感測系統之電路功能方塊圖。
[0053] 第三圖(a)：本案溫度感測器之第一實施例之電路功能方塊圖。
[0054] 第三圖(b)：本案溫度感測器之第二實施例之電路功能方塊圖。
[0055] 第三圖(c)：本案溫度感測器之第三實施例之電路功能方塊圖。
[0056] 第四圖：本案溫度感測器第一實施例之溫度特徵曲線示意圖。
[0057] 第五圖：具溫度補償之延遲元件架構示意圖。
[0058] 第六圖(a)：本案溫度感測器第二實施例之工作示意圖A。
[0059] 第六圖(b)：本案溫度感測器之第二實施例之工作示意圖B。
[0060] 第七圖(a)：本案溫度感測器第三實施例之工作示意圖A。
[0061] 第七圖(b)：本案溫度感測器之第三實施例之工作示意圖B。
【主要元件符號說明】
[0034] START．．．電路觸發啟動信號
[0035] Pout ．．．溫度感測器之脈衝式時間輸出訊號 [0036] PA ．．．第一延遲線之輸出訊號
[0037] PB ．．．第二延遲線之輸出訊號 [0038] 11．．．溫度感測器
[0039] 12．．．參考源電路
[0040] 13．．．類比至數位轉換器 [0041] 21．．．溫度感測器
[0042] 22．．．時間至數位轉換電路 [0043] 211．．．第一延遲線
[0044] 212．．．導線 [0045] 213．．．互斥或閘
[0046] 2112．．．具溫度補償之第二延遲線 [0047] 214．．．PTAT電流源
[0048] 215．．．定電流源 [0049] 216．．．控制電路 [0050] 217．．．時間擷取電路
七、 申請專利範圍：
1.一種溫度感測系統，用以將一待測溫度轉換成一對應之數位訊號，包含：一溫度感測 器，用以產生隨該待測溫度改變之一時間訊號；以及一時間至數位轉換電路，電連接於該 溫度感測器，用以將該時間訊號轉換成該對應之數位訊號。
2.如申請專利範圍第1項所述之溫度感測系統，其中該溫度感測器包含：一第一延遲線，
用以將一起始轉換訊號延遲一段時間；一導線，用以傳送該起始轉換訊號；以及一控制裝 置，電連接於該第一延遲線與該導線，用以擷取該第一延遲線與該導線之延遲時間差做為 該時間訊號。
3.如申請專利範圍第2項所述之溫度感測系統，其中該第一延遲線係由複數個延遲元件串 接而成。
4.如申請專利範圍第3項所述之溫度感測系統，其中該延遲元件係為一反閘。
5.如申請專利範圍第2項所述之溫度感測系統，其中該導線係為一金屬延遲線。
6.如申請專利範圍第2項所述之溫度感測系統，其中該控制裝置係為一互斥或閘。
7.如申請專利範圍第2項所述之溫度感測系統，其中該時間訊號係為一脈衝型輸出訊號。
8.如申請專利範圍第7項所述之溫度感測系統，其中該時間訊號之時間寬度係為該第一延 遲線之延遲時間。
9.如申請專利範圍第1項所述之溫度感測系統，其中該溫度感測器包含：一第一延遲線，
用以將一起始轉換訊號延遲一段時間；一第二延遲線，用以將該起始轉換訊號延遲另一段 時間；以及一控制裝置，電連接於該第一延遲線與該第二延遲線，用以擷取該第一延遲線 與該第二延遲線之延遲時間差做為該時間訊號。
10.如申請專利範圍第9項所述之溫度感測系統，其中該第一延遲線係由複數個延遲元件串 接而成。
11.如申請專利範圍第10項所述之溫度感測系統，其中該延遲元件係為一反閘。
12.如申請專利範圍第9項所述之溫度感測系統，其中該第二延遲線係由複數個具溫度補償 之延遲元件所組成。
13.如申請專利範圍第9項所述之溫度感測系統，其中該控制裝置係為一互斥或閘。
14.如申請專利範圍第9項所述之溫度感測系統，其中該時間訊號係為一脈衝型輸出訊號。
15.如申請專利範圍第1項所述之溫度感測系統，其中該溫度感測器包含：一第一電流源，
作為溫度感測之用；一第二電流源；一控制電路，電連接於該第一電流源與該第二電流 源，用以將該第一電流源與該第二電流源做電壓轉換，並將兩者做比較及判斷；以及一時 間擷取電路，電連接於該控制電路，用以因應該第一電流源定時間所轉換之電壓準位變化 而擷取該第二電流源所需之充電或放電時間，以作為該時間訊號。
16.如申請專利範圍第15項所述之溫度感測系統，其中該第一電流源係為一與絕對溫度成
比例之電流源。
17.如申請專利範圍第15項所述之溫度感測系統，其中該第二電流源係為一定電流源。
18.如申請專利範圍第17項所述之溫度感測系統，其中該定電流源之電流值大略與溫度無 關。
19.如申請專利範圍第15項所述之溫度感測系統，其中該控制電路先讓第一電流源充電一 固定時間以產生與溫度成比例之電壓，再由第二電流源反向放電，直到電壓恢復原值為 止。
20.如申請專利範圍第15項所述之溫度感測系統，其中該控制電路先讓第一電流源放電一 固定時間以產生與溫度成比例之電壓，再由第二電流源反向充電，直到電壓恢復原值為 止。
21.如申請專利範圍第15項所述之溫度感測系統，其中該控制電路將第一電流源透過一電 阻性元件轉成與溫度成比例之電壓，再由第二電流源透過一電容性元件充電，直到該二電 壓相等為止。
22.如申請專利範圍第1項所述之溫度感測系統，其中該時間至數位轉換電路係為一將時間 訊號轉換成數位訊號之類比至數位轉換電路。
23.如申請專利範圍第22項所述之溫度感測系統，其中該類比至數位轉換電路之作法有計 數器法、脈衝縮減法、雙斜率法、游標尺法、或內插法。
24.一種溫度感測系統，用以將一待測溫度轉換成一對應之數位訊號，包含：一溫度感測 器，用以產生隨該待測溫度改變之一時間訊號，該溫度感測器包含：一第一延遲線，用以 將一起始轉換訊號延遲一段時間；一導線，用以傳送該起始轉換訊號；以及一控制裝置，
電連接於該第一延遲線與該導線，用以擷取該第一延遲線與該導線之延遲時間差做為該時 間訊號；以及一時間至數位轉換電路，電連接於該溫度感測器，用以將該時間訊號轉換成 該對應之數位訊號。
25.如申請專利範圍第24項所述之溫度感測系統，其中該控制裝置係為一互斥或閘。
26.一種溫度感測系統，用以將一待測溫度轉換成一對應之數位訊號，包含：一溫度感測 器，用以產生隨該待測溫度改變之一時間訊號，該溫度感測器包含：一第一延遲線，用以 將一起始轉換訊號延遲一段時間；一第二延遲線，用以將該起始轉換訊號延遲另一段時 間；以及一控制裝置，電連接於該第一延遲線與該第二延遲線，用以擷取該第一延遲線與 該第二延遲線之延遲時間差做為該時間訊號；以及一時間至數位轉換電路，電連接於該溫 度感測器，用以將該時間訊號轉換成該對應之數位訊號。
27.如申請專利範圍第26項所述之溫度感測系統，其中該第二延遲線係由複數個具溫度補 償之延遲元件所組成。
28.如申請專利範圍第26項所述之溫度感測系統，其中該控制裝置係為一互斥或閘。
29.一種溫度感測系統，用以將一待測溫度轉換成一對應之數位訊號，包含：一溫度感測 器，用以產生隨該待測溫度改變之一時間訊號，該溫度感測器包含：一第一電流源，用以 與絕對溫度成比例之電流，作為溫度感測之用；一第二電流源；一控制電路，電連接於該 第一電流源與該第二電流源，用以將該第一電流源與該第二電流源做電壓轉換，並將兩者 做比較及判斷；以及一時間擷取電路，電連接於該控制電路，用以因應該第一電流源轉換 電壓準位變化而擷取該第二電流源充電或放電所造成之時間，以作為該時間訊號；以及一 時間至數位轉換電路，電連接於該溫度感測器，用以將該時間訊號轉換成該對應之數位訊 號。
30.如申請專利範圍第29項所述之溫度感測系統，其中該第一電流源係為一與絕對溫度成 比例之電流源。
31.如申請專利範圍第29項所述之溫度感測系統，其中該第二電流源係為一定電流源。
32.如申請專利範圍第29項所述之溫度感測系統，其中該控制電路係使第一電流源充/放電 一固定時間以產生與溫度成比例之電壓，再由第二電流源反向放/充電，直到電壓恢復原 值為止。
33.如申請專利範圍第29項所述之溫度感測系統，其中該控制電路係使第一電流源透過一 電阻性元件轉成與溫度成比例之電壓，再由第二電流源透過一電容性元件充電，直到該二 電壓相等為止。
八、 圖式：
第一圖
第二圖
第三圖（a）
第三圖（b）
第三圖（c）
第四圖
第五圖
第六圖（a）
第六圖（b）
第七圖（a）
第七圖（b）
