发明名称 时域数位温度感测系统及其方法
摘要
申请公布号 TWI355485 申请公布日期 2012.01.01
申请号 TW096146142 申请日期 2007.12.04
申请人 国立台湾科技大学 发明人 陈伯奇;陈俊吉;陈拓光
分类号 G01K7/10 主分类号 G01K7/10
代理机构 代理人 刘育志 台北市大安区敦化南路2段77号19楼
主权项 一种数位温度感测系统,用以将一待测温度转换成一数位输出讯号,该数位温度感测系统包含有:一温度至时间转换电路,用以产生一时间宽度随该待测温度改变之温敏时间讯号;一可调整参考时间电路,该可调整参考时间电路具有一数位输入端,用以接收一来自该数位输入端的数位设定值并产生一时间宽度随该数位设定值改变之参考时间讯号;一时间比较器,用以接收该温敏时间讯号及该参考时间讯号,并根据该温敏时间讯号与该参考时间讯号之讯号宽度的差值而产生一时间比较讯号;一控制逻辑电路,用以接收该时间比较讯号,并根据该时间比较讯号来调整该可调整参考时间电路之数位设定值,以使得该温敏时间讯号与该参考时间讯号之讯号宽度足够接近或实质上相同;以及一数位输出端,系与该可调整参考时间电路之数位输入端电性连接,用以提供该数位输出讯号作为该数位温度感测系统之输出。如申请专利范围第1项所述之数位温度感测系统,其中该温度至时间转换电路包含有复数个串接在一起的温敏延迟元件。如申请专利范围第2项所述之数位温度感测系统,其中该温度至时间转换电路包含有偶数个串接在一起的温敏延迟元件。如申请专利范围第2项所述之数位温度感测系统,其中该温度至时间转换电路中每一温敏延迟元件包含有一反相器。如申请专利范围第1项所述之数位温度感测系统,其中该可调整参考时间电路包含有一延迟线,其包含有复数个具温度补偿功能且串接而成之延迟元件,用以将一启始输入讯号延迟一段时间。如申请专利范围第5项所述之数位温度感测系统,其中每一延迟元件包含有一反相器及一温度补偿电路。如申请专利范围第5项所述之数位温度感测系统,其中每一延迟元件包含有一缓冲器及一温度补偿电路,该缓冲器系由复数个反相器串接而成。如申请专利范围第1项所述之数位温度感测系统,其中该可调整参考时间电路更包含有:一延迟线,其包含有复数个具温度补偿功能且串接而成之延迟元件;以及一级数选择单元,用以根据该数位设定值调整该延迟线之有效级数;其中该级数选择单元选择该延迟线其中之一对应延迟级作为该可调整参考时间电路之输出端,以改变由该延迟线一端输入之一启始输入讯号所需经过的延迟级数,以使该启始输入讯号延迟一段对应于该数位设定值之时间,送至该可调整参考时间电路之输出端。如申请专利范围第8项所述之数位温度感测系统,其中该级数选择单元为一2N对1多工器,该多工器具有2N个延迟级选择端分别电连接于该延迟线之对应延迟级,一多工器输入端接收该数位设定值,该多工器根据该数位设定值选择该延迟线其中之一对应延迟级送至一多工器输出端,作为该可调整参考时间电路之输出端,以使该启始输入讯号延迟一段对应于该数位设定值之时间。如申请专利范围第8项所述之数位温度感测系统,其中该级数选择单元更包含:复数个类比传输闸;以及一N对2N位址解码器,用以根据该数位设定值选择致能一对应之类比传输闸;其中该等类比传输闸分别电性连接于该延迟线之对应延迟级与该可调整参考时间电路之输出级间,该位址解码器之N个输入位元接收该数位设定值,用以选择致能一对应之类比传输闸,将该延迟线其中之一对应延迟级导通至该可调整参考时间电路之输出端,以使该启始输入讯号延迟一段对应于该数位设定值之时间。如申请专利范围第1项所述之数位温度感测系统,其中该可调整参考时间电路更包含复数个串接在一起具温度补偿之可选择延迟区段,每一延迟区段包含有一由复数个温补延迟元件串接而成的延迟级,该等延迟级之温补延迟元件数系以权重方式增加,所述的延迟区段分别对应该数位设定值之每一位元,用以让所述的延迟区段内之延迟级被有效旁路或是列入该参考时间讯号之传输路径,以使一启始输入讯号延迟一段对应于该数位设定值之时间,输出为该参考时间讯号。如申请专利范围第11项所述之数位温度感测系统,其中该可调整参考时间电路内之延迟区段包含有一元件数以二进位权重方式增加之温补延迟级、及一2对1多工器,各个延迟区段串接形成该可调整参考时间电路,该数位设定值中第k设定位元Dk-1对应第k个2对1多工器,用以控制延迟区段内具有2k-1个温补延迟元件之第k延迟级是否旁路或列入该参考时间讯号之传输路径,亦即是否为该参考时间讯号增加2k-1个单位温补延迟时间。如申请专利范围第1项所述之数位温度感测系统,其中该时间比较器包含有一D型正反器。如申请专利范围第1项所述之数位温度感测系统,其中该控制逻辑电路包含有一移位暂存器控制逻辑。如申请专利范围第1项所述之数位温度感测系统,其中该可调整参考时间电路更包含:一延迟线,其由复数个延迟级串接而成,每一延迟级又由至少一个具温度补偿之延迟元件串接而成;复数个类比传输闸;以及一移位暂存器,用以储存该数位设定值,并根据该数位设定值选择致能其中之一类比传输闸;其中该等类比传输闸分别电连接于该延迟线之一对应延迟级与该可调整参考时间电路之输出级间,做为该移位暂存器之选择通道;以及该控制逻辑电路包含:一移位暂存器控制逻辑,用以接收来自该时间比较器输出的时间比较讯号,控制该移位暂存器之数位设定值每次位移一位元,以选择一对应之类比传输闸,将该延迟线其中之一对应延迟级导通至该可调整参考时间电路之输出端,以使一启始输入讯号延迟一段对应于该数位设定值之时间。如申请专利范围第1项所述之数位温度感测系统,其中该控制逻辑电路包含有一计数器控制逻辑。如申请专利范围第1项所述之数位温度感测系统,其中该可调整参考时间电路更包含:复数个串接在一起具温度补偿之可选择延迟区段,每一延迟区段包含有一由复数个温补延迟元件串接而成的延迟级,以及一2对1多工器,每一2对1多工器系配置于两延迟区段之间;以及一计数器,用以计数该数位设定值,该计数器之每一输出位元皆用来控制与其对应之2对1多工器,根据该数位设定值决定每一延迟区段是否列入一启始输入讯号之通过路径;以及该控制逻辑电路包含:一计数器控制逻辑,用以接收来自该时间比较器输出的时间比较讯号,控制该计数器每次计数加一或减一,每次改变该可调整时间参考电路一延迟区段之传输时间,该计数器控制逻辑控制该计数器调整该数位设定值,以使该启始输入讯号延迟一段对应于该数位设定值之时间。如申请专利范围第1项所述之数位温度感测系统,其中该控制逻辑电路包含有一逐渐近似暂存器控制逻辑。如申请专利范围第5、8或15项所述之数位温度感测系统,其中该可调整参考时间电路之延迟线由复数个延迟级串接而成,每一延迟级又由至少一个具温度补偿之延迟元件串接而成,每一延迟级之延迟时间或延迟元件数目依照该温敏时间讯号之延迟时间对温度的输出特征曲线来调整,让该可调整参考时间电路具备曲率校正功能。如申请专利范围第19项所述之数位温度感测系统,其中该温敏时间讯号之延迟时间对温度的输出特征曲线,在第k与第k+1的设定温度i>T/i>k、i>T/i>k+1下分别具有i>P/i>k、i>P/i>k+1的延迟时间,则调整该可调整时间参考电路内之延迟线第k延迟级之延迟元件数目或尺寸,致使第k延迟级之延迟时间近似或实质相同于i>P/i>k+1-i>P/i>k。如申请专利范围第1、8、11、14、16或18项所述之数位温度感测系统,其中该可调整参考时间电路更包含复数个时间扣抵温补延迟元件,用以修正测量时所面临之时间偏移,该复数个时间扣抵温补延迟元件系串接于该可调整时间参考电路之前端。如申请专利范围第1、8、11、14、16或18项所述之数位温度感测系统,其中该数位温度感测系统更包含一时间扣抵电路,用以修正时间偏移,该时间扣抵电路分别连接该时间至温度调整电路与该可调整参考时间电路。如申请专利范围第5、8、11、15或17项所述之数位温度感测系统,其中该数位温度感测系统更包含一时间扣抵电路,该时间扣抵电路包含一正缘触发正反器及一负缘触发正反器,该启始输入讯号具有一时间宽度分别经过该正缘触发正反器及该负缘触发正反器,再分别输入至该温度至时间转换电路与该可调整时间参考电路,该时间宽度即为所需扣抵之时间宽度,以修正时间偏移。一种数位温度感测方法,用以将一待测温度转换成一数位输出讯号,该数位温度感测方法包括:将该待测温度转换成一时间宽度随该待测温度改变之温敏时间讯号;根据一数位设定值,产生一时间宽度随该数位设定值改变之参考时间讯号;根据该温敏时间讯号与该参考时间讯号之讯号宽度的差值而产生一时间比较讯号;根据该时间比较讯号判定该温敏时间讯号与该参考时间讯号之讯号宽度是否足够接近或实质上相同;以及根据该时间比较讯号来调整该数位设定值。如申请专利范围第24项所述之数位温度感测方法,其中包括设定一第一数位设定值,其中第n位元为「1」,若根据该第一数位设定值产生的参考时间讯号的时间宽度较该温敏时间讯号短,则将该第一数位设定值第n位元「1」保留,反之则将其清除为「0」。如申请专利范围第24项所述之数位温度感测方法,其中包括设定一第一数位设定值,其中第n位元为「0」,若根据该第一数位设定值产生的参考时间讯号的时间宽度较该温敏时间讯号长,则将该第一数位设定值第n位元「0」保留,反之则将其设定为「1」。
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