공정 변동 보상기능을 가지는 저비용 온도-디지털 변환기
A Low-Cost Temperature-to-Digital Converter with Process Variation Compensation
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초록
본 논문에서는 공정 변동으로 인한 온도 측정 오차를 효과적으로 보상할 수 있는 저비용 온도-디지털 변환기 (Temperature-to-Digital converter: TDC)를 제안한다. 제안된 TDC는 BGR 전압/전류 트리밍 (Trimming) 기반의 온-칩 셀프-캘리브레이션(Self-Calibration) 기술을 적용하여, 오프-칩 캘리브레이션 과정 없이도 공정 변동으로 인한 출력 온도 코드의 변화를 최소화할 수있다. 제안하는 온-칩 셀프-캘리브레이션 기능의 TDC는 180-nm CMOS 공정으로 설계되었으며, Spectre 시뮬레이션 결과 공정변동으로 인한 온도 오차가 최대 33.9℃에서 4.3℃ (@ 120℃)로 크게 감소함을 확인하였다.
Abstract
This paper proposes a low-cost Temperature-to-Digital Converter (TDC) capable of effectively compensating fortemperature measurement errors caused by process variations. The proposed TDC employs an on-chip self-calibrationtechnique based on BGR voltage/current trimming, which minimizes variations in the output temperature code due toprocess deviations without requiring an off-chip calibration process. The proposed TDC with the on-chipself-calibration technique is implemented in a 180-nm CMOS process. Spectre simulation results show that thetemperature error caused by process variations is significantly reduced from a maximum of 33.9℃ to 4.3℃ at 120℃.