特開 2024-70383 回路装置及び発振器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024070383

(43)【公開日】2024-05-23

(54)【発明の名称】回路装置及び発振器

(51)【国際特許分類】

   H03L 1/00 20060101AFI20240516BHJP

   G01R 19/00 20060101ALI20240516BHJP

【ＦＩ】

H03L1/00

G01R19/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022180838

(22)【出願日】2022-11-11

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】加納 新之助

【テーマコード（参考）】

2G035

5J106

【Ｆターム（参考）】

2G035AB01

2G035AC01

2G035AD26

2G035AD29

2G035AD51

5J106AA01

5J106BB05

5J106CC01

5J106DD17

5J106DD44

5J106EE03

5J106GG01

5J106HH03

5J106KK05

5J106LL01

(57)【要約】

【課題】検出精度の低下を抑制した回路装置及び発振器の提供。
【解決手段】本実施形態の回路装置１は、発振回路２０と電流供給回路１０とカウンター回路３０と演算回路４０を含む。発振回路２０は、供給電流ＩＢｎに応じて発振周波数が変化する。電流供給回路１０は、検出対象電圧に応じて変化する第１電流ＩＢ１を発振回路２０に供給する。カウンター回路３０は、発振回路２０の出力信号を所与の期間においてカウントするカウント処理を行う。演算回路４０は、発振回路２０に第１電流ＩＢ１が供給される状態におけるカウント処理で得られた第１カウント値ＣＴ１に基づいて、検出対象電圧に対応する検出電圧データを演算する電圧演算処理を行う。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

供給電流に応じて発振周波数が変化する発振回路と、
検出対象電圧に応じて変化する第１電流を前記供給電流として前記発振回路に供給する電流供給回路と、
前記発振回路の出力信号を所与の期間においてカウントするカウント処理を行うカウンター回路と、
前記発振回路に前記第１電流が供給される状態における前記カウント処理で得られた第１カウント値に基づいて、前記検出対象電圧に対応する検出電圧データを演算する電圧演算処理を行う演算回路と、
を含むことを特徴とする回路装置。

【請求項2】

請求項１に記載の回路装置において、
前記電流供給回路は、
前記第１電流を生成する第１電流生成回路と、
温度に応じて変化する第２電流を生成する第２電流生成回路と、
前記第１電流又は前記第２電流を前記供給電流として前記発振回路に供給する電流セレクターと、
を含むことを特徴とする回路装置。

【請求項3】

請求項２に記載の回路装置において、
前記演算回路は、
前記発振回路に前記第２電流が供給される状態における前記カウント処理で得られた第２カウント値に基づいて、前記温度に対応する温度データを演算する温度演算処理を行うことを特徴とする回路装置。

【請求項4】

請求項３に記載の回路装置において、
前記演算回路は、
前記電圧演算処理において前記温度データに基づく補正処理を行うことで、前記検出電圧データを求めることを特徴とする回路装置。

【請求項5】

請求項４に記載の回路装置において、
前記演算回路は、
前記電圧演算処理において前記検出対象電圧に対する前記検出電圧データの温度ばらつきを前記温度データに基づいて補正することを特徴とする回路装置。

【請求項6】

請求項５に記載の回路装置において、
前記温度ばらつきを補正するための温度補正係数を記憶する記憶部を含み、
前記演算回路は、
前記記憶部に記憶された前記温度補正係数に基づいて前記検出電圧データを補正することを特徴とする回路装置。

【請求項7】

請求項４に記載の回路装置において、
前記第１カウント値をＤＦＶとし、ＤＦＶを前記検出対象電圧の１次式で表したときの傾き値をαとし、前記１次式の切片をβとしたとき、
前記演算回路は、
前記温度データと、前記温度に対するα及びβの依存性を近似する情報とに基づいて、α及びβを求め、
前記検出電圧データをＶｃａｌｃ＝（ＤＦＶ－β）／αにより求めることで、前記補正処理を行うことを特徴とする回路装置。

【請求項8】

請求項３に記載の回路装置において、
前記演算回路は、
前記温度演算処理において前記温度に対する前記温度データの個体ばらつきを補正することを特徴とする回路装置。

【請求項9】

請求項８に記載の回路装置において、
前記回路装置は、
前記個体ばらつきを補正するための個体ばらつき補正係数を記憶する記憶部を含み、
前記演算回路は、
前記記憶部に記憶された前記個体ばらつき補正係数に基づいて前記温度データを補正することを特徴とする回路装置。

【請求項10】

請求項８に記載の回路装置において、
前記第２カウント値をＤＦＴとし、ＤＦＴを前記温度の１次式で表したときの傾き値をＡとし、前記１次式の切片をＢとし、目標傾き値をａとし、目標切片をｂとしたとき、
前記演算回路は、
補正カウント値をＤＦＴｃａｌｃ＝（ａ／Ａ）×（ＤＦＴ－Ｂ）＋ｂにより求め、前記温度データをＴｃａｌｃ＝（ＤＦＴｃａｌｃ－ｂ）／ａにより求めることで、前記個体ばらつきを補正することを特徴とする回路装置。

【請求項11】

請求項１に記載の回路装置において、
前記演算回路は、
基準電圧に対応する基準電圧データと前記検出電圧データとを比較することで、前記検出対象電圧が前記基準電圧になったか否かを判定することを特徴とする回路装置。

【請求項12】

請求項１に記載の回路装置において、
前記電流供給回路は、
第１電源電圧と第２電源電圧を含む複数の電圧の中から、前記検出対象電圧を選択して出力するセレクターを含むことを特徴とする回路装置。

【請求項13】

請求項１に記載の回路装置において、
前記発振回路は、リングオシレーターであることを特徴とする回路装置。

【請求項14】

請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の回路装置と、
前記所与の期間の設定用のクロック信号を生成するための振動子と、
を含むことを特徴とする発振器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回路装置及び発振器等に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、電源切替回路及びリアルタイムクロック装置が開示されている。当該電源切替回路等では、電源監視回路の判定結果に基づいて電源の切替が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－０１７９６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示された電源切替回路等は、電源電圧を分圧して基準電圧と比較することで電源電圧の変化の検出を行う。このため、検出精度がアナログ回路の性能に制約されてしまうという問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様は、供給電流に応じて発振周波数が変化する発振回路と、検出対象電圧に応じて変化する第１電流を前記供給電流として前記発振回路に供給する電流供給回路と、前記発振回路の出力信号を所与の期間においてカウントするカウント処理を行うカウンター回路と、前記発振回路に前記第１電流が供給される状態における前記カウント処理で得られた第１カウント値に基づいて、前記検出対象電圧に対応する検出電圧データを演算する電圧演算処理を行う演算回路と、を含む回路装置に関係する。

【0006】

また本開示の他の態様は、上記に記載の回路装置と、前記所与の期間の設定用のクロック信号を生成するための振動子と、を含む発振器に関係する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施形態の回路装置の構成例。

【図2】本実施形態の回路装置の詳細な構成例。

【図3】本実施形態の回路装置における発振回路の回路図の一例。

【図4】パルス数のカウント処理の手法を説明する図。

【図5】第１電流生成回路の回路図の一例。

【図6】第２電流生成回路の回路図の一例。

【図7】検出対象電圧についてのセレクターの回路図の一例。

【図8】供給電流についてのセレクターの回路図の一例。

【図9】本実施形態の詳細な構成例の動作の概要を示す信号波形図。

【図10】本実施形態の補正アルゴリズムを説明するフローチャート。

【図11】検出対象電圧と温度センサー出力周波数の理想的な関係の一例を示す図。

【図12】温度センサー出力周波数の測定データと理想値を比較した図。

【図13】補正後の温度センサー出力周波数と理想直線を示す図。

【図14】各温度での検出対象電圧と電圧センサー出力周波数の測定データの一例を示す図。

【図15】傾きαと切片βの温度依存性の一例を示す図。

【図16】各温度における検出対象電圧と絶対電圧の関係の一例を示す図。

【図17】検出電圧データと基準電圧データを比較する手法について説明する図。

【図18】本実施形態の発振器の構成例。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲の記載内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが必須構成要件であるとは限らない。

【0009】

１．回路装置
図１に本実施形態の回路装置１の構成例を示す。本実施形態の回路装置１は、電流供給回路１０と発振回路２０とカウンター回路３０と演算回路４０を含む。回路装置１は、ＩＣ（Integrated Circuit）と呼ばれる集積回路装置である。例えば回路装置１は、半導体プロセスにより製造されるＩＣであり、半導体基板上に回路素子が形成された半導体チップである。回路装置１は、後述の図４に示すように、例えばリングオシレーター等の発振周波数が温度依存性、電圧依存性を有することを利用した電圧検出回路として動作する。

【0010】

電流供給回路１０は、検出対象電圧ＶＳＥＮに応じて変化する第１電流を供給電流ＩＢｎとして発振回路２０に供給する。

【0011】

発振回路２０は、供給電流ＩＢｎに応じて発振周波数が変化する発振回路である。例えば発振回路２０は、供給電流ＩＢｎに応じて周波数が変化するクロック信号ＲＣＫを出力する。クロック信号ＲＣＫは発振クロック信号である。発振回路２０としては、例えばリングオシレーター等を用いることができる。

【0012】

カウンター回路３０は、発振回路２０が出力するクロック信号ＲＣＫについて、所与の期間、クロック数をカウントするカウント処理を行う。ここで所与の期間は、任意に設定することができる。

【0013】

演算回路４０は種々の演算処理を行う。演算回路４０は、例えばゲートアレイ等の自動配置配線によるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）の回路により実現できる。演算回路４０は、発振回路２０に第１電流ＩＢ１が供給される状態におけるカウント処理で得られた第１カウント値ＣＴ１に基づいて、検出対象電圧ＶＳＥＮに対応する検出電圧データＤＴＶを演算する電圧演算処理を行う。第１カウント値ＣＴ１は、第１電流ＩＢ１に対応するカウント値である。また検出電圧データＤＴＶは、検出対象電圧ＶＳＥＮの値を表すデジタルデータである。

【0014】

このように本実施形態の回路装置１は、検出対象電圧ＶＳＥＮを入力信号として、電流供給回路１０、発振回路２０、カウンター回路３０での処理によって当該電圧に対応した第１カウント値ＣＴ１を求め、第１カウント値ＣＴ１から検出対象電圧ＶＳＥＮに対応する検出電圧データＤＴＶを求めて出力する。

【0015】

即ち、本実施形態の回路装置１は、発振回路２０と電流供給回路１０とカウンター回路３０と演算回路４０を含む。発振回路２０は、供給電流ＩＢｎに応じて発振周波数が変化する。電流供給回路１０は、検出対象電圧ＶＳＥＮに応じて変化する第１電流を供給電流ＩＢｎとして発振回路２０に供給する。カウンター回路３０は、発振回路２０の出力信号を所与の期間においてカウントするカウント処理を行う。演算回路４０は、発振回路２０に第１電流が供給される状態におけるカウント処理で得られた第１カウント値に基づいて、検出対象電圧ＶＳＥＮに対応する検出電圧データＤＴＶを演算する電圧演算処理を行う。

【0016】

このようにすれば、検出対象電圧ＶＳＥＮに応じて変化する第１電流を発振回路２０に供給し、第１電流に応じて発振周波数が変化する発振回路２０の出力信号を所与の期間においてカウント処理し、得られた第１カウント値に基づいて演算処理を行うことで、検出対象電圧ＶＳＥＮに対応する検出電圧データＤＴＶを演算できるようになる。例えば検出対象電圧ＶＳＥＮと基準電圧をコンパレーターにより比較する電圧検出回路では、検出精度を調整したり、検出電圧範囲を広げるのが難しいという問題がある。これに対して本実施形態の回路装置１によれば、例えばカウント処理が行われる所与の期間の長さの設定や演算回路での演算処理のアルゴリズムの変更などにより、検出対象電圧ＶＳＥＮの検出精度を調整できるようになる。また上述の電圧検出回路に比べて、検出電圧範囲を広げることも可能になる。また検出精度がアナログ回路の性能に制約されないという利点もある。

【0017】

２．詳細な構成例
図２に本実施形態の詳細な構成例を示す。図２に示す詳細な構成例では、電流供給回路１０は、第１電流生成回路１１、第２電流生成回路１２、セレクター５１、電流セレクター５２を含む。また演算回路４０は、第１演算器４１、第２演算器４２、記憶部４４、判定部４６、レジスター４７、出力部４８を含む。また回路装置１にはレギュレーター６０も設けられている。

【0018】

図３は発振回路２０の構成例である。この発振回路２０は、リングオシレーターにより実現され、レギュレーター６０からのレギュレート電圧であるＶＲＥＧを電源電圧として動作する。発振回路２０は、ループ状に接続されたＮＡＮＤ回路ＮＡＡ、インバーター回路ＩＶＡ１、ＩＶＡ２と、バッファー回路であるインバーター回路ＩＶＡ３を含む。これらの奇数個の信号反転回路であるＮＡＡ、ＩＶＡ１、ＩＶＡ２がループ状に接続されることで、出力信号として発振クロック信号であるクロック信号ＲＣＫを生成できる。ＮＡＮＤ回路ＮＡＡには、リングオシレーターの動作をイネーブルにしたりディスエーブルにするためのイネーブル信号ＥＮが入力されている。このイネーブル信号ＥＮをアクティブ又は非アクティブに制御することで、リングオシレーターの動作を制御できるようになっている。ＮＡＮＤ回路ＮＡＡ、インバーター回路ＩＶＡ１、ＩＶＡ２のＶＲＥＧ側には、動作電流を流すためのＰ型のトランジスターＴＣ４、ＴＣ５、ＴＣ６が設けられ、ＧＮＤ側には、Ｎ型のトランジスターＴＡ７、ＴＡ８、ＴＡ９が設けられている。そしてトランジスターＴＣ４、ＴＣ５、ＴＣ６のゲートには、電流供給回路１０から出力される供給電流ＩＢｎに対応するＰ側のバイアス電圧が入力され、トランジスターＴＣ７、ＴＣ８、ＴＣ９のゲートには、Ｎ側のバイアス電圧が入力される。これにより発振回路２０の各信号反転回路に流れる動作電流が制御され、供給電流ＩＢｎに応じた周波数の正弦波の発振信号を生成される。そしてインバーター回路ＩＶＡ３は、発振回路２０のループ２１のインバーター回路ＩＶＡ２から出力された正弦波の発振信号をバッファリングして、矩形波のクロック信号ＲＣＫを出力する。このようにして発振回路２０は、供給電流ＩＢｎに基づいて周波数が変化するクロック信号ＲＣＫを出力する。図３に示すように、３段構成の信号反転回路のループ２１を含む発振回路２０の場合、ＮＡＮＤ回路ＮＡＡ、インバーター回路ＩＶＡ１、ＩＶＡ２の各入力容量をＣＩＮとすると、発振回路２０のクロック信号ＲＣＫの周波数ＦＯＵＴは｛ＩＢｎ／（ＣＩＮ×ＶＲＥＧ）｝／３になる。

【0019】

レギュレーター６０は、外部電源電圧である電源電圧ＶＤＤのレギュレートを行って、レギュレート電圧ＶＲＥＧを発振回路２０の電源電圧として供給する。電源電圧ＶＤＤは例えば１．５～３．６Ｖの電圧である。

【0020】

図４に示すように、カウンター回路３０は、クロック信号ＯＳＣにより規定されるカウント期間ＴＳＥＮＳにおいて、発振回路２０から出力されるクロック信号ＲＣＫをカウントし、そのカウント値を温度データとして出力する。このカウント期間ＴＳＥＮＳが、カウント処理が行われる上述の所与の期間である。カウンター回路３０は、図１８で説明する振動子２１０の発振回路１００が出力するクロック信号ＯＳＣを用いて、発振回路２０が出力するクロック信号ＲＣＫのパルス数のカウント処理を行う。例えば図４の上段に示す信号波形は、発振回路２０が出力するクロック信号ＲＣＫの信号波形を示す。同図の下段には、図１８の発振回路１００が出力するクロック信号ＯＳＣの信号波形が示されている。例えば図４に示すように、カウンター回路３０は、発振回路１００が出力するクロック信号ＯＳＣにより規定されるカウント期間ＴＳＥＮＳにおけるクロック信号ＲＣＫのパルス数をカウントした第１カウント値ＣＴ１を出力する。

【0021】

また上述したように、図２に示す詳細な構成例では、電流供給回路１０は第１電流生成回路１１と第２電流生成回路１２を含む。図５に第１電流生成回路１１の構成例を示す。図５に示すように第１電流生成回路１１は、トランジスターＴＡ１、ＴＡ２、ＴＡ３、ＴＡ４、ＴＡ５、ＴＡ６と抵抗Ｒ１を含む。ＴＡ１、ＴＡ２、ＴＡ５、ＴＡ６はＮ型のトランジスターであり、ＴＡ３、ＴＡ４はＰ型のトランジスターである。抵抗Ｒ１は、一端に検出対象電圧ＶＳＥＮが供給され、他端がトランジスターＴＡ１のドレインに接続されている。トランジスターＴＡ１はドレインとゲートが接続されたダイオード接続のトランジスターとなっている。トランジスターＴＡ２のゲートはトランジスターＴＡ１のゲートに接続されている。トランジスターＴＡ３とトランジスターＴＡ４はカレントミラー回路を構成しており、トランジスターＴＡ２に流れる電流がトランジスターＴＡ３に流れ、この電流がトランジスターＴＡ４にミラーされる。トランジスターＴＡ５とトランジスターＴＡ６はカレントミラー回路を構成しており、トランジスターＴＡ４に流れる電流がトランジスターＴＡ５に流れ、この電流がトランジスターＴＡ６にミラーされる。これにより、第１電流ＩＢ１が供給電流ＩＢｎとして第１電流生成回路１１から発振回路２０に供給されるようになる。

【0022】

例えばダイオード接続されるトランジスターＴＡ１のゲート・ソース間電圧をＶｔｈｎ＋Ｖｏｄとすると、抵抗Ｒ１とトランジスターＴＡ１の接続ノードであるノードＮＡ１の電圧はＶｔｈｎ＋Ｖｏｄになる。ここでＶｔｈｎは、Ｎ型のトランジスターの閾値電圧である。従って、抵抗Ｒ１の両端には、ＶＳＥＮ－（Ｖｔｈｎ＋Ｖｏｄ）が印加され、ＩＢ１＝｛ＶＳＥＮ－（Ｖｔｈｎ＋Ｖｏｄ）｝／Ｒ１の電流が抵抗Ｒ１に流れ、この第１電流ＩＢ１が発振回路２０に供給されるようになる。これにより検出対象電圧ＶＳＥＮに応じて変化する第１電流ＩＢ１＝｛ＶＳＥＮ－（Ｖｔｈｎ＋Ｖｏｄ）｝／Ｒ１が供給電流ＩＢｎとして発振回路２０に供給されるようになる。

【0023】

図６に第２電流生成回路１２の構成例を示す。図６に示すように第２電流生成回路１２は、トランジスターＴＢ１、ＴＢ２、ＴＢ３、ＴＢ４、ＴＢ５と抵抗Ｒ２を含む。ＴＢ１、ＴＢ２はＰ型のトランジスターであり、ＴＢ３、ＴＢ４、ＴＢ５はＮ型のトランジスターである。トランジスターＴＢ１とトランジスターＴＢ２はカレントミラー回路を構成している。トランジスターＴＢ３は、ドレインとゲートが接続されたダイオード接続のトランジスターとなっており、トランジスターＴＢ３のドレインは、トランジスターＴＢ１のドレインに接続されている。またトランジスターＴＢ４は、ドレインがトランジスターＴＢ２のドレインに接続され、ゲートがトランジスターＴＢ３のゲートに接続され、ソースが抵抗Ｒ２の一端に接続される。抵抗Ｒ２の他端はＧＮＤノードに接続される。ＧＮＤノードはグランドノードであり、低電位側電源ノードである。例えばトランジスターＴＢ４のサイズであるＷ／Ｌは、トランジスターＴＢ３のＷ／Ｌよりも大きなサイズに設定されている。またトランジスターＴＢ３とトランジスターＴＢ５はカレントミラー回路を構成しており、トランジスターＴＢ５に流れる第２電流ＩＢ２が、供給電流ＩＢｎとして第２電流生成回路１２から発振回路２０に供給されるようになる。

【0024】

そしてダイオード接続されるトランジスターＴＢ３のゲート・ソース間電圧をＶｔｈｎ＋Ｖｏｄとすると、トランジスターＴＢ４のドレイン・ソース間電圧はＶｏｄになり、トランジスターＴＢ４のソースノードであるノードＮＢ３の電圧はＶｔｈｎになる。ＶｔｈｎはＮ型トランジスターの閾値電圧である。従って、抵抗Ｒ２にはＩＢ２＝Ｖｔｈｎ／Ｒ２の電流が流れ、この第２電流ＩＢ２がトランジスターＴＢ５に流れるようになる。閾値電圧であるＶｔｈｎは例えば負の温度特性を有しており、温度によって変化する温度依存性電圧となっている。これにより温度に応じて変化する第２電流ＩＢ２＝Ｖｔｈｎ／Ｒ２を供給電流ＩＢｎとして発振回路２０に供給できるようになる。

【0025】

図７は、セレクター５１の回路構成例を示す。セレクター５１は、トランジスターＴＤ１～ＴＤ９を含む。そして、トランジスターＴＤ１、ＴＤ２は、トランスファーゲートＴＴ１を構成し、トランジスターＴＤ３、ＴＤ４は、トランスファーゲートＴＴ２を構成し、トランジスターＴＤ５、ＴＤ６は、トランスファーゲートＴＴ３を構成する。セレクター５１の入力信号は、図７に示すように、例えば電源電圧ＶＤＤ、バッテリー電圧ＶＢＡＴ、出力電圧ＶＯＵＴになっている。例えば、電源電圧ＶＤＤについては、トランスファーゲートＴＴ１がオンされることで、ノードＮＤ１の電源電圧ＶＤＤはノードＮＤ４に伝達される。そしてトランジスターＴＤ７がオンすると、ノードＮＤ７の電圧は電源電圧ＶＤＤになり、セレクター５１から出力される検出対象電圧ＶＳＥＮは電源電圧ＶＤＤになる。入力信号がバッテリー電圧ＶＢＡＴや出力電圧ＶＯＵＴであった場合も同様である。例えば、入力信号がバッテリー電圧ＶＢＡＴであった場合、トランスファーゲートＴＴ２、トランジスターＴＤ８がそれぞれオンすることで、ノードＮＤ２のバッテリー電圧ＶＢＡＴはノードＮＤ８まで転送され、出力信号として出力される。このように選択したい電圧に対応するトランスファーゲートやトランジスターをオンすることで、セレクター５１から出力される検出対象電圧ＶＳＥＮの電圧が決定される。図７のトランジスターのオン、オフはスイッチ制御信号ＳＤ１～ＳＤ６により制御される。

【0026】

図８は、電流セレクター５２の回路構成例を示す。電流セレクター５２は、電流供給回路１０から出力される第１電流ＩＢ１、第２電流ＩＢ２のうち、いずれかを選択し、供給電流ＩＢｎとして出力する。電流セレクター５２は、トランジスターＴＥ１～ＴＥ４を有し、トランジスターＴＥ１、ＴＥ２はトランスファーゲートＴＴ４を構成し、トランジスターＴＥ３、ＴＥ４はトランスファーゲートＴＴ５を構成する。電流セレクター５２において、電流供給回路１０から出力される第１電流ＩＢ１はトランスファーゲートＴＴ４に入力され、第２電流ＩＢ２はトランスファーゲートＴＴ５に入力される。そして、図６に示すセレクター５１で説明したのと同様に、トランスファーゲートＴＴ４、ＴＴ５のいずれかをオンすることで、第１電流ＩＢ１、第２電流ＩＢ２のいずれかの電流が選択され、供給電流ＩＢｎとして出力される。図８のトランジスターのオン、オフはスイッチ制御信号ＳＥ１、ＳＥ２により制御される。

【0027】

以上のように本実施形態では電流供給回路１０は、第１電流生成回路１１と第２電流生成回路１２と電流セレクター５２を含む。第１電流生成回路１１は、検出対象電圧ＶＳＥＥＮに応じて変化する第１電流ＩＢ１を生成する。図５を例にとれば、例えばＩＢ１＝｛ＶＳＥＮ－（Ｖｔｈｎ＋Ｖｏｄ）｝／Ｒ１というように、検出対象電圧ＶＳＥＮの変化に応じて変化する第１電流ＩＢ１を生成する。第２電流生成回路１２は、温度に応じて変化する第２電流ＩＢ２を生成する。図６を例にとれば、閾値電圧Ｖｔｈｎが温度依存性を有し温度に応じて変化する場合に、例えばＩＢ２＝Ｖｔｈｎ／Ｒ２というように、温度の変化に応じて変化する第２電流ＩＢ２を生成する。そして電流セレクター５２は、第１電流ＩＶ１又は第２電流ＩＢ２を供給電流ＩＢｎとして発振回路２０に供給する。例えば図２の回路装置１が電圧検出回路として動作して、検出対象電圧ＶＳＥＮを検出する場合には、電流セレクター５２が第１電流生成回路１１からの第１電流ＩＢ１を選択して、発振回路２０に供給する。そしてカウンター回路３０が、発振回路２０の出力信号であるクロック信号ＲＣＫを所与の期間においてカウントする処理を行うことで、第１カウント値ＣＴ１を求め、演算回路４０が、第１カウント値ＣＴ１に基づいて検出対象電圧ＶＳＥＮの検出電圧データを演算する。また回路装置１が温度検出回路として動作して、温度を検出する場合には、電流セレクター５２が第２電流生成回路１２からの第２電流ＩＢ２を選択して、発振回路２０に供給する。そしてカウンター回路３０が、発振回路２０のクロック信号ＲＣＫを所与の期間においてカウントする処理を行うことで、第２カウント値ＣＴ２を求め、演算回路４０が、第２カウント値ＣＴ２に基づいて温度に対応する温度データＤＴＴを求める。このようにすれば、検出対象電圧ＶＳＥＮを検出する場合には、電流セレクター５２が第１電流ＩＢ１を選択することで、検出対象電圧ＶＳＥＮに対応する検出電圧データＤＴＶを求め、温度を検出する場合には、電流セレクター５２が第２電流ＩＢ２を選択することで、温度に対応する温度データＤＴＴを求めることが可能になる。従って、電流セレクター５２の電流の選択の切り替えだけで、回路装置１を電圧検出回路と温度検出回路の両方の回路として動作させることが可能になる。

【0028】

例えば通常の回路装置では、電圧検出回路と温度検出回路とが別個に設けられる。例えば電圧検出回路は、検出対象電圧と、基準電圧であるＢＧＲ（Band Gap Reference）電圧とをコンパレーターにより比較することで電圧検出を行う。また温度検出回路は、例えば温度センサーからの検出電圧ＶＦと、ＢＧＲ電圧をＤＡＣ回路により分圧した電圧ＶＤＡＣとを、コンパレーターにより比較する。検出電圧ＶＦは、例えば温度センサーにおいてダイオードを定電流駆動することで生成される。そしてロジック回路が、コンパレーターの出力に基づいてＤＡＣ回路のＤＡＣ調整コードを制御し、このＤＡＣ調整コードをレジスターに保持する回路構成により、温度が検出される。このように通常の回路装置では、トポロジーが異なる電圧検出回路と温度検出回路とが別々に設けられているため、回路規模が増加してしまう。また電圧検出回路の検出精度が、ＢＧＲ電圧の精度や分圧された電圧ＶＤＡＣを生成する際の分解能により制約されてしまう。更に検出電圧範囲もハードウェアで設定した電圧に限定される。

【0029】

この点、本実施形態によれば、検出対象電圧ＶＳＥＮに対応する第１電流ＩＢ１又は温度に対応する第２電流ＩＢ２を、共通の発振回路２０に入力し、発振回路２０が出力するクロック信号ＲＣＫのクロック数をカウントすることによって、電圧検出又は温度検出を行うことが可能になる。従って、トポロジーの異なる電圧検出回路と温度検出回路を別個に設ける必要がないため、回路規模の増加を抑制できる。また電圧の検出精度が、カウント時間の変更や検出アルゴリズムの変更により任意に調整できる。そして、検出する際の基準の検出レベルを、レジスターの記憶値の変更で任意に選択できるようになる。このように、ハードウェアにより固定されていた検出精度をソフトウェアで設定することが可能になる。また本実施形態によれば、電圧の検出精度が、アナログ回路の分解能等の性能に制約されてしまうのを抑制できると共に、検出電圧範囲も広くできる。例えば従来の電圧検出回路では、検出電圧の範囲は３．０Ｖ～３．２Ｖの範囲に限られるが、本実施形態のようなリングオシレーター等の発振回路２０を用いた温度検出回路によれば、２．０～３．５Ｖの範囲で電圧の検出が可能になり、使用可能な電池なども増やすことができる。また温度検出結果による個体差によるばらつきを低減できるため、電圧検出回路の検出精度も向上できる。

【0030】

また図２に示すように電流供給回路１０は、第１電源電圧と第２電源電圧を含む複数の電圧の中から、検出対象電圧ＶＳＥＮを選択して出力するセレクター５１を含む。例えばセレクター５１は、複数の電圧の中から選択した電圧を、検出対象電圧ＶＳＥＮとして第１電流生成回路１１に出力する。例えば図２において第１電源電圧はＶＤＤ、ＶＢＡＴ、ＶＲＥＧの１つであり、第２電源電圧はＶＤＤ、ＶＢＡＴ、ＶＲＥＧの他の１つである。このようにすれば、複数の電圧の中から検出したい電圧を、検出対象電圧ＶＳＥＮとしてセレクター５１により選択できるようになる。そして電流供給回路１０が、選択された検出対象電圧ＶＳＥＮに応じて変化する第１電流ＩＢ１を発振回路２０に供給することで、選択された検出対象電圧ＶＳＥＮに対応する検出電圧データＤＴＶを求めることが可能になる。

【0031】

また発振回路２０は、例えば図３に示すようにリングオシレーターである。このようにすれば、リングオシレーターの発振周波数が、電流供給回路１０からの供給電流ＩＢｎにより制御されることで、供給電流ＩＢｎに対応するカウント値をカウンター回路３０から出力して、検出電圧データＤＴＶ等を求めることが可能になる。

【0032】

次に演算回路４０の詳細について説明する。前述のように演算回路４０は、第１演算器４１、第２演算器４２、記憶部４４、判定部４６、レジスター４７、出力部４８を含む。そして演算回路４０は、発振回路２０に第２電流ＩＢ２が供給される状態におけるカウント処理で得られた第２カウント値ＣＴ２に基づいて、温度データＤＴＴを演算する温度演算処理を行う。この温度演算処理は第２演算器４２が行う。発振回路２０に第２電流ＩＢ２が供給される状態におけるカウント処理とは、電流セレクター５２が第２電流ＩＢ２を選択して発振回路２０に供給している状態でのカウント処理である。このようにすれば、カウンター回路３０は、温度に応じて変化する第２カウント値ＣＴ２を演算回路４０に出力できるようになり、演算回路４０は、温度に応じて変化する第２カウント値ＣＴ２に基づく温度演算処理を行って、温度に対応する温度データＤＴＴを演算できるようになる。従って、回路装置１を温度検出回路として動作させて温度データＤＴＴを求めることが可能になる。なおこのようにして求められた温度データＤＴＴは、出力部４８により外部に出力される。

【0033】

また演算回路４０は、電圧演算処理において温度データＤＴＴに基づく補正処理を行うことで、検出電圧データＤＴＶを求める。この補正処理は第１演算器４１が行う。例えば演算回路４０は、電流セレクター５２が第２電流ＩＢ２を選択したときにカウンター回路３０から出力される第２カウント値ＣＴ２に基づいて、温度データＤＴＴを求める温度演算処理を行う。この温度演算処理は第２演算器４２が行う。そして演算回路４０は、このようにして求められた温度データＤＴＴに基づく補正処理を電圧演算処理において行って、検出電圧データＤＴＶを求める。このようにすれば、演算回路４０が第２カウント値ＣＴ２に基づき求められた温度データＤＴＴを有効利用して、検出電圧データＤＴＶの補正処理を行うことが可能になる。

【0034】

また図２ではレジスター４７は、基準電圧データＤＲＦを記憶しており、判定部４６は、基準電圧データＤＲＦと、第１演算器４１が演算した検出電圧データＤＴＶとを比較し、判定結果ＤＴＱを出力する。このように演算回路４０は、基準電圧に対応する基準電圧データＤＲＦと検出電圧データＤＴＶとを比較することで、検出対象電圧ＶＳＥＮが基準電圧になったか否かを判定する。このようにすれば、検出対象電圧ＶＳＥＮが、基準電圧データＤＲＦに対応する基準電圧を超えたか又は下回ったかなどを、判定結果ＤＴＱとして出力できるようになる。これにより例えば図２のＶＤＤ、ＶＢＡＴ、ＶＲＥＧが、検出の閾値電圧である基準電圧を超えたか又は下回ったかなどを検出できるようになる。

【0035】

また演算回路４０は、電圧演算処理において検出対象電圧ＶＳＥＮに対する検出電圧データＤＴＶの温度ばらつきを温度データＤＴＴに基づいて補正する。例えば図５等で説明した第１電流生成回路１１が出力する第１電流ＩＢ１には温度ばらつきがあり、温度に応じて変化する。そこで、第２カウント値ＣＴ２に基づき求められた温度データＤＴＴを用いて、検出電圧データＤＴＶの温度補償処理である補正処理を行えば、このような温度ばらつきをなくした検出電圧データＤＴＶを求めることが可能になる。従って、演算回路４０が第２カウント値ＣＴ２に基づき求められた温度データＤＴＴを有効利用して、検出電圧データＤＴＶの温度ばらつきを補償する補正処理を実現できる。

【0036】

また図２の記憶部４４は、温度ばらつきを補正するための温度補正係数を記憶する。この補正係数は、後述する図１０のステップＳ１で求められた補正係数に対応する。そして演算回路４０は、記憶部４４に記憶された温度補正係数に基づいて検出電圧データＤＴＶを補正する。このようにすれば、温度ばらつきを補正するための温度補正係数を記憶部４４に記憶しておき、この記憶された温度補正係数を用いて、検出電圧データＤＴＶの温度ばらつきを補正できるようになる。例えば回路装置１の製造時又は検査時に、温度補正係数を記憶部４４に書き込むことで、検出電圧データＤＴＶの温度ばらつきを適正に補正できるようになる。

【0037】

なお記憶部４４は、例えば不揮発性メモリー等の半導体メモリーにより実現できる。不揮発性メモリーは、電源を供給しなくても情報の記憶を保持するメモリーである。例えば不揮発性メモリーは、電源を供給しなくても情報を保持できると共に、情報の書き換えが可能なメモリーである。不揮発性メモリーは、ＦＡＭＯＳメモリー（Floating gate Avalanche injection MOS memory）又はＭＯＮＯＳメモリー(Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon memory)により実現されるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等により実現できる。

【0038】

また演算回路４０は、温度演算処理において温度に対する温度データＤＴＴの個体ばらつきを補正する。この温度データＤＴＴの個体ばらつきの補正は例えば第２演算器４２が行う。例えば電流供給回路１０が温度に応じた第２電流ＩＢ２を発振回路２０に供給することで、カウンター回路３０が出力した第２カウント値ＣＴ２により温度データＤＴＴを求めると、この温度データＤＴＴにはデバイスごとに異なる個体ばらつきが発生する。この場合に演算回路４０が、温度データＤＴＴの個体ばらつきを補正すれば、個体ばらつきをなくした絶対温度としての温度データＤＴＴを求めることが可能になる。

【0039】

また記憶部４４は、個体ばらつきを補正するための個体ばらつき補正係数を記憶する。この補正係数は、後述する図１０のステップＳ１で求められた補正係数に対応する。そして演算回路４０は、記憶部４４に記憶された温度補正係数に基づいて温度データＤＴＴを補正する。このようにすれば、個体ばらつきを補正するための温度補正係数を記憶部４４に記憶しておき、この記憶された温度補正係数を用いて、温度データＤＴＴの個体ばらつきを補正できるようになる。例えば回路装置１の製造時又は検査時に、温度補正係数を記憶部４４に書き込むことで、温度データＤＴＴのデバイスごとの個体ばらつきを適正に補正できるようになる。

【0040】

図９は、図２に示す詳細な構成例の動作の概要を示す信号波形図である。図９の上段には、後述の図１８で説明するクロック信号ＣＫの波形が示されている。まず、初めにレギュレーター６０の動作がイネーブルになり、これにより外部電源がレギュレートされ、電流供給回路１０、発振回路２０等に電源として、安定したレギュレート電圧ＶＲＥＧが供給される。そして、レギュレーター６０の動作がイネーブルになった後に第２電流生成回路１２と発振回路２０の動作がイネーブルになり、第２電流生成回路１２から温度に対応した第２電流ＩＢ２が供給電流ＩＢｎとして発振回路２０に供給され、発振回路２０で供給電流ＩＢｎに対応した周波数のクロック信号ＲＣＫが生成されるようになる。この第２電流生成回路１２と発振回路２０が動作イネーブルになっている期間に、回路装置１による温度検出が行われ、温度データＤＴＴを求める処理が実行される。このように図９においてＡで示した部分は温度データＤＴＴの検出に関する動作に対応している。

【0041】

次に、レギュレーター６０が動作イネーブルの状態で第１電流生成回路１１と発振回路２０の動作がイネーブルになり、第１電流生成回路１１から電圧に対応した第１電流ＩＢ１が供給電流ＩＢｎとして発振回路２０に供給され、発振回路２０で供給電流ＩＢｎに対応した周波数のクロック信号ＲＣＫが生成されるようになる。この第１電流生成回路１１と発振回路２０が動作イネーブルになっている期間に、回路装置１による電圧検出が行われ、検出電圧データＤＴＶを求める処理が実行される。このように図９のＢで示した部分は検出電圧データＤＴＶの検出動作に関する処理に対応している。

【0042】

そして温度検出、電圧検出が終わった後に、Ｃに示す判定演算が行われる。この判定演算では、例えばＡに示す温度検出で求められた温度データＤＴＴに基づいて、Ｃに示す電圧検出で求められた検出電圧データＤＴＶの補正処理などが行われて、温度ばらつきや個体ばらつきを除去した検出電圧データＤＴＶなどが求められる。

【0043】

３．補正アルゴリズム
次に本実施形態に用いられる補正アルゴリズムについて説明する。前述したように、本実施形態の回路装置１では、温度を検出する際にはデバイスごとの個体差によるばらつきの影響を受け、そして電圧を検出する際にはデバイスごとの個体差の他、温度によるばらつきによる影響を受けることになる。本実施形態の補正アルゴリズムは、このようなばらつきを補正して、個体差の影響をなくした絶対温度を算出したり、個体差及び温度によるばらつきを無くした絶対電圧を算出する手法として用いることができる。

【0044】

図１０は本実施形態の補正アルゴリズムを説明するフローチャートである。本実施形態の補正アルゴリズムの概要としては、まず、ステップＳ１で温度ばらつき補正を行う。具体的には、ステップＳ１では個体に依らない絶対温度に換算する補正式の算出を行う。次に、ステップＳ２で電圧ばらつき補正を行う。具体的には、ステップＳ２では温度に依らない絶対電圧に換算する補正式を算出する。ここで、ステップＳ１、Ｓ２は例えば検査工程で行われる。そして、ステップＳ３ａ～ステップＳ３ｄまでの処理で、ステップＳ１、Ｓ２での補正式を用いて絶対電圧を算出し、絶対電圧と基準電圧の比較を行う。ステップＳ３ａ～ステップＳ３ｄまでの処理については、ＩＣ内で処理を行うことができる。

【0045】

前述したように、回路装置１を搭載する個々のデバイスは、同じ検出対象温度であっても、デバイスごとに検出された温度にはばらつきが発生する。ステップＳ１は、このようなデバイス毎の個体差によるばらつきを補正し、個体差によらない絶対温度を求める。

【0046】

具体的には、まず検出対象温度Ｔａと、温度センサー出力周波数の理想的な関係を定義する。ここで、温度センサー出力周波数とは、ある検出対象温度Ｔａにおいて発振回路２０のクロック信号ＲＣＫのクロック数を所定のカウント期間ＴＳＥＮＳの間カウントしたカウント値であり、ＤＦＴという。ＤＦＴは、図２等で説明した第２カウント値ＣＴ２である。検出対象温度ＴａとＤＦＴの理想値をそれぞれ、Ｔｉｄｅａｌ、ＤＦＴｉｄｅａｌとすると、検出対象温度ＴａとＤＦＴの理想的な対応関係は、補正後の狙い値になる理想直線の傾きをａ、切片をｂとして、ＤＦＴｉｄｅａｌ＝ａ×Ｔｉｄｅａｌ＋ｂと表すことができる。ここで、理想直線の傾きのａは目標傾き値であり、理想直線の切片のｂは目標切片である。そして補正後のＤＦＴであるＤＦＴｉｄｅａｌを補正カウント値という。図１１は、横軸が検出対象温度Ｔａ、縦軸がＤＦＴ、即ち温度センサー出力周波数のグラフに理想直線をプロットした例である。図１１に示す例では、理想直線は傾きのａが正の右上がりの直線になっている。この理想直線は、目標値であり、任意に決めることができ、複数のサンプルを実際に図って決めてもよい。ステップＳ１では、検査により、検出対象温度Ｔａと温度センサー出力周波数であるＤＦＴを２組以上測定する。ここで検出対象温度Ｔａは恒温槽などの温度を用いてもよい。あるサンプルｍについて異なるｎ点の温度で測定した場合、（Ｔｍ１、ＤＦＴｍ１）、（Ｔｍ２、ＤＦＴｍ２）、・・・、（Ｔｍｎ、ＤＦＴｍｎ）という実測値が得られる。そして、このｎ組の実測値から、サンプルｍにおける温度とＤＦＴの関係式を求めることができる。サンプルｍにおける温度とＤＦＴの関係式は、例えば、ＤＦＴｍｎ＝Ａ×Ｔｍｎ＋Ｂのように表すことができる。ここで、傾き値のＡや切片のＢは、サンプルごとに異なる値になり、例えば、Ａは（ＤＦＴｍ２－ＤＦＴｍ１）／（Ｔｍ２－Ｔｍ１）により求められ、ＢはＤＦＴｍ１－Ａ×Ｔｍ１により求めることができる。図１２は、検出対象温度ＴａとＤＦＴの理想直線と実測から得られた直線とを重ねてプロットし、比較した図である。図１２では、３つのサンプルについて、検出対象温度ＴａとＤＦＴを測定し、それぞれの測定データを実測値１、２、３としてグラフにプロットした例である。そして、実測値１は三角のマークで示され、その上に近似直線が併せて表示されている。実測値２については四角のマークで、実測値３については×のマークで示されており、同様に近似直線が併せて表示されている。図１２に示すように、各サンプルにおけるＤＦＴと検出対象温度Ｔａの依存性は右上がりの直線で概ね共通しているが、サンプルごとにずれが生じている。そして、理想直線の目標傾き値のａ、目標切片のｂと、各サンプルのＡ、Ｂをメモリーに書き込む。そして、これらのデータから個体ばらつき補正を行った絶対温度Ｔｃａｌｃを求めることができる。まずサンプルｍについての近似直線の傾きをＡ、切片をＢとすると、理想直線に補正した後の温度センサー出力周波数であるＤＦＴｃａｌｃ、絶対温度Ｔｃａｌｃはそれぞれ、式（１）、式（２）のように表される。このようにして、各サンプルについて得られた温度を、サンプルに依存しない絶対温度Ｔｃａｌｃに補正することができる。

【0047】

【数1】

【0048】

【数2】

【0049】

図１３は、サンプルごとにこのような補正を行い、各補正後の直線と、理想直線を重ねてグラフにプロットした例である。図１３に示すように、各サンプルの補正後の直線は、理想直線と重なり、サンプルごとの温度依存性のばらつきが無くなっている。

【0050】

次にステップＳ２について説明する。ステップＳ２は、電圧ばらつき補正を行い、絶対電圧に変換する補正式を算出する。まず、検出対象温度Ｔａと検出対象電圧ＶＳＥＮと電圧センサー出力周波数を９組以上測定する。電圧センサー出力周波数とは、例えば発振器２０のクロック信号ＲＣＫのクロック数を所定のカウント期間ＴＳＥＮＳの間カウントしたカウント数であり、ＤＦＶという。ＤＦＶは、図１、図２等で説明した第１カウント値ＣＴ１である。例えば、サンプルｍについて、温度Ｔｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３、・・・、Ｔｍｎについて測定したとすると、温度Ｔｍ１では、（Ｖｍ１１、ＤＦＶｍ１１）、（Ｖｍ１２、ＤＦＶｍ１２）、（Ｖｍ１３、ＤＦＶｍ１３）となる。ここで、例えばＤＦＶｍ１１は、サンプルｍの温度Ｔ１におけるＤＦＶであることを示す。そして温度Ｔｍ２では、（Ｖｍ２１、ＤＦＶｍ２１）、（Ｖｍ２２、ＤＦＶｍ２２）、（Ｖｍ２３、ＤＦＶｍ２３）、温度Ｔｍ３では、（Ｖｍ３１、ＤＦＶｍ３１）、（Ｖｍ３２、ＤＦＶｍ３２）、（Ｖｍ３３、ＤＦＶｍ３３）のようになり、温度Ｔｍｎでは、（Ｖｍｎ１、ＤＦＶｍｎ１）、（Ｖｍｎ２、ＤＦＶｍｎ２）、（Ｖｍｎ３、ＤＦＶｍｎ３）のようになる。なお、ステップＳ２では上記のようにサンプルｍについて、検出対象電圧ＶＳＥＮとＤＦＶｍの測定を行う際に、ステップＳ１で求められた個体ばらつきを補正した絶対温度Ｔｃａｌｃを用いることができる。

【0051】

そして上記で測定した結果をグラフにプロットし、各温度についてサンプルｍについてのＤＦＶｍの電圧依存性の近似直線を算出する。図１４に、各温度でのＤＦＶｍと電圧の測定データをプロットしたときの例を示す。図１４は、－４０度から１１０度までの４つの温度での測定データをプロットしたときの例であり、高温になるほど直線の傾きは大きくなっている。温度Ｔｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３、Ｔｍ４のそれぞれについて、ＤＦＶｍと電圧Ｖｍの関係式は式（３）～（６）のように表すことができる。

【0052】

【数3】

【0053】

【数4】

【0054】

【数5】

【0055】

【数6】

【0056】

また各温度での電圧センサー出力周波数であるＤＦＶｍは、傾きがα、切片がβの１次直線として表すことができる。ここで、傾きのαと切片のβは、温度により決まる関数になる。図１４では、例えばＴｍ１が－４０度、Ｔｍ２が２５度、Ｔｍ３が９０度、Ｔｍ４が１１０度に対応している。式（３）～（６）の各式のα、βの理想的な値であるαｃａｌｃ、βｃａｌｃは、横軸を温度として、縦軸にα、βをプロットしたときの近似式から求めることができる。図１５の上図は横軸を検出対象温度Ｔａ、縦軸をαとしてプロットしたときのαと検出対象温度Ｔａの関係を示す。そして、同図の下図は横軸を検出対象温度Ｔａ、縦軸をβとしてプロットしたときのβと検出対象温度Ｔａの関係を示す。図１５の上図では、各温度でのデータの近似式から、αは、式（７）のように求められる。

【0057】

【数7】

【0058】

ここで、式（７）のα２、α１、α０は図１５のデータの近似式から求められ、横軸のＴａはステップＳ１で算出した個体ばらつきを補正した絶対温度Ｔｃａｌｃを用いる。切片のβについても、αの算出と同様に横軸を検出対象温度Ｔａとし、縦軸をβとしたときの各温度でのデータの近似式から、式（８）のように求めることができる。

【0059】

【数8】

【0060】

αの場合と同様に、式（８）のβ２、β１、β０は図１５のデータの近似式から求められ、横軸のＴａには絶対温度Ｔｃａｌｃを用いる。

【0061】

このようにしてステップＳ１で算出したＴｃａｌｃと、ステップＳ２で算出したα（Ｔｃａｌｃ）、β（Ｔｃａｌｃ）と、ＤＦＶから絶対電圧Ｖｃａｌｃを求めることができる。具体的には、ＤＦＶｍｅａｓを、α（Ｔｃａｌｃ）×Ｖｃａｌｃ＋β（Ｔｃａｌｃ）とすると、絶対電圧Ｖｃａｌｃは式（９）のように表される。

【0062】

【数9】

【0063】

図１６は、各温度での測定データについて、検出対象電圧ＶＳＥＮに対して、絶対電圧Ｖｃａｌｃの値をプロットした例である。図１６に示すように、ステップＳ２により絶対電圧Ｖｃａｌｃに補正すると、ある検出対象電圧ＶＳＥＮに対して検出される電圧は、温度に依存しない絶対電圧Ｖｃａｌｃになる。

【0064】

次にステップＳ３ａ～ステップＳ３ｄまでについて説明する。まず、ステップＳ３ａで複数のサンプルについて検出対象温度Ｔａと温度センサー出力周波数であるＤＦＴの測定を行う。そして、ステップ３Ｓｂで、あるサンプルｍについて、温度ごとに検出対象電圧ＶＳＥＮと当該検出対象電圧ＶＳＥＮにおけるＤＦＶの測定を行う。ステップＳ３ｃでは、ステップＳ１で算出した個体ばらつきを補正するための補正式や、ステップＳ２で算出した絶対電圧に補正するための補正式を用いて、絶対電圧Ｖｃａｌｃを算出する。そして、ステップＳ３ｄで、検出対象電圧ＶＳＥＮと基準電圧の比較を行う。検出対象電圧ＶＳＥＮは、絶対電圧Ｖｃａｌｃに補正された後の電圧である。検出対象電圧ＶＳＥＮと基準電圧Ｖｄｅｔの比較は、検出対象電圧ＶＳＥＮに対応する検出電圧データＤＶｃａｌｃと、基準電圧Ｖｄｅｔに対応する基準電圧データＤＶｄｅｔの比較を行うことにより行う。例えば図１７に示すようにコンパレーターに検出電圧データＤＶｃａｌｃと、基準電圧データＤＶｄｅｔを入力し、判定を行うことができる。このようにして、本実施形態の補正アルゴリズムにより、回路装置１を搭載したデバイスごとのサンプルばらつきや電圧ばらつきを補正した絶対電圧を求めることができる。

【0065】

即ち本実施形態では、演算回路４０は補正処理を行う。第１カウント値ＣＴ１をＤＦＶとし、ＤＦＶを検出対象電圧の１次式で表したときの傾き値をαとし、１次式の切片をβとしたとき、補正処理は検出電圧データをＶｃａｌｃ＝（ＤＦＶ－β）／αにより求めることで行う。α及びβは温度データと、温度に対するα及びβの依存性を近似する情報とに基づいて求める。

【0066】

このようにすれば、第１カウント値ＣＴ１と、検出対象電圧ＶＳＥＮの理想的な対応関係をα、βの２つのパラメーターで決めることができる。そして、αとβは実測データの近似曲線から求めることができるため、電圧ばらつきを補正した後の絶対電圧Ｖｃａｌｃを求めることができる。

【0067】

また本実施形態では、第２カウント値をＤＦＴとし、ＤＦＴを温度の１次式で表したときの傾き値をＡとし、１次式の切片をＢとし、目標傾き値をａとし、目標切片をｂとしたとき、演算回路４０は、補正カウント値をＤＦＴｃａｌｃ＝（ａ／Ａ）×（ＤＦＴ－Ｂ）＋ｂにより求め、温度データをＴｃａｌｃ＝（ＤＦＴｃａｌｃ－ｂ）／ａにより求めることで、個体ばらつきを補正する。

【0068】

このようにすれば、第２カウント値のＤＦＴと検出対象温度Ｔａの理想的な対応関係をａ、ｂの２つのパラメーターで決めることができ、補正カウント値のＤＦＴｃａｌｃを、ａ、ｂと、実測データから求められるＡ、Ｂを用いて算出することができ、これに基づいて個体ばらつきを補正した温度データを求めることができる。

【0069】

また本実施形態では、演算回路４０は、基準電圧Ｖｄｅｔに対応する基準電圧データＤＶｄｅｔと検出電圧データＤＶｃａｌｃとを比較することで、検出対象電圧ＶＳＥＮが基準電圧Ｖｄｅｔになったか否かを判定する。

【0070】

このようにすれば、基準電圧Ｖｄｅｔと検出対象電圧ＶＳＥＮとを、基準電圧データＤＶｄｅｔと検出電圧データＤＶｃａｌｃを比較することにより大きさの比較を行うことができる。

【0071】

４．発振器
図１８は、本実施形態の発振器２００の構成例である。本実施形態の発振器２００は、回路装置１と振動子２１０を含み、外部端子として電源端子ＴＥＶＤＤ、グランド端子ＴＥＧＮＤ、出力イネーブル端子ＴＥＯＥ、クロック端子ＴＥＣＫを有する。また本実施形態の発振器２００において、回路装置１は、電源回路９０、発振回路１００、温度検出回路１１０、電圧検出回路１２０、ロジック回路１３０、出力バッファー回路１４０を含み、電源パッドＴＶＤＤ、グランドパッドＴＧＮＤ、出力イネーブルパッドＴＯＥ、クロックパッドＴＣＫ、振動子接続用のパッドＴＸ１、ＴＸ２を有する。

【0072】

温度検出回路１１０と電圧検出回路１２０は、図１、図２で説明した電流供給回路１０、発振回路２０、カウンター回路３０、演算回路４０により実現される。例えば電流供給回路１０が第２電流ＩＢ２を発振回路２０に供給し、発振回路２０からのクロック信号ＲＣＫに基づきカウンター回路３０が第２カウント値ＣＴ２を出力し、演算回路４０が第２カウント値ＣＴ２に基づき温度データＤＴＴを求める演算を行うことで、図１８の温度検出回路１１０が実現される。また電流供給回路１０が第１電流ＩＢ１を発振回路２０に供給し、発振回路２０からのクロック信号ＲＣＫに基づきカウンター回路３０が第１カウント値ＣＴ１を出力し、演算回路４０が第１カウント値ＣＴ１に基づき検出電圧データＤＴＶを求める演算を行うことで、図１８の電圧検出回路１２０が実現される。なおカウンター回路３０、演算回路４０は実際には図１８のロジック回路１３０に設けられる。

【0073】

振動子２１０は、電気的な信号により機械的な振動を発生する素子であり、例えば音叉型水晶振動片、双音叉型水晶振動片などの水晶振動片により実現できる。

【0074】

電源回路９０は、電源パッドＴＶＤＤから電源電圧ＶＤＤが供給されて、回路装置１の内部回路に種々の電源電圧を供給する。電源電圧ＶＤＤは例えば１．５～３．６Ｖの電圧であり、前述したレギュレート電圧ＶＲＥＧは、電源電圧ＶＤＤを降圧して生成される。

【0075】

回路装置１の電源パッドＴＶＤＤは、電源電圧ＶＤＤが供給されるパッドである。例えば外部の電源供給デバイスからの電源電圧ＶＤＤが電源パッドＴＶＤＤに供給される。グランドパッドＴＧＮＤは、グランド電圧であるＧＮＤが供給されるパッドである。ＧＮＤはＶＳＳと呼ぶこともでき、グランド電圧は例えば接地電位である。クロックパッドＴＣＫは、回路装置１の出力信号が出力されるパッドである。出力イネーブルパッドＴＯＥは、回路装置１の出力のイネーブル、ディスエーブルを制御するためのパッドである。回路装置１の各パッドは、例えば、絶縁層であるパシベーション膜から金属層が露出したパッドにより構成される。そして、電源パッドＴＶＤＤ、グランドパッドＴＧＮＤ、クロックパッドＴＣＫ、出力イネーブルパッドＴＯＥは、各々、発振器２００の外部接続用の外部端子である電源端子ＴＥＶＤＤ、グランド端子ＴＥＧＮＤ、クロック端子ＴＥＣＫ、出力イネーブル端子ＴＥＯＥに電気的に接続される。回路装置１と振動子２１０は、例えば、これら収納するパッケージの内部配線、ボンディグワイヤー又は金属バンプ等を用いて、電気的に接続されている。

【0076】

発振回路１００は、振動子２１０の発振を制御し、所定の周波数の発振クロック信号を出力する。図１８のクロック信号ＣＫはこの発振クロック信号に対応するクロック信号である。発振回路１００は、可変容量回路１０１を有し、可変容量回路１０１により振動子２１０に印加される電圧が制御され、振動子２１０の振動を制御できるようになっている。発振回路１００は、パッドＴＸ１、ＴＸ２に電気的に接続され、振動子２１０を発振させることで発振クロック信号を生成する。発振回路１００の生成する発振クロック信号の周波数は例えば６４ｋＨｚである。本実施形態の回路装置１では、発振回路１００の可変容量回路１０１にスイッチアレイとキャパシタアレイが設けられている。そして、スイッチアレイのスイッチを、ロジック回路１３０からの周波数調整データに基づいてオン、オフすることで可変容量回路１０１の容量が変化して、発振周波数が調整される。周波数調整データは、例えば温度補償を行う際に用いられるデータである。そして、外部の温度が変動した際に、周波数調整データに基づいて、温度変動による振動子２１０の振動数の変動を補償し、発振回路１００が常時一定の周波数の発振クロック信号を生成できるようにする。ロジック回路１３０の温度補償回路１３１は、温度検出回路１１０からの温度データに基づいて、周波数調整データを出力する。温度補償回路１３１からの周波数調整データに基づいて可変容量回路１０１の容量が調整されることで、発振回路１００は一定の周波数の発振クロック信号を生成することができる。例えば温度補償回路１３１は、温度データを入力とし、周波数調整データを出力とするルックアップテーブルを有し、このルックアップテーブルからの周波数調整データが、発振回路１００に出力される。このようにして発振回路１００の発振周波数が調整されて、温度補償処理が実現される。

【0077】

出力バッファー回路１４０は、発振クロック信号に対応するクロック信号ＣＫに基づいて、出力クロック信号ＣＫＱを出力する。例えば出力バッファー回路１４０は、クロック信号ＣＫをバッファリングして、出力クロック信号ＣＫＱとしてクロックパッドＴＣＫに出力する。そして、この出力クロック信号ＣＫＱが発振器２００のクロック端子ＴＥＣＫを介して外部に出力される。

【0078】

このように本実施形態の発振器２００は、回路装置１と、所与の期間の設定用のクロック信号ＣＫを生成するための振動子２１０と、を含んでいる。

【0079】

以上に説明したように本実施形態の回路装置は、発振回路と電流供給回路とカウンター回路と演算回路を含む。発振回路は、供給電流に応じて発振周波数が変化する。電流供給回路は、検出対象電圧に応じて変化する第１電流を供給電流として発振回路に供給する。カウンター回路は、発振回路の出力信号を所与の期間においてカウントするカウント処理を行う。演算回路は、発振回路に第１電流が供給される状態におけるカウント処理で得られた第１カウント値に基づいて、検出対象電圧に対応する検出電圧データを演算する電圧演算処理を行う。

【0080】

このようにすれば、検出対象電圧に応じて変化する第１電流を発振回路に供給し、第１電流に応じて発振周波数が変化する発振回路の出力信号を所与の期間においてカウント処理し、得られた第１カウント値に基づいて演算処理を行うことで、検出対象電圧に対応する検出電圧データを演算できるようになる。これにより、例えばカウント処理が行われる所与の期間の長さの設定や演算回路での演算処理のアルゴリズムの変更などにより、検出対象電圧の検出精度を調整することも可能になる。また検出精度がアナログ回路の性能に制約されないようにすることも可能になる。

【0081】

また本実施形態では、電流供給回路は、第１電流を生成する第１電流生成回路と、温度に応じて変化する第２電流を生成する第２電流生成回路と、第１電流又は第２電流を供給電流として発振回路に供給する電流セレクターと、を含んでもよい。

【0082】

このようにすれば、検出対象電圧を検出する場合には、電流セレクターが第１電流を選択することで、検出対象電圧に対応する検出電圧データを求め、温度を検出する場合には、電流セレクターが第２電流を選択することで、温度に対応する温度データを求めることが可能になる。

【0083】

また本実施形態では、演算回路は、発振回路に第２電流が供給される状態におけるカウント処理で得られた第２カウント値に基づいて、温度に対応する温度データを演算する温度演算処理を行ってもよい。

【0084】

このようにすれば、カウンター回路は、温度に応じて変化する第２カウント値を演算回路に出力できるようになり、演算回路は、温度に応じて変化する第２カウント値に基づく温度演算処理を行って、温度に対応する温度データを演算できるようになる。

【0085】

また本実施形態では、演算回路は、電圧演算処理において温度データに基づく補正処理を行うことで、検出電圧データを求めてもよい。

【0086】

このようにすれば、演算回路が第２カウント値に基づき求められた温度データを有効利用して、検出電圧データの補正処理を行うことが可能になる。

【0087】

また本実施形態では、演算回路は、電圧演算処理において検出対象電圧に対する検出電圧データの温度ばらつきを温度データに基づいて補正してもよい。

【0088】

このようにすれば、演算回路が第２カウント値に基づき求められた温度データを有効利用して、検出電圧データの温度ばらつきを補償する補正処理を実現できる。

【0089】

また本実施形態では、温度ばらつきを補正するための温度補正係数を記憶する記憶部を含み、演算回路は、記憶部に記憶された温度補正係数に基づいて検出電圧データを補正してもよい。

【0090】

このようにすれば、温度ばらつきを補正するための温度補正係数を記憶部に記憶しておき、この記憶された温度補正係数を用いて、検出電圧データの温度ばらつきを補正できるようになる。

【0091】

また第１カウント値をＤＦＶとし、ＤＦＶを検出対象電圧の１次式で表したときの傾き値をαとし、一次式の切片をβとしたとする。このとき、演算回路は、検出電圧データをＶｃａｌｃ＝（ＤＦＶ－β）／αにより求め、α及びβは温度データと、温度に対するα及びβの依存性を近似する情報とに基づいて求めてもよい。

【0092】

このようにすれば、第１カウント値のＤＦＶと、検出対象電圧の理想的な対応関係をα、βの２つのパラメーターで決めることができる。そして、αとβは実測データの近似曲線から求めることができるので、電圧ばらつきを補正した後の絶対電圧Ｖｃａｌｃを求めることができる。

【0093】

また本実施形態では、演算回路は、温度演算処理において温度に対する温度データの個体ばらつきを補正してもよい。

【0094】

このように温度データの個体ばらつきを補正すれば、個体ばらつきをなくした絶対温度としての温度データを求めることが可能になる。

【0095】

また本実施形態では、回路装置は、個体ばらつきを補正するための個体ばらつき補正係数を記憶する記憶部を含み、演算回路は、記憶部に記憶された個体ばらつき補正係数に基づいて温度データを補正してもよい。

【0096】

このようにすれば、個体ばらつきを補正するための温度補正係数を記憶部に記憶しておき、この記憶された温度補正係数を用いて、温度データの個体ばらつきを補正できるようになる。

【0097】

また本実施形態では、第２カウント値をＤＦＴとし、ＤＦＴを温度の１次式で表したときの傾き値をＡとし、１次式の切片をＢとし、目標傾き値をａとし、目標切片をｂとしたとき、演算回路４０は、補正カウント値をＤＦＴｃａｌｃ＝（ａ／Ａ）×（ＤＦＴ－Ｂ）＋ｂにより求め、温度データをＴｃａｌｃ＝（ＤＦＴｃａｌｃ－ｂ）／ａにより求めることで、個体ばらつきを補正してもよい。

【0098】

このようにすれば、第２カウント値であるＤＦＴと検出対象温度の理想的な対応関係をａ、ｂの２つのパラメーターで決めることができ、補正カウント値を、ａ、ｂと、実測データから求められるＡ、Ｂを用いて算出することができ、これに基づいて個体ばらつきを無くした絶対温度を求めることができる。

【0099】

また本実施形態では、演算回路は、基準電圧に対応する基準電圧データと検出電圧データとを比較することで、検出対象電圧が基準電圧になったか否かを判定してもよい。

【0100】

このようにすれば、検出対象電圧が、基準電圧データに対応する基準電圧を超えたか又は下回ったかなどを、判定結果として出力できるようになる。

【0101】

また本実施形態では、電流供給回路は、第１電源電圧と第２電源電圧を含む複数の電圧の中から、検出対象電圧を選択して出力するセレクターを含んでもよい。

【0102】

このようにすれば、複数の電圧の中から検出したい電圧を、検出対象電圧としてセレクターにより選択できるようになる。

【0103】

また本実施形態では、発振回路は、リングオシレーターであってもよい。

【0104】

このようにすれば、リングオシレーターの発振周波数が、電流供給回路からの供給電流により制御されることで、供給電流に対応するカウント値をカウンター回路から出力して、検出電圧データ等を求めることが可能になる。

【0105】

また本実施形態は、回路装置と、所与の期間の設定用のクロック信号を生成するための振動子と、を含む発振器に関係する。

【0106】

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本開示の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本開示の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本開示の範囲に含まれる。また回路装置、発振器の構成・動作等も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

【符号の説明】

【0107】

１…回路装置、１０…電流供給回路、１１…第１電流生成回路、１２…第２電流生成回路、２０…発振回路、２１…ループ、３０…カウンター回路、４０…演算回路、４１…第１演算器、４２…第２演算器、４４…記憶部、４６…判定部、４７…レジスター、４８…出力部、５１…セレクター、５２…電流セレクター、６０…レギュレーター、８１…第１出力回路、８２…第２出力回路、９０…電源回路、１００…発振回路、１０１…可変容量回路、１１０…温度検出回路、１２０…電圧検出回路、１３０…ロジック回路、１３１…温度補償回路、１４０…出力バッファー回路、２００…発振器、２１０…振動子、ＣＫ…クロック信号、ＣＴ１…第１カウント値、ＣＴ２…第２カウント値、ＤＴＴ…温度データ、ＤＴＶ…検出電圧データ、ＤＶｃａｌｃ…検出電圧データ、ＤＶｄｅｔ…基準電圧データ、ＥＮ…イネーブル信号、ＦＯＵＴ…周波数、ＩＢ１…第１電流、ＩＢ２…第２電流、ＩＢｎ…供給電流、ＩＶＡ１、ＩＶＡ２、ＩＶＡ３…インバーター回路、ＮＡＡ…ＮＡＮＤ回路、Ｒ１、Ｒ２…抵抗、ＲＣＫ…クロック信号、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ａ、Ｓ３ｃ、Ｓ３ｄ…ステップ、ＴＥＣＫ…クロック端子、ＴＥＧＮＤ…グランド端子、ＴＥＯＥ…出力イネーブル端子、ＴＥＶＤＤ…電源端子、ＴＧＮＤ…グランドパッド、ＴＯＥ…出力イネーブルパッド、ＴＳＥＮＳ…カウント期間、ＴＴ１、ＴＴ２、ＴＴ３、ＴＴ４、ＴＴ５…トランスファーゲート、ＴＶＤＤ…電源パッド、ＴＸ１、ＴＸ２…パッド、Ｔａ…検出対象温度、Ｔｃａｌｃ…絶対温度、Ｔｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３、Ｔｍｎ…温度、ＶＢＡＴ…バッテリー電圧、ＶＤＤ…電源電圧、ＶＦ…電圧、ＶＯＵＴ…出力電圧、ＶＲＥＧ…レギュレート電圧、ＶＳＥＮ…検出対象電圧、Ｖｃａｌｃ…絶対電圧、Ｖｄｅｔ…基準電圧、Ｖｍ…電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】