特許 7196123 クロック発生装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-16

(45)【発行日】2022-12-26

(54)【発明の名称】クロック発生装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 1/04 20060101AFI20221219BHJP

   H03K 5/156 20060101ALI20221219BHJP

【ＦＩ】

G06F1/04 510

H03K5/156 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020043934

(22)【出願日】2020-03-13

(65)【公開番号】P2021144570

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2021-12-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317011920

【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002907

【氏名又は名称】弁理士法人イトーシン国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小島 啓彰

【審査官】松浦 かおり

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００６／０１６４１７４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１６１４７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１９９４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１０８４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６６２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７６１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１９５８２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ １／０４－１／１４

Ｈ０３Ｋ ５／００－５／０２

Ｈ０３Ｋ ５／０８－５／１２５４

Ｈ０３Ｋ ５／１５－５／２６

Ｈ０３Ｋ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トリミングコードに応じてトリミングした源発振クロックを出力するオシレータと、
前記源発振クロックを第１の分周比で分周して第１の分周クロックを生成する第１の分周器と、
前記第１の分周クロックの周期内において、前記トリミングコードを変更して前記オシレータに供給するトリミングコントローラと、
を備え、
前記トリミングコントローラは、
前記源発振クロックを、前記第１の分周比とは異なる第２の分周比で分周して、第２の分周クロックを生成する第２の分周器と、
前記第２の分周クロックに同期して変化させたスペクトラム拡散コードを発生するスペクトラム拡散パターン発生回路と、
前記第２の分周クロックに同期して発生された前記スペクトラム拡散コードを基本トリミングコードに加算して前記トリミングコードを変更し、前記トリミングコードを前記オシレータに供給する加算回路と、
を備えるクロック発生装置。

【請求項2】

異なる正の整数Ｘ，Ｙを用いて前記第１の分周比がＸ、前記第２の分周比がＹと表現される場合において、α，βをＸ未満の０以上の整数であってαとβの少なくとも一方は正の整数としたときに、
前記第２の分周器は、（Ｘ－α）以上（Ｘ＋β）以下の範囲内においてＸとＹとの最小公倍数が最大となる整数をＹに設定する請求項１に記載のクロック発生装置。

【請求項3】

前記スペクトラム拡散コードは、所定の拡散振幅、所定の拡散周期の周期的なパターンで変化する請求項１に記載のクロック発生装置。

【請求項4】

前記スペクトラム拡散コードは、所定の拡散振幅、所定の拡散周期で周期的に変化させるパターンの周期性に対する不連続箇所を、定期的に与えたパターンで変化する請求項１に記載のクロック発生装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、放射電磁ノイズを抑制するためにクロックのスペクトラムを拡散するクロック発生装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、ＤＣ－ＤＣコンバータなどのスイッチング素子に、周波数が高精度で一定値をとるクロックを供給して動作させると、放射電磁ノイズ（ＥＭＩ：Electro Magnetic Interference）のピーク値が高くなることがある。特に、ＤＣ－ＤＣコンバータが大電力のものである場合には、ＥＭＩは他の機器に影響を及ぼしてしまう。このために、供給するクロックのスペクトラムを拡散することにより、ＥＭＩの周波数帯域を広げてピーク値を下げることが行われている。

【0003】

従来、２つのコンデンサを交互に充電／放電する周期に応じて源発振クロックを得るオシレータ内に、コンデンサを充電する電流を複数段階で変化させ充電時間を調整するアナログ充電電流調整回路を設けて、クロックのスペクトラムを拡散させるクロック発生装置がある。

【0004】

アナログ充電電流調整回路は、比較的サイズの大きいアナログ素子で構成されるために、オシレータのサイズが大きくなる。また、テストモード用のアナログノードが増えてしまい、出荷時に全てのノードに対してテストを行うには多くの時間を要する。そのため、テストコストが増加してでも全てのノードをテストするか、または故障検出率が低下してでもテストするノードの数を減らしてテストコストを抑制するかになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１６－７６１５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

そこで、本実施形態は、アナログ充電電流調整回路を要することなく、クロックのスペクトラムを拡散することができるクロック発生装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態のクロック発生装置は、トリミングコードに応じてトリミングした源発振クロックを出力するオシレータと、前記源発振クロックを第１の分周比で分周して第１の分周クロックを生成する第１の分周器と、前記第１の分周クロックの周期内において、前記トリミングコードを変更して前記オシレータに供給するトリミングコントローラと、を備え、前記トリミングコントローラは、前記源発振クロックを、前記第１の分周比とは異なる第２の分周比で分周して、第２の分周クロックを生成する第２の分周器と、前記第２の分周クロックに同期して変化させたスペクトラム拡散コードを発生するスペクトラム拡散パターン発生回路と、前記第２の分周クロックに同期して発生された前記スペクトラム拡散コードを基本トリミングコードに加算して前記トリミングコードを変更し、前記トリミングコードを前記オシレータに供給する加算回路と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施形態に係わるクロック発生装置の構成を示すブロック図である。

【図2】第１の実施形態に係わるトリミングコントローラの構成例を示すブロック図である。

【図3】第１の実施形態に係わるオシレータの構成例を示す回路図である。

【図4】第１の実施形態に係わるスペクトラム拡散コードの幾つかのパターンの例を示すタイミングチャートである。

【図5】第１の実施形態における源発振クロックとトリミングコードとＸ分周クロックとを示すタイミングチャートである。

【図6】図４に示したパターンでスペクトラム拡散コードを変化させたときに得られるＸ分周クロックの周波数分布を示す図である。

【図7】第２の実施形態に係わるスペクトラム拡散コードの幾つかの例を示すタイミングチャートである。

【図8】図７に示したパターンでスペクトラム拡散コードを変化させたときに得られるＸ分周クロックの周波数分布を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
（構成）
［クロック発生装置１０の基本構成］
図１は、本実施形態に係わるクロック発生装置１０の構成を示すブロック図である。クロック発生装置１０は、トリミングコントローラ１１と、オシレータ１２と、第１分周器１３と、を備える。

【0010】

オシレータ１２は、トリミングコードＴＲＩＭに応じて周波数を調整された源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴを出力する。第１分周器１３は、源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴを第１の分周比Ｘ（Ｘは正の整数）で分周してＸ分周クロック（第１の分周クロック）を生成する。Ｘ分周クロックは、クロック発生装置１０の外部に設けられた、例えばスイッチング素子５０へ出力される。スイッチング素子５０は、例えばＤＣ－ＤＣコンバータである。

【0011】

トリミングコントローラ１１は、源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴをトリミングする。トリミングコントローラ１１は、源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴに基づき、Ｘ分周クロックの周期内において、トリミングコードＴＲＩＭを変更してオシレータ１２に供給する。

【0012】

Ｘ分周クロックの周波数が高精度で一定値をとる場合、ＥＭＩのピーク値が高くなることがある。特に、ＤＣ－ＤＣコンバータが大電力のものである場合には、ＥＭＩは他の機器に影響を及ぼしてしまう。そこで、本実施形態においては、Ｘ分周クロックの周期内においてトリミングコードを変更して、オシレータ１２内のコンデンサの充電時間を微変更することで、Ｘ分周クロックのスペクトラムを拡散し、ＥＭＩの影響を低減する。

【0013】

［クロック発生装置１０のより詳細な構成］
図２は、トリミングコントローラ１１の構成例を示すブロック図である。トリミングコントローラ１１は、トリミングＲＯＭ１４と、キャリブレーション制御装置１５と、加算回路１６と、第２分周器１７と、スペクトラム拡散パターン発生回路１８と、を備える。

【0014】

トリミングＲＯＭ１４は、基本トリミングコードＲＯＭを保持する。基本トリミングコードＲＯＭは、製造ばらつきにより生じるオシレータ１２の周波数誤差を補正するためのものである。

【0015】

キャリブレーション制御装置１５は、トリミングＲＯＭ１４から基本トリミングコードＲＯＭ、および、第１分周器１３からＸ分周クロックが入力される。キャリブレーション制御装置１５は、参照周波数に基づき、Ｘ分周クロックの周波数ドリフトを算出する。そして、キャリブレーション制御装置１５は、基本トリミングコードＲＯＭに修正を行い、さらに周波数ドリフトも補正するキャリブレーションコードＣＡＬＢを生成する。このキャリブレーション制御装置１５によるキャリブレーションは、例えば所定の時間間隔で定期的に行われる。

【0016】

第２分周器１７は、源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴを、第１の分周比Ｘとは異なる第２の分周比Ｙで分周して、Ｙ分周クロック（第２の分周クロック）を生成する。スペクトラム拡散パターン発生回路１８は、Ｙ分周クロックに同期して変化させたスペクトラム拡散コードＳＳＣを発生する。スペクトラム拡散コードＳＳＣは、所定の拡散振幅、所定の拡散周期の周期的なパターンで変化する。

【0017】

加算回路１６は、スペクトラム拡散コードＳＳＣとキャリブレーションコードＣＡＬＢを加算して、トリミングコードＴＲＩＭを生成し、オシレータ１２に出力する。すなわち、加算回路１６は、Ｘ分周クロックの周期中に、新たなトリミングコードＴＲＩＭに変更する。

【0018】

図３は、オシレータ１２の構成例を示す回路図である。オシレータ１２は、定電流回路２１と、カレントミラー回路２２と、リセット信号発生回路２３と、セット信号発生回路２４と、論理ゲート２５と、インバータ２６と、を備えている。オシレータ１２は、源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴのスペクトラムを拡散するためのアナログ充電電流調整回路、すなわち、カレントミラー回路２２から出力される定電流に多段階式に調整された微小電流を加算するアナログ回路を備えていない。

【0019】

定電流回路２１は、定電流源２１ａと、可変抵抗２１ｂと、複数のＮＭＯＳトランジスタと、を備えている。可変抵抗２１ｂは、トリミングコードＴＲＩＭに応じて抵抗値を変化させ、定電流回路２１に流れる電流を調整する。

【0020】

カレントミラー回路２２は、複数のＰＭＯＳトランジスタを備え、定電流回路２１に流れる電流のトランジスタサイズ比（ミラー比）に比例した電流を、リセット信号発生回路２３とセット信号発生回路２４とへ供給する。カレントミラー回路２２からの電流の供給は、時分割で行われる。このため、リセット信号発生回路２３へ供給される電流の値とセット信号発生回路２４へ供給される電流の値とは等しい。

【0021】

リセット信号発生回路２３は、充電スイッチＳＷ１ａと、コンデンサＣ１と、放電スイッチＳＷ１ｂと、コンパレータＣｍｐ１と、を備えている。充電スイッチＳＷ１ａは、ＰＭＯＳトランジスタで構成される。充電スイッチＳＷ１ａは、オンになるとカレントミラー回路２２からの電流をコンデンサＣ１へ導通し、オフになるとコンデンサＣ１への電流を遮断する。放電スイッチＳＷ１ｂは、ＮＭＯＳトランジスタで構成される。放電スイッチＳＷ１ｂは、オンになるとコンデンサＣ１に蓄積された電荷を放電し、オフになると電荷の放電を停止する。コンデンサＣ１は、蓄積した電荷量に応じた電圧Ｖ１が、充電／放電によって変化する。

【0022】

コンパレータＣｍｐ１は、コンデンサＣ１の電圧状態を検出するバッファとして機能する。すなわち、コンパレータＣｍｐ１は、コンデンサＣ１の電圧Ｖ１を閾値電圧と比較する。コンパレータＣｍｐ１は、電圧Ｖ１が閾値電圧未満である場合にはリセット信号をローレベルにして出力し、電圧Ｖ１が閾値電圧以上である場合にはリセット信号をハイレベルにして出力する。

【0023】

セット信号発生回路２４は、充電スイッチＳＷ２ａと、コンデンサＣ２と、放電スイッチＳＷ２ｂと、コンパレータＣｍｐ２と、を備えている。充電スイッチＳＷ２ａは、ＰＭＯＳトランジスタで構成される。充電スイッチＳＷ２ａは、オンになるとカレントミラー回路２２からの電流をコンデンサＣ２へ導通し、オフになるとコンデンサＣ２への電流を遮断する。放電スイッチＳＷ２ｂは、ＮＭＯＳトランジスタで構成される。放電スイッチＳＷ２ｂは、オンになるとコンデンサＣ２に蓄積された電荷を放電し、オフになると電荷の放電を停止する。コンデンサＣ２は、蓄積した電荷量に応じた電圧Ｖ２が、充電／放電によって変化する。

【0024】

コンパレータＣｍｐ２は、コンデンサＣ２の電圧状態を検出するバッファとして機能する。すなわち、コンパレータＣｍｐ２は、コンデンサＣ２の電圧Ｖ２を閾値電圧（電圧Ｖ１に対する閾値電圧と同じ）と比較する。コンパレータＣｍｐ２は、電圧Ｖ２が閾値電圧未満である場合にはセット信号をローレベルにして出力し、電圧Ｖ２が閾値電圧以上である場合にはセット信号をハイレベルにして出力する。

【0025】

論理ゲート２５は、リセット信号がローレベルからハイレベルに変化したときに源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴをローレベルとして出力し、セット信号がローレベルからハイレベルに変化したときに源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴをハイレベルとして出力する。

【0026】

論理ゲート２５は、源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴをセット信号発生回路２４に出力し、充電スイッチＳＷ２ａおよび放電スイッチＳＷ２ｂのオン／オフを制御する。また、論理ゲート２５は、インバータ２６により反転させた源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴをリセット信号発生回路２３に出力し、充電スイッチＳＷ１ａおよび放電スイッチＳＷ１ｂのオン／オフを制御する。

【0027】

源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴがローレベルであるときに、充電スイッチＳＷ２ａがオン、放電スイッチＳＷ２ｂがオフとなって、コンデンサＣ２は充電される。充電スイッチＳＷ１ａはオフ、放電スイッチＳＷ１ｂはオンとなって、コンデンサＣ１は放電される。

【0028】

コンデンサＣ２の電圧Ｖ２が閾値電圧以上になると、セット信号はハイレベルになり、源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴがハイレベルとなる。すると、充電スイッチＳＷ２ａがオフ、放電スイッチＳＷ２ｂがオンとなって、コンデンサＣ２は放電される。充電スイッチＳＷ１ａはオン、放電スイッチＳＷ１ｂはオフとなって、コンデンサＣ１は充電される。

【0029】

コンデンサＣ１の電圧Ｖ１が閾値電圧以上になると、リセット信号はハイレベルになり、源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴがローレベルとなる。コンデンサＣ２は充電され、コンデンサＣ１は放電される。

【0030】

このような動作を繰り返すことにより、ローレベルとハイレベルとが交互に切り換わる源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴが、オシレータ１２から出力される。

【0031】

このときのローレベルとハイレベルとの移行時間（半周期）は、コンデンサＣ１，Ｃ２が閾値電圧以上になるまでの時間であり、カレントミラー回路２２から供給される電流の値に依存する。すなわち、電流値が大きくなればコンデンサＣ１，Ｃ２の充電時間が短縮されて周波数が大きくなり、電流値が小さくなればコンデンサＣ１，Ｃ２の充電時間が延長されて周波数が小さくなる。

【0032】

オシレータ１２は、可変抵抗２１ｂの抵抗値をトリミングコードＴＲＩＭに応じて変化させることで、定電流回路２１に流れる電流の値を調整し、源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴの周波数を調整する。

【0033】

図４は、第１の実施形態に係わるスペクトラム拡散コードの幾つかのパターン例を示すタイミングチャートである。図４には、±１～±４ステップの拡散振幅で発生させたスペクトラム拡散コードＳＳＣの例を示している。例えば、拡散振幅が±１ステップである場合、Ｙ分周クロックの４周期毎に、「０、＋１、０、－１」のパターンが繰り返される。図４に示す±１～±４ステップの中からスイッチング素子５０の構成に適したものが設計時に選択されて、スペクトラム拡散コードＳＳＣとしてスペクトラム拡散パターン発生回路１８に設定される。

【0034】

また、スペクトラム拡散コードＳＳＣが繰り返される拡散周期は、図４に示す例においては、Ｙ分周クロックの周期に対して次のような倍数となる。
拡散振幅が±１ステップのパターン：４周期分
拡散振幅が±２ステップのパターン：８周期分
拡散振幅が±３ステップのパターン：１２周期分
拡散振幅が±４ステップのパターン：１６周期分

【0035】

加算回路１６は、キャリブレーションコードＣＡＬＢに対して、スペクトラム拡散コードＳＳＣを加算することにより、トリミングコードＴＲＩＭを生成する。

【0036】

図５は、源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴとトリミングコードＴＲＩＭとＸ分周クロックとを示すタイミングチャートである。図５の例においては、源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴの平均周波数が４ＭＨｚ、第１の分周比Ｘが２０、第２の分周比Ｙが１９、トリミングコードＴＲＩＭを１ステップ変化させたときの源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴの周波数変化量が４０ｋＨｚである。

【0037】

なお、周波数変化量の４０ｋＨｚは、源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴのトリミング周波数分解能に対応し、源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴの平均周波数４ＭＨｚの１%に相当する例となっている。また、源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴの平均周波数が４ＭＨｚであり、Ｘ＝２０であるために、Ｘ分周クロックの平均周波数は２００ｋＨｚとなる。

【0038】

拡散振幅が±１ステップの場合、スペクトラム拡散コードＳＳＣとして取り得る値は０、＋１、－１の３つである。源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴの１９周期分（Ｙ分周クロックの１周期分）の期間が切り替わる毎に、スペクトラム拡散コードＳＳＣは０、＋１、０、－１の値を順にとる。

【0039】

源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴの周波数として取り得るのは、次の３通りとなる。
（４ＭＨｚ－４０ｋＨｚ）＝３．９６ＭＨｚ
（４ＭＨｚ＋ ０ｋＨｚ）＝４．００ＭＨｚ
（４ＭＨｚ＋４０ｋＨｚ）＝４．０４ＭＨｚ

【0040】

そして、これら３通りの源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴを１／２０分周して得られるのは、次の３通りの分周クロックである。
３．９６ＭＨｚ／２０＝１９８ｋＨｚ
４．００ＭＨｚ／２０＝２００ｋＨｚ
４．０４ＭＨｚ／２０＝２０２ｋＨｚ

【0041】

これに対して、本実施形態のクロック発生装置１０によれば、図５に示すように、Ｘ分周クロックの第１周期目における源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴの周波数は、４．００ＭＨｚ（１９分周分）と４．０４ＭＨｚ（１分周分）となる。このために、Ｘ分周クロックの周波数は、２００．１ｋＨｚとなる。

【0042】

従って、トリミングコードＴＲＩＭの１ステップ分に対応するＸ分周クロックの周波数分解能２ｋＨｚ（＝２０２ｋＨｚ－２００ｋＨｚ）よりも小さい、周波数変化量０．１ｋＨｚ（＝２００．１ｋＨｚ－２００ｋＨｚ）を得ることができる。

【0043】

Ｘ分周クロックの第２周期目においては、４．０４ＭＨｚ（１８分周分）と４．００ＭＨｚ（２分周分）となる。Ｘ分周クロックの周波数は２０１．８ｋＨｚとなり、平均周波数２００ｋＨｚからの周波数変化量は、１．８ｋＨｚとなる。

【0044】

すなわち、図５の例では、１９８．１ｋＨｚから２０１．９ｋＨｚまでの範囲内において、１９通りの周波数に拡散したＸ分周クロックが得られる。

【0045】

図６は、図４に示したパターンでスペクトラム拡散コードＳＳＣを変化させたときに得られるＸ分周クロックの周波数分布を示す図である。

【0046】

この図６に示す例において、Ｘ分周クロックが拡散する周波数位置の数は、次のようになる。
拡散振幅が±１ステップのパターン：１９通り
拡散振幅が±２ステップのパターン：３８通り
拡散振幅が±３ステップのパターン：５７通り
拡散振幅が±４ステップのパターン：７６通り

【0047】

図６に示すように、Ｘ分周クロックが拡散する周波数位置は、拡散振幅に応じた所定の周波数範囲内において、２つが近接する場合が多いといった局所的な偏在を除くと、周波数方向にほぼ均一に分布している。なお、各周波数位置の出現頻度は、一般に、それぞれの周波数位置に応じて異なる。

【0048】

拡散振幅が大きくなるほどＸ分周クロックが拡散する周波数範囲が広くなるが、あまり周波数範囲が広くなりすぎるのも好ましくない。このために、出力先であるスイッチング素子５０に適した周波数範囲が得られるような拡散振幅にするとよい。

【0049】

拡散振幅が±１ステップの場合に、３通りの源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴの周波数から、１９通りのＸ分周クロックの周波数を得ることができる。これは、スペクトラム拡散コードＳＳＣの周期（つまり、源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴの周波数を切り替える周期）を生成するための第２の分周比Ｙと、Ｘ分周クロックを生成するための第１の分周比Ｘと、を適切に設定したためである。本実施形態においては、拡散振幅に加えて、分周比Ｘ，Ｙもそれぞれ適切に設定できる。

【0050】

具体例として、第２分周器１７は、（Ｘ－α）以上（Ｘ＋β）以下の範囲内においてＸとＹとの最小公倍数が最大となる整数をＹに設定するとよい。α，βは、Ｘ未満の０以上の整数であって、少なくとも一方は正の整数である。この条件を満たす例としては、Ｙの値がＸの値とは大きく異ならず、ＸとＹが互いに素である場合が挙げられる。

【0051】

例えばＸ＝２０、α＝３、β＝０とした場合、１７以上２０以下の範囲において、２０との最小公倍数が最大となる整数をＹに設定する。この場合、最小公倍数が最大となるのは、Ｘ＝２０、Ｙ＝１９のときである。Ｘ＝２０に対してＹ＝１９を設定するのは、一定の範囲において適切であることがわかる。

【0052】

なお、クロック発生装置１０は、１チップの集積回路、もしくは、より大規模な集積回路の一部として構成してもよい。この場合、第１の分周比Ｘと、第２の分周比Ｙと、スペクトラム拡散コードＳＳＣの拡散振幅と、拡散周期と、の内の少なくとも１つは、設定可能な複数の値を予め用意しておくとよい。これにより、同一のクロック発生装置１０を、様々な種類のスイッチング素子５０と組み合わせることができる。

【0053】

第１の実施形態によれば、第１分周器１３が生成するＸ分周クロックの周期内において、トリミングコードＴＲＩＭを変更してオシレータ１２に供給するようにしたために、Ｘ分周クロックの周期内で源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴがトリミングされて周波数が変化する。これにより、トリミングコードＴＲＩＭ１ステップ分に対応するＸ分周クロックの周波数分解能よりも小さい周波数変化量で拡散した分周クロックを得ることができる。

【0054】

本実施形態のオシレータ１２は、スペクトラムを拡散するための構成として、製造ばらつきによる周波数誤差を補正するためのトリミング機能を実装していればよく、多段階式に調整された微小電流を定電流に加算するアナログ充電電流調整回路を備える必要がない。したがって、比較的サイズの大きいアナログ素子で構成されるアナログ充電電流調整回路が不要となるために、オシレータ１２を含むクロック発生装置１０のサイズを小型化することができる。

【0055】

また、アナログ充電電流調整回路のテストを行うためのアナログノードを備える必要もないために、アナログノード分の小型化を図ることもできる。さらに、全てのアナログノードをテストするのに長い時間を要するテスト工程が不要となる。

【0056】

本実施形態のクロック発生装置１０は、オシレータ１２を除いて、ロジック（論理回路）により実装可能である。そして、スペクトラムを拡散するためのロジックは、スキャン・テストなどの故障検出率の高い出荷テスト方法を適用することができるために、テストコストを抑制することが可能となる。

【0057】

また、源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴを第１の分周比Ｘとは異なる第２の分周比Ｙで分周したＹ分周クロックに同期して、トリミングコードＴＲＩＭを生成し、オシレータ１２に供給するようにした。すなわち、ＸとＹを適切に設定することで、周波数方向にほぼ均一に拡散されたＸ分周クロックを得ることができ、より高い効率で周波数の拡散を行うことができる。

【0058】

また、所定の拡散振幅および拡散周期でスペクトラム拡散コードＳＳＣを周期的に変化させることで、比較的多くの周波数位置に拡散したＸ分周クロックを、簡単な構成のスペクトラム拡散パターン発生回路１８により得ることができる。

【0059】

こうして、アナログ充電電流調整回路を要することなく、スイッチング素子５０へ供給するＸ分周クロックのスペクトラムを拡散することができ、スイッチング素子５０から発生するＥＭＩのピーク値を効果的に低下することができる。
（第２の実施形態）

【0060】

この第２の実施形態において、第１の実施形態と同様である部分については同一の符号を付すなどして説明を適宜省略し、主として異なる点について説明する。本実施形態のクロック発生装置１０の構成は、第１の実施形態と同様であるが、スペクトラム拡散パターン発生回路１８から発生されるスペクトラム拡散コードＳＳＣのパターンが異なるものとなっている。

【0061】

図７は、第２の実施形態に係わるスペクトラム拡散コードの幾つかのパターン例を示すタイミングチャートである。図７において、源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴの平均周波数が４ＭＨｚ、第１の分周比Ｘが２０、第２の分周比Ｙが１９、トリミングコードＴＲＩＭを１ステップ変化させたときの源発振クロックＯＳＣ＿ＯＵＴの周波数変化量が４０ｋＨｚである。図７のスペクトラム拡散コードは、所定の拡散振幅および拡散周期で変化させる周期性に対する不連続箇所を、定期的に与えたパターンで変化する。

【0062】

図７に示す例は、スペクトラム拡散コードＳＳＣの２０回毎の切り替わり時に、直前（１９回目）のスペクトラム拡散コードＳＳＣを連続して出力している。すなわち、基礎のスペクトラム拡散コードに不連続箇所を与える例となっている。

【0063】

なお、この例ではＺ＝Ｘ＝２０であるが、Ｚ＝Ｘとする必要はなく、Ｚ≠Ｘであっても構わない。また、図７に示す例では、拡散振幅に依らずにＺを設定しているが、拡散振幅に応じてＺを異ならせても構わない。

【0064】

図８は、図７に示したパターンでスペクトラム拡散コードＳＳＣを変化させたときに得られるＸ分周クロックの周波数分布を示す図である。

【0065】

図８に示す例において、Ｘ分周クロックが拡散する周波数位置の数は次のようになる。
拡散振幅が±１ステップのパターン：４１通り
拡散振幅が±２ステップのパターン：８１通り
拡散振幅が±３ステップのパターン：１２１通り
拡散振幅が±４ステップのパターン：１６１通り

【0066】

図８に示すように、Ｘ分周クロックが拡散する周波数位置の数は、第１の実施形態と比べて２倍以上に増えている。また、図６のように２つが近接する局所的な偏在も解消している。すなわち、図８に示すＸ分周クロックの周波数位置は、拡散振幅に応じた所定の周波数範囲内において、周波数方向に第１の実施形態よりも細かい周波数間隔でほぼ均一に分布している。

【0067】

第２の実施形態によれば、第１の実施形態とほぼ同様の効果を奏するとともに、スペクトラム拡散コードＳＳＣを変化させる周期性に対する不連続箇所を、定期的に設定した。これにより、拡散する周波数位置の数を増やして、より細かい周波数間隔でＸ分周クロックを拡散させることができる。

【0068】

なお、図２に示した構成では、キャリブレーション制御装置１５を備えているが、各実施形態のスペクトラム拡散を行うに当たってキャリブレーション制御装置１５を省略してもよい。この場合、加算回路１６は、スペクトラム拡散コードＳＳＣと基本トリミングコードＲＯＭを加算したトリミングコードＴＲＩＭをオシレータ１２に供給すればよい。

【0069】

また、キャリブレーション制御装置１５を設ける場合には、キャリブレーション制御装置１５による基本トリミングコードのキャリブレーションと、スペクトラム拡散パターン発生回路１８によるスペクトラム拡散コードＳＳＣの発生とを同時に行うと、キャリブレーション結果が不正となる場合がある。このために、キャリブレーション実行中は、スペクトラム拡散コードＳＳＣの発生を停止する制御を行うとよい。

【0070】

なお、図４には三角波にフィッティングしたパターンでスペクトラム拡散コードを変化させる例を示したが、これに限定されるものではなく、正弦波、ノコギリ波、またはその他の任意の波形にフィッティングしたパターンでスペクトラム拡散コードを変化させても構わない。これにより、より多様な特性のスイッチング素子５０に最適化したスペクトラム拡散を行うことができる。

【0071】

さらに、スペクトラム拡散コードは、特定の波形にフィッティングして変化させるに限定されるものではなく、所定の拡散振幅の範囲内において、スペクトラム拡散コードＳＳＣをランダムに変化させても構わない。これにより、拡散する周波数位置の数が多く、細かい周波数間隔で拡散されたＸ分周クロックを得ることができる。

【0072】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例示であり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0073】

１０ クロック発生装置、１１ トリミングコントローラ、１２ オシレータ、１３ 第１分周器、１４ トリミングＲＯＭ、１５ キャリブレーション制御装置、１６ 加算回路、１７ 第２分周器、１８ スペクトラム拡散パターン発生回路、２１ 定電流回路、２２ カレントミラー回路、２３ リセット信号発生回路、２４ セット信号発生回路、５０ スイッチング素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】