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(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】2024-07-29
(45)【発行日】2024-08-06
(54)【発明の名称】回路装置及び発振器
(51)【国際特許分類】
H03B 5/32 20060101AFI20240730BHJP
【ＦＩ】
H03B5/32 A
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020165275
(22)【出願日】2020-09-30
(65)【公開番号】P2022057163
(43)【公開日】2022-04-11
【審査請求日】2023-08-03
(73)【特許権者】
【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】羽田 秀生
(72)【発明者】
【氏名】鳥海 裕一
(72)【発明者】
【氏名】樋口 哲平
【審査官】福田 正悟
(56)【参考文献】
【文献】特開平０４－２３６５１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－３４７５１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１１１５２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０６８９９６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０３Ｂ ５／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
振動子を用いて発振信号を生成する発振回路と、周波数調整データに基づいて前記発振回路の発振周波数を調整する周波数調整回路と、
温度データを出力する温度センサー回路と、
前記温度データが入力され、前記温度データを変換温度データに変換する変換処理を行
う演算回路と、
前記変換温度データと前記周波数調整データの対応を表すルックアップテーブルを記憶
する記憶回路と、
を含み、
前記演算回路は、前記変換温度データを前記ルックアップテーブルのアドレス範囲内に
設定するオフセット加算処理と、前記温度データに対する前記変換温度データの傾きを係
数の乗算により設定する乗算処理と、を前記変換処理として行い、
動作温度範囲に対応する前記温度データの範囲が、前記ルックアップテーブルのアドレ
ス範囲よりも小さいとき、前記係数は、１より大きいことを特徴とする回路装置。
【請求項2】
振動子を用いて発振信号を生成する発振回路と、周波数調整データに基づいて前記発振回路の発振周波数を調整する周波数調整回路と、
温度データを出力する温度センサー回路と、
前記温度データが入力され、前記温度データを変換温度データに変換する変換処理を行
う演算回路と、
前記変換温度データと前記周波数調整データの対応を表すルックアップテーブルを記憶
する記憶回路と、
を含み、
前記演算回路は、前記変換温度データを前記ルックアップテーブルのアドレス範囲内に
設定するオフセット加算処理と、前記温度データに対する前記変換温度データの傾きを係
数の乗算により設定する乗算処理と、を前記変換処理として行い、
前記演算回路は、ビットシフトにより前記乗算処理を行う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、
前記温度データに対して第１ビットシフトを行う第１ビットシフト回路と、
前記温度データに対して第２ビットシフトを行う第２ビットシフト回路と、
前記第１ビットシフト回路の出力データと、前記第２ビットシフト回路の出力データ
と、前記オフセット加算処理のオフセット値とを加算する加算回路と、
を含む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、前記第１ビットシフトのビットシフト値と前記第２ビットシフトのビットシフト値とを
記憶するビットシフト値レジスターを含むことを特徴とする回路装置。
【請求項5】
請求項１又は２に記載の回路装置において、前記オフセット加算処理のオフセット値を記憶するオフセット値レジスターを含むこと
を特徴とする回路装置。
【請求項6】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の回路装置において、前記回路装置の動作温度範囲に対応する前記温度データの範囲に２kが含まれ、ｋが２
以上の整数であるとき、
前記演算回路は、前記温度データを０～２k－１の範囲内の前記変換温度データに変換
することを特徴とする回路装置。
【請求項7】
請求項１又は２に記載の回路装置において、前記演算回路は、第１温度範囲における前記温度データに対する前記変換温度データの
傾きと、第２温度範囲における前記温度データに対する前記変換温度データの傾きとが異
なる前記変換処理を行うことを特徴とする回路装置。
【請求項8】
請求項７に記載の回路装置において、前記演算回路は、前記第１温度範囲に対応する前記変換温度データによって前記ルック
アップテーブルから出力される前記周波数調整データの単位温度あたりのデータ数と、前
記第２温度範囲に対応する前記変換温度データによって前記ルックアップテーブルから出
力される前記周波数調整データの単位温度あたりのデータ数とが異なるように、前記変換
温度データを出力することを特徴とする回路装置。
【請求項9】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の回路装置において、前記温度センサー回路は、
リングオシレーターと、
前記リングオシレーターの発振信号に基づいてカウント動作を行い、カウント値に基
づく前記温度データを出力するカウンターと、
を含むことを特徴とする回路装置。
【請求項10】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の回路装置と、前記振動子と、
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、温度の計測結果をディジタル信号で出力する温度計測部と、ディジタル信号の上位ビットをアドレス値として出力するカウンターと、アドレス値に対応した補正値を出力する記憶部と、補正値に対応した容量値に設定されることで発振周波数を調整する容量アレイと、を含む温度補償発振回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００７－６７６７５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では、ディジタル信号の上位ビットをアドレス値として用いているため、温度補償発振回路の動作温度範囲が、あるアドレス値の範囲に対応することになる。この動作温度範囲に対応したあるアドレス値の範囲と、記憶部のアドレス値の範囲とが必ずしも一致しない場合があるため、不使用アドレスが生じ、メモリーの使用効率が低下するという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様は、振動子を用いて発振信号を生成する発振回路と、周波数調整データに基づいて前記発振回路の発振周波数を調整する周波数調整回路と、温度データを出力する温度センサー回路と、前記温度データが入力され、前記温度データを変換温度データに変換する変換処理を行う演算回路と、前記変換温度データと前記周波数調整データの対応を表すルックアップテーブルを記憶する記憶回路と、を含み、前記演算回路は、前記変換温度データを前記ルックアップテーブルのアドレス範囲内に設定するオフセット加算処理を、前記変換処理として行う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】温度センサーが出力する温度データをそのままルックアップテーブルのアドレスとして用いたときに、温度データのオフセットが与える影響について説明する第１説明図。
【図2】温度センサーが出力する温度データをそのままルックアップテーブルのアドレスとして用いたときに、温度データのオフセットが与える影響について説明する第２説明図。
【図3】発振器及び回路装置の構成例。
【図4】演算回路とレジスターの第１構成例。
【図5】第１構成例の演算回路の動作を説明する図。
【図6】演算回路とレジスターの第２構成例。
【図7】第２構成例の演算回路の動作を説明する図。
【図8】温度センサーが出力する温度データをそのままルックアップテーブルのアドレスとして用いたときの、発振周波数の温度特性とアドレス割り当ての関係。
【図9】演算回路の第３構成例における温度データから変換温度データへの変換例。
【図10】演算回路の第３構成例。
【図11】開始点設定回路と乗算回路の詳細構成例。
【図12】温度センサー回路の詳細構成例。
【図13】調整回路の詳細構成例と、振動子、発振回路及び調整回路の接続構成例。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された内容を不当に限定するものではなく、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．回路装置及び発振器
図１は、温度センサーが出力する温度データをそのままルックアップテーブルのアドレスとして用いたときに、温度データのオフセットが与える影響について説明する第１説明図である。以下では、温度が高いほど温度データの値が大きくなる例を示すが、温度が高いほど温度データの値が小さくなってもよい。
図１は、温度センサーが出力する温度データをそのままルックアップテーブルのアドレスとして用いたときに、温度データのオフセットが与える影響について説明する第１説明図である。以下では、温度が高いほど温度データの値が大きくなる例を示すが、温度が高いほど温度データの値が小さくなってもよい。
【0010】
図１に示すように、各デバイスに温度センサー回路が内蔵された発振器のデバイスＡ～Ｄを考える。温度に対する温度データの傾きは、デバイスＡ～Ｄでほぼ同じであるが、オフセットがばらついている。例えば、図１２で後述するリングオシレーターを用いた温度センサー回路では、アナログ温度センサーとＡ／Ｄ変換器を用いた温度センサー回路に比べて、オフセットばらつきが大きくなる傾向にある。
【0011】
発振器の動作温度範囲の下限をＴ１とし、上限をＴ２とする。また、デバイスＡ～ＤのうちデバイスＡのオフセットが最大であり、デバイスＤのオフセットが最小であるとする。このとき、デバイスＡ～Ｄの温度センサーが出力する温度データの最小値は、温度Ｔ１においてデバイスＤの温度センサーが出力する温度データＴＤＤ１であり、最大値は、温度Ｔ２においてデバイスＡの温度センサーが出力する温度データＴＤＡ２である。温度データをルックアップテーブルのアドレスとして用いるので、ＴＤＤ１～ＴＤＡ２に対応したアドレスの確保範囲を確保しておく必要がある。ここでは、２のべき乗のアドレス空間を用いるものとし、確保範囲に対して、それよりも少し広い０～１０２３のアドレスを準備したものとする。
【0012】
一方、デバイスＡ～Ｄの個々のデバイスに着目したとき、上記の確保範囲のうち一部のアドレス範囲しか使用しないので、不使用のアドレス範囲が大きくなる。例えば、デバイスＡに着目すると、温度データの範囲はＴＤＡ１～ＴＤＡ２である。アドレスの確保範囲はＴＤＤ１～ＴＤＡ２に対応するので、デバイスＡが使用するアドレスの範囲は、確保範囲よりも狭くなる。同様に、デバイスＤに着目すると、温度データの範囲はＴＤＤ１～ＴＤＤ２である。アドレスの確保範囲はＴＤＤ１～ＴＤＡ２に対応するので、デバイスＤが使用するアドレスの範囲は、確保範囲よりも狭くなる。このように、デバイスＡ～Ｄのオフセットばらつきを考慮してアドレス空間を確保すると、個々のデバイスにおいては、その一部のアドレス範囲しか使用しないことになり、メモリーの利用効率が低下してしまう。
【0013】
図２は、温度センサーが出力する温度データをそのままルックアップテーブルのアドレスとして用いたときに、温度データのオフセットが与える影響について説明する第２説明図である。
【0014】
メモリーにおいて、通常、２のべき乗のアドレス数をもつアドレス空間が用いられる。図２に示すように、デバイスＡ～Ｄの温度データの範囲に対応したアドレスの確保範囲が１０２４を含むとする。この場合、２のべき乗のアドレス数を考慮すると、０～２０４７のアドレス範囲を準備することになる。確保範囲の幅が１０２４以下であっても、アドレス範囲としては０～２０４７が必要となり、不使用のアドレス範囲が大きくなる。また、個々のデバイスが使用するアドレス範囲を考えると、更に不使用のアドレス範囲は広くなり、メモリーの利用効率が低下してしまう。
【0015】
以上のように、温度データをアドレスとしてルックアップテーブルを参照するときに、温度データのオフセットにより、ルックアップテーブルを記憶するメモリーの利用効率が低下するという課題がある。
【0016】
図３に、本実施形態における発振器２００及び回路装置１００の構成例を示す。発振器２００は、振動子１０と回路装置１００とを含む。
【0017】
振動子１０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る。振動子１０は、水晶振動片等の振動片により実現できる。例えば振動子１０は、音叉型水晶振動片である。或いは振動子１０は、カット角がＡＴカット又はＳＣカット等の厚みすべり振動する水晶振動片などにより実現できる。なお本実施形態の振動子１０は、音叉型又は厚みすべり振動型以外の振動片、又は水晶以外の材料で形成された圧電振動片等の種々の振動片により実現できる。例えば振動子１０として、ＳＡＷ共振子、又はシリコン基板を用いて形成されたシリコン製振動子としてのＭＥＭＳ振動子を採用してもよい。ＳＡＷはSurface Acoustic Waveの略であり、ＭＥＭＳはMicro Electro Mechanical Systemsの略である。
【0018】
回路装置１００は、振動子１０と電気的に接続され、振動子１０を駆動することで振動子１０を発振させる。なお、本実施形態における接続は電気的な接続である。電気的な接続とは、電気信号が伝達可能に接続されていることであり、電気信号による情報の伝達が可能となる接続である。電気的な接続は受動素子又は能動素子等を介した接続であってもよい。また回路装置１００は、発振器２００の発振周波数を温度に関わらず一定にする温度補償処理を行う。回路装置１００は、ＩＣと呼ばれる集積回路装置である。回路装置１００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。
【0019】
回路装置１００は、温度センサー回路１１０と演算回路１２０と記憶回路１３０と周波数調整回路１５０と発振回路１６０とレジスター１７０とを含む。なお、本実施形態は図３の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加したりする等の種々の変形実施が可能である。
【0020】
温度センサー回路１１０は、振動子１０の環境温度を測定し、その結果を温度データＴＤとして出力する。温度データＴＤは、回路装置１００の動作温度範囲において、温度に対して単調増加又は単調減少するデータである。温度センサー回路１１０は、後述するように、リングオシレーターの発振周波数が温度依存性をもつことを利用した温度センサーである。この場合、温度センサー回路１１０はリングオシレーターとカウンターとを含む。カウンターは、発振回路１６０が出力するクロック信号ＣＬＫにより規定されるイネーブル期間において、リングオシレーターの発振信号をカウントし、そのカウント値を温度データＴＤとして出力する。但し、温度センサー回路１１０はこれに限定されず、例えばＰＮ接合の順方向電圧が温度依存性をもつことを利用して温度検出電圧を出力するアナログ温度センサーと、温度検出電圧をＡ／Ｄ変換して温度データＴＤを出力するＡ／Ｄ変換器と、を含んでもよい。
【0021】
演算回路１２０は、温度センサー回路１１０が出力した温度データＴＤを変換温度データＥＴＤに変換するロジック回路である。変換温度データＥＴＤは、温度データＴＤと同様に温度に対して単調増加又は単調減少するデータであるが、変換温度データＥＴＤの傾きは、温度範囲に応じて温度データＴＤの傾きから変換されている。なお、以下ではｎが１以上の整数であり、変換温度データＥＴＤがｎ＋１ビットのデータＥＴＤ［ｎ：０］であるとする。
【0022】
レジスター１７０は、演算回路１２０が行う変換のパラメーターを記憶する。演算回路１２０には、レジスター１７０に記憶されたパラメーターが入力され、演算回路１２０は、そのパラメーターに基づいて温度データＴＤを変換温度データＥＴＤ［ｎ：０］に変換する。
【0023】
記憶回路１３０は、変換温度データＥＴＤ［ｎ：０］と周波数調整データの対応を表すルックアップテーブル１３１を記憶している。具体的には、記憶回路１３０には、変換温度データＥＴＤ［ｎ：０］の上位ビットＥＴＤ［ｎ：ｉ＋１］がルックアップテーブル１３１のアドレスとして入力される。ｉは１以上ｎ以下の整数である。ルックアップテーブル１３１は、各アドレスに周波数調整データを記憶しており、記憶回路１３０は、上位ビットＥＴＤ［ｎ：ｉ＋１］により指定されるアドレスの周波数調整データＣＬａと、その隣のアドレスの周波数調整データＣＬｂとを出力する。記憶回路１３０は、例えば不揮発性メモリー又はＲＡＭ等の半導体メモリーであり、或いはラッチ回路等で構成されるレジスターである。不揮発性メモリーは、例えばＦＡＭＯＳメモリー等のＯＴＰメモリーであるが、これに限らず、ＭＯＮＯＳメモリー等のＥＥＰＲＯＭ又はヒューズ型ＲＯＭ等であってもよい。ＦＡＭＯＳは、Floating gate Avalanche injection Metal Oxide Semiconductorの略である。ＭＯＮＯＳは、Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Siliconの略である。
【0024】
周波数調整回路１５０は、変換温度データＥＴＤ［ｎ：０］の下位ビットＥＴＤ［ｉ：０］と周波数調整データＣＬａ、ＣＬｂとに基づいて、発振回路１６０の発振周波数を調整する。具体的には、周波数調整回路１５０は、補間回路１５２と調整回路１５４とを含む。
【0025】
補間回路１５２は、変換温度データＥＴＤ［ｎ：０］の下位ビットＥＴＤ［ｉ：０］に基づいて周波数調整データＣＬａと周波数調整データＣＬｂの間を補間することで、調整データＱＣＬを出力する。調整回路１５４は発振回路１６０に接続されており、発振回路の発振周波数を、調整データＱＣＬに対応した発振周波数に調整する。ルックアップテーブル１３１に記憶される周波数調整データは、発振回路１６０と振動子１０が有する発振周波数の温度依存性を低減するデータとなっており、周波数調整データを用いて発振周波数が調整されることで、温度に関わらず発振周波数が一定となる。調整回路１５４は、後述するように、振動子１０の一端又は他端に接続されたキャパシターアレイ回路である。或いは、調整回路１５４は、調整データＱＣＬをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器と、振動子１０の一端又は他端に接続された可変容量キャパシターとを含んでもよい。可変容量キャパシターの容量値は、Ｄ／Ａ変換器の出力電圧に応じて制御される。
【0026】
なお、周波数調整回路１５０は図３の構成に限定されず、例えば補間回路１５２が省略されてもよい。この場合、記憶回路１３０は、変換温度データＥＴＤ［ｎ：０］に対応した周波数調整データＣＬａを出力し、調整回路１５４は、発振回路の発振周波数を、周波数調整データＣＬａに対応した発振周波数に調整する。
【0027】
発振回路１６０は、振動子１０を用いて発振信号を生成する。具体的には、発振回路１６０は、振動子１０を駆動することで振動子１０を発振させ、その発振により発振信号を生成する。発振回路１６０の一例は、後述するコルピッツ型発振回路であるが、これに限らず、周波数調整回路１５０によって発振周波数を調整可能なものであれば様々な形式の発振回路が用いられてよい。なお、クロック信号ＣＬＫは、発振信号に基づいて出力される。例えば、発振回路１６０が発振信号をクロック信号ＣＬＫとして出力してもよいし、或いは、回路装置１００が、発振信号をバッファリング又は分周することでクロック信号ＣＬＫを出力する出力回路を含んでもよい。
【0028】
図４に、演算回路１２０とレジスター１７０の第１構成例を示す。演算回路１２０は、加算回路１２５を含む。レジスター１７０は、オフセット値レジスター１７１を含む。
【0029】
オフセット値レジスター１７１は、オフセット値ＥＱＯＦを記憶する。オフセット値ＥＱＯＦは、例えば、不図示のインターフェースを介して回路装置１００の外部からオフセット値レジスター１７１に書き込まれる。或いは、不図示の不揮発性メモリーに予め記憶されたオフセット値ＥＱＯＦがオフセット値レジスター１７１にロードされてもよい。
【0030】
加算回路１２５は、温度データＴＤとオフセット値ＥＱＯＦを加算し、その結果を変換温度データＥＴＤとして出力する。
【0031】
図５は、第１構成例の演算回路１２０の動作を説明する図である。発振器のデバイスＡ～Ｄにおいて温度センサー回路１１０が出力する温度データＴＤはオフセットを有し、そのオフセットはデバイス毎にばらついている。オフセット値レジスター１７１は、このオフセットばらつきを低減するオフセット値ＥＱＯＦを記憶している。演算回路１２０が温度データＴＤとオフセット値ＥＱＯＦを加算することで、変換温度データＥＴＤの範囲をルックアップテーブル１３１のアドレス範囲内にできる。例えば、アドレス範囲が０～１０２３の場合、変換温度データＥＴＤの下限が０以上、上限が１０２３以下となるように、オフセット値ＥＱＯＦを決めればよい。
【0032】
以上の本実施形態では、回路装置１００は、振動子１０を用いて発振信号を生成する発振回路１６０と、周波数調整データＣＬａ、ＣＬｂに基づいて発振回路１６０の発振周波数を調整する周波数調整回路１５０と、温度データＴＤを出力する温度センサー回路１１０と、演算回路１２０と、記憶回路１３０と、を含む。演算回路１２０は、温度データＴＤが入力され、温度データＴＤを変換温度データＥＴＤに変換する変換処理を行う。記憶回路１３０は、変換温度データＥＴＤと周波数調整データＣＬａ、ＣＬｂの対応を表すルックアップテーブル１３１を記憶する。演算回路１２０は、変換温度データＥＴＤをルックアップテーブル１３１のアドレス範囲内に設定するオフセット加算処理を、変換処理として行う。
【0033】
図３で説明したように、変換温度データＥＴＤ［ｎ：０］の上位ビットＥＴＤ［ｎ：ｉ＋１］がアドレスとしてルックアップテーブル１３１に入力される。この場合、「変換温度データＥＴＤをアドレス範囲内に設定する」とは、上位ビットＥＴＤ［ｎ：ｉ＋１］がアドレス範囲内となるように、変換温度データＥＴＤを設定するという意味である。但し、変換温度データＥＴＤ［ｎ：０］とアドレスの対応付けは任意であり、その対応付けにおいて、アドレス範囲内となるように変換温度データＥＴＤ［ｎ：０］が設定されていればよい。
【0034】
図５において、オフセット加算処理は、加算回路１２５が温度データＴＤとオフセット値ＥＱＯＦを加算する処理である。但し、後述するように演算回路１２０は更に乗算処理を行ってもよい。このとき、演算回路１２０は、温度データＴＤにオフセット値を加算するオフセット加算処理を行った後に、乗算処理を行ってもよいし、或いは、温度データＴＤに乗算処理を行った後に、その乗算値にオフセット値を加算するオフセット加算処理を行ってもよい。このように、温度データＴＤを変換温度データＥＴＤに変換する変換処理において、その過程のどこかにオフセット加算処理が含まれていればよい。
【0035】
本実施形態によれば、温度データのオフセットに起因したルックアップテーブルの不使用アドレスを削減できるので、メモリーを効率的に利用できる。具体的には、図１で説明したように、オフセットばらつきを考慮したアドレスの確保範囲が、個々のデバイスが使用するアドレス範囲より広いため、不使用アドレスが多くなってしまう。本実施形態によれば、オフセット加算処理後の変換温度データＥＴＤにおいてオフセットばらつきが低減されているので、アドレスの確保範囲と、個々のデバイスが使用するアドレス範囲とをほぼ同じにでき、不使用アドレスを低減できる。また、図２で説明したように、温度データの範囲が、２のべき乗である１０２４を含む場合に、０～２０４７のアドレス範囲を準備する必要があり、不使用アドレスが非常に多くなってしまう。図５に示すように、本実施形態によれば、オフセット加算処理により変換温度データＥＴＤを０～１０２３の範囲内にできるので、準備すべきアドレス範囲が０～１０２３となり、不使用アドレスを低減できる。
【0036】
また本実施形態では、回路装置１００は、オフセット加算処理のオフセット値ＥＱＯＦを記憶するオフセット値レジスター１７１を含む。
【0037】
本実施形態によれば、オフセット値レジスター１７１が、各デバイスの温度データＴＤのオフセットに応じたオフセット値ＥＱＯＦを記憶できる。これにより、複数のデバイスにおける温度データＴＤのオフセットばらつきを、オフセット加算処理により低減できる。
【0038】
また本実施形態では、回路装置１００の動作温度範囲に対応する温度データＴＤの範囲に２ｋが含まれ、ｋが２以上の整数であるとき、演算回路１２０は、温度データＴＤを０～２ｋ－１の範囲内の変換温度データＥＴＤに変換する。
【0039】
温度データＴＤの範囲に２ｋが含まれるとき、温度データＴＤをアドレスに用いると０～２ｋ＋１－１のアドレス範囲を準備する必要がある。図２の例では、ｋ＝１０であり、温度データＴＤの範囲に１０２４が含まれ、０～２０４７のアドレス範囲が準備されている。本実施形態によれば、演算回路１２０は、温度データＴＤを０～２ｋ－１の範囲内の変換温度データＥＴＤに変換することで、アドレス範囲を０～２ｋ－１にでき、不使用アドレスを低減できる。図７の例では、温度データＴＤの範囲に１０２４が含まれ、０～１０２３の範囲内の変換温度データＥＴＤに変換され、アドレス範囲は０～１０２３となっている。
【0040】
２．第２構成例
図６に、演算回路１２０とレジスター１７０の第２構成例を示す。演算回路１２０は、第１ビットシフト回路１２１と第２ビットシフト回路１２２と加算回路１２５とを含む。レジスター１７０は、オフセット値レジスター１７１を含む。
図６に、演算回路１２０とレジスター１７０の第２構成例を示す。演算回路１２０は、第１ビットシフト回路１２１と第２ビットシフト回路１２２と加算回路１２５とを含む。レジスター１７０は、オフセット値レジスター１７１を含む。
【0041】
第１ビットシフト回路１２１は、温度データＴＤをビットシフトすることで、温度データＴＤにゲインを乗算する。このビットシフトを第１ビットシフトと呼ぶ。第２ビットシフト回路１２２は、温度データＴＤをビットシフトすることで、温度データＴＤにゲインを乗算する。このビットシフトを第２ビットシフトと呼ぶ。
【0042】
ビットシフト値レジスター１７２は、第１ビットシフトのビットシフト値ＢＳ１と、第２ビットシフトのビットシフト値ＢＳ２と、を記憶する。ビットシフト値ＢＳ１は、第１ビットシフトのシフト方向とシフト量を指定する。ビットシフト値ＢＳ２は、第２ビットシフトのシフト方向とシフト量を指定する。シフト方向は、ＬＳＢ方向又はＭＳＢ方向であり、シフト量は、シフトさせるビット数である。ビットシフトのゲインは、ＭＳＢ方向において２、４、８、・・・であり、ＬＳＢ方向において０．５、０．２５、０．１２５、・・・である。またシフト量ゼロのとき、ビットシフトのゲインは１である。
【0043】
加算回路１２５は、第１ビットシフト回路１２１の出力データＢＳＱ１と、第２ビットシフト回路１２２の出力データＢＳＱ２と、オフセット値ＥＱＯＦとを加算し、その結果を変換温度データＥＴＤとして出力する。第１ビットシフトのゲインをｇａｉｎ１とし、第２ビットシフトのゲインをｇａｉｎ２としたとき、ＥＴＤ＝（ｇａｉｎ１＋ｇａｉｎ２）×ＴＤ＋ＥＱＯＦとなる。即ち、第１ビットシフトのゲインｇａｉｎ１と、第２ビットシフトのゲインｇａｉｎ２とを加算した係数（ｇａｉｎ１＋ｇａｉｎ２）が、温度データＴＤに乗算される。
【0044】
【0045】
第２構成例では、演算回路１２０が乗算処理を行うことで、ルックアップテーブルのアドレス範囲と、変換温度データＥＴＤの範囲とをほぼ同じにして不使用アドレスを低減できる。図７の例では、ルックアップテーブルのアドレス範囲は０～１０２３である。オフセットばらつきを低減した後の温度データ範囲の幅が１０２４より小さい場合には、演算回路１２０は、１より大きい係数を温度データに乗算することで、変換温度データの範囲の幅を１０２４に近づける。一方、オフセットばらつきを低減した後の温度データの範囲の幅が１０２４より大きい場合には、演算回路１２０は、１より小さい係数を温度データに乗算することで、変換温度データの範囲の幅を１０２４より小さくする。このようにして、変換温度データＥＴＤの範囲に対応したアドレス確保範囲が、アドレス範囲０～１０２３とほぼ同じになり、不使用アドレスが低減され、メモリーを効率良く使用できる。
【0046】
また、動作温度範囲におけるアドレス数、即ち、発振周波数の温度特性を調整するための周波数調整データの数が多くなるので、より細かい温度刻みで周波数調整を行うことが可能となり、温度補償の精度を向上できる。即ち、同じアドレス範囲０～１０２３でありながら、そのアドレス範囲０～１０２３を効率良く使用したことによって、高精度な温度補償を実現できる。
【0047】
以上の本実施形態では、演算回路１２０は、乗算処理とオフセット加算処理とを変換処理として行う。乗算処理は、温度データＴＤに対する変換温度データＥＴＤの傾きを、係数の乗算により設定する。
【0048】
図６の例では、第１ビットシフトのゲインをｇａｉｎ１とし、第２ビットシフトのゲインをｇａｉｎ２としたとき、ＥＴＤ＝（ｇａｉｎ１＋ｇａｉｎ２）×ＴＤ＋ＥＱＯＦとなる。即ち、（ｇａｉｎ１＋ｇａｉｎ２）が係数に対応し、温度データＴＤに対する変換温度データＥＴＤの傾きとなる。なお、図６では、温度データＴＤに係数を乗算した後、その結果にオフセット値を加算する例を説明したが、温度データＴＤにオフセット値を加算した後に、その結果に係数を乗算してもよい。
【0049】
本実施形態によれば、乗算処理によって、温度データＴＤに対する変換温度データＥＴＤの傾きが設定されるので、ルックアップテーブルのアドレス範囲と、変換温度データＥＴＤの範囲とをほぼ同じにできる。これにより、不使用アドレスが低減される。
【0050】
また本実施形態では、回路装置１００の動作温度範囲に対応する温度データＴＤの範囲が、ルックアップテーブル１３１のアドレス範囲よりも小さい。このとき、係数は、１より大きい。
【0051】
本実施形態によれば、乗算処理で用いられる係数が１より大きいことで、変換温度データＥＴＤの傾きが１より大きくなるので、動作温度範囲における温度データＴＤの範囲よりも変換温度データＥＴＤの範囲の方が大きくなる。これにより、温度データＴＤの範囲が、ルックアップテーブル１３１のアドレス範囲よりも小さいとき、変換温度データＥＴＤの範囲が、ルックアップテーブル１３１のアドレス範囲に近づき、不使用アドレスが低減される。
【0052】
また本実施形態では、演算回路１２０は、ビットシフトにより乗算処理を行う。
【0053】
本実施形態によれば、乗算にビットシフトが用いられることで、乗算の演算負荷が低減される。例えばリアルタイムクロック装置等の低消費電力が要求される発振器において、消費電力の増加を抑えながらメモリーの使用効率を向上できる。
【0054】
また本実施形態では、演算回路１２０は、温度データＴＤに対して第１ビットシフトを行う第１ビットシフト回路１２１と、温度データＴＤに対して第２ビットシフトを行う第２ビットシフト回路１２２と、加算回路１２５とを含む。加算回路１２５は、第１ビットシフト回路１２１の出力データＢＳＱ１と、第２ビットシフト回路１２２の出力データＢＳＱ２と、オフセット加算処理のオフセット値ＥＱＯＦとを加算する。
【0055】
本実施形態によれば、第１ビットシフト回路１２１の出力データＢＳＱ１と、第２ビットシフト回路１２２の出力データＢＳＱ２と、が加算されることで、第１ビットシフトのゲインと第２ビットシフトのゲインとが加算された係数が、温度データＴＤに乗算される。また、オフセット値ＥＱＯＦが加算されることで、変換温度データＥＴＤをルックアップテーブル１３１のアドレス範囲内に設定するオフセット加算処理が、実現される。
【0056】
また本実施形態では、回路装置１００は、第１ビットシフトのビットシフト値ＢＳ１と第２ビットシフトのビットシフト値ＢＳ２とを記憶するビットシフト値レジスター１７２を含む。
【0057】
本実施形態によれば、ビットシフト値ＢＳ１により第１ビットシフトのゲインが設定され、ビットシフト値ＢＳ２により第２ビットシフトのゲインが設定される。そして、それらのゲインによって、乗算処理の係数が設定される。
【0058】
３．第３構成例
第２構成例では、動作温度範囲において乗算処理の係数が同じ例を説明したが、温度範囲に応じて係数が異なってもよい。以下、温度範囲に応じて係数が異なる第３構成例を説明する。
第２構成例では、動作温度範囲において乗算処理の係数が同じ例を説明したが、温度範囲に応じて係数が異なってもよい。以下、温度範囲に応じて係数が異なる第３構成例を説明する。
【0059】
まず、図８を用いて、温度センサーが出力する温度データをそのままルックアップテーブルのアドレスとして用いたときの、発振周波数の温度特性とアドレス割り当ての関係について、説明する。ここでは、温度データが温度に対して線形な例を示すが、温度データは温度に対しておおよそ線形であればよい。また、発振周波数の温度特性が温度に対して２次である例を示すが、温度に応じて発振周波数の温度感度が変わるような温度特性であればよい。
【0060】
図８に示す温度特性は、室温付近を頂点とする上に凸の２次の特性である。ＵＴ１～ＵＴ３は単位温度幅の温度範囲である。温度範囲ＵＴ１は室温付近であり、単位温度あたりの周波数変化量ＦＷ１が小さい。温度範囲ＵＴ２は室温から少し離れており、単位温度あたりの周波数変化量ＦＷ２は中程度である。温度範囲ＵＴ３は、温度範囲ＵＴ２よりも更に室温から離れており、単位温度あたりの周波数変化量ＦＷ３は大きい。単位温度あたりの周波数変化量は、発振周波数の温度感度に相当しており、室温から離れるほど温度感度が大きくなることを意味する。
【0061】
単位温度幅の温度範囲ＵＴ１～ＵＴ３は、ルックアップテーブルのアドレス範囲ＡＷ１～ＡＷ３に相当しており、このアドレス範囲ＡＷ１～ＡＷ３に、単位温度あたりの周波数変化量ＦＷ１～ＦＷ３が割り当てられている。温度データが線形であることから、アドレス範囲ＡＷ１～ＡＷ３の各々に含まれるアドレス数は同数なので、１アドレスあたりの周波数変化量は温度範囲ＵＴ１で小さく、温度範囲ＵＴ３で大きくなる。
【0062】
有限な容量のメモリーを効率的に利用しつつ高精度な温度補償を実現するためには、１アドレス当たりの周波数変化量は均一であることが望ましいが、上記のように温度範囲ＵＴ１ではアドレスの割り当て過多であり、温度範囲ＵＴ３ではアドレスの割り当て不足となっている。例えば、単位温度あたりのアドレス数を少なくすれば、温度範囲ＵＴ１の割り当てを適正化できるが、温度範囲ＵＴ３では１アドレスあたりの周波数変化が大きくなるため、温度補償の精度が低下する。一方、単位温度あたりのアドレス数を多くすれば、温度範囲ＵＴ３における温度補償の精度を向上できるが、温度範囲ＵＴ１では周波数変化が小さいにも関わらず、アドレスの割り当てが多くなるため、メモリーの利用効率が低下してしまう。このように、温度センサーが出力する温度データをそのままルックアップテーブルのアドレスとして用いた場合、有限な容量のメモリーを効率的に利用しつつ高精度な温度補償を実現することが困難という課題がある。
【0063】
図９は、演算回路１２０の第３構成例における温度データＴＤから変換温度データＥＴＤへの変換例である。実線は、本実施形態における変換温度データＥＴＤを示し、点線は、温度データＴＤをそのまま変換温度データＥＴＤとして用いたときの変換温度データＥＴＤを示す。図９において、温度データＴＤと変換温度データＥＴＤを１０進数で表す。また、変換温度データＥＴＤの上位ビットＥＴＤ［ｎ：ｉ＋１］を整数として示し、１つの整数値が１つのアドレスに対応する。
【0064】
図９において、温度データＴＤの値が大きいほど、高い温度に対応しており、温度データＴＤの０～７２の範囲が、回路装置１００の動作温度範囲に対応している。第３構成例では、動作温度範囲が、温度データＴＤの０～２４の範囲に対応した温度範囲ＲＴＣと、温度データＴＤの２４～３２の範囲に対応した温度範囲ＲＴＥと、温度データＴＤの３２～７２の範囲に対応した温度範囲ＲＴＡとに分割されている。温度範囲ＲＴＥは室温付近であり、発振周波数の温度特性において、温度感度が小さい温度範囲である。温度範囲ＲＴＣ、ＲＴＡは、発振周波数の温度特性において、室温よりも温度感度が大きい温度範囲である。
【0065】
演算回路１２０は、室温付近の温度範囲ＲＴＥに対応した温度データＴＤの傾きを変えないと共に、温度データＴＤにオフセット加算処理を行うことで、変換温度データＥＴＤを出力する。また演算回路１２０は、温度感度が大きい温度範囲ＲＴＣ、ＲＴＡに対応した温度データＴＤの傾きを１．５倍すると共にオフセット加算処理を行うことで、変換温度データＥＴＤを出力する。オフセット値は、動作温度範囲における変換温度データＥＴＤの下限がマイナスとならないように、設定される。図９では変換温度データＥＴＤの下限がゼロとなるようにオフセット値が設定されているが、変換温度データＥＴＤの下限がゼロより大きくなるようにオフセット値が設定されていればよい。
【0066】
以上の本実施形態では、演算回路１２０は、第１温度範囲における温度データＴＤに対する変換温度データＥＴＤの傾きと、第２温度範囲における温度データＴＤに対する変換温度データＥＴＤの傾きとが異なる変換処理を行う。
【0067】
図９の例において、温度範囲ＲＴＡ又はＲＴＣが第１温度範囲に対応し、温度範囲ＲＴＥが第２温度範囲に対応する。温度範囲ＲＴＡとＲＴＣにおいて変換温度データＥＴＤの傾きは１．５であり、温度範囲ＲＴＥにおいて変換温度データＥＴＤの傾きは１である。即ち、第１温度範囲における傾きと第２温度範囲における傾きとが異なっている。
【0068】
本実施形態によれば、温度範囲に応じて変換温度データＥＴＤの傾きが異なるように、温度データＴＤが変換温度データＥＴＤに変換される。これにより、発振周波数の温度特性における温度感度に応じて、変換温度データＥＴＤの傾きを調整することが可能となる。具体的には、温度感度が大きい温度範囲では変換温度データＥＴＤの傾きを大きくし、温度感度が小さい温度範囲では変換温度データＥＴＤの傾きを小さくできる。変換温度データＥＴＤによりルックアップテーブル１３１のアドレスが指定されるので、変換温度データＥＴＤの傾きが大きいほど、単位温度あたりのアドレス数が大きくなる。これにより、温度感度が大きい温度範囲では、単位温度あたりのアドレス割り当てを大きくし、温度感度が小さい温度範囲では、単位温度あたりのアドレス割り当てを小さくできるので、有限な容量のメモリーを効率的に利用しつつ高精度な温度補償を実現できる。
【0069】
また本実施形態では、演算回路１２０は、第１温度範囲に対応する変換温度データＥＴＤによってルックアップテーブル１３１から出力される周波数調整データの単位温度あたりのデータ数と、第２温度範囲に対応する変換温度データＥＴＤによってルックアップテーブル１３１から出力される周波数調整データの単位温度あたりのデータ数とが異なるように、変換温度データＥＴＤを出力する。
【0070】
上述したように、変換温度データＥＴＤの傾きが大きいほど、単位温度あたりのアドレス数が大きくなるので、変換温度データＥＴＤによってルックアップテーブル１３１から出力される周波数調整データの単位温度あたりのデータ数が大きくなる。単位温度あたりのデータ数が大きいほど、小さい温度刻みで周波数調整データがルックアップテーブル１３１に記憶されるため、温度感度が大きい温度範囲においても高精度な温度補償が可能となる。一方、単位温度あたりのデータ数が小さいほど、大きい温度刻みで周波数調整データがルックアップテーブル１３１に記憶されるため、温度感度が小さい温度範囲においてメモリーの利用効率が向上する。
【0071】
【0072】
開始点設定回路ＫＳＡは、図３の温度範囲ＲＴＡの開始温度Ｔａを設定する。開始温度Ｔａは、隣り合う温度範囲ＲＴＥとＲＴＡの境界であり、温度範囲ＲＴＡの下限である。具体的には、開始温度Ｔａは、開始温度Ｔａに対応した温度データＴＤ＝３２により設定される。開始点設定回路ＫＳＡは、温度データＴＤが３２以上であるとき、温度データＴＤから３２を減算した差分温度データＫＳＡＱ＝ＴＤ－３２を出力し、温度データＴＤが３２より小さいとき、差分温度データＫＳＡＱ＝０を出力する。乗算回路ＭＬＡは、差分温度データＫＳＡＱにゲイン０．５を乗算した出力データＭＬＡＱ＝ＫＳＡＱ×０．５＝（ＴＤ－３２）×０．５を出力する。ＴＤ＜３２においてＭＬＡＱ＝０である。
【0073】
開始点設定回路ＫＳＣは、図９の温度範囲ＲＴＣの開始温度Ｔｃを設定する。開始温度Ｔｃは、隣り合う温度範囲ＲＴＥとＲＴＣの境界であり、温度範囲ＲＴＣの上限である。具体的には、開始温度Ｔｃは、開始温度Ｔｃに対応した温度データＴＤ＝２４により設定される。開始点設定回路ＫＳＣは、温度データＴＤが２４以下であるとき、温度データＴＤから２４を減算すると共に符号を反転した差分温度データＫＳＣＱ＝－（ＴＤ－２４）を出力し、温度データＴＤが２４より大きいとき、差分温度データＫＳＣＱ＝０を出力する。乗算回路ＭＬＣは、差分温度データＫＳＣＱにゲイン０．５を乗算すると共に符号を反転した出力データＭＬＣＱ＝－（ＫＳＣＱ×０．５）＝（ＴＤ－２４）×０．５を出力する。ＴＤ＞２４においてＭＬＣＱ＝０である。
【0074】
加算回路１２６は、温度データＴＤと出力データＭＬＡＱと出力データＭＬＣＱとオフセット値ＥＱＯＦとを加算し、その結果を変換温度データＥＴＤとして出力する。温度範囲ＲＴＥではＥＴＤ＝ＴＤ＋ＥＱＯＦとなり、変換温度データＥＴＤの傾きは１である。温度範囲ＲＴＡではＥＴＤ＝ＴＤ＋（ＴＤ－３２）×０．５＋ＥＱＯＦ＝１．５×ＴＤ－１６＋ＥＱＯＦとなり、温度範囲ＲＴＣではＥＴＤ＝ＴＤ＋（ＴＤ－２４）×０．５＋ＥＱＯＦ＝１．５×ＴＤ－１２＋ＥＱＯＦとなる。温度データＴＤの係数は、ゲイン０．５に１を足した１．５となるので、変換温度データＥＴＤの傾きは１．５となる。
【0075】
以上の本実施形態では、演算回路１２０は、第１温度範囲の温度データＴＤに対して第１係数を乗算し、第２温度範囲の温度データＴＤに対して係数を乗算しない。
【0076】
図９の例において、温度範囲ＲＴＡ又はＲＴＣが第１温度範囲に対応し、温度範囲ＲＴＥが第２温度範囲に対応する。図９と図１０で説明したように、演算回路１２０は、温度範囲ＲＴＡとＲＴＣの温度データＴＤに対して係数１．５を乗算し、温度範囲ＲＴＥの温度データＴＤに対して係数を乗算しない。この例では、係数１．５が第１係数に対応する。
【0077】
本実施形態によれば、第１温度範囲において変換温度データＥＴＤの傾きが第１係数により設定され、第２温度範囲において変換温度データＥＴＤの傾きが１となる。これにより、演算回路１２０が、第１温度範囲における変換温度データＥＴＤの傾きと、第２温度範囲における変換温度データＥＴＤの傾きとが異なる変換処理を、実行できる。
【0078】
また本実施形態では、第１温度範囲における振動子１０の周波数温度特性の傾きは、第２温度範囲における周波数温度特性の傾きより大きい。このとき、第１係数は、１より大きい。なお、周波数温度特性は、発振周波数の温度特性のことである。また周波数温度特性の傾きは、周波数温度特性の温度感度に相当する。
【0079】
図９の例において、第２温度範囲に対応した温度範囲ＲＴＥは、図８において周波数温度特性の傾きが小さい室温付近に対応している。また、第１温度範囲に対応した温度範囲ＲＴＡ又はＲＴＣは、図８において周波数温度特性の傾きが室温付近よりも大きい温度範囲に対応している。
【0080】
本実施形態によれば、周波数温度特性の傾きが大きい第１温度範囲の温度データＴＤに対して、１より大きい第１係数が乗算されるので、第１温度範囲の変換温度データＥＴＤの傾きが１より大きくなる。これにより、周波数温度特性の傾きが大きい温度範囲において、ルックアップテーブル１３１のアドレス割り当てを大きくできる。
【0081】
また本実施形態では、第１温度範囲は、第２温度範囲に隣り合い、第２温度範囲よりも高い温度範囲である。演算回路１２０は、第１温度範囲の第１開始温度を設定する第１開始点設定回路と、第１開始温度より高い温度に対応する温度データＴＤに第１ゲインを乗算する第１乗算回路と、温度データＴＤと第１乗算回路の出力とを加算する加算回路１２６と、を含む。
【0082】
図９の例において、温度範囲ＲＴＡが第１温度範囲に対応し、温度範囲ＲＴＥが第２温度範囲に対応し、開始温度Ｔａが第１開始温度に対応する。図１０において、開始点設定回路ＫＳＡが第１開始点設定回路に対応し、乗算回路ＭＬＡが第１乗算回路に対応し、ゲイン０．５が第１ゲインに対応する。
【0083】
本実施形態によれば、第１開始温度より高い温度に対応する温度データＴＤに第１ゲインが乗算され、乗算後のデータに温度データＴＤが加算されることで、第１温度範囲の温度データＴＤに第１係数が乗算されたことと等価になる。即ち、第１係数は、第１ゲインに１を加算した値である。また、第２温度範囲の温度データＴＤは加算回路１２６から変換温度データＥＴＤとして出力されるだけなので、第２温度範囲の温度データＴＤには係数が乗算されない。
【0084】
図１１に、開始点設定回路ＫＳＡ、ＫＳＣと乗算回路ＭＬＡ、ＭＬＣの詳細構成例を示す。
【0085】
開始点設定回路ＫＳＡは、加算回路ＡＤａと符号反転回路ＳＲａ１とセレクターＳＬａ１とＲｅＬＵ回路ＲＬａとを含む。ＲｅＬＵは、Rectified Linear Unitの略である。
【0086】
加算回路ＡＤａは、温度データＴＤにオフセットＯＦＦａを加算する。符号反転回路ＳＲａ１は、加算回路ＡＤａの出力データの符号を反転する。セレクターＳＬａ１は、符号選択信号ＩＳＧａが０のとき、加算回路ＡＤａの出力データを選択し、符号選択信号ＩＳＧａが１のとき、符号反転回路ＳＲａ１の出力データを選択する。ＲｅＬＵ回路ＲＬａは、セレクターＳＬａ１の出力データが０より小さいとき、０を出力し、セレクターＳＬａ１の出力データが０以上のとき、そのデータをそのまま出力する。なお、オフセットＯＦＦａと符号選択信号ＩＳＧａは、レジスター１７０に記憶されている。
【0087】
図９の例では、オフセットＯＦＦａ＝－３２、符号選択信号ＩＳＧａ＝０に設定される。このとき、加算回路ＡＤａの出力データはＴＤ－３２であり、セレクターＳＬａ１はＴＤ－３２を選択し、ＲｅＬＵ回路ＲＬａは、ＴＤ≧３２のときＫＳＡＱ＝ＴＤ－３２を出力し、ＴＤ＜３２のときＫＳＡＱ＝０を出力する。温度範囲ＲＴＡの開始温度Ｔａは、オフセットＯＦＦａ＝－３２によって指定されており、オフセットＯＦＦａの絶対値３２が、開始温度Ｔａに対応する温度データとなっている。以上のようにして、図１０で説明した開始点設定回路ＫＳＡの動作が実現される。
【0088】
乗算回路ＭＬＡは、ビットシフト回路ＢＳａと符号反転回路ＳＲａ２とセレクターＳＬａ２とを含む。
【0089】
ビットシフト回路ＢＳａは、開始点設定回路ＫＳＡからの差分温度データＫＳＡＱをビットシフトすることで、差分温度データＫＳＡＱにゲインを乗算する。ビットシフトのシフト方向とシフト量は、ビットシフト値ＧＡａにより指定される。シフト方向は、ＬＳＢ方向又はＭＳＢ方向であり、シフト量は、シフトさせるビット数である。ビットシフトのゲインは、ＭＳＢ方向において２、４、８、・・・であり、ＬＳＢ方向において０．５、０．２５、０．１２５、・・・である。またシフト量ゼロのとき、ビットシフトのゲインは１である。符号反転回路ＳＲａ２は、ビットシフト回路ＢＳａの出力データの符号を反転する。セレクターＳＬａ２は、符号選択信号ＱＳＧａが０のとき、ビットシフト回路ＢＳａの出力データを選択し、符号選択信号ＱＳＧａが１のとき、符号反転回路ＳＲａ２の出力データを選択する。なお、ビットシフト値ＧＡａと符号選択信号ＱＳＧａは、レジスター１７０に記憶されている。
【0090】
図９の例では、ビットシフト値ＧＡａのシフト方向はＬＳＢ方向に設定され、シフト量は１ビットに設定される。即ち、ビットシフトのゲインは０．５である。また、符号選択信号ＱＳＧａ＝０に設定される。このとき、ビットシフト回路ＢＳａの出力データは（ＴＤ－３２）×０．５であり、セレクターＳＬａ２は（ＴＤ－３２）×０．５を選択する。これにより、ＴＤ≧３２のときＭＳＡＱ＝（ＴＤ－３２）×０．５が出力され、ＴＤ＜３２のときＭＳＡＱ＝０が出力される。以上のようにして、図１０で説明した乗算回路ＭＬＡの動作が実現される。
【0091】
開始点設定回路ＫＳＣは、加算回路ＡＤｃと符号反転回路ＳＲｃ１とセレクターＳＬｃ１とＲｅＬＵ回路ＲＬｃとを含む。乗算回路ＭＬＣは、ビットシフト回路ＢＳｃと符号反転回路ＳＲｃ２とセレクターＳＬｃ２とを含む。開始点設定回路ＫＳＣと乗算回路ＭＬＣの動作は、開始点設定回路ＫＳＡと乗算回路ＭＬＡの動作と同様なので説明を省略し、図９の例に適用した場合のみ説明する。
【0092】
図９の例では、オフセットＯＦＦｃ＝－２４、符号選択信号ＩＳＧｃ＝１に設定される。このとき、加算回路ＡＤｃの出力データはＴＤ－２４であり、セレクターＳＬｃ１は－（ＴＤ－２４）を選択し、ＲｅＬＵ回路ＲＬｃは、ＴＤ≦２４のときＫＳＣＱ＝－（ＴＤ－２４）を出力し、ＴＤ＞２４のときＫＳＣＱ＝０を出力する。温度範囲ＲＴＣの開始温度Ｔｃは、オフセットＯＦＦｃ＝－２４によって指定されており、オフセットＯＦＦｃの絶対値２４が、開始温度Ｔｃに対応する温度データとなっている。以上のようにして、図１０で説明した開始点設定回路ＫＳＣの動作が実現される。
【0093】
ビットシフト値ＧＡｃのシフト方向はＬＳＢ方向に設定され、シフト量は１ビットに設定される。即ち、ビットシフトのゲインは０．５である。また、符号選択信号ＱＳＧｃ＝１に設定される。このとき、ビットシフト回路ＢＳｃの出力データは－（ＴＤ－２４）×０．５であり、セレクターＳＬｃ２は（ＴＤ－２４）×０．５を選択する。これにより、ＴＤ≦２４のときＭＳＣＱ＝（ＴＤ－２４）×０．５が出力され、ＴＤ＞２４のときＭＳＣＱ＝０が出力される。以上のようにして、図１０で説明した乗算回路ＭＬＣの動作が実現される。
【0094】
４．温度センサー回路
図１２は、温度センサー回路１１０の詳細構成例である。温度センサー回路１１０は、イネーブルカウンター１１１とリングオシレーター１１２とカウンター１１３とを含む。
図１２は、温度センサー回路１１０の詳細構成例である。温度センサー回路１１０は、イネーブルカウンター１１１とリングオシレーター１１２とカウンター１１３とを含む。
【0095】
イネーブルカウンター１１１は、発振回路１６０が出力するクロック信号ＣＬＫに基づいて、イネーブル期間においてアクティブになるイネーブル信号ＥＮＲを出力する。具体的には、イネーブルカウンター１１１は、カウント開始と共にイネーブル信号ＥＮＲを非アクティブからアクティブにし、クロック信号ＣＬＫのクロック数をカウントし、カウント値が設定値ＣＴＳＥＴになったときイネーブル信号ＥＮＲをアクティブから非アクティブにする。設定値ＣＴＳＥＴは、例えば図３のレジスター１７０に記憶されており、設定値ＣＴＳＥＴを変えることで温度センサー回路１１０の検出分解能を変えることが可能である。
【0096】
リングオシレーター１１２は、イネーブル期間において発振し、発振信号ＲＮＧＱを出力する。リングオシレーター１１２は、例えば、ＮＡＮＤ回路と、ＮＡＮＤ回路の出力と第１入力の間に直列接続される偶数個のインバーターと、を含む。ＮＡＮＤ回路の第２入力にはイネーブル信号ＥＮＲが入力される。この場合、ハイレベルがアクティブに対応し、イネーブル信号ＥＮＲがハイレベルのときリングオシレーター１１２が発振し、イネーブル信号ＥＮＲがローレベルのときリングオシレーター１１２の発振が停止する。なお、上記構成は一例であって、リングオシレーター１１２の構成は上記に限定されない。
【0097】
カウンター１１３は、リングオシレーター１１２の発振信号ＲＮＧＱに基づいてカウント動作を行い、カウント値に基づく温度データＴＤを出力する。具体的には、カウンター１１３は、上記イネーブル期間において出力される発振信号ＲＮＧＱのパルス数をカウントし、そのカウント値を温度データＴＤとして出力する。なお、カウンター１１３は、発振信号ＲＮＧＱに基づいてカウント動作すればよく、例えば発振信号ＲＮＧＱを分周した信号のパルス数をカウントしてもよい。また、カウンター１１３は、カウント値に基づく温度データＴＤを出力すればよく、例えばカウント値を平滑化処理することで温度データＴＤを出力してもよい。
【0098】
温度センサー回路１１０は、間欠動作により間欠的に温度を測定する。具体的には、イネーブル期間とディセーブル期間が交互に設定され、温度センサー回路１１０は、各イネーブル期間において測定した温度データＴＤを出力する。ディセーブル期間は、イネーブル信号ＥＮＲが非アクティブとなっている期間である。ディセーブル期間の長さは、例えばイネーブル期間よりも十分に長い。なお、温度センサー回路１１０は、連続的に温度を測定してもよい。例えば、リングオシレーター１１２は連続的に発振し、カウンター１１３は、クロック信号ＣＬＫにより規定される一定期間毎にリセットされ、各一定期間におけるカウント値を温度データとして出力してもよい。
【0099】
以上のようにリングオシレーター１１２を用いて温度センサー回路１１０を構成することで、上述したアナログ温度センサーとＡ／Ｄ変換器を用いた温度センサー回路に比べて、消費電力とレイアウト面積を低減できる。
【0100】
また、アナログ温度センサーとＡ／Ｄ変換器を用いた温度センサー回路では、検出分解能を上げるためにアナログ温度センサーのノイズ低減又はＡ／Ｄ変換器の高分解能化が必要である。この点、本実施形態によれば、イネーブル期間を長くするだけで検出分解能を上げることが可能である。
【0101】
また、温度センサー回路１１０が間欠動作を行うことで、温度センサー回路１１０を更に低消費電力化できる。
【0102】
５．発振回路、周波数調整回路
図１３に、周波数調整回路１５０に含まれる調整回路１５４の詳細構成例と、振動子１０、発振回路１６０及び調整回路１５４の接続構成例と、を示す。調整回路１５４は、キャパシターアレイ回路ＣＡＣ１、ＣＡＣ２を含む。
図１３に、周波数調整回路１５０に含まれる調整回路１５４の詳細構成例と、振動子１０、発振回路１６０及び調整回路１５４の接続構成例と、を示す。調整回路１５４は、キャパシターアレイ回路ＣＡＣ１、ＣＡＣ２を含む。
【0103】
振動子１０の一端は端子ＴＸ１に接続され、振動子１０の他端は端子ＴＸ２に接続される。端子ＴＸ１、ＴＸ２は、回路装置１００の端子であり、例えば半導体基板に設けられたパッドである。端子ＴＸ１にはキャパシターＣＸ１の一端が接続され、キャパシターＣＸ１の他端はグランドノードに接続される。端子ＴＸ２にはキャパシターＣＸ２の一端が接続され、キャパシターＣＸ２の他端はグランドノードに接続される。キャパシターＣＸ１、ＣＸ２は、例えば、回路装置１００の外付け部品として設けられる。
【0104】
発振回路１６０は、振動子１０の他端から端子ＴＸ２を介して入力される信号ＳＩＮを反転増幅することで駆動信号ＳＤＲを生成し、その駆動信号ＳＤＲを、端子ＴＸ１を介して振動子１０の一端に出力する。発振回路１６０は、例えばインバーターであり、インバーターの入力ノードが端子ＴＸ２に接続され、出力ノードが端子ＴＸ１に接続される。但し、発振回路１６０はこれに限定されず、バイポーラートランジスターを用いた増幅回路等の様々な増幅回路であってよい。発振信号は、例えば駆動信号ＳＤＲであるが、これに限らず、発振信号は、発振回路１６０と振動子１０により構成される発振ループ内の信号であればよい。また、駆動信号ＳＤＲが図３のクロック信号ＣＬＫとして出力されてもよいし、回路装置１００は、駆動信号ＳＤＲをバッファリング又は分周することでクロック信号ＣＬＫを出力する出力回路を含んでもよい。
【0105】
キャパシターアレイ回路ＣＡＣ１は、端子ＴＸ１に接続され、キャパシターアレイ回路ＣＡＣ２は、端子ＴＸ２に接続される。以下、キャパシターアレイ回路ＣＡＣ１を例に構成を説明するが、キャパシターアレイ回路ＣＡＣ２も同様の構成である。
【0106】
キャパシターアレイ回路ＣＡＣ１は、第１～第ｍキャパシターと、第１～第ｍスイッチとを含む。ｍは２以上の整数である。第ｊキャパシターと第ｊスイッチは、端子ＴＸ１とグランドノードの間に直列接続される。ｊ＝１、２、・・・、ｍである。第１～第ｍスイッチの各スイッチは、補間回路１５２からの調整データＱＣＬによりオン又はオフに制御される。これにより、調整データＱＣＬに応じてキャパシターアレイ回路ＣＡＣ１の容量値が制御され、発振周波数が調整される。
【0107】
以上に説明した本実施形態の回路装置は、振動子を用いて発振信号を生成する発振回路と、周波数調整データに基づいて発振回路の発振周波数を調整する周波数調整回路と、温度データを出力する温度センサー回路と、演算回路と、記憶回路と、を含む。演算回路は、温度データが入力され、温度データを変換温度データに変換する変換処理を行う。記憶回路は、変換温度データと周波数調整データの対応を表すルックアップテーブルを記憶する。演算回路は、変換温度データをルックアップテーブルのアドレス範囲内に設定するオフセット加算処理を、変換処理として行う。
【0108】
本実施形態によれば、変換温度データをルックアップテーブルのアドレス範囲内に設定するオフセット加算処理が行われるので、動作温度範囲に対応したあるアドレス値の範囲を、ルックアップテーブルのアドレスの範囲内にできる。これにより、不使用アドレスが低減され、メモリーの使用効率を向上できる。
【0109】
また本実施形態では、演算回路は、温度データに対する変換温度データの傾きを、係数の乗算により設定する乗算処理と、オフセット加算処理とを、変換処理として行ってもよい。
【0110】
本実施形態によれば、乗算処理によって、温度データに対する変換温度データの傾きが設定されるので、ルックアップテーブルのアドレス範囲と、変換温度データの範囲とをほぼ同じにできる。これにより、不使用アドレスが低減される。
【0111】
また本実施形態では、回路装置の動作温度範囲に対応する温度データの範囲が、ルックアップテーブルのアドレス範囲よりも小さいとき、係数は、１より大きくてもよい。
【0112】
本実施形態によれば、乗算処理で用いられる係数が１より大きいことで、変換温度データの傾きが１より大きくなるので、動作温度範囲における温度データの範囲よりも変換温度データの範囲の方が大きくなる。これにより、温度データの範囲が、ルックアップテーブルのアドレス範囲よりも小さいとき、変換温度データの範囲が、ルックアップテーブルのアドレス範囲に近づき、不使用アドレスが低減される。
【0113】
また本実施形態では、演算回路は、ビットシフトにより乗算処理を行ってもよい。
【0114】
本実施形態によれば、乗算にビットシフトが用いられることで、乗算の演算負荷が低減される。例えばリアルタイムクロック装置等の低消費電力が要求される発振器において、消費電力の増加を抑えながらメモリーの使用効率を向上できる。
【0115】
また本実施形態では、演算回路は、温度データに対して第１ビットシフトを行う第１ビットシフト回路と、温度データに対して第２ビットシフトを行う第２ビットシフト回路と、加算回路と、を含んでもよい。加算回路は、第１ビットシフト回路の出力データと、第２ビットシフト回路の出力データと、オフセット加算処理のオフセット値とを加算してもよい。
【0116】
本実施形態によれば、第１ビットシフト回路の出力データと、第２ビットシフト回路の出力データと、が加算されることで、第１ビットシフトのゲインと第２ビットシフトのゲインとが加算された係数が、温度データに乗算される。また、オフセット値が加算されることで、変換温度データをルックアップテーブルのアドレス範囲内に設定するオフセット加算処理が、実現される。
【0117】
また本実施形態では、回路装置は、第１ビットシフトのビットシフト値と第２ビットシフトのビットシフト値とを記憶するビットシフト値レジスターを含んでもよい
【0118】
本実施形態によれば、ビットシフト値により第１ビットシフトのゲインが設定され、ビットシフト値により第２ビットシフトのゲインが設定される。そして、それらのゲインによって、乗算処理の係数が設定される。
【0119】
また本実施形態では、回路装置は、オフセット加算処理のオフセット値を記憶するオフセット値レジスターを含んでもよい。
【0120】
本実施形態によれば、オフセット値レジスターが、各デバイスの温度データのオフセットに応じたオフセット値を記憶できる。これにより、複数のデバイスにおける温度データのオフセットばらつきを、オフセット加算処理により低減できる。
【0121】
また本実施形態では、回路装置の動作温度範囲に対応する温度データの範囲に２ｋが含まれ、ｋが２以上の整数であるとき、演算回路は、温度データを０～２ｋ－１の範囲内の変換温度データに変換してもよい。
【0122】
温度データＴＤの範囲に２ｋが含まれるとき、温度データをアドレスに用いると０～２ｋ＋１－１のアドレス範囲を準備する必要がある。本実施形態によれば、演算回路は、温度データを０～２ｋ－１の範囲内の変換温度データに変換することで、アドレス範囲を０～２ｋ－１にでき、不使用アドレスを低減できる。
【0123】
また本実施形態では、演算回路は、第１温度範囲における温度データに対する変換温度データの傾きと、第２温度範囲における温度データに対する変換温度データの傾きとが異なる変換処理を行ってもよい。
【0124】
本実施形態によれば、温度範囲に応じて変換温度データの傾きが異なるように、温度データが変換温度データに変換される。これにより、発振周波数の温度特性における温度感度に応じて、変換温度データの傾きを調整することが可能となる。変換温度データによりルックアップテーブルのアドレスが指定されるので、変換温度データの傾きが大きいほど、単位温度あたりのアドレス数が大きくなる。これにより、有限な容量のメモリーを効率的に利用しつつ高精度な温度補償を実現できる。
【0125】
また本実施形態では、演算回路は、第１温度範囲に対応する変換温度データによってルックアップテーブルから出力される周波数調整データの単位温度あたりのデータ数と、第２温度範囲に対応する変換温度データによってルックアップテーブルから出力される周波数調整データの単位温度あたりのデータ数とが異なるように、変換温度データを出力してもよい。
【0126】
単位温度あたりのデータ数が大きいほど、小さい温度刻みで周波数調整データがルックアップテーブルに記憶されるため、温度感度が大きい温度範囲においても高精度な温度補償が可能となる。一方、単位温度あたりのデータ数が小さいほど、大きい温度刻みで周波数調整データがルックアップテーブルに記憶されるため、温度感度が小さい温度範囲においてメモリーの利用効率が向上する。
【0127】
また本実施形態では、温度センサー回路は、リングオシレーターと、カウンターと、を含んでもよい。カウンターは、リングオシレーターの発振信号に基づいてカウント動作を行い、カウント値に基づく温度データを出力してもよい。
【0128】
本実施形態によれば、アナログ温度センサーとＡ／Ｄ変換器を用いた温度センサー回路に比べて、消費電力とレイアウト面積を低減できる。また、イネーブル期間を長くするだけで検出分解能を上げることが可能であるため、アナログ温度センサーとＡ／Ｄ変換器を用いた温度センサー回路に比べて、簡素な手法で検出分解能を向上できる。
【0129】
また本実施形態の発振器は、上記のいずれかに記載の回路装置と、振動子と、を含む。
【0130】
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、より広義又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、振動子及び発振器の構成及び動作等も、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】
【0131】
１０…振動子、１００…回路装置、１１０…温度センサー回路、１１１…イネーブルカウンター、１１２…リングオシレーター、１１３…カウンター、１２０…演算回路、１２１…第１ビットシフト回路、１２２…第２ビットシフト回路、１２５，１２６…加算回路、１３０…記憶回路、１３１…ルックアップテーブル、１５０…周波数調整回路、１５２…補間回路、１５４…調整回路、１６０…発振回路、１７０…レジスター、１７１…オフセット値レジスター、１７２…ビットシフト値レジスター、２００…発振器、ＢＳ１，ＢＳ２…ビットシフト値、ＣＬａ，ＣＬｂ…周波数調整データ、ＥＱＯＦ…オフセット値、ＥＴＤ…変換温度データ、ＫＳＡ，ＫＳＣ…開始点設定回路、ＭＬＡ，ＭＬＣ…乗算回路、ＲＴＡ，ＲＴＣ，ＲＴＥ…温度範囲、ＴＤ…温度データ、Ｔａ，Ｔｃ…開始温度
【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】