特表 2024-547012 発振器周波数精度及び振幅制御

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-26

(54)【発明の名称】発振器周波数精度及び振幅制御

(51)【国際特許分類】

   H03B 5/32 20060101AFI20241219BHJP

【ＦＩ】

H03B5/32 J

H03B5/32 C

H03B5/32 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024536261

(86)(22)【出願日】2022-12-14

(85)【翻訳文提出日】2024-08-08

(86)【国際出願番号】 US2022052768

(87)【国際公開番号】W WO2023114249

(87)【国際公開日】2023-06-22

(31)【優先権主張番号】63/289,677

(32)【優先日】2021-12-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】18/078,723

(32)【優先日】2022-12-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】507107291

【氏名又は名称】テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】230129078

【弁護士】

【氏名又は名称】佐藤 仁

(72)【発明者】

【氏名】ヘイゲン グラフ

(72)【発明者】

【氏名】ダニエル グリフィス

【テーマコード（参考）】

5J079

【Ｆターム（参考）】

5J079BA12

5J079BA32

5J079DA12

5J079FA22

5J079FB09

5J079FB38

5J079FB39

5J079FB40

5J079GA09

5J079KA01

(57)【要約】

幾つかの例において、電子デバイス（１０４）が、出力信号を提供するように構成される発振器回路（１１８）と、発振器回路に結合されるコントローラ（１１２）とを含む。コントローラは、第１の目標レート及び第２の目標レートを受け取り、第１の目標レートに基づいて出力信号の周波数精度を動的に調節し、第２の目標レートに基づいて出力信号の振幅を動的に調節するように構成される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子デバイスであって、
出力信号を提供するように構成される発振器回路と、
前記発振器回路に結合されるコントローラと、
を含み、
前記コントローラが、
第１及び第２の目標レートを受け取り、
前記第１の目標レートに基づいて前記出力信号の周波数精度を動的に調節し、
前記第２の目標レートに基づいて前記出力信号の振幅を動的に調節する、
ように構成される、
電子デバイス。

【請求項2】

請求項１に記載の電子デバイスであって、前記発振器回路が可変コンデンサを含み、前記コントローラが、前記可変コンデンサを調節することによって前記周波数精度を動的に調節するように構成される、電子デバイス。

【請求項3】

請求項１に記載の電子デバイスであって、前記発振器回路が可変抵抗器を含み、前記コントローラが、前記可変抵抗器を調節することによって前記振幅を動的に調節するように構成される、電子デバイス。

【請求項4】

請求項１に記載の電子デバイスであって、前記発振器回路に結合される第２のコントローラをさらに含み、前記第２コントローラが、前記出力信号の前記振幅を制御するために前記発振器回路内の電流ミラーを調節するように構成される、電子デバイス。

【請求項5】

請求項１に記載の電子デバイスであって、前記コントローラが、前記発振器回路の水晶のエネルギーを目標範囲内に維持するために、前記周波数精度及び前記振幅の調節を交互に行うように構成される、電子デバイス。

【請求項6】

請求項１に記載の電子デバイスであって、前記発振器回路がピアス発振器回路である、電子デバイス。

【請求項7】

電子デバイスであって、
発振器回路であって、前記発振器回路の出力信号の周波数精度を制御するように構成される第１の調節可能な構成要素と、前記出力信号の振幅を制御するように構成される第２の調節可能な構成要素とを含む、前記発振器回路と、
前記発振器回路に結合されるコントローラと、
を含み、
前記コントローラが、
第１の閾値レートを超えない第１のレートで、前記第１の調節可能な構成要素の第１の値を第１の目標値に調節し、
レート 第２の閾値レートを超えない第２のレートで、前記第２の調節可能な構成要素の第２の値を第２の目標値に調節する、
ように構成され、
前記第１の目標値及び前記第１の閾値レートが、前記コントローラへの動的に調節可能な入力であり、
前記第２の目標値及び前記第２の閾値レートが、前記コントローラへの動的に調節可能な入力である、
電子デバイス。

【請求項8】

請求項７に記載の電子デバイスであって、前記発振器回路が水晶発振器回路である、電子デバイス。

【請求項9】

請求項７に記載の電子デバイスであって、前記発振器回路がピアス発振器回路である、電子デバイス。

【請求項10】

請求項７に記載の電子デバイスであって、前記第１の調節可能な構成要素が、前記発振器回路の増幅器に結合される可変コンデンサである、電子デバイス。

【請求項11】

請求項７に記載の電子デバイスであって、前記第２の調節可能な構成要素が、可変抵抗を提供するように構成される可変抵抗器である、電子デバイス。

【請求項12】

請求項７に記載の電子デバイスであって、前記発振器回路の電流ミラーを調節することによって前記出力信号の前記振幅を制御するように構成される第２のコントローラをさらに含み、前記電流がミラー前記発振器回路の増幅器に結合される、電子デバイス。

【請求項13】

請求項７に記載の電子デバイスであって、前記第１の閾値レートがステップサイズと時間増分とを含み、前記ステップサイズが、前記時間増分のインスタンスごとに前記第１の目標値に向かう前記第１の値における最大許容変化を示す、電子デバイス。

【請求項14】

請求項７に記載の電子デバイスであって、前記コントローラが、前記発振器回路の水晶におけるエネルギーを目標範囲内に維持するために、前記第１の調節可能な構成要素に対する調節と第２の調節可能な構成要素に対する調節と交互に行うように構成される、電子デバイス。

【請求項15】

方法であって、
発振器出力信号の周波数精度について第１の目標値及び第１の閾値レートを受け取ることと、
前記発振器出力信号の振幅について第２の目標値及び第２の閾値レートを受け取ることと、
前記発振器出力信号の前記周波数精度の第１の値を前記第１の目標値に向けて前記第１の閾値レートに等しいかそれ以下のレートで調節することと、
前記発振器出力信号の前記振幅の第２の値を前記第２の目標値に向けて前記第２の閾値レートに等しいかそれ以下のレートで調節することと、
を含む、方法。

【請求項16】

請求項１５に記載の方法であって、前記第１の閾値レートがステップサイズと時間増分とを含み、前記ステップサイズが、前記時間増分インスタンスごとに前記第１の目標値に向かう前記第１の値における最大許容変化を示す、方法。

【請求項17】

請求項１５に記載の方法であって、時間増分を受け取ることと、前記第１の値の前記調節を前記時間増分だけ遅らせることとをさらに含む、方法。

【請求項18】

請求項１５に記載の方法であって、前記第１の値を調節することが、発振器内の増幅器に結合される可変コンデンサを調節することを含み、前記発振器が前記発振器出力信号を出力するように構成される、方法。

【請求項19】

請求項１８に記載の方法であって、前記第２の値を調節することが、前記発振器内に可変抵抗を提供するように構成される可変抵抗器を調節することを含む、方法。

【請求項20】

請求項１８に記載の方法であって、前記発振器の結晶におけるエネルギーを目標範囲内に維持するために、前記第１の値に対する調節と前記第２の値に対する調節とを交互に行うことをさらに含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

回路は様々な動作を実施する。回路動作の中にはクロック信号が役に立つものがあることがある。発振器はこのようなクロック信号を回路に提供し得る。発振器は、異なる周波数を有するクロック信号を提供し得、或る発振器が様々な精度レベルで特定の周波数のクロック信号を提供し得る。例えば、高いクロック信号周波数精度レベルを要求する応用例（無線周波数通信など）において、或る発振器が高電力モードで動作し得、目標周波数からわずかにしか変動しないクロック信号を提供する。逆に、低いクロック信号周波数精度レベルしか必要としない応用例（アイドリング計時など）において、或る発振器が低電力モードで動作し得、目標周波数からより大きく変動し得るクロック信号を提供する。

【発明の概要】

【0002】

幾つかの例において、電子デバイスが、出力信号を提供するように構成される発振器回路と、発振器回路に結合されるコントローラとを含む。コントローラは、第１及び第２の目標レートを受け取り、第１の目標レートに基づいて出力信号の周波数精度を動的に調節し、第２の目標レートに基づいて出力信号の振幅を動的に調節するように構成される。

【0003】

幾つかの例において、或る方法が、発振器出力信号の周波数精度について第１の目標値及び第１の閾値レートを受け取ることと、発振器出力信号の振幅について第２の目標値及び第２の閾値レートを受け取ることと、発振器出力信号の周波数精度の第１の値を前記第１の目標値に向けて第１の閾値レートに等しいかそれ以下のレートで調節することと、発振器出力信号の振幅の第２の値を第２の目標値に向けて第２の閾値レートに等しいかそれ以下のレートで調節することとを含む。

【図面の簡単な説明】

【0004】

【図1】様々な例における、発振器周波数精度及び振幅を制御するように構成されるシステムのブロック図である。

【0005】

【図2】様々な例における、発振器周波数精度及び振幅を制御するように構成される電子デバイスの回路概略図である。

【0006】

【図3】様々な例における、発振器周波数精度及び振幅を制御するように構成される電子デバイスの動作を示すタイミング図である。

【0007】

【図4】様々な例における、発振器周波数精度及び振幅を制御するように構成される電子デバイスの振幅コントローラのブロック図である。

【0008】

【図5】様々な例における、発振器周波数精度及び振幅を制御するように構成される電子デバイスを動作させるのに有用なデータ構造を示す。

【0009】

【図6】様々な例における、発振器周波数精度及び振幅を制御するように構成される電子デバイスのモードコントローラのブロック図である。

【0010】

【図7】様々な例における、発振器周波数精度及び振幅を制御するように構成される電子デバイスを動作させるのに有用なデータ構造を示す。

【0011】

【図8】様々な例における、発振器周波数精度及び振幅を制御するように構成される電子デバイスを動作させるための方法のフローチャートである。

【0012】

【図9】様々な例における、発振器周波数精度及び振幅を制御するように構成される電子デバイスの回路概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

上述したように、発振器が、消費電力とクロック信号周波数精度とのトレードオフを利用する様々な動作モードを有する。例えば、或る発振器が、大量の電力を消費するが極めて正確なクロック信号周波数を提供する第１の電力モードと、少量の電力しか消費しないが精度が劣るクロック信号周波数を提供する第２の電力モードとを有し得る。

【0014】

ただし、多くの応用例において、二つの発振器電力モードでは適切な粒度が得られない。応用例の中には、第１の電力モードと第２の電力モードとの間に付加的な電力モードを必要とするものがあり得る。例えば、或るアプリケーションが、高い周波数精度で多い消費電力又は低い周波数精度で少ない消費電力ではなく、中程度の周波数精度で中程度の消費電力を必要とすることがある。他のアプリケーションが、さらに細かい粒度を必要とすることがある。

【0015】

また、電力モード間の勾配が大きいと、発振器回路が不安定になり得る。例えば、大電力・高周波数精度モードから小電力・低周波数精度モードに切り替えると、発振器回路水晶のエネルギー量が大きく変動し得る。発振器回路水晶に適用されるこのエネルギー勾配は、発振器回路を不安定にし得、その結果、クロックパルスの形状異常、クロックパルスの消失、又は発振の停止が生じ得る。

【0016】

本説明は、上述の課題を軽減する電子デバイスの様々な例を提供するものである。具体的には、電子デバイスは、水晶発振器回路と、発振器回路に結合されるデジタルコントローラとを含む。デジタルコントローラは、発振器回路クロック信号のための目標振幅及び周波数精度レベルを特定する入力を（例えば、電子デバイス内のプロセッサから）受け取る。こういった入力は、また、発振器が現在の振幅及び周波数精度レベルから目標の振幅及び周波数精度レベルに移行するレートを特定する。デジタルコントローラは、可変コンデンサ、可変抵抗器、電流ミラーなどの発振器回路内の構成要素を制御して、デジタルコントローラへの入力によって特定される目標振幅及び周波数精度レベルを達成する。また、デジタルコントローラは、発振器回路を制御して、デジタルコントローラへの入力によって特定される目標レートレートでこれらの目標振幅及び周波数精度レベルを達成する。このようにして、発振器回路は、特定のクロック信号振幅及び周波数精度レベルを高い粒度レベルで提供するように制御され得る。また、発振器回路は、目標クロック信号振幅及び周波数精度レベルに滑らかで緩やかに移行するように制御され得、そのため、発振器回路水晶における大きなエネルギー勾配から派生する発振器回路の不安定化が回避される。

【0017】

図１は、様々な例における、発振器周波数精度及び電力（例えば、振幅）を制御するように構成されるシステム１００のブロック図である。例示のシステム１００は、パーソナルコンピュータ、サーバー、機器、ネットワーキング装置、自動車、航空機、宇宙船、又は、発振器を含み得る任意のその他の適切な技術とし得、又はそれらを含み得、或いはそれらの一部とし得る。システム１００は、プロセッサ１０２、電子デバイス１０４、回路１０６、及びストレージ１０８を含む。幾つかの例において、電子デバイス１０４の構成要素は、単一の半導体パッケージに含まれる。幾つかの例において、電子デバイス１０４の構成要素は、二つ又はそれ以上の半導体パッケージに分布する。回路１０６は、発振器によって生成されるクロック信号を用いる任意のタイプの回路である。回路１０６は、クロック信号を利用して、例えば、無線周波数、コンピューティング、及び／又は計時応用例を実施し得る。ストレージ１０８は、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）や読出し専用メモリ（ＲＯＭ）など、任意の適切なタイプのストレージである。幾つかの例において、プロセッサ１０２、電子デバイス１０４、回路１０６、及び／又はストレージ１０８は、（明示的に示さない）共通のプリント回路基板上に共に実装される。他の例において、プロセッサ１０２、電子デバイス１０４、回路１０６、及び／又はストレージ１０８は、二つ又はそれ以上のプリント回路基板上に搭載される。

【0018】

ストレージ１０８は実行可能コード１１０を含み、実行可能コード１１０は、プロセッサ１０２によって実行されると、プロセッサ１０２に、本明細書においてプロセッサ１０２に帰する作用の一部又は全部を実施する。電子デバイス１０４はデジタルコントローラ１１２を含み、デジタルコントローラ１１２は、振幅コントローラ１１４及びモードコントローラ１１６を含む。振幅コントローラ１１４及びモードコントローラ１１６の例示の構造及び動作を後述する。電子デバイス１０４はまた、発振器回路１１８を含み、その例示の構造及び動作についても後述する。プロセッサ１０２は一つ又は複数のレジスタ１２０を含み、その例示の動作を後述する。

【0019】

接続１２２が、プロセッサ１０２と振幅コントローラ１１４とを結合する。接続１２４が、プロセッサ１０２とモードコントローラ１１６とを結合する。接続１２６が、振幅コントローラ１１４と発振器回路１１８とを結合する。接続１２８が、モードコントローラ１１６と発振器回路１１８とを結合する。接続１３０が、発振器回路１１８を回路１０６に結合する。振幅フィードバック接続１３２が、発振器回路１１８を振幅コントローラ１１４及びモードコントローラ１１６に結合する。発振器回路１１８は水晶１３４に結合される。幾つかの例において、水晶１３４は電子デバイス１０４の一部であり、他の例において、水晶１３４は電子デバイス１０４の外部にある。同様に、図１において電子デバイス１０４内にあるとして示す様々な構成要素は、幾つかの例において、電子デバイス１０４の外部にあってもよい。本明細書において説明する様々な接続は、例であり、本記載の範囲を制限するものではない。図面において、或る接続を横切って延びる斜線は、その接続が複数の接続を含み得ることを示すが、本明細書において明瞭さ及び簡潔さを保つために単一の接続として表し、参照する。横切る斜線を有しない接続に一つ又は複数の接続が含まれる場合も、本記載の範囲内である。同様に、本記載の範囲は、図面に示す構成要素の精密な構成に限定されない。

【0020】

動作において、発振器回路１１８は、回路１０６にクロック信号ＣＬＫを提供する。回路１０６は、ＣＬＫを任意の適切な方式で用いる。デジタルコントローラ１１２は、レジスタ１２０から受け取る入力に基づいて発振器回路１１８を制御する。例えば、デジタルコントローラ１１２は、発振器回路１１８内の構成要素を動的に調節して、ＣＬＫの振幅及び周波数精度を動的に制御する。例えば、デジタルコントローラ１１２は、発振器回路１１８内の可変コンデンサを調節して、ＣＬＫの周波数を目標周波数により正確に合致させ得る。同様に、デジタルコントローラ１１２は、発振器回路１１８内の可変コンデンサを調節して、ＣＬＫの周波数を目標周波数に対してより大きな度合いで変動させ得る（例えば、デジタルコントローラ１１２は、ＣＬＫ周波数精度が低下することを許容し得る）。例えば、デジタルコントローラ１１２は、発振器回路１１８内の可変抵抗器、発振器回路１１８内の電流ミラー、又はそれらの組合せを調節して、ＣＬＫの振幅を増加又は減少させ得る。後述するように、幾つかの例において、振幅コントローラ１１４は、接続１２６を介して発振器回路１１８の電流ミラーを調節することによってＣＬＫの振幅を制御するように構成される。同様に、後述するように、幾つかの例において、モードコントローラ１１６は、接続１２８を介して、それぞれ、発振器回路１１８の可変抵抗器及び可変コンデンサを調節することによって、ＣＬＫの振幅及びＣＬＫの周波数精度を制御するように構成される。振幅フィードバック接続１３２は、発振器回路１１８から振幅コントローラ１１４及びモードコントローラ１１６に振幅フィードバックを提供して、振幅コントローラ１１４及びモードコントローラ１１６がＣＬＫの目標振幅を維持し得るようにする。

【0021】

振幅コントローラ１１４及びモードコントローラ１１６は、上述したように、また下記にさらに詳細に説明するように、発振器回路１１８を操作することによってＣＬＫを制御する。幾つかの例において、振幅コントローラ１１４及びモードコントローラ１１６の挙動は、レジスタ１２０の内容によって決定される。言い換えると、エンジニア、設計者、コンピュータ科学者、又はソフトウェア開発者などのユーザが、プロセッサ１０２に（例えば、キーボード、マウス、マイクなどの入力デバイスを用いて）ＣＬＫの目標振幅及び目標周波数精度について指示し得る。ユーザはまた、プロセッサ１０２に、ＣＬＫの振幅及び周波数精度が目標振幅及び目標周波数精度に変更される目標レートについて指示することもできる。上述したように、振幅及び／又は周波数精度の急激な変化は、発振器回路１１８を不安定にし得る。そのため、幾つかの例において、目標レートが、ＣＬＫの振幅及び周波数の精度の滑らかで緩やかな変化を容易にする。プロセッサ１０２は、このような入力を受け取り、それを、振幅コントローラ１１４及びモードコントローラ１１６が理解し得るデータ形式など、任意の適切なデータ形式でレジスタ１２０に格納する。振幅コントローラ１１４は、接続１２２を介してレジスタ１２０の内容を読み出し、モードコントローラ１１６は、接続１２４を介してレジスタ１２０の内容を読み出す。次いで、振幅コントローラ１１４及びモードコントローラ１１６は、フェッチされたレジスタの内容に基づいて発振器回路１１８を制御するように動作する。本記載の残りの部分では、図２～図９を参照して、図１の様々な構成要素をさらに詳細に説明する。

【0022】

図２は、様々な例における電子デバイス１０４の回路概略図である。上述したように、電子デバイス１０４は、発振器回路１１８に結合されるデジタルコントローラ１１２を含む。幾つかの例において、発振器回路１１８はピアス（Pierce）発振器回路である。本記載の範囲は、コルピッツ（Colpitts）発振器回路及びクラップ（Clapp）発振器回路など、その他の発振器回路を含む。図２は発振器回路１１８を水晶発振器回路として示すが、非水晶発振器回路も有用であり得る。例示の発振器回路１１８が、トランジスタ２０６（例えば、金属酸化物半導体ＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ）などの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ））とトランジスタ２０８（例えば、ＦＥＴ）とを含む、電流ミラー２０４を含む。幾つかの例において、トランジスタ２０６及び２０８はｐ型ＦＥＴである。トランジスタ２０６及び２０８のソースは、互いに結合され、電圧源２０９に結合される。トランジスタ２０６及び２０８のゲートはノード２１２において互いに結合される。トランジスタ２０６のドレインはノード２１２に結合される。トランジスタ２０８のドレインはノード２１３に結合される。

【0023】

ノード２１２は、可変抵抗器２１０（例えば、デジタル電位差計）の第１の端部に結合される。可変抵抗器２１０の第２の端部がノード２２２に結合される。

【0024】

ノード２１３は抵抗器２１１の第１の端部に結合される。抵抗器２１１の第２の端部がノード２１４に結合される。水晶１３４（例えば、圧電結晶）は、ノード２１３及び２１４にわたって結合される。トランジスタ２１６（例えば、ｎ型ＦＥＴ）がノード２１３と２２２との間に結合される。例えば、トランジスタ２１６のドレインがノード２１３に結合され、トランジスタ２１６のソースがノード２２２に結合される。トランジスタ２１６のゲートがノード２１４に結合される。

【0025】

可変コンデンサ２１８（例えば、デジタル調整可能コンデンサ、デジタルプログラム可能可変コンデンサ）が、ノード２１３と２２２の間に結合される。可変コンデンサ２２０が、ノード２１４と２２２の間に結合される。可変コンデンサ２１８及び２２０は、負荷コンデンサと称することがある。ノード２２２は別の電圧源２２４に結合される。幾つかの例において、電圧源２２４は接地される。

【0026】

振幅検出器２２６が、ノード２１４に結合される入力を有する。幾つかの例において、振幅検出器２２６は、水晶１３４に並列にノード２１３及び２１４に結合され得る。振幅検出器２２６は、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）２２８の入力に結合される出力を有する。ＡＤＣ２２８の出力が、振幅フィードバック接続１３２に結合される。発振器回路１１８の出力は、ノード２１３において接続１３０として記され、クロック信号ＣＬＫを提供する。

【0027】

デジタルコントローラ１１２は、振幅コントローラ１１４とモードコントローラ１１６とを含む。振幅コントローラ１１４及びモードコントローラ１１６への振幅フィードバック接続１３２は、発振器回路１１８からの振幅フィードバックを提供する。幾つかの例において、図１に示すように、振幅フィードバック接続１３２は、モードコントローラ１１６に直接結合し、振幅コントローラ１１４に直接結合する。他の例において、振幅フィードバック接続１３２はモードコントローラ１１６に直接結合し、モードコントローラ１１６は、図２に示すように、振幅フィードバック接続１３２（一貫性を保つためにモードコントローラ１１６に提供される接続１３２と番号１３２を共用する）上の振幅フィードバック信号を振幅コントローラ１１４に提供する。他の構成も企図される。

【0028】

振幅コントローラ１１４は、接続１２２を介して目標比入力を受け取る。目標比は、振幅コントローラ１１４に対して、ＣＬＫの目標振幅を達成するように振幅コントローラ１１４が発振器回路１１８内の電流ミラー２０４を制御する方式を示す。幾つかの例において、振幅コントローラ１１４は、レジスタ１２０（図１）から目標比を受け取る。

【0029】

モードコントローラ１１６は、レジスタ１２０（図１）から接続１２４を介して入力を受け取る。上述したように、図面に示す一つ又は複数の接続は、単一接続として示す場合でも、複数の物理接続を含み得る。例えば、接続１２４は、３つの目標入力接続、３つの時間増分入力接続、及び３つのステップサイズ入力接続の９つの物理的接続を含み得る。３つの目標入力接続は、可変抵抗器２１０、可変コンデンサ２１８、及び可変コンデンサ２２０についての目標値を示す。３つの時間増分入力接続は、モードコントローラ１１６が、可変抵抗器２１０、可変コンデンサ２１８、及び可変コンデンサ２２０についての目標値を受け取ってから、発振器回路１１８においてこれらの目標値を有効にするまでの待機時間を示す。３つのステップサイズ入力接続は、可変抵抗器２１０、可変コンデンサ２１８、及び可変コンデンサ２２０を調節するときにモードコントローラ１１６が取り得る最大ステップを示す。例えば、ステップサイズ入力は、可変抵抗器２１０を調節するときに、モードコントローラ１１６が、可能な限り粒度が小さいステップを取ることを示し得る。そのため、モードコントローラ１１６は、可変抵抗器２１０へのデジタル制御出力を００００から０１００に変更する代わりに、可変抵抗器２１０へのデジタル制御出力を００００から０００１、次いで００１０、次いで００１１、次いで０１００に変更し得る。このようにして、モードコントローラ１１６は、発振器回路１１８内の抵抗値と静電容量値の間の滑らかで緩やかな変化を達成する。図２は３つの別個の接続を含み得る接続１２８も示す。第一の接続は、モードコントローラ１１６から可変抵抗器２１０への出力接続であり、これによって可変抵抗器２１０が制御され、第２の接続は、モードコントローラ１１６から可変コンデンサ２１８への出力接続であり、これによって可変コンデンサ２１８が制御され、第３の接続は、モードコントローラ１１６から可変コンデンサ２２０への出力接続であり、これによって可変コンデンサ２２０が制御される。

【0030】

ここで、電子デバイス１０４の動作を説明する。まず、発振器回路１１８の動作を説明し、次にデジタルコントローラ１１２の動作を説明する。水晶１３４は圧電結晶である。したがって、水晶１３４の両端に電圧が印加されると、水晶１３４は物理的に変形する。水晶１３４の両端に電圧が印加されなくなると、水晶１３４は、その物理的変形を反転し、その端子間（例えば、ノード２１３と２１４）に電圧を提供する。トランジスタ２１６は増幅器として動作し、トランジスタ２１６のゲートにおける小さな電圧変化によってドレイン電流に大きな変化が生じる。水晶１３４及びトランジスタ２１６は、ループ内で共に結合される。ループは、トランジスタ２１６、ノード２１３、水晶１３４、及びノード２１４を含む。可変コンデンサ２１８、２２０（これらは負荷コンデンサと称することもある）は、それぞれノード２１３及び２１４に結合されるので、可変コンデンサ２１８、２２０もループの一部となる。ループを通る電圧は、振動し始め、バルクハウゼン（Barkhausen）基準として知られる或る振動基準が満たされている限り振動し続ける。振動に関するバルクハウゼン基準は、ｉ）所望の振動周波数においてループ周りの利得の積が少なくとも１でなければならないことと、ｉｉ）ループ周りの総位相シフトが０又は２π（３６０度）の任意の整数倍でなければならないこととを含む。バルクハウゼン基準が満たされると、ループは振動の開始フェーズを開始する。具体的には、トランジスタ２１６が、ループ内のイズ（回路内の任意のソースからの任意のイズであり得る）を増幅し、増幅された信号を水晶１３４に提供する。水晶１３４は、固有の共振周波数を有し、この共振周波数を有する信号にのみ応答することによってフィルタとして動作する。水晶１３４は他の周波数の信号には応答しない。水晶１３４は共振周波数の信号をトランジスタ２１６に戻し、トランジスタ２１６は水晶１３４から受け取った信号を増幅し、増幅した信号を水晶１３４に提供する。この増幅及び周波数フィルタリングの振動プロセスは、トランジスタ２１６と水晶１３４の間で継続する。この振動は、ループがバルクハウゼン基準を満たす限り継続する。

【0031】

図２のループは、ｉ）トランジスタ２１６が少なくとも１の利得を提供するように選択され、ｉｉ）トランジスタ２１６と水晶１３４と可変コンデンサ２１８及び２２０とを含むループ周りの総位相シフトが０又は２πの整数倍になるように設計されるので、バルクハウゼン基準を満足する。例えば、水晶１３４は、可変コンデンサ２１８及び２２０と組み合わせると、πネットワークバンドパスフィルタを形成して、水晶１３４の共振周波数付近において１８０°位相シフトと出力から入力への電圧利得とを提供する。振動のこの周波数において、水晶１３４には誘導性が現れる。πネットワークからの１８０°位相シフト（例えば、反転利得）とトランジスタ２１６からの負の利得との組合せが正のループ利得になり、抵抗器２１１によって設定されるバイアス点が不安定になり、結果として発振が生じる。

【0032】

可変コンデンサ２１８、２２０は、ループ内で振動する信号、ひいてはクロック信号ＣＬＫの周波数精度を著しく制御する。より具体的には、水晶１３４は、可変コンデンサ２１８、２２０（例えば、負荷コンデンサ）によって提供される負荷静電容量が或る特定の値になるときに、共振周波数が目標値になるように製作される。負荷静電容量が一層小さい場合、水晶１３４の共振周波数は特定された値よりも高くなる（例えば、周波数誤差が大きくなる）が、振動を維持するために必要な電力は比較的小さくなる。可変コンデンサ２１８、２２０は接地に結合されているので、これらは水晶１３４の両端に直列になる。そのため、例えば、可変コンデンサ２１８、２２０がいずれも１６ピコファラッドに設定されている場合、水晶１３４は、８ピコファラッドの負荷静電容量（直列に接続される二つの１６ピコファラッドのコンデンサに相当）を有する。水晶１３４が８ピコファラッドの負荷静電容量を有するように特定される場合、可変コンデンサ２１８、２２０をそれぞれ１６ピコファラッドに設定すると、目標共振周波数が得られる。代わりに、可変コンデンサ２１８、２２０がそれぞれ１０ピコファラッドに設定される場合、組合せ負荷静電容量は５ピコファラッドになり、共振周波数は目標値よりも高くなる。そのため、可変コンデンサ２１８、２２０の静電容量を調節すると、振動信号の（そのためＣＬＫの）周波数精度に影響を及ぼす。

【0033】

ノード２１３を介してトランジスタ２１６に提供される電流は、ループ内の振動信号の振幅、ひいてはＣＬＫの振幅を著しく制御する。電流ミラー２０４及び可変抵抗器２１０は、ノード２１３を介してトランジスタ２１６を流れる電流の振幅を制御する。電流ミラー２０４内で、トランジスタ２０６（例えば、ｐ型ＦＥＴ）とトランジスタ２０８（例えば、ｐ型ＦＥＴ）は、互いに、及び電圧源２０９に結合されるので、電圧源２０９が電力を提供する限り、トランジスタ２０６、２０８はオンである。例えば、トランジスタ２０６及び２０８のソースは電圧源２０９に結合され、トランジスタ２０６及び２０８のゲートは電圧源に結合されず、代わりにノード２１２に結合されるので、トランジスタ２０６及び２０８のそれぞれのゲートソース間電圧は十分に低く、そのため、電圧源２０９が電力を提供する限り、トランジスタ２０６及び２０８はオンである。また、トランジスタ２０６及び２０８のゲートは共に結合され、トランジスタ２０６及び２０８のソースは共に結合されるので、トランジスタ２０６及び２０８は実質的に全く同じように挙動する。トランジスタ２０８は、トランジスタ２０６よりも大きいサイズ（例えば、より大きなドレイン－ソースチャネルを促進するより大きな寸法）を有し得、そのため、トランジスタ２０８は、同じゲート－ソース電圧に対してトランジスタ２０６よりも大きな電流を提供し得る。トランジスタ２０６のトランジスタ２０８に対する電流（又はサイズ）比は１：Ｍと表され得、ここで、トランジスタ２０８はサイズがトランジスタ２０６のＭ倍であり、トランジスタ２０８はトランジスタ２０６のＭ倍の電流を提供する。幾つかの例において、トランジスタ２０８は互いに並列に結合される複数のトランジスタを表し、これらの複数のトランジスタが提供し得る総電流は、トランジスタ２０６が提供し得る電流のＭ倍である。このような例において、デジタルコードの個々のビット（例えば、接続１２６上のデジタル制御出力）を、トランジスタ２０８によって表される複数のトランジスタの個々のゲートに適用し得、そのため、複数のトランジスタのそれぞれを個別にオン又はオフに制御し得る。複数のトランジスタのドレインを共に結合するとともに、複数のトランジスタのソースを共に結合することにより、ノード２１３に単一の電流が提供され得る。幾つかのこのような例において、複数のトランジスタのゲートはトランジスタ２０６のゲートに結合されないことがある。

【0034】

動作において、上述の比１：ＭにおけるＭの値は、トランジスタ２０８によって表される一つ又は複数のトランジスタをオン及び／又はオフにすることなどによって調節され得る。Ｍの値が調節されると、トランジスタ２０６を流れる所与の電流に対して、トランジスタ２０８（例えば、並列に結合されるトランジスタのセット）及びノード２１３を流れる電流が変動する。したがって、ループ内の振動信号及びＣＬＫの振幅が増加又は減少し得る。トランジスタ２０８（又はトランジスタ２０８によって表されるトランジスタのセット）の電流出力を増加させると、ＣＬＫの振幅が増加し得、トランジスタ２０８（又はトランジスタ２０８によって表されるトランジスタのセット）の電流出力を減少させると、ＣＬＫの振幅が減少し得る。トランジスタ２０６を流れる電流は、可変抵抗器２１０の抵抗を調節することによって変動し得る。抵抗を増加させると、可変抵抗器２１０及びトランジスタ２０６を流れる電流が減少し得、抵抗を減少させると、可変抵抗器２１０及びトランジスタ２０６を流れる電流が増加し得る。可変抵抗器２１０を調節することによってトランジスタ２０６を流れる電流を変調すると、ノード２１３を流れる電流も変化し、そのためＣＬＫの振幅及びループ内において振動する信号の振幅に影響を及ぼす。そのため、ＣＬＫの振幅及びループにおいて振動する信号の振幅は、電流ミラー２０４、可変抵抗器２１０、又はそれらの組合せがどのように制御されるかに応じて変動し得る。

【0035】

上述したように、発振器回路１１８において、可変コンデンサ２１８、２２０の静電容量を動的に調節して、ＣＬＫの周波数精度を制御し得る。また、上述したように、発振器回路１１８において、可変抵抗器２１０の抵抗と電流ミラー２０４の比１：Ｍとを動的に調節して、ＣＬＫの振幅を制御し得る。これら四つの構成要素、すなわち、可変コンデンサ２１８、可変コンデンサ２２０、可変抵抗器２１０、及び電流ミラー２０４は、デジタルコントローラ１１２によって制御され得る。そこで、デジタルコントローラ１１２の動作をここで説明する。

【0036】

振幅コントローラ１１４は、電流ミラー２０４を制御するように構成される。振幅コントローラ１１４は、入力として目標比を受け取る。目標比は、電流ミラー２０４についての目標比１：Ｍを特定する。幾つかの例において、目標比はデジタル形式で表され、振幅コントローラ１１４はこのデジタル形式を解釈するように構成される。目標比の受領に応答して、振幅コントローラ１１４は、接続１２６上の制御信号を電流ミラー２０４に提供する。例えば、振幅コントローラ１１４は、上記したように、トランジスタ２０８によって表される個々のトランジスタをオン及び／又はオフにする、接続１２６上のデジタル制御信号を提供する。幾つかの例において、振幅コントローラ１１４は、ＣＬＫの振幅を示す振幅フィードバックを振幅フィードバック接続１３２を介して受け取る。振幅コントローラ１１４は、振幅フィードバックを用いてＣＬＫの振幅を制御して、信頼性の高い振動を提供して電力を節約するために必要な最小振幅である目標振幅（例えば、ユーザによって設定されたもの、レジスタから読み出されるものなど）に近似させる。したがって、振幅フィードバックが、ＣＬＫの振幅が目標振幅にヒステリシスに対するマージン（例えば、ユーザによって設定されるマージン、レジスタから読み出されるマージンなど）を加えた値よりも大きいことを示す場合、振幅コントローラ１１４は電流を減少させ得、振幅が目標振幅よりも小さい場合、振幅コントローラ１１４は電流を増加させ得る。このようにして、ＣＬＫの振幅は、下側の境界における目標振幅と、上側の境界における目標振幅にヒステリシスに対するマージンを加えた値とによって定義される範囲内に維持される。

【0037】

モードコントローラ１１６は、可変抵抗器２１０、可変コンデンサ２１８、及び可変コンデンサ２２０を制御するように構成される。モードコントローラ１１６は、可変抵抗器２１０、可変コンデンサ２１８、及び可変コンデンサ２２０の各々に対する三入力を受け取り得る。幾つかの例において、可変抵抗器２１０に対して、モードコントローラ１１６は、目標値、時間増分値、及びステップサイズ値を受け取り得る。可変コンデンサ２１８に対して、モードコントローラ１１６は、目標値、時間増分値、及びステップサイズ値を受け取り得る。可変コンデンサ２２０に対して、モードコントローラ１１６は、目標値、時間増分値、及びステップサイズ値を受け取り得る。

【0038】

目標値は、それぞれの構成要素についての所望値を示す。例えば、可変抵抗器２１０についての目標値は、可変抵抗器２１０についての所望抵抗設定を示す。可変コンデンサ２１８についての目標値は、可変コンデンサ２１８についての所望静電容量設定を示す。可変コンデンサ２２０についての目標値は、可変コンデンサ２２０についての所望静電容量設定を示す。

【0039】

時間増分値は、或る構成要素の値の各変化間に経過する時間の長さを示す。例えば、可変抵抗器２１０は、現在の抵抗値から目標抵抗値に向かって１回目の調節をされ得、或る時間増分値の間待機し得、次いで、目標抵抗値に向かって２回目の調節をされ得る。例えば、可変コンデンサ２１８は、現在の静電容量値から目標静電容量値に向かって１回目の調節をされ得、或る時間増分値の間待機し得、次いで、目標静電容量値に向かって２回目の調節をされ得る。例えば、可変コンデンサ２２０は、現在の静電容量値から目標静電容量値に向かって１回目の調節をされ得、或る時間増分値の間待機し得、次いで、目標静電容量値に向かって２回目の調節をされ得る。

【0040】

ステップサイズ値は、時間増分間で或る構成要素を調節し得る最大範囲を示す。例えば、可変抵抗器２１０は、現在の抵抗値から目標抵抗値に向かって複数のステップで調節することができ、各連続するステップ対は時間増分値によって区切られ、各ステップはステップサイズ値より小さい。ステップサイズ値は、各可変回路要素（可変抵抗器２１０、可変コンデンサ２１８、可変コンデンサ２２０など）に対して個別の独立したステップサイズ値を含み得る。

【0041】

モードコントローラ１１６は、上述した様々な入力値を受け取る。これらの入力に基づいて、モードコントローラ１１６は、可変抵抗器２１０の抵抗設定、可変コンデンサ２１８の静電容量設定、及び可変コンデンサ２２０の静電容量設定を制御する。モードコントローラ１１６は、振幅フィードバック接続１３２上の振幅フィードバックも受け取り得る。この振幅フィードバックに基づいて、モードコントローラ１１６は、モード移行及び／又は可変構成要素に対する変更を一時的に（例えば、ＣＬＫの振幅が上述した目標範囲外であることに応答して）停止し得る。振幅コントローラ１１４及びモードコントローラ１１６の例示の動作を下記により詳細に説明する。

【0042】

図３は、様々な例における、電子デバイス１０４の動作を示すタイミング図である。より具体的には、このタイミング図は、モードコントローラ１１６（図２）の例示の動作を示す。タイミング図の一番上の行３００は、モードコントローラ１１６が用いる例示のクロック信号を示す。モードコントローラ１１６は別のデバイスからクロック信号を受信することもできるし、又は、モードコントローラ１１６はロック信号を生成することもできる。クロック信号はパルスを有し、その立ち上がりエッジには、参照しやすいように０、１、２、３などの番号が付けられている。行３０２、３０４、３０６、及び３０８は、それぞれ、可変コンデンサ２１８の目標値、時間増分値、ステップサイズ値、及び実際の値を示す。行３１０、３１２、３１４、及び３１６は、それぞれ、可変コンデンサ２２０の目標値、時間増分値、ステップサイズ値、及び実際の値を示す。行３１８、３２０、３２２、及び３２４は、それぞれ、可変抵抗器２１０の目標値、時間増分値、ステップサイズ値、及び実際の値を示す。図３のタイミング図に示す様々な値は、現実的な値を意味するものではない（例えば、タイミング図の６という値は、必ずしも６ピコファラッドの静電容量値を意味しない）。そうではなく、タイミング図における例示の値は、モードコントローラ１１６の動作を説明するための便宜上のものである。

【0043】

図３を引き続き参照すると、例示の動作において、モードコントローラ１１６は、可変コンデンサ２１８についての目標値１０を以前に受け取ったが、クロックサイクル２において、モードコントローラ１１６は目標値６を受け取り始める。変更された目標値６を受け取ることに応答して、モードコントローラ１１６は、可変コンデンサ２１８の静電容量値を現在の値１０から目標値６に調節し始める。ステップサイズが１であるため、モードコントローラ１１６は、可変コンデンサ２１８の静電容量値を１０から９に、次いで８に、次いで７に、次いで６に調節する。ステップサイズが２であったとしたら、モードコントローラ１１６は、可変コンデンサ２１８の静電容量値を１０から８に、次いで６に調節し得ていた。ステップサイズが４であったとしたら、モードコントローラ１１６は、可変コンデンサ２１８の静電容量値を１０から６に調節し得ていた。幾つかの例において、モードコントローラ１１６は、ステップサイズ値で示されるよりも小さいステップサイズを用いてもよい。例えば、ステップサイズが４であったとしても、モードコントローラ１１６は、可変コンデンサ２１８の静電容量値を１０から９に、次いで８に、次いで７に、次いで６に調節し得ていた。したがって、ステップサイズ値は最大許容ステップサイズを示す。

【0044】

また、時間増分値は２である。したがって、モードコントローラ１１６は、現在の静電容量値１０をステップサイズ１で目標静電容量値６まで調節し、各連続するステップ対は、２クロックサイクルの時間増分にバッファとして余分なクロックサイクルを加算したものによって区切られる。例えば、クロックサイクル２の立ち上がりエッジにおいて、目標値６が受信される。差が３クロックサイクル（２クロックサイクルの時間増分にバッファクロックサイクルを加算したもの）のクロックサイクル５の立ち上がりエッジにおいて、モードコントローラ１１６は、可変コンデンサ２１８の静電容量値を、特定されたステップサイズである１だけ調節する。２クロックサイクルの時間増分にバッファクロックサイクルを加算したもの後に生じる、クロックサイクル８の立ち上がりエッジにおいて、モードコントローラ１１６は、可変コンデンサ２１８の静電容量値を再度１だけ調節する。このプロセスは、モードコントローラ１１６がクロックサイクル１４の立ち上がりエッジにおいて目標容量値６を達成するまで継続する。

【0045】

可変コンデンサ２２０の目標値（行３１０）、時間増分値（行３１２）、ステップサイズ値（行３１４）、及び実際の値（行３１６）に対して、モードコントローラ１１６は、可変コンデンサ２１８に関して上述したのと同じプロセスを実施する。

【0046】

可変抵抗器２１０の目標値（行３１８）、時間増分値（行３２０）、ステップサイズ値（行３２２）、及び実際の値（行３２４）に対して、モードコントローラ１１６が、時間増分が３クロックサイクル、ステップサイズが１の状態で、可変抵抗器２１０の抵抗値を現在の値８から目標値５に改変する以外は、モードコントローラ１１６は上述と同じプロセスを実施する。そのため、行３２４に示す可変抵抗器２１０の実際の抵抗値は、クロックサイクル６の立ち上がりエッジにおいて値８から値７に変化し、クロックサイクル１０の立ち上がりエッジにおいて値６に変化し、クロックサイクル１４の立ち上がりエッジにおいて値５に変化する。モードコントローラ１１６によって提供される電流値（例えば、電流静電容量値又は電流抵抗値）が、ステップサイズよりも目標値（例えば、目標静電容量値又は目標抵抗値）に近い事象において、モードコントローラ１１６は可変コンデンサ又は抵抗器を目標値に調節し得る。

【0047】

幾つかの例において、モードコントローラ１１６は、電流ミラー２０４、可変抵抗器２１０、及び可変コンデンサ２１８、２２０への調節を交互に行って、発振器回路１１８の水晶におけるエネルギーを目標範囲内に維持し得る。例えば、モードコントローラ１１６は、ＣＬＫの振幅を制御するために電流ミラー２０４を調節し得、続いてＣＬＫの周波数精度を制御するために可変コンデンサ２１８を調節し得、その後、ＣＬＫの振幅を制御するために可変抵抗器２１０を調節し得、続いてＣＬＫの周波数精度を制御するために可変コンデンサ２２０を調節し得る。接続１２４上で提供される時間増分値とステップサイズ値とによって特定される閾値レートを超えない限り、モードコントローラ１１６は、発振器回路１１８の可変構成要素を適切な方式で調節し得る。

【0048】

図４は、様々な例における振幅コントローラ１１４のブロック図である。振幅コントローラ１１４は、ストレージ４０２に結合されるプロセッサ４００（例えば、ランダムアクセスメモリ、読出し専用メモリ）を含む。他の例において、振幅コントローラ１１４は、順序及び組合せロジック（sequential and combinational logic）を用いる純粋にハードウェア的な実装を含み得る。ストレージ４０２は、データ構造４０４及び実行可能コード４０６を含む。ストレージ４０２は、付加的なデータ構造４０４を含んでもよい。実行可能コード４０６は、プロセッサ４００によって実行されると、本明細書においてプロセッサ４００及び／又は振幅コントローラ１１４に属する一つ又は複数の作用をプロセッサ４００に実施させる。プロセッサ４００は、データ構造４０４にデータを格納し得、又はデータ構造４０４からデータを取り出し得る。プロセッサ４００は、上述したように、接続１２２上で目標比入力を受け取る。プロセッサ４００は、上述したように、振幅フィードバック接続１３２上で振幅フィードバックを受け取る。プロセッサ４００は、上述したように、接続１２６上でデジタル制御信号などの制御信号を提供する。

【0049】

図５は、例示のデータ構造４０４を示す。例示のデータ構造４０４は、第１の列及び第２の列を含む。第１の列は、接続１２２上の入力として受け取られ得る例示の目標比を提供する（図４）。この入力は、例えばデジタル形式で示される。第２の列は、振幅コントローラ１１４が接続１２６上で提供し得る例示のデジタル制御出力値を提供する（図４）。プログラマ、エンジニア、建築家、又は他のユーザが、図５に例を示す様々なデジタル値を用いてデータ構造４０４をプログラムし得る。

【0050】

幾つかの例において、振幅コントローラ１１４は、接続１２２上で００００１などの目標比を受け取り得る。この目標比を受け取ることに応答して、振幅コントローラ１１４は、データ構造４０４をルックアップテーブルとして用いて、００００１の目標比に対応するデジタル制御出力が１１００１（行５００）であると判定し得る。したがって、振幅コントローラ１１４は、接続１２６により電流ミラー２０４（図２）にビット１１００１を提供し得る。電流ミラー２０４は、上述したように、接続１２６上の受信ビットに基づいて、トランジスタ２０８によって表されるトランジスタなど、電流ミラー２０４の構成要素を調節し得る。このようにして、データ構造４０４は、受け取ったデジタルコードを、プロセッサ４００のアーキテクチャと互換性のあるデジタルコード及び／又は電流ミラー２０４のアーキテクチャと互換性のあるデジタルコードに変換するための「翻訳機」として有用である。

【0051】

図６は、様々な例における例示のモードコントローラ１１６のブロック図である。例示のモードコントローラ１１６は、ストレージ６０２（例えば、ランダムアクセスメモリ、読出し専用メモリ）に結合されるプロセッサ６００を含む。他の例において、モードコントローラ１１６は、順序及び組合せロジックを用いる純粋にハードウェア的な実装を含み得る。ストレージ６０２はデータ構造６０４を含むが、付加的なデータ構造６０４を含んでもよい。ストレージ６０２は実行可能コード６０６を含み、実行可能コード６０６は、プロセッサ６００によって実行されると、本明細書においてプロセッサ６００及び／又はモードコントローラ１１６に属する作用の一つ又は複数をプロセッサ６００に実施させる。プロセッサ６００は、例示のレジスタＡ、例示のレジスタＢ、例示のレジスタＣ、及び例示のレジスタＤを格納する。プロセッサ６００は、接続６０８における目標値（例えば、可変コンデンサ２１８、２２０についての目標静電容量値、可変抵抗器２１０についての目標抵抗値）を受け取り、それらをレジスタＡに格納する。プロセッサ６００は、可変コンデンサ２１８、２２０及び可変抵抗器２１０の各々について、時間増分値を接続６１０上で受け取り、時間増分値をレジスタＢに格納する。プロセッサ６００は、可変コンデンサ２１８、２２０及び可変抵抗器２１０の各々について、接続６１２上でステップサイズ値を受け取り、これらのステップサイズ値をレジスタＣに格納する。プロセッサ６００はまた、上述したように、振幅フィードバック接続１３２上で振幅フィードバックを受け取る。プロセッサ６００は、接続６１４上で制御信号（例えば、デジタル制御信号）を可変抵抗器２１０に提供する。プロセッサ６００は、接続６１６上で制御信号（例えば、デジタル制御信号）を可変コンデンサ２１８に提供する。プロセッサ６００は、接続６１８上で制御信号（例えば、デジタル制御信号）を可変コンデンサ２２０に提供する。プロセッサ６００内のレジスタＤは、プロセッサ６００が接続６１４、６１６、及び６１８上で提供する出力信号を格納する。そのため、幾つかの例において、プロセッサ６００が可変コンデンサ２１８又は２２０の静電容量値を変更するたびに、プロセッサ６００は対応するレジスタＤに格納されている値を更新する。同様に、プロセッサ６００が可変抵抗器２１０の抵抗値を変更するたびに、プロセッサ６００は、対応するレジスタＤに格納されている値を更新する。

【0052】

プロセッサ６００が可変コンデンサ２１８の静電容量を現在の値（レジスタＤ）から目標値（レジスタＡ）に調節する際に、プロセッサ６００は、上述したように、それぞれ、レジスタＢ及びＣに格納されている時間増分値及びステップサイズ値を用いる。プロセッサ６００が可変コンデンサ２２０の静電容量を現在の値（レジスタＤ）から目標値（レジスタＡ）に調節する際に、プロセッサ６００は、上述したように、それぞれ、レジスタＢ及びＣに格納されている時間増分値及びステップサイズ値を用いる。プロセッサ６００が可変抵抗器２１０の抵抗を現在の値（レジスタＤ）から目標値（レジスタＡ）に調節する際に、プロセッサ６００は、上述したように、それぞれ、レジスタＢ及びＣに格納されている時間増分値及びステップサイズ値を用いる。

【0053】

図７は、例示のデータ構造６０４を示す。例示のデータ構造６０４は、第１の列及び第２の列を含む。第１の列は、接続６０８（図６）上の入力として受け取られ得る例示の目標静電容量値を提供する。こういった入力は、例えばデジタル形式で示される。第２の列は、モードコントローラ１１６が接続６１４、６１６、及び／又は６１８（図６）上で提供し得る、例示のデジタル制御出力値を提供する。プログラマ、エンジニア、建築家、又はその他のユーザが、図７に例を示す様々なデジタル値を用いてデータ構造６０４をプログラムし得る。目標静電容量値０００１０（行７００）を受け取ることに応答して、例えば、モードコントローラ１１６は、目標静電容量値をルックアップテーブルとしてのデータ構造６０４と比較し得、目標静電容量値０００１０がデジタル制御出力値０１１１１に対応すると判定し得る。したがって、モードコントローラ１１６は、接続６１６を介して可変コンデンサ２１８にデジタル制御出力値０１１１１を提供し得る。このようにして、データ構造６０４は、受け取ったデジタルコードを、プロセッサ６００のアーキテクチャと互換性のあるデジタルコード、及び／又は、可変抵抗器２１０及び／又は可変コンデンサ２１８、２２０のアーキテクチャと互換性のあるデジタルコードに変換するための「翻訳機」として有用である。

【0054】

幾つかの例において、プロセッサ６００内のレジスタＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤに格納される値は、データ構造６０４の左側の列に示される値であり得る。幾つかの例において、プロセッサ６００内のレジスタＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤに格納される値は、データ構造６０４の右側の列に示される値であり得る。幾つかの例において、レジスタＡ、Ｂ、Ｃ、及び／又はＤに格納される値の一部が、データ構造６０４の左側の列に示される値であり、レジスタＡ、Ｂ、Ｃ、及び／又はＤに格納されるその他の値が、データ構造６０４の右側の列に示される値である。

【0055】

図８は、様々な例において、電子デバイス１０４を動作させるための方法８００のフローチャートである。幾つかの例において、プロセッサ６００は方法８００を実施する。幾つかの例において、方法８００は、実行可能コード６０６に符号化される。方法８００は、プロセッサ６００が発振器出力信号の周波数精度について、第１の目標値及び第１の閾値レートを受け取ることで始まる（８０２）。例えば、プロセッサ６００は、可変コンデンサ２１８について、目標静電容量値を受け取り得る。プロセッサ６００は、時間増分値及びステップサイズ値も受け取り得る（これらは合わせて、プロセッサ６００が可変コンデンサ２１８を調節するために許容される最大レートである閾値レートを特定する）。幾つかの例において、プロセッサ６００は、可変コンデンサ２２０について、目標値及び閾値レートも受け取り得る。

【0056】

方法８００は、プロセッサ６００が、発振器出力信号の振幅について、第２の目標値及び第２の閾値レートを受け取ることを含む（８０４）。例えば、プロセッサ６００は、可変抵抗器２１０について、目標抵抗値を受け取り得る。プロセッサ６００は、時間増分値及びステップサイズ値も受け取り得る（これらは合わせて、プロセッサ６００が可変抵抗器２１０を調節するために許容される最大レートである閾値レートを特定する）。

【0057】

方法８００は、プロセッサ６００が、発振器出力信号の周波数精度の第１の現在の値を第１の目標値に向けて第１の閾値レートに等しいかそれ以下のレートで調節することを含む（８０６）。上述したように、プロセッサ６００は、受け取ったステップサイズ値を超えるステップサイズで現在の値を目標値に向けて調節することはない。同様に、プロセッサ６００は、時間増分値によって許容されるよりも頻繁には現在の値を目標値に向けて調節しない。

【0058】

方法８００は、プロセッサ６００が、発振器出力信号の振幅の第２の現在の値を第２の目標値に向けて第２の閾値レートに等しいかそれ以下のレートで調節することを含む（８０８）。上述したように、プロセッサ６００は、受け取ったステップサイズ値を超えるステップサイズで現在の値を目標値に向けて調節することはない。同様に、プロセッサ６００は、時間増分値によって許容されるよりも頻繁には現在の値を目標値に向けて調節しない。

【0059】

図９は、様々な例における、電子デバイス１０４の例の回路概略図である。図９の例は、図２に示す例のより一般的なバージョンである。例示の電子デバイス１０４は、発振器回路９００と、発振器回路９００に結合されるデジタルコントローラ９０１とを含む。幾つかの例において、発振器回路９００はピアス発振器回路である。本記載の範囲は、コルピッツ発振器回路及びクラップ発振器回路などの、他の発振器回路を含む。図９は、発振器回路９００を水晶発振器回路として示すが、非水晶発振器回路も有用であり得る。

【0060】

例示の発振器回路９００は、増幅器として動作するインバータ９０２を含む。抵抗器９０４が、ノード９２４及び９２６にわたってインバータ９０２に並列に結合される。電流源９０６が、電圧源９０８に結合され、インバータ９０２に電流を提供するのに有用である。幾つかの例において、電流源９０６は、後述するように、振幅コントローラ１１４からの制御信号に基づいてインバータ９０２に提供される電流の量を増加又は減少させるように構成される、一つのトランジスタ（例えばＦＥＴ）又は複数のトランジスタ（例えばＦＥＴ）である。可変コンデンサ９１０が、ノード９２４においてインバータ９０２の入力に結合される。可変コンデンサ９１２が、ノード９２６においてインバータ９０２の出力に結合される。可変コンデンサ９１０、９１２はいずれも接地９２２に結合される。可変コンデンサ９１０、９１２は、後述するように、モードコントローラ１１６によって制御可能である。振幅検出器９１４が、ノード９２４、９２６にわたって結合され、ＡＤＣ９１５に結合される。ＡＤＣ９１５は、振幅フィードバック接続１３２によりモードコントローラ１１６に結合される。水晶９１７が、ノード９２４及び９２６にわたって抵抗器９０４に並列に結合される。

【0061】

抵抗器９０４はフィードバック抵抗器として動作し、インバータ９０２を線形動作領域においてバイアスし、インバータ９０２を高利得反転増幅器として動作させる。インバータ９０２が利得を提供する能力は、所望の利得に対して適切な電力供給を受けるかどうかに依存し、電流源９０６がこの電力供給を提供する。インバータ９０２及び水晶９１７は、図２のトランジスタ２１６及び水晶１３４によって形成されるループに類似の振動ループを形成する。したがって、ここではこのようなループの動作は繰り返し説明しない。可変コンデンサ９１０、９１２は、可変コンデンサ ２１８、２２０（図２）と同様に動作するので、ここではそれらの動作は繰り返し説明しない。振幅検出器９１４は、ノード９２４、９２６にわたる信号の振幅を検出し、この振幅をアナログで表現したものをＡＤＣ９１５に提供する。ＡＤＣ９１５は、振幅をデジタルで表現したものを振幅フィードバック接続１３２を介してモードコントローラ１１６に提供する。モードコントローラ１１６は、上述したように、振幅をアナログで表現したものを用いることもできるし、及び／又は、振幅をデジタルで表現したものを振幅フィードバック接続１３２を介して振幅コントローラ１１４に提供することもできる。

【0062】

振幅コントローラ１１４は上述したように動作する。具体的には、振幅コントローラ１１４は、接続９１６を介して電流源９０６を制御し、それによってインバータ９０２に電力を供給するために提供される電流の振幅を制御する。モードコントローラ１１６も上述したように動作する。具体的には、モードコントローラ１１６は、それぞれ、接続９１８、９２０を介して可変コンデンサ９１０、９１２の静電容量を制御する。モードコントローラ１１６は、電流源９０６によって提供される電流の振幅が制御される方式（例えば、目標振幅、電流が調節されるレートなど）について、接続９２８を介して振幅コントローラ１１４に入力を提供し得る。

【0063】

「結合」という用語は、本明細書全体にわたって用いられている。この用語は、本記載と一貫した機能的関係を可能にする、接続、通信、又は信号経路を包含し得る。例えば、デバイスＡが、或る動作を実施するためにデバイスＢを制御するための信号を生成する場合、第１の例において、デバイスＡはデバイスＢに結合され、或いは、第２の例において、介在する構成要素ＣがデバイスＡとデバイスＢとの間の機能的関係を実質的に変更しない場合に、デバイスＡは介在する構成要素Ｃを介してデバイスＢに結合されて、デバイスＡによって生成された制御信号を介してデバイスＢがデバイスＡによって制御されるようにする。

【0064】

或るタスク又は機能を実施するように「構成される」デバイスは、製造時に製造業者によってその機能を実施するように構成（例えば、プログラム及び／又は配線）され得、及び／又は製造後にユーザによってその機能及び／又はその他の付加的な又は代替の機能を実施するように構成可能（又は再構成可能）とされ得る。こういった構成は、デバイスのファームウェア及び／又はソフトウェアプログラミングにより、ハードウェア構成要素の構築及び／又はレイアウト並びにデバイスの相互接続により、或いはこれらの組み合わせにより成され得る。

【0065】

或る構成要素を含むと本明細書に記載される回路又はデバイスが、代わりに、これらの構成要素に結合されて、記載された回路要素又はデバイスを形成し得る。例えば、一つ又は複数の半導体要素（トランジスタなど）、一つ又は複数の受動要素（抵抗器、コンデンサ、及び／又はインダクタなど）、及び／又は一つ又は複数の供給源（電圧及び／又は電流源など）を含むと記載される構造が、代わりに、単一の物理デバイス（例えば、半導体ダイ及び／又は集積回路（ＩＣ）パッケージ）内の半導体要素のみを含み得、また、製造時又は製造後のいずれかにおいて、例えば、エンドユーザ及び／又は第三者によって、受動要素及び／又は供給源の少なくとも幾つかに結合されて記載された構造を形成し得る。

【0066】

本明細書において或る構成要素が特定のプロセス技術のものとして記載されることがあるが、これらの構成要素は、他のプロセス技術の構成要素と交換され得る。本明細書に記載の回路は、これらの交換された構成要素を含むように再構成可能であり、構成要素の交換前に利用可能であった機能性と少なくとも部分的に同様の機能性を提供する。抵抗器として図示される構成要素は、別途記載のない限り、概して、直列及び／又は並列に結合されて、図示の抵抗器によって表されるインピーダンス量を提供する、任意の一つ又は複数の要素を表す。例えば、本明細書において単一の構成要素として図示及び説明した抵抗器又はコンデンサは、それぞれ、同じノード間に並列に結合される複数の抵抗器又はコンデンサとし得る。例えば、本明細書において単一の構成要素として図示及び説明した抵抗器又はコンデンサは、それぞれ、単一の抵抗器又はコンデンサとして同じ二つのド間に直列に結合される複数の抵抗器又はコンデンサとし得る。

【0067】

本記載において、特に別途記載のない限り、パラメータに先行する「約」、「付近」、又は「実質的に」は、そのパラメータの±１０パーセント以内であることを意味する。特許請求の範囲内で、説明した例における改変が可能であり、他の例が可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【国際調査報告】