CN106487360A - 振荡电路、电子设备以及移动体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够使消耗电力降低的振荡电路。所述振荡电路包括：振荡用电路，其使具有频率温度特性的振动元件进行振荡；频率调节电路，其具有电容电路和逻辑电路，所述电容电路与振荡用电路连接且对所述振荡用电路的振荡频率进行调节，所述逻辑电路被输入有从所述振荡用电路输出的信号，且对所述信号的频率进行调节，所述频率调节电路在预定的温度范围内至少使用所述电容电路而对所述频率温度特性进行补偿，并且在所述预定的温度范围外仅使用所述逻辑电路而对所述频率温度特性进行补偿。

Description

振荡电路、电子设备以及移动体
技术领域
本发明涉及一种振荡电路、电子设备以及移动体。
背景技术
在专利文献1中公开了一种电子钟表，所述电子钟表使用电容电路和对从水晶振荡电路输出的频率进行分频的分频电路来实施使频率温度特性成为二次曲线的水晶振荡电路的频率的温度补偿。
在专利文献1所记载的电子钟表中，当在水晶振子所具有的二次频率温度特性的整个温度区域内使用电容电路以及分频电路来实施温度补偿时，由于二次曲线的顶点处的频率与端部的温度下的频率之差较大，因此需要增大电容电路的电容值的可变幅度。如此一来，由于对应于顶点的温度下的电容值变大，因此存在有振荡电路中的消耗电力变大的问题。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭58-41379号公报
发明内容
本发明为鉴于以上的这种问题点而完成的发明，根据本发明的几个方式，能够提供一种可降低消耗电力的振荡电路。此外，根据本发明的几个方式，能够提供一种使用了该振荡电路的电子设备以及移动体。
本发明是为了解决前述的课题的至少一部分而完成的发明，且能够作为以下的方式或应用例而实现。
应用例1
本应用例所涉及的振荡电路包括：振荡用电路，其使具有频率温度特性的振动元件进行振荡；频率调节电路，其具有电容电路和逻辑电路，所述电容电路与振荡用电路连接且对所述振荡用电路的振荡频率进行调节，所述逻辑电路被输入有从所述振荡用电路输出的信号，且对所述信号的频率进行调节，所述频率调节电路在预定的温度范围内至少使用所述电容电路而对所述频率温度特性进行补偿，并且在所述预定的温度范围外仅使用所述逻辑电路而对所述频率温度特性进行补偿。
包括振荡用电路和振动元件的电路，例如也可以为皮尔斯(Pierce)振荡电路、逆变器型振荡电路、考毕兹(Colpitts)振荡电路、哈特利(Hartley)振荡电路等各种振荡电路。
根据本应用例所涉及的振荡电路，由于在预定的温度范围外仅使用逻辑电路而对振动元件的频率温度特性进行补偿，因此能够减小使用电容电路而对振动元件的频率温度特性进行补偿的预定的温度范围的宽度。因此，由于电容电路所需的可变电容幅度变小从而能够减小电容电路的最大电容值，因此能够使消耗电力降低。
应用例2
在上述应用例所涉及的振荡电路中，也可以采用如下方式，即，在所述预定的温度范围内，使用所述电容电路以及所述逻辑电路双方而对所述频率温度特性进行补偿。
根据本应用例所涉及的振荡电路，由于在预定的温度范围内能够通过使用逻辑电路而进一步地对使用电容电路未完全补偿而残留的振动元件的频率温度特性进行补偿，因此能够提高频率精度。
应用例3
在上述应用例所涉及的振荡电路中，也可以采用如下方式，即，所述频率温度特性相对于温度而具有二次函数的特性，所述预定的温度范围包括成为所述二次函数的顶点的温度。
根据本应用例所涉及的振荡电路，由于越接近于二次函数的顶点的温度则每单位温度的频率变化量越小，因此与非该情况相比，在预定的温度范围包括成为二次函数的顶点的温度的情况下，能够减小预定的温度范围内的振动元件的频率差的最大值。因此，能够减小电容电路的可变电容宽度，因此能够使消耗电力降低。
应用例4
在上述应用例所涉及的振荡电路中，也可以采用如下方式，即，所述预定的温度范围可调节。
根据本应用例所涉及的振荡电路，根据用途，从而能够调节使用电容电路而对振动元件的频率温度特性进行补偿的温度范围、和仅使用逻辑电路而对该频率温度特性进行补偿的温度范围。例如，通过使用电容电路而缩窄进行补偿的温度范围(仅使用逻辑电路而扩大进行补偿的温度范围)从而能够使消耗电力降低，通过使用电容电路而扩大进行补偿的温度范围(仅使用逻辑电路而缩窄进行补偿的温度范围)从而能够在更宽的温度范围内确保较高的频率精度。
应用例5
在上述应用例所涉及的振荡电路中，也可以采用如下方式，即，所述频率调节电路使用所述逻辑电路而对所述频率温度特性以外的频率变化进行补正。
根据本应用例所涉及的振荡电路，由于也对非起因于振动元件的频率温度特性的频率变化进行补正，因此能够进一步提高频率精度。
应用例6
在上述应用例所涉及的振荡电路中，也可以采用如下方式，即，所述频率温度特性以外的频率变化为，所述振动元件的经时的频率变化。
根据本应用例所涉及的振荡电路，由于也对振动元件的经时的频率变化进行补正，因此能够在较长期间内维持频率精度。
应用例7
本应用例所涉及的电子设备具备上述的任意一种振荡电路。
应用例8
本应用例所涉及的移动体具备上述的任意一种振荡电路。
根据这些应用例，由于使用了能够使消耗电力降低的振荡电路，因此例如能够实现消耗电力较小、且可靠性较高的电子设备以及移动体。
附图说明
图1为第一实施方式的实时时钟装置的功能框图。
图2为表示使用了逻辑电路的频率的补正的一个示例的时序图。
图3为表示第一实施方式中的频率的补正方法与逻辑电路的输出信号的频率温度特性的一个示例的图。
图4为第二实施方式中的频率的补正方法与逻辑电路的输出信号的频率温度特性的一个示例的图。
图5为第三实施方式的实时时钟装置的功能框图。
图6为第四实施方式的实时时钟装置的功能框图。
图7为表示第四实施方式中的频率的补正方法与逻辑电路的输出信号的频率温度特性的一个示例的图。
图8为第四实施方式中的频率的补正方法与逻辑电路的输出信号的频率温度特性的其他的一个示例的图。
图9为表示本实施方式的电子设备的结构的一个示例的功能框图。
图10为表示本实施方式的电子设备的外观的一个示例的图。
图11为表示本实施方式的移动体的一个示例的图。
具体实施方式
以下，使用附图来对本发明的优选的实施方式进行详细说明。另外，在下文中进行说明的实施方式并非对权利要求书所记载的本发明的内容进行不当地限定。此外，在下文中所说明的结构不一定都是本发明的必要结构要件。
1.实时时钟装置
1-1.第一实施方式
图1为第一实施方式的实时时钟装置的功能框图。如图1所示，第一实施方式的实时时钟装置1为，包括振荡电路2和振动元件3的振荡器。在本实施方式中，实时时钟装置1与控制装置100连接。
振动元件3例如经由导电性或非导电性的粘合剂、金属或树脂等凸块等的接合部件而被连接在壳体(未图示)上，并在该壳体内以具有较高的气密性的状态被密封从而构成振子，并且振荡电路2和振子(对振动元件3进行了密封的壳体)被收纳在未图示的壳体内。此外，振动元件3具有与后述的振荡用电路10电连接并用于使振动元件3进行振荡的激励电极。
作为振动元件3，例如能够使用SAW(Surface Acoustic Wave：表面声波)共振子、AT切割水晶振动元件、SC切割水晶振动元件、音叉型水晶振动元件、其他的压电振动元件或MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微电子机械系统)振动元件等。作为振动元件3的基板材料，能够使用水晶、钽酸锂、铌酸锂等压电单晶、或锆钛酸铅等压电陶瓷等的压电材料、或者硅半导体材料等。作为振动元件3的激励方法，既可以采用由压电效果实现的方法，也可以采用由库仑力实施的静电驱动。
振荡电路2被构成为，包括振荡用电路10、频率调节电路12、存储部50、温度传感器60、计时电路70、输出电路80以及接口电路90，并且将被施加于电源端子与接地端子(接地端子)之间的电压作为电源电压来进行工作。另外，本实施方式的振荡电路2也可以采用对上述的要素的一部分进行省略或变更、或者追加了其他的要素的结构。
振荡电路2既可以被构成作为一个集成电路(IC：Integrated Circuit)，也可以通过多个集成电路(IC)而被构成。此外，振荡电路2的至少一部分的结构要素也可以不被集成化，例如也可以使用多个电子部件而离散地构成。
振荡用电路10为用于使振动元件3进行振荡的电路，并且对振动元件3的输出信号进行放大并向振动元件3进行反馈。振荡用电路10将电容电路20的电容作为负载电容而使振动元件3以与该负载电容的值相对应的频率进行振荡。
频率调节电路12具有电容电路20、逻辑电路30以及控制电路40。
电容电路20为，与振荡用电路10连接、且其电容值根据来自控制电路40的控制信号而变化的电路。例如，电容电路20也可以包括通过将来自控制电路40的控制信号(控制电压)施加于一端从而使电容值发生变化的可变电容元件(例如，变抗器(varactor)等)。此外，例如，电容电路20也可以包括电容组电路，所述电容组电路包括多个电容元件和多个开关，各个开关根据来自控制电路40的控制信号而进行开闭，并通过以与之相对应的方式来选择和振荡用电路10连接的电容元件，从而使负载电容的值变化。
如此，电容电路20为，与振荡用电路10连接并通过利用控制电路40来控制动作从而用于对振荡用电路10的振荡频率(振动元件3的振荡频率)进行调节的电路。
温度传感器60为，输出与温度传感器60的周边的温度相对应的信号(例如，与温度相对应的电压)的感温元件。温度传感器60既可以为温度越高输出电压越高的正极性的传感器，也可以为温度越高输出电压越低的负极性的传感器。另外，作为温度传感器60，优选为在保证实时时钟装置1的工作所需的温度范围内，输出电压相对于温度变化而尽可能呈线形变化的传感器。温度传感器60，例如，既可以为利用了半导体的带隙的温度检测电路，也可以为热敏电阻(NTC(Negative Temperature Coefficient：负温度系数)热敏电阻、PTC(Positive Temperature Coefficient：正温度系数)热敏电阻等)或铂电阻等。
在逻辑电路30中被输入有从振荡用电路10输出的信号，并且以与来自控制电路40的控制信号相对应的分频比而对被输入的信号进行分频并输出。例如，逻辑电路30也可以包括将振荡用电路10的输出信号作为时钟信号并根据来自控制电路40的控制信号而使分频比变化的分频电路。此外，例如，逻辑电路30也可以包括分频比固定的分频电路、和根据来自控制电路40的控制信号而使振荡用电路10的输出信号中的一部分的时钟脉冲稀疏或者向振荡用电路10的输出信号中附加时钟脉冲从而作为该分频电路的时钟信号而进行供给的电路。
如此，逻辑电路30为，被输入有从振荡用电路10输出的信号并通过利用控制电路40来控制动作从而用于对被输入的信号的频率进行调节的电路。而且，在逻辑电路30中，例如生成以1秒为一个周期的时钟信号并向计时电路70输出。
控制电路40对电容电路20的工作以及逻辑电路30的工作进行控制。
在本实施方式中，控制电路40根据温度传感器60的输出信号和存储于存储部50(寄存器54)中的频率调节数据1而对电容电路20的电容值(振荡用电路10的负载电容值)进行控制。具体而言，如果与温度传感器60的输出信号相对应的温度在预定的温度范围内，则控制电路40将根据频率调节数据1来生成使电容电路20的电容值(振荡用电路10的负载电容值)成为用于对振动元件3的频率温度特性进行补正(补偿)的电容值的这种控制信号并向电容电路20输出。利用该控制信号，从而在预定的温度范围内以使振荡用电路10的输出信号的频率偏差变小的方式实施控制。为了更准确地实施由电容电路20实现的振动元件3的频率温度特性的补正，而优选为，将温度传感器60配置在能够更准确地检测出振动元件3的温度的位置(例如，靠近振动元件3的位置)处。另外，也可以将温度传感器60被配置在能够检测出因振荡用电路10或包括振荡用电路10的振荡电路2进行工作而产生的温度变化的位置(例如，靠近振荡用电路10的位置或靠近振荡电路2的位置)处。
此外，控制电路40根据温度传感器60的输出信号和存储于存储部50(寄存器54)中的频率调节数据2而对逻辑电路30的分频比进行控制。具体而言，如果与温度传感器60的输出信号相对应的温度在预定的温度范围外，则控制电路40将根据频率调节数据2来生成用于使逻辑电路30对振动元件3的频率温度特性进行补正(补偿)的控制信号(补正信号)并向逻辑电路30输出。利用该控制信号，从而在预定的温度范围外以使逻辑电路30的输出信号的频率偏差变小的方式实施控制。
如此，在本实施方式中，频率调节电路12通过控制电路40的控制，从而在预定的温度范围内仅使用电容电路20而对振动元件3的频率温度特性进行补偿，在预定的温度范围外仅使用逻辑电路30而对振动元件3的频率温度特性进行补偿。
在输出电路80中被输入有振荡用电路10所输出的信号，并且生成外部输出用的振荡信号，并经由振荡用电路10的外部端子而向外部输出。输出电路80也可以对振荡用电路10所输出的信号进行分频而生成外部输出用的振荡信号。控制装置100也可以将该振荡信号作为时钟信号而进行工作。
存储部50被构成为，包括非易失性存储器52和寄存器54。非易失性存储器52为用于对由控制电路40实施的控制用的各种数据进行存储的存储部，例如既可以为EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory：电可擦可编程只读存储器)或闪光存储器等可重写的各种非易失性存储器，也可以为一次性的PROM(One TimeProgrammable Read Only Memory：一次性可编程只读存储器)这样的不可重写的各种非易失性存储器。
在本实施方式中，在非易失性存储器52中存储有作为用于对电容电路20的电容值(振荡用电路10的负载电容值)进行控制的数据的频率调节数据1。频率调节数据1为用于补正由电容电路20实施的振动元件3的频率温度特性的数据，例如，如果振动元件3的频率温度特性相对于温度而具有二次函数的特性，则所述频率调节数据1也可以为与预定的温度范围内的振动元件3的频率温度特性相对应的0次、1次、2次的系数值(也可以包含3次以上的系数值)。或者，频率调节数据1也可以为，根据预定的温度范围内的振动元件3的频率温度特性而被规定的温度传感器60的输出电压与电容电路20的电容值的对应信息。
此外，在非易失性存储器52中存储有作为用于对逻辑电路30的分频比进行控制的数据的频率调节数据2。频率调节数据2为用于补正由逻辑电路30实施的振动元件3的频率温度特性的数据，例如，也可以为根据预定的温度范围外的振动元件3的频率温度特性(或者，振荡用电路10的输出信号的频率温度特性)而被规定的温度传感器60的输出电压与逻辑电路30的分频比的对应信息。
被存储于非易失性存储器52中的各个数据(频率调节数据1、频率调节数据2)，在实时时钟装置1(振荡电路2)的电源接通时(电源端子与接地端子(接地端子)之间的电压从0V上升至能够工作的电压时)，从非易失性存储器52被传送至寄存器54，并被保持在寄存器54中。
在本实施方式中，振荡电路2被构成为，能够经由接口电路90而进行相对于存储部50(非易失性存储器52以及寄存器54)的读/写。接口电路90例如，既可以为SPI(SerialPeripheral Interface：串行外围接口)或I2C(Inter-Integrated Circuit：内置集成电路)等各种串行总线对应的接口电路，也可以为并行总线对应的接口电路。
频率调节数据1根据如下方式而被规定，并被写入到非易失性存储器52中，即，例如在实时时钟装置1的制造工序(检查工序)中，通过未图示的检查装置而使实时时钟装置1被设定为预定的温度范围内的多个温度中的各个温度，所述频率调节数据1根据在各个温度下从输出电路80输出的振荡信号的频率而被规定。
此外，频率调节数据2根据如下方式而被规定，并被写入到非易失性存储器52中，即，例如在实时时钟装置1的制造工序(检查工序)中，使实时时钟装置1被设定为预定的温度范围外的多个温度中的各个温度，所述频率调节数据2根据在各个温度下从输出电路80输出的振荡信号的频率而被规定。
图2为表示使用了逻辑电路30的补正的一个示例的时序图。在图2的示例中，控制电路40根据温度传感器60的输出信号和频率调节数据2而在逻辑电路30的输出信号的四个周期之间，输出三个周期的分频比成M、一个周期的分频比为N的补正信号。并且，逻辑电路30利用计数器(图1中未图示)而对补正信号的分频比进行计数，并在每次计数值与分频比一致时，使输出信号中产生脉冲。
由于在不实施逻辑电路30的补正的情况下分频比始终为M，因此通过实施逻辑电路30的补正，从而使逻辑电路30的输出信号的周期的平均值被补正为{(3M+N)/4M}倍。这种逻辑电路30的补正的结果为，能够使逻辑电路30的输出信号的周期的平均值与预定的时间(例如，1秒)相一致。控制电路40根据温度传感器60的输出信号和频率调节数据2，而以使振荡用电路10的振荡频率(振动元件3的振荡频率)接近所需的频率的方式对N进行设定。
计时电路70根据逻辑电路30所输出的信号(例如，以1秒为1周期的时钟信号)，而生成时刻信息(年、月、日、时、分、秒等信息)。该时刻信息被分配至寄存器54的预定的地址，控制装置100能够经由接口电路90而访问寄存器54的该地址，并读取该时刻信息。另外，由计时电路70所生成的时刻信息，例如也可以根据从控制装置100输入至接口电路90的基准时刻信息而被补正或生成。
此外，计时电路70也可以具有报警功能并输出表示从控制装置100经由接口电路90而被设定在寄存器54中的时间来临的情况的信号(例如，中断信号)。控制装置100能够接收该信号并实施预定的处理。
此外，计时电路70也可以具有定时器功能，并且对从控制装置100经由接口电路90而被设定在寄存器54中的时间进行测量并输出表示结束了测量的信号(例如，中断信号)。控制装置100能够接收该信号并实施预定的处理。
另外，虽然在图2的示例中，由逻辑电路30实施的补正的周期(补正周期)成为逻辑电路30的输出信号的四个周期的量，但补正周期越长补正精度(分辨率)越提高。但是，由于当延长补正周期时补正量也会变大，因此存在如下可能性，即，在各个补正周期中，逻辑电路30的输出信号的周期仅一个周期成为极长的状态或较短的状态，从而无法容许计时电路70的工作。因此，一般情况下，优选为，在满足所需的频率精度的范围内尽量缩短补正周期。
在上文说明了的第一实施方式的实时时钟装置1(振荡电路2)中，假设在频率调节电路12于整个温度范围内均未使电容电路20和逻辑电路30对振动元件3的频率温度特性进行补正的情况下，则如图3中虚线所示那样，逻辑电路30的输出信号的频率温度特性将成为与振动元件3的频率温度特性相对应的曲线。
实际上，在频率调节电路12通过控制电路40的控制而在作为保证了振荡电路2的工作的温度范围的整个温度范围(例如，-40℃以上+85℃以下)中，在预定的温度范围内(例如，0℃以上+50℃以下)仅使用电容电路20而对振动元件3的频率温度特性进行补偿，在预定的温度范围外(-40℃以上小于0℃或者大于+50℃且+85℃以下)仅使用逻辑电路30而对振动元件3的频率温度特性进行补偿。因此，如图3中实线所示那样，逻辑电路30的输出信号的频率被补正为，在整个温度范围(例如，-40℃以上+85℃以下)内，无论温度如何均接近于所需的频率(例如，1赫兹)。
在本实施方式中，假设频率调节电路12与以往一样在整个温度范围(图3中为-40℃以上+85℃以下)内使用电容电路20而对振动元件3的频率温度特性进行补正，则由于基准温度(+25℃)与整个温度范围的一端的温度(+85℃)之差较大，因此，例如为了在+85℃下将电容电路20的电容值设为3pF而必须在+25℃下将其设为13pF。在本实施方式中，由于频率调节电路12仅在整个温度范围的一部分、即预定的温度范围(图3中为0℃以上+50℃以下)内使用电容电路20而对振动元件3的频率温度特性进行补正，因此例如为了在+50℃下将电容电路20的电容值设为3pF，而只要在+25℃下将其设为8pF即可。因此，在本实施方式中，由于在振荡用电路10的振荡中因向电容电路20的电容的充电或放电所产生的消耗电流与以往相比而变小，因此能够使消耗电力降低。
此外，如果振动元件3的频率温度特性相对于温度而具有二次函数的特性，则优选为预定的温度范围包含成为该二次函数的顶点的温度。由于越接近于该二次函数的顶点的温度每单位温度的频率变化量越小，因此越能够缩小预定的温度范围(图3中为0℃以上+50℃以下)的端部的温度(图3中为0℃以及+50℃)与该二次函数的顶点的温度(图3中为+25℃)之间的频率差。如此一来，由于能够缩小该二次函数的顶点的温度下的电容电路20的电容值与预定的温度范围的端部的温度下的电容电路20的电容值之差，因此与以往相比能够减小电容电路20的电路面积、且能够使因向电容电路20的电容的充电或放电所产生的消耗电流降低。
1-2.第二实施方式
由于第二实施方式的实时时钟装置的功能框图与图1相同，因此省略其图示。在下文中，关于第二实施方式，以其与第一实施方式不同的内容为中心来进行说明，并省略与第一实施方式重复的说明。
在第二实施方式中，以第一实施方式相同，如果与温度传感器60的输出信号相对应的温度在预定的温度范围内，则控制电路40将根据频率调节数据1而生成使电容电路20的电容值(振荡用电路10的负载电容值)成为用于对振动元件3的频率温度特性进行补正(补偿)的电容值这样的控制信号并向电容电路20输出。利用该控制信号，从而在预定的温度范围内以使振荡用电路10的输出信号的频率偏差变小的方式实施控制。
此外，控制电路40根据温度传感器60的输出信号和频率调节数据2而对逻辑电路30的分频比进行控制。具体而言，控制电路40根据温度传感器60的输出信号和频率调节数据2而生成用于使逻辑电路30对振动元件3的频率温度特性进行补正(补偿)的控制信号(补正信号)并向逻辑电路30输出。利用该控制信号，从而在预定的温度范围外以使逻辑电路30的输出信号的频率偏差变小的方式实施控制，并且在预定的温度范围内以使逻辑电路30的输出信号的频率偏差进一步变小的方式实施控制。
频率调节数据2为用于补正由逻辑电路30实施的振动元件3的频率温度特性的数据，例如包括根据预定的温度范围外的振动元件3的频率温度特性(或者，振荡用电路10的输出信号的频率温度特性)而被规定的温度传感器60的输出电压与逻辑电路30的分频比的对应信息。此外，频率调节数据2还包含根据预定的温度范围内的振荡用电路10的输出信号的频率温度特性而被规定的温度传感器60的输出电压与逻辑电路30的分频比的对应信息。
如此，在第二实施方式中，频率调节电路12通过控制电路40的控制从而在预定的温度范围内使用电容电路20以及逻辑电路30双方而对振动元件3的频率温度特性进行补偿，在预定的温度范围外仅使用逻辑电路30而对振动元件3的频率温度特性进行补偿。
频率调节数据2根据如下方式而被规定，并被写入到非易失性存储器52中，即，例如在实时时钟装置1的制造工序(检查工序)中，通过未图示的检查装置而使实时时钟装置1被设定为多个温度中的各个温度，所述频率调节数据2根据在各个温度下以基于预先规定的频率调节数据1而对电容电路20的电容值实施控制的状态而从输出电路80输出的振荡信号的频率而被规定。
与第一实施方式相同，被存储于非易失性存储器52中的各个数据(频率调节数据1、频率调节数据2)，在实时时钟装置1(振荡电路2)的电源接通时，也从非易失性存储器52被传送至寄存器54，并被保持在寄存器54中。
第二实施方式的实时时钟装置1(振荡电路2)的其他的结构以及功能与第一实施方式相同。
在上文说明了的第二实施方式的实时时钟装置1(振荡电路2)中，假设在频率调节电路12于整个温度范围内均未使电容电路20和逻辑电路30对振动元件3的频率温度特性进行补正的情况下，则如图4中虚线所示，逻辑电路30的输出信号的频率温度特性将成为与振动元件3的频率温度特性相对应的曲线。
实际上，在频率调节电路12通过控制电路40的控制而在作为保证了振荡电路2的工作的温度范围的整个温度范围(例如，-40℃以上+85℃以下)内，在预定的温度范围内(例如，0℃以上+50℃以下)使用电容电路20以及逻辑电路30而对振动元件3的频率温度特性进行补偿，在预定的温度范围外(-40℃以上小于0℃或者大于+50℃且+85℃以下)仅使用逻辑电路30而对振动元件3的频率温度特性进行补偿。因此，如图4中实线所示那样，逻辑电路30的输出信号的频率被补正为，在整个温度范围(例如，-40℃以上+85℃以下)内，无论温度如何均接近于所需的频率(例如，1赫兹)。尤其是，由于在预定的温度范围内(例如，0℃以上+50℃以下)，频率调节电路12会使用逻辑电路30来进一步对使用电容电路20未补偿完全而残留的振动元件3的频率温度特性进行补偿，因此能够以高于第一实施方式的精度来进行补偿。
1-3.第三实施方式
图5为第三实施方式的实时时钟装置的功能框图。在图5中，对于与图1相同的结构要素标注相同的符号，在下文中，关于第三实施方式，以其与第一实施方式以及第二实施方式不同的内容为中心来进行说明，并省略与第一实施方式或第二实施方式重复的说明。
在第三实施方式中，与第一实施方式以及第二实施方式相同，如果与温度传感器60的输出信号相对应的温度在预定的温度范围内，则控制电路40将根据频率调节数据1而生成使电容电路20的电容值(振荡用电路10的负载电容值)成为用于对振动元件3的频率温度特性进行补正(补偿)的电容值这样的控制信号并向电容电路20输出。
此外，控制电路40与第一实施方式相同，根据频率调节数据2而对逻辑电路30的分频比进行控制，或者，与第二实施方式相同，根据温度传感器60的输出信号和频率调节数据2而对逻辑电路30的分频比进行控制。
而且，控制电路40根据存储部50(寄存器54)中所存储的温度范围调节数据而对预定的温度范围进行控制。
如此，在第三实施方式中，频率调节电路12通过控制电路40的控制而在预定的温度范围内使用电容电路20(或者，使用电容电路20以及逻辑电路30双方)而对振动元件3的频率温度特性进行补偿，在预定的温度范围外仅使用逻辑电路30而对振动元件3的频率温度特性进行补偿，并且预定的温度范围可调节。
如图5所示，在第三实施方式中，与第一实施方式或第二实施方式相同，在非易失性存储器52中存储有频率调节数据1以及频率调节数据2。
而且，在第三实施方式中，在非易失性存储器52中还存储有温度范围调节数据。温度范围调节数据为，用于对上述的预定的温度范围进行控制的数据。温度范围调节数据也可以为，例如表示作为保证了振荡电路2的工作的温度范围的整个温度范围(例如，-40℃以上+85℃以下)中所包含的一部分的温度范围(例如，0℃以上+50℃以下)的数据。
温度范围调节数据，例如根据实时时钟装置1的规格或用途而被规定，并在实时时钟装置1的制造工序(检查工序)中，通过未图示的检查装置而被写入到非易失性存储器52中。
与第一实施方式或第二实施方式相同，被存储于非易失性存储器52的各个数据(频率调节数据1、频率调节数据2、温度范围调节数据)，在实时时钟装置1(振荡电路2)的电源接通时，从非易失性存储器52被传送至寄存器54，并被保持在寄存器54中。
第三实施方式的实时时钟装置1(振荡电路2)的其他的结构以及功能与第一实施方式或第二实施方式相同。
上文说明了的第三实施方式的实时时钟装置1(振荡电路2)起到了与第一实施方式或第二实施方式的实时时钟装置1(振荡电路2)相同的效果。
此外，根据第三实施方式的实时时钟装置1(振荡电路2)，频率调节电路12能够基于温度范围调节数据并根据用途来调节使用电容电路20而对振动元件3的频率温度特性进行补偿的温度范围和仅使用逻辑电路30而对振动元件3的频率温度特性进行补偿的温度范围。例如，能够通过缩窄使用电容电路20来进行补偿的温度范围(扩大仅使用逻辑电路30来进行补偿的温度范围)从而使消耗电力降低，并且能够通过扩大使用电容电路20来进行补偿的温度范围(缩窄仅使用逻辑电路30来进行补偿的温度范围)从而在更宽广的温度范围内确保较高的频率精度。
1-4.第四实施方式
图6为第四实施方式的实时时钟装置的功能框图。在图6中，对于与图1或图5相同的结构要素标注相同的符号，在下文中，关于第四实施方式，以其与第一实施方式、第二实施方式以及第三实施方式不同的内容为中心来进行说明，并省略与第一实施方式、第二实施方式或第三实施方式重复的说明。
在第四实施方式中，与第一实施方式以及第二实施方式相同，如果与温度传感器60的输出信号相对应的温度在预定的温度范围内，则控制电路40将根据频率调节数据1而生成使电容电路20的电容值(振荡用电路10的负载电容值)成为用于对振动元件3的频率温度特性进行补正(补偿)的电容值这样的控制信号并向电容电路20输出。
此外，控制电路40与第一实施方式相同，根据频率调节数据2而对逻辑电路30的分频比进行控制，或者，与第二实施方式相同，根据温度传感器60的输出信号和频率调节数据2而对逻辑电路30的分频比进行控制。
此外，控制电路40与第三实施方式相同，根据温度范围调节数据而对预定的温度范围进行控制。
而且，控制电路40根据存储部50(寄存器54)中所存储的频率调节数据3而对逻辑电路30的分频比进行控制。具体而言，控制电路40根据频率调节数据2而生成用于使逻辑电路30对振动元件3的频率温度特性以外的频率变化进行补正的控制信号(补正信号)并向逻辑电路30输出。
如此，在第四实施方式中，频率调节电路12通过控制电路40的控制从而在预定的温度范围内使用电容电路20(或者，使用电容电路20以及逻辑电路30双方)而对振动元件3的频率温度特性进行补偿，在预定的温度范围外仅使用逻辑电路30而对振动元件3的频率温度特性进行补偿，并且预定的温度范围可调节。而且，在频率调节电路12中，使用逻辑电路30而对振动元件3的频率温度特性以外的频率变化进行补正。
振动元件3的频率温度特性以外的频率变化的补正也可以为振动元件3的经时性的频率变化的补正(时效补正)。时效补正也可以为，例如从振荡用电路10输出的信号的频率的相对于所需的频率的偏差(偏移频率)的经时变化的补正。另外，振动元件3的频率温度特性以外的频率变化的补正也可以为，振动元件3的初始频率偏差(振动元件3的制造时的、与所需的频率的偏差量)的补正。
如图6所示，在第四实施方式中，与第三实施方式相同，在非易失性存储器52中存储有频率调节数据1、频率调节数据2以及温度范围调节数据。
而且，在第四实施方式中，在非易失性存储器52中存储有用于对逻辑电路30的分频比进行控制的数据、即频率调节数据3。频率调节数据3为用于补正由逻辑电路30实施的振动元件3的频率温度特性以外的频率变化的数据，例如也可以为表示偏移频率的数据。
频率调节数据3根据如下方式而被规定，并被写入到非易失性存储器52中，即，例如在实时时钟装置1的制造工序(检查工序)中，在实时时钟装置1被设定为基准温度(例如25℃)的状态下，所述频率调节数据3根据从输出电路80输出的振荡信号的频率而被规定。
与第一实施方式、第二实施方式或第三实施方式相同，被存储于非易失性存储器52中的各个数据(频率调节数据1、频率调节数据2、频率调节数据3、温度范围调节数据)，在实时时钟装置1(振荡电路2)的接通电源时，从非易失性存储器52被传送至寄存器54，并被保持在寄存器54中。
此外，在本实施方式中，在实时时钟装置1开始工作之后，控制装置100例如以将几个月至几年作为单位的不定期的定时、或者以固定的周期，而对输出电路80所输出的振荡信号的频率进行测定，并对偏移频率进行计算。或者，控制装置100也可以根据实时时钟装置1的制造年月日等的信息而对制造后的经过时间进行计算，并根据经过时间而对偏移频率进行计算。在这种情况下，例如也可以在实时时钟装置1的制造工序(检查工序)中，将实时时钟装置1的制造年月日等的信息预先存储在实时时钟装置1的非易失性存储器52中，从而使控制装置100从非易失性存储器52中读取制造年月日等信息。或者，也可以在实时时钟装置1的制造工序(检查工序)中，将实时时钟装置1的序列号的信息预先存储在实时时钟装置1的非易失性存储器52中，从而使控制装置100从非易失性存储器52中读取序列号的信息，并使用实时时钟装置1的序列号与制造年月日的对应表来特定制造年月日。
而且，控制装置100经由接口电路90而将所计算出的偏移频率的信息作为频率调节数据3而写入到寄存器54中(也可以写入到非易失性存储器52中)。
第四实施方式的实时时钟装置1(振荡电路2)的其他的结构以及功能与第一实施方式、第二实施方式或第三实施方式相同。
在上文说明了的第四实施方式的实时时钟装置1(振荡电路2)中，在经过了相当的年月的状态下，假设在频率调节电路12于整个温度范围内均未使电容电路20和逻辑电路30对振动元件3的频率温度特性进行补正的情况下，则如图7或图8中虚线所示那样，逻辑电路30的输出信号的频率温度特性将成为与振动元件3的频率温度特性相对应的曲线，且基准温度(例如，25℃)下的振荡频率将因经时变化而从所需的频率(例如，1赫兹)偏离。
实际上，频率调节电路12通过控制电路40的控制而在作为保证了振荡电路2的工作的温度范围的整个温度范围(例如，-40℃以上+85℃以下)中，在预定的温度范围内(例如，0℃以上+50℃以下)仅使用电容电路20或者使用电容电路20以及逻辑电路30双方而对振动元件3的频率温度特性进行补偿，在预定的温度范围外(-40℃以上小于0℃或大于+50℃且+85℃以下)仅使用逻辑电路30而对振动元件3的频率温度特性进行补偿。而且，频率调节电路12通过控制电路40的控制，从而在整个温度范围内使用逻辑电路30而对振动元件3的频率温度特性以外的频率变化进行补正。因此，如图7或图8中实线所示那样，逻辑电路30的输出信号的频率被补正为，在整个温度范围(例如，-40℃以上+85℃以下)内，无论温度与经过时间如何均接近于所需的频率(例如，1赫兹)。
第四实施方式的实时时钟装置1(振荡电路2)起到了与其他第一实施方式、第二实施方式或第三实施方式的实时时钟装置1(振荡电路2)相同的效果。
1-5.改变例
在上述的各个实施方式中，逻辑电路30以与振荡用电路10的输出信号的两沿(上升沿以及下降沿)同步的方式，通过以振荡用电路10的输出信号的一半的周期来进行分频，从而能够使由逻辑电路30实施的补正精度成为两倍。例如，逻辑电路30也可以包括生成振荡用电路10的输出信号与使该信号延迟1/4周期左右的信号的异或(EXOR：exclusive OR)信号的电路、和将该异或(EXOR)信号设为分频电路的时钟信号并根据来自控制电路40的控制信号而使分频比变化的分频电路。此外，例如，逻辑电路30也可以包括生成振荡用电路10的输出信号的极性反转信号的电路、分频比固定的分频电路、和根据来自控制电路40的控制信号而使振荡用电路10的输出信号以及极性反转信号的一方中的一部分的时钟脉冲稀疏，并且在被切换为振荡用电路10的输出信号以及极性反转信号中的另一方的同时生成时钟信号并向分频电路供给的电路。
此外，虽然在上述的各实施方式中，振荡电路2具有用于对振动元件3的频率温度特性进行补正的电容电路20，但也可以不具有电容电路20，还可以仅通过逻辑电路30来对振动元件3的频率温度特性进行补正。
此外，虽然在上述的各个实施方式中，实时时钟装置1(振荡电路2)具有温度传感器60，但也可以不具有温度传感器60。例如，也可以采用如下方式，即，控制装置100对温度进行测定，并将所测定的温度信息经由接口电路90而写入到寄存器54中，并且使控制电路40从寄存器54中读取该温度信息，从而对振动元件3的频率温度特性的补正进行控制。
此外，虽然在上述的第四实施方式中，控制装置100通过根据对振荡频率进行测定而计算出的偏移频率而重写了频率调节数据3，从而能够进行由频率调节电路12实施的时效补正，但也可以采用如下方式，即，频率调节电路12不经由控制装置100而自动地实施时效补正。
例如，在实时时钟装置1的制造工序(检查工序)中，将与用于对经过时间进行计算的基准时间(零点)相关的时间信息(例如，实时时钟装置1的制造年月日的信息)预先存储在存储部50(非易失性存储器52)中。
当实时时钟装置1开始工作时，控制电路40以不定期的定时或者固定的周期来取得计时电路70所生成的时刻信息(当前时刻)，并对自基于从非易失性存储器52被传送并被保持在寄存器54中的时间信息的基准时间(制造年月日等)的经过时间进行计算。接下来，控制电路40根据所计算出的经过时间而对当前的偏移频率进行计算，并根据所计算出的偏移频率来重写被保持在寄存器54中的频率调节数据3(也可以重写被存储在非易失性存储器52中的频率调节数据3)。然后，控制电路40根据被重写后的频率调节数据3而生成控制信号(补正信号)，并使逻辑电路30实施时效补正。例如，如果知晓了振动元件3的频率因伴随着时间的经过而从接合部件释放出的气体、或伴随着时间的经过的接合部件与激励电极等的内部应力的变化等的主要原因而存在上升的趋势，则控制电路40只要采用如下方式即可，即，所计算出的经过时间越长，越对更大的偏移频率进行计算。另外，由于由上述的时间的经过所产生的振动元件3的频率变动会因对激励电极、振动元件3进行密封的壳体以及接合部件的材质或制造方法等而发生改变，因此也可以使控制电路40能够伴随着所计算出的经过时间而对各种偏移频率进行计算。例如，控制电路40可以采用如下方式，即所计算出的经过时间越长，则越对更小的偏移频率进行计算，偏移频率可以为正值也可以为负值，偏移频率的符号可以伴随着所计算出的经过时间而从正变为负或从负变为正，偏移频率的符号可以变化两次以上。
此外，例如，在实时时钟装置1的制造工序(检查工序)中，将用于对上述的时间信息(例如，实时时钟装置1的制造年月日的信息)和经时性的频率变化进行计算的经时变化补正用信息(例如，计算式或者表格信息)预先存储在存储部50(非易失性存储器52)中。例如，也可以采用如下方式，即，对通过针对实时时钟装置1的多个样品的长期保存试验而得到的信息进行平均等，而制作出经时性的频率变化的计算式或表格信息并作为经时变化补正用信息。
当实时时钟装置1开始工作时，控制电路40将以不定期的定时或者固定的周期而取得计时电路70所生成的时刻信息(当前时刻)，并对自基于从非易失性存储器52被传送并被保持在寄存器54中的时间信息的基准时间(制造年月日等)的经过时间进行计算。接下来，控制电路40根据所计算出的经过时间和从非易失性存储器52被传送并被保持在寄存器54中的经时变化补正用信息，而对经时性的频率变化量进行计算，并根据所计算出的频率变化量来重写被保持在寄存器54中的频率调节数据3(也可以重写被存储在非易失性存储器52中的频率调节数据3)。然后，控制电路40根据被重写的频率调节数据3而生成控制信号(补正信号)，并使逻辑电路30实施时效补正。
2.电子设备
图9为表示本实施方式的电子设备的结构的一个示例的功能框图。此外，图10为表示作为本实施方式的电子设备的一个示例的智能手机的外观的一个示例的图。
本实施方式的电子设备300被构成为，包括实时时钟装置310、CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)320、操作部330、ROM(Read Only Memory：只读存储器)340、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)350、通信部360、显示部370。另外，本实施方式的电子设备也可以采用将图9的结构要素(各个部)的一部分进行省略或变更，或者附加了其他的结构要素的结构。
实时时钟装置310具备振荡电路312和振动元件313。振荡电路312使振动元件313进行振荡而产生振荡信号，并根据振荡信号而生成时刻信息。实时时钟装置310(振荡电路312)向CPU320输出所生成的振荡信号。
CPU320根据被存储于ROM340等中的程序，而将从实时时钟装置310输入的振荡信号作为时钟信号从而实施各种计算处理或控制处理。具体而言，CPU320实施与来自操作部330的操作信号相对应的各种处理、为了与外部装置实施数据通信而对通信部360进行控制的处理、对用于使显示部370显示各种信息的显示信号进行发送的处理等。此外，CPU320从实时时钟装置310中读取时刻信息并实施各种计算处理或控制处理。
操作部330为通过操作键或按钮开关等而被构成的输入装置，且向CPU320输出与用户的操作相对应的操作信号。
ROM340对用于CPU320实施各种计算处理或控制处理的程序或数据等进行存储。
RAM350被用作CPU320的作业区域，并临时性地存储从ROM340读取的程序或数据、从操作部330输入的数据、CPU320根据各种程序而执行得到的运算结果等。
通信部360实施用于使CPU320与外部装置之间的数据通信成立的各种控制。
显示部370为由LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)等构成的显示装置，并根据从CPU320输入的显示信号而显示各种信息。在显示部370中也可以设置有作为操作部330而发挥功能的触摸面板。
另外，电子设备300也可以采用将实时时钟装置310替换为包括不具有计时功能的振荡电路312和振动元件313的振荡器的结构。
通过作为振荡电路312而例如应用上述的各个实施方式的振荡电路2(也可以不具有计时电路70)，或者作为实时时钟装置310而例如应用上述的各个实施方式的实时时钟装置1，从而能够实现消耗电力较小、且可靠性较高的电子设备。
作为这种电子设备300而考虑有各种电子设备，例如，能够列举出：电子钟表、个人计算机(例如，移动型个人计算机、膝上型个人计算机、平板型个人计算机)、智能手机或便携式电话等移动体终端、数码照相机、喷墨式喷出装置(例如，喷墨打印机)、路由器或转化器等存储区域网络设备、局域网络设备、移动体终端基站用设备、电视机、摄像机、录像机、汽车导航装置、实时时钟装置、寻呼机、电子记事本(也包括附带通信功能的产品)、电子辞典、电子计算器、电子游戏设备、游戏用控制器、文字处理器、工作站、可视电话、防盗用视频监控器、电子双筒望远镜、POS终端、医疗设备(例如电子体温计、血压计、血糖仪、心电图计测装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、具有有线或无线的通信功能并能够发送各种数据的煤气表、水表、电表(智能电表)等各种测量设备、计量仪器类(例如，车辆、航空器、船舶的计量仪器类)、飞行模拟器、头戴式显示器、运动轨迹、运动跟踪、运动控制器、PDR(Pedestrian Dead Reckoning：步行者位置方位计测)等。
3.移动体
图11为表示本实施方式的移动体的一个示例的图(俯视图)。图11所示的移动体400被构成为，包括实时时钟装置410、实施发动机系统、制动器系统、无钥匙进入系统等的各种控制的控制器420、430、440、蓄电池450、备用蓄电池460。另外，本实施方式的移动体也可以采用省略图11的结构要素(各个部)的一部分、或者附加了其他的结构要素的结构。
实时时钟装置410具备未图示的振荡电路和振动元件，且振荡电路使振动元件进行振荡而产生振荡信号，并基于振荡信号而生成时刻信息。该振荡信号从实时时钟装置410的外部端子被输出至控制器420、430、440中，并例如被用作时钟信号。
蓄电池450向实时时钟装置410以及控制器420、430、440供给电力。在蓄电池450的输出电压与阈值相比而降低时，备用蓄电池460向实时时钟装置410以及控制器420、430、440供给电力。
另外，移动体400也可以采用将实时时钟装置410替换为包括不具有计时功能的振荡电路和振动元件的振荡器的结构。
通过作为实时时钟装置410(或者振荡器)所具备的振荡电路而例如应用上述的各个实施方式的振荡电路2(也可以不具有计时电路70)，或者作为实时时钟装置410而例如应用上述的各个实施方式的实时时钟装置1，从而能够实现消耗电力较小、且可靠性较高的移动体。
作为这种移动体400而考虑有各种移动体，例如，能够列举出：汽车(也包括电动汽车)、喷气机或直升机等航空器、船舶、火箭、人造卫星等。
本发明并不限定于本实施方式，在本发明的主旨的范围内能够实施各种改变。
上述的实施方式以及改变例为一个示例，并非被限定于这些内容。例如，也能够对各个实施方式以及各个改变例进行适当组合。
本发明包括与实施方式所说明的结构实质相同的结构(例如，功能、方法以及结果相同的结构，或者目的及效果相同的结构)。此外，本发明包括对实施方式所说明的结构的非本质的部分进行置换而得到的结构。此外，本发明包括能够发挥与实施方式所说明的结构相同的作用效果的结构或者达到相同的目的的结构。此外，本发明包括在实施方式所说明的结构中附加了公知技术的结构。
符号说明
1、实时时钟装置；2、振荡电路；3、振动元件；10、振荡用电路；12、频率调节电路；20、电容电路；30、逻辑电路；40、控制电路；50、存储部；52、非易失性存储器；54、寄存器；60、温度传感器；70、计时电路；80、输出电路；90、接口电路；100、控制装置；300、电子设备；310、实时时钟装置；312、振荡电路；313、振动元件；320、CPU；330、操作部；340、ROM；350、RAM；360、通信部；370、显示部；400、移动体；410、实时时钟装置；420、430、440、控制器；450、蓄电池；460、备用蓄电池。

Claims (11)

1.一种振荡电路，包括：
振荡用电路，其使具有频率温度特性的振动元件进行振荡；
频率调节电路，其具有电容电路和逻辑电路，所述电容电路与振荡用电路连接且对所述振荡用电路的振荡频率进行调节，所述逻辑电路被输入有从所述振荡用电路输出的信号，且对所述信号的频率进行调节，
所述频率调节电路在预定的温度范围内至少使用所述电容电路而对所述频率温度特性进行补偿，并且在所述预定的温度范围外仅使用所述逻辑电路而对所述频率温度特性进行补偿。
2.如权利要求1所述的振荡电路，其中，
在所述预定的温度范围内，使用所述电容电路以及所述逻辑电路双方而对所述频率温度特性进行补偿。
3.如权利要求1所述的振荡电路，其中，
所述频率温度特性相对于温度而具有二次函数的特性，
所述预定的温度范围包括成为所述二次函数的顶点的温度。
4.如权利要求2所述的振荡电路，其中，
所述频率温度特性相对于温度而具有二次函数的特性，
所述预定的温度范围包括成为所述二次函数的顶点的温度。
5.如权利要求1所述的振荡电路，其中，
所述预定的温度范围可调节。
6.如权利要求2所述的振荡电路，其中，
所述预定的温度范围可调节。
7.如权利要求3所述的振荡电路，其中，
所述预定的温度范围可调节。
8.如权利要求1至权利要求5中任一项所述的振荡电路，其中，
所述频率调节电路使用所述逻辑电路而对所述频率温度特性以外的频率变化进行补正。
9.如权利要求7所述的振荡电路，其中，
所述频率温度特性以外的频率变化为，所述振动元件的经时的频率变化。
10.一种电子设备，其具备权利要求1所述的振荡电路。
11.一种移动体，其具备权利要求1所述的振荡电路。
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