CN107453711B - 振荡器、电子设备、移动体以及振荡器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种振荡器、电子设备、移动体以及振荡器的制造方法，振荡器能够实现小型化和静电损坏的风险降低、且能够进行振子的阻抗值的检查。该振荡器包含外部端子、振子和使所述振子进行振荡的振荡电路，所述振荡电路具有：放大电路；以及电流源，其向所述放大电路供给电流，利用从所述外部端子输入的控制信号而可变地设定所述电流。
Description
技术领域
本发明涉及振荡器、电子设备、移动体以及振荡器的制造方法。
背景技术
使石英振子等振子振荡并输出期望频率的信号的振荡器被广泛用于各种电子设备或系统。在这样的振荡器中，由于振荡条件是使振子振荡用的振荡电路的负性阻抗值大于振子的阻抗值，所以在振荡器的出厂前，进行用于保证振荡电路的负性阻抗值充分大于振子的阻抗值的检查。例如，在专利文献1中公开了能够以符合实际的振荡条件的形式低成本且简便地测量振荡器的振荡电路(负阻电路)的负性阻抗值的负性阻抗测量器。
专利文献1：日本特开2004-85324号公报
但是，在如专利文献1所记载地那样应用使用了负性阻抗测量器的现有检查方法的情况下，需要在振荡器中设置与振子的两端电连接的检查端子，所以在小型封装的振荡器中，存在难以确保配置检查端子的空间、且还难以进行测量器对检查端子的探测的问题。由于被探测的端子露出于振荡器的外部，所以由于经由该端子输入静电而使振荡电路被损坏的风险也增大。
发明内容
本发明正是鉴于以上问题点而完成的，根据本发明的几个方式，可提供一种能够实现小型化和静电损坏的风险降低、且能够进行振子的阻抗值的检查的振荡器和振荡器的制造方法。此外，根据本发明的几个方式，能够提供一种使用了该振荡器的电子设备以及移动体。
本发明正是为了解决上述课题中的至少一部分而完成的，可作为以下方式或应用例来实现。
[应用例1]
本应用例的振荡器包含：外部端子；振子；以及振荡电路，其使所述振子进行振荡，所述振荡电路具有：放大电路；以及电流源，其向所述放大电路供给电流，利用从所述外部端子输入的控制信号而可变地设定所述电流。
根据本应用例的振荡器，振荡电路的负性阻抗值对应于电流而变化，利用从外部端子输入的控制信号而可变地设定该电流，在振子的阻抗值比负性阻抗值大的情况下，振子的振荡停止，所以能够通过观测振荡器的输出信号，检查振子的阻抗值。
此外，根据本应用例的振荡器，由于无需设置与振子的两端电连接的检查端子，所以能够实现小型化和静电损坏的风险降低。
[应用例2]
在上述应用例的振荡器中，也可以是，在将所述电流设定为了可变范围的下限的情况下，所述振子不进行振荡，在将所述电流设定为了可变范围的上限的情况下，所述振子进行振荡。
根据本应用例的振荡器，能够在电流的可变范围内，搜索作为振子进行振荡时和停止振荡时的边界的电流的设定值，并根据该作为边界的电流的设定值，来推测振子的阻抗值。
[应用例3]
在上述应用例的振荡器中，也可以是，所述电流越大，所述振荡电路的负性阻抗越大。
根据本应用例的振荡器，将在放大电路中流过的电流设定为越大的值，振荡余量度越大从而振子的振荡越容易稳定，相反，将该电流设定为越小的值，振荡余量度越小从而振子的振荡越容易停止，所以能够通过变更该电流的设定值，来检测振子的阻抗值。
[应用例4]
在上述应用例的振荡器中，也可以是，所述放大电路具有：NMOS晶体管；以及电阻，该电阻的两端分别与所述NMOS晶体管的栅极端子和漏极端子电连接，所述电流源向所述NMOS晶体管的所述漏极端子供给所述电流。
根据本应用例的振荡器，振荡电路的负性阻抗值对应于从NMOS晶体管的漏极端子流向源极端子的电流而变化，在振子的阻抗值比负性阻抗值大的情况下，振子的振荡停止，所以能够通过观测NMOS晶体管的漏极端子的信号，来检查振子的阻抗值。
[应用例5]
在上述应用例的振荡器中，也可以是，所述控制信号包含至少1个脉冲，每当将各个所述脉冲输入到所述外部端子时，切换所述电流的设定值。
根据本应用例的振荡器，每当将脉冲输入到外部端子时，切换向放大电路供给的电流的设定值(振荡电路的负性阻抗值)，所以能够通过每当将脉冲输入到该外部端子时观测从其它外部端子输出的振荡器的输出信号，来缩短检查时间。
[应用例6]
上述应用例的振荡器可以不具有与将所述振子和所述振荡电路连接起来的布线电连接的外部端子。
根据本应用例的振荡器，由于在振子的两端未设置用于探测并检查振子的阻抗值的外部端子(检查端子)，所以能够实现小型化，并能够降低由于经由外部端子输入静电而使振荡电路被损坏的风险。
[应用例7]
本应用例的电子设备具有上述任意一个振荡器。
[应用例8]
本应用例的移动体具有上述任意一个振荡器。
根据这些应用例，能够实现可靠性更高的电子设备以及移动体，它们具有能够实现小型化和静电损坏的风险降低、且能够进行振子的阻抗值的检查的振荡器。
[应用例9]
本应用例的振荡器的制造方法包含：组装振荡器的工序，所述振荡器包含外部端子、振子和使所述振子进行振荡的振荡电路，所述振荡电路具有放大电路和电流源，所述电流源向所述放大电路供给电流，利用从所述外部端子输入的控制信号而可变地设定所述电流；以及向所述外部端子输入所述控制信号，并根据从所述振荡器输出的信号来检查所述振荡器的工序。
根据本应用例的振荡器的制造方法，振荡电路的负性阻抗值对应于电流而变化，利用从振荡器的外部端子输入的控制信号而可变地设定该电流，在振子的阻抗值比负性阻抗值大的情况下，振子的振荡停止，所以能够通过观测振荡器的输出信号，检查振子的阻抗值。
此外，根据本应用例的振荡器的制造方法，由于无需在振荡器中设置与振子的两端电连接的检查端子，所以能够实现小型化和静电损坏的风险降低。
附图说明
图1是本实施方式的振荡器的立体图。
图2是本实施方式的振荡器的剖视图。
图3是本实施方式的振荡器的仰视图。
图4是本实施方式的振荡器的功能框图。
图5是示出第1实施方式的振荡器中的振荡电路的结构例的图。
图6是示出振荡电流设定数据的设定值和振荡电路的负性阻抗值的关系的一例的图。
图7是示出本实施方式的振荡器的制造方法的一例的流程图。
图8是示出图7的工序S20的详细步骤(振荡器的检查方法)的一例的流程图。
图9是示出利用图8的流程图检查振荡器时的振荡器的外部端子的信号波形的一例的图。
图10是示出图7的工序S20的详细步骤(振荡器的检查方法)的另一例的流程图。
图11是示出利用图10的流程图检查振荡器时的振荡器的外部端子的信号波形的一例的图。
图12是示出第2实施方式的振荡器中的振荡电路的结构例的图。
图13是示出变形例的振荡器中的振荡电路的结构例的图。
图14是本实施方式的电子设备的功能框图。
图15是示出本实施方式的电子设备的外观的一例的图。
图16是示出本实施方式的移动体的一例的图。
标号说明
1：振荡器；2：振荡IC；3：振子；3a：激励电极；3b：激励电极；4：封装；5：盖(盖体)；6：外部端子(外部电极)；7：收纳室；21：振荡电路；22：输出电路；23：控制电路；24：放大电路；25：电流源；211：NMOS晶体管；212：电阻；213：电容器；214：电容器；215-1～215-k：PMOS晶体管；216-1～216-k：PMOS晶体管；217：PMOS晶体管；218：恒流源；219：开关电路；300：电子设备；310：振荡器；312：振荡IC；313：振子；320：CPU；330：操作部；340：ROM；350：RAM；360：通信部；370：显示部；400：移动体；410：振荡器；420、430、440：控制器；450：电池；460：备用电池。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。另外，以下说明的实施方式不对权利要求所记载的本发明的内容进行不合理限定。并且，以下说明的所有结构并非都是本发明必需的结构要件。
1.振荡器
1-1.第1实施方式
[振荡器的结构]
图1～图3是示出本实施方式的振荡器1的结构的一例的图。图1是振荡器1的立体图，图2是图1的A-A’剖视图。此外，图3是振荡器1的仰视图。
如图1～图3所示，振荡器1构成为包含振荡IC(Integrated Circuit：集成电路)2、振子3、封装4、盖(盖体)5和外部端子(外部电极)6。在本实施方式中，虽然设振子3为石英振子，但例如也可以是SAW(Surface Acoustic Wave：表面声波)谐振器、其它压电振子或MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微电子机械系统)振子等。此外，作为振子3的基板材料，可使用石英、钽酸锂、铌酸锂等压电单晶体、锆钛酸铅等压电陶瓷等压电材料或硅半导体材料等，作为振子3的激励手段，既可以使用基于压电效应的手段，也可以使用基于库仑力的静电驱动。
封装4将振荡IC 2和振子3收纳在同一空间内。具体而言，在封装4中设置有凹部，通过用盖5覆盖凹部而形成为收纳室7。在封装4的内部或凹部的表面设置有用于分别将振荡IC 2的2个端子(后述的图3的XG端子和XD端子)和振子3的2个端子(激励电极3a和3b)分别电连接的未图示的布线。此外，在封装4的内部或凹部的表面设置有用于将振荡IC 2的各端子和对应的各外部端子6电连接的未图示的布线。
振子3在其正面和反面分别具有金属的激励电极3a和3b，以与振子3的形状或质量对应的期望频率(振荡器1所要求的频率)进行振荡，该振子3包含激励电极3a和3b。
如图3所示，振荡器1在底面(封装4的反面)设置有作为电源端子的外部端子VCC、作为接地端子的外部端子GND、作为输入输出端子的外部端子OE和作为输入输出端子的外部端子OUT的4个外部端子6。向外部端子VCC供给电源电压，外部端子GND被接地。
图4是本实施方式的振荡器1的功能框图。如图4所示，第1实施方式的振荡器1构成为包含振荡IC 2和振子3。振荡IC 2设置有作为电源端子的VCC端子、作为接地端子的GND端子、作为输入输出端子的OE端子、作为输入输出端子的OUT端子、作为与振子3连接的端子的XG端子和XD端子。VCC端子、GND端子、OE端子和OUT端子露出于振荡IC 2的表面，分别与设置在封装4上的振荡器1的外部端子VCC、GND、OE、OUT连接。此外，XG端子与振子3的一端(一个端子)连接，XD端子与振子3的另一端(另一个端子)连接。
本实施方式的振荡器1不具有与将振子3和振荡电路21连接起来的布线电连接的外部端子。即，振荡器1构成为用于探测并直接检查振子3的CI(Crystal Impedance：晶体阻抗)值的检查端子不在外部露出，但能够进行振子3的CI值的检查。关于该详细结构将后述。
在本实施方式中，振荡IC 2构成为包含振荡电路21、输出电路22和控制电路23。另外，振荡IC 2也可以构成为省略或变更这些要素的一部分，或者追加其它要素。
振荡电路21利用放大电路(在图4中未图示)将从振荡IC 2的XG端子输入的振子3的输出信号放大，并经由振荡IC 2的XD端子将放大后的信号反馈到振子3，由此使振子3振荡，输出基于振子3的振荡的振荡信号。
输出电路22输入有振荡电路21输出的振荡信号，生成将其振幅调整为了期望电平的振荡信号。输出电路22生成的振荡信号经由振荡IC 2的OUT端子和振荡器1的外部端子OUT，输出到振荡器1的外部。
控制电路23是控制振荡电路21和输出电路22的动作的电路。此外，控制电路23根据从振荡器1的外部端子经由振荡IC 2的端子而输入的控制信号，将振荡器1(振荡IC 2)的工作模式设定为包含外部通信模式、通常工作模式和CI值检查模式的多个模式中的1个模式，并进行与所设定的工作模式对应的控制。在本实施方式中，在从开始将电源电压供给到振荡器1的外部端子VCC(振荡IC 2的VCC端子)起的规定期间内(即，在电源接通后的规定期间内)，从振荡器1的外部端子OE(振荡IC 2的OE端子)输入了规定形式的控制信号的情况下，控制电路23在经过该规定期间后将振荡器1(振荡IC 2)的工作模式设定为外部通信模式。例如，控制电路23可以设从利用振荡器1(振荡IC 2)的电源接通使振子3开始振荡到检测到振荡稳定(例如，振荡信号成为了期望的振幅)为止的期间为该规定期间，也可以对该振荡信号的脉冲数进行计数，如果计数值达到规定的值，则判断为经过了该规定期间。此外，例如，控制电路23可以根据在振荡器1(振荡IC 2)的电源接通时开始动作的RC时间常数电路的输出信号，计测该规定期间。
在外部通信模式下，从振荡器1的外部端子OE、OUT(振荡IC 2的OE、OUT端子)相互同步地输入串行时钟信号和串行数据信号作为控制信号，控制电路23例如依照I2C(Inter-Integrated Circuit：内部集成电路)总线的标准，按照串行时钟信号的每个边沿来对串行数据信号进行采样，根据采样出的命令和数据，进行工作模式的设定或各工作模式下的控制数据的设定等处理。例如，控制电路23通过对用于使振荡器1(振荡IC 2)的工作模式转移到各模式(通常工作模式或CI值检查模式等)的命令进行采样，将振荡器1(振荡IC 2)的工作模式设定为该各模式。
在通常工作模式下，在从振荡器1的外部端子OE(振荡IC 2的OE端子)输入的控制信号(输出使能信号)为有效(例如，高电平)时，控制电路23控制为使振荡电路21和输出电路22进行动作。由此，从振荡器1的外部端子OUT(振荡IC 2的OUT端子)输出振荡信号。
此外，在通常工作模式下，在从振荡器1的外部端子OE(振荡IC 2的OE端子)输入的控制信号(输出使能信号)为无效(例如，低电平)时，如果未图示的非易失性存储器存储的待机比特数据为无效(例如，0)，则控制电路23控制为使振荡电路21动作且使输出电路22的动作停止，如果待机比特数据为有效(例如，1)，则控制电路23控制为使振荡电路21和输出电路22的动作停止。在这些情况中的任意一个情况下，停止来自振荡器1的外部端子OUT(振荡IC 2的OUT端子)的振荡信号的输出。
另外，在电源接通后的规定期间内未从振荡器1的外部端子OE(振荡IC 2的OE端子)输入规定形式的控制信号的情况下，控制电路23在经过该规定期间后不将振荡器1(振荡IC 2)的工作模式设定为外部通信模式，而是直接设定为通常工作模式。
此外，在CI值检查模式下，控制电路23根据将未图示的内部寄存器所存储的n比特的振荡电流设定数据IOSC进行转换而得的m比特的电流选择数据SELB的值来设定振荡电路21的振荡电流，控制为使振荡电路21和输出电路22动作。这时，如果振荡电路21的负性阻抗值比振子3的CI值大，则振子3进行振荡，从振荡器1的外部端子OUT(振荡IC 2的OUT端子)输出振荡信号。另一方面，如果振荡电路21的负性阻抗值比振子3的CI值小，则振子3不进行振荡，不从振荡器1的外部端子OUT(振荡IC 2的OUT端子)输出振荡信号。
在本实施方式中，在利用振荡电流设定数据IOSC将振荡电流设定为了可变范围的下限(最小值)的情况下，振子3不进行振荡，在将振荡电流设定为了可变范围的上限(最大值)的情况下，振子3进行振荡。因此，在CI值检查模式下，能够搜索作为振子3进行振荡时与停止振荡时的边界的、振荡电流设定数据IOSC的设定值。
另外，在CI值检查模式下，每当从振荡器1的外部端子OE(振荡IC 2的OE端子)输入脉冲时，控制电路23例如以使振荡电流下降一级的方式，变更振荡电流设定数据IOSC的值。此外，在电源接通时，振荡电流设定数据IOSC被初始化为使振荡电流最大的值。由此，即使在振荡器1不经由外部通信模式而转移到了通常工作模式的情况下，也能够可靠地开始振荡。
[振荡电路的结构]
图5是示出第1实施方式的振荡器1中的振荡电路21的结构例的图。在图5中，还图示了振荡电路21和振子3的连接，通过振荡电路21和振子3构成所谓的皮尔斯振荡电路。如图5所示，振荡电路21构成为包含NMOS(Negative-Channel Metal Oxide Semiconductor：负沟道金属氧化物半导体)晶体管211、电阻212、电容器213、电容器214、m个PMOS(Positive-Channel Metal Oxide Semiconductor：正沟道金属氧化物半导体)晶体管215-1～215-m、m个PMOS晶体管216-1～216-m、PMOS晶体管217和恒流源218。另外，振荡电路21也可以构成为省略或变更这些要素的一部分，或者追加其它要素。
NMOS晶体管211的栅极端子与XG端子电连接，漏极端子与XD端子电连接，源极端子被接地到模拟地。
电阻212的一端与XG端子电连接，另一端与XD端子电连接。即，电阻212的两端分别与NMOS晶体管211的栅极端子和漏极端子电连接。
电容器213的一端与XG端子电连接，另一端被接地到模拟地。
电容器214的一端与XD端子电连接，另一端被接地到模拟地。
PMOS晶体管215-1～215-m的各栅极端子与PMOS晶体管217的栅极端子被公共地电连接，各源极端子分别与PMOS晶体管216-1～216-m的各漏极端子电连接，各漏极端子与NMOS晶体管211的漏极端子被公共地电连接。
PMOS晶体管216-1～216-m的各栅极端子被分别施加与m比特的电流选择数据SELB的各比特的值(0/1)对应的电平(低电平/高电平)的电压，各源极端子与模拟电源公共地电连接，各漏极端子分别与PMOS晶体管215-1～215-m的各源极端子电连接。
PMOS晶体管217的栅极端子与PMOS晶体管215-1～215-m的各栅极端子公共地电连接，源极端子与模拟电源电连接，漏极端子与恒流源218的一端连接。
恒流源218的一端与PMOS晶体管217的漏极端子电连接，另一端被接地到模拟地。
在这样的结构的振荡电路21中，电容器213和电容器214作为负载电容发挥功能，电阻212作为反馈电阻发挥功能，NMOS晶体管211作为放大元件发挥功能，其将从振子3经由XG端子而输入的振荡信号放大并经由XD端子输出到振子3。即，通过NMOS晶体管211、电阻212、电容器213和电容器214构成放大电路24。
此外，通过PMOS晶体管215-1～215-m、PMOS晶体管216-1～216-m、PMOS晶体管217和恒流源218构成电流镜电路。因此，在设各个PMOS晶体管215-1～215-m与PMOS晶体管217的尺寸比分别为N1～Nm时，在PMOS晶体管216-1～216-m分别为导通状态(源极端子和漏极端子之间导通的状态)时，在PMOS晶体管217中流过的电流(在恒流源218中流过的电流))I0的N1倍～Nm倍的电流I1～Im从各个PMOS晶体管215-1～215-m的源极端子流向漏极端子。另一方面，在PMOS晶体管216-1～216-m分别为截止状态(源极端子和漏极端子之间未导通的状态)时，电流不从各个PMOS晶体管215-1～215-m的源极端子流向漏极端子。这里，各个PMOS晶体管216-1～216-m在电流选择数据SELB的各比特SELB[0]～SELB[m-1]的值为0时成为导通状态，在SELB[0]～SELB[m-1]的值为1时成为截止状态。
从NMOS晶体管211的漏极端子流向源极端子的振荡电流IOSC是从各个PMOS晶体管215-1～215-m的源极端子流向漏极端子的电流的总和，所以如下式(1)那样表示。
这样，通过PMOS晶体管215-1～215-m、PMOS晶体管216-1～216-m、PMOS晶体管217和恒流源218构成电流源25，该电流源25向放大电路24供给振荡电流IOSC。具体而言，该电流源25向放大电路24所包含的NMOS晶体管211的漏极端子供给振荡电流IOSC。
并且，利用从振荡器1的外部端子输入的控制信号而可变地设定供给到放大电路24的振荡电流IOSC。即，如上所述，在CI值检查模式下，从振荡器1的外部端子OE(振荡IC 2的OE端子)输入包含至少1个脉冲的控制信号，每当输入各个该脉冲时切换振荡电流IOSC的设定值，例如，振荡电流IOSC逐级下降。
在本实施方式中，振荡电流设定数据IOSC的设定值越大，振荡电流IOSC越大，振荡电流IOSC越大，振荡电路21的负性阻抗越大。因此，振荡电流设定数据IOSC的设定值越大，振荡电路21的负性阻抗值越大。图6是示出振荡电流设定数据IOSC的设定值和振荡电路21的负性阻抗值的关系的一例的图。在图6中，横轴是5比特的振荡电流设定数据IOSC的设定值(用10进制记述)，纵轴是振荡频率为26MHz时的负性阻抗值[Ω]。
在图6的例子中，在振荡电流设定数据IOSC的设定值为31(5比特全部是1)时，振荡电路21的负性阻抗成为最大值，超过了1000Ω。因此，例如，在设振子3的CI值为30Ω～80Ω左右时，在振荡电流设定数据IOSC的设定值为31时(在将振荡电流IOSC设定为了可变范围的上限的情况下(在将负性阻抗值设定为了可变范围的下限的情况下))，振荡电路21的负性阻抗值相比振子3的CI值格外大，所以能够可靠地使振子3振荡。因此，在本实施方式中，在图6的例子的情况下，在通常工作模式下，将振荡电流设定数据IOSC设定为31(使振荡电流IOSC为最大的值)。此外，由于在振荡器1(振荡IC 2)的电源接通时，振荡电流设定数据IOSC也被初始化为31，所以即使在振荡器1不经由外部通信模式而转移到了通常工作模式的情况下，也能够可靠地开始振荡。
此外，在图6的例子中，在振荡电流设定数据IOSC的设定值为30时，振荡电路21的负性阻抗值为120Ω左右，比振子3的CI值(30Ω～80Ω左右)大，所以能够使振子3振荡。另一方面，在振荡电流设定数据IOSC的设定值为0时(在将振荡电流IOSC设定为了可变范围的下限的情况下(在将负性阻抗值设定为了可变范围的上限的情况下))，振荡电路21的负性阻抗值为0Ω左右，比振子3的CI值(30Ω～80Ω左右)小，所以振子3不进行振荡。并且，在振荡电流设定数据IOSC的设定值为30～0时，每当振荡电流设定数据IOSC的设定值下降1，负性阻抗值每次大致线性地减小4Ω～5Ω左右。因此，在CI值检查模式下，通过在30～0之间变更振荡电流设定数据IOSC的设定值，能够搜索作为振子3进行振荡时与停止振荡时的边界的振荡电流设定数据IOSC的设定值(负性阻抗值)。
[振荡器的制造方法]
图7是示出本实施方式的振荡器的制造方法的一例的流程图。本实施方式的振荡器的制造方法包含图7所示的工序S10～S20。但是，本实施方式的振荡器的制造方法也可以省略或变更工序S10～S20的一部分，或者追加其它工序。
如图7所示，在本实施方式中，首先，组装包含振子3和振荡IC 2的振荡器1(工序S10)。
接着，向振荡器1的外部端子输入控制信号，根据从振荡器1输出的信号，检查振荡器1(工序S20)。
图8是示出图7的工序S20的详细步骤(振荡器的检查方法)的一例的流程图。此外，图9是示出利用图8的流程图检查振荡器1时的振荡器1的外部端子VCC、GND、OE、OUT的信号波形的一例的图。另外，图9是振荡电流设定数据IOSC的设定值和振荡电路21的负性阻抗值成为图6所示的关系的情况下的例子。
在图8的例子中，首先，对振荡器1接通电源(工序S200)。即，如图9所示，向振荡器1的外部端子VCC供给期望的电源电压。
接着，从外部端子OE、OUT输入控制信号，将振荡器1设定为外部通信模式(工序S210)。即，如图9所示，在电源接通后的规定期间内，向振荡器1的外部端子OE输入预先确定的规定形式的信号，将振荡器1设定为外部通信模式。
接着，从外部端子OE、OUT输入控制信号，将振荡器1设定为CI值检查模式(工序S220)。即，如图9所示，在外部通信模式下，从振荡器1的外部端子OE、OUT分别输入串行时钟信号和串行数据信号(CI值检查命令)，将振荡器1设定为CI值检查模式。
接着，从外部端子OE输入控制信号，使振荡电流(负性阻抗)的设定值下降1级(工序S230)。即，如图9所示，在CI值检查模式下，从振荡器1的外部端子OE输入脉冲，使振荡电流设定数据IOSC的值从31(初始值)下降至30。
接着，判定从外部端子OUT输出的信号是否以期望的频率精度继续振荡(工序S240)。在从外部端子OUT输出的信号正以期望的频率精度继续振荡的情况下(工序S240的“是”)，再次进行工序S230和S240。在图9的例子中，从振荡器1的外部端子OE输入脉冲，每当使振荡电流设定数据IOSC的值从29到8之间逐级下降时，判定从外部端子OUT输出的信号是否以期望的频率精度继续振荡。
并且，在从外部端子OUT输出的信号未以期望的频率精度继续振荡的情况下(工序S240的“否”)，根据工序S230中的振荡电流(负性阻抗)的设定值，推测振子3的CI值(工序S250)。在图9的例子中，由于在振荡电流设定数据IOSC的值为8时振荡停止，所以根据图6的关系求出振荡电流设定数据IOSC的值为8时的负性阻抗值，根据该负性阻抗值，推测振子3的CI值。例如，也可以将振子3的CI值推测为与该负性阻抗值一致的值。
另外，对于如图6所示的振荡电流设定数据IOSC的设定值和振荡电路21的负性阻抗值的关系，在设计评价的阶段针对振荡器1的多个试制品取得，对这多个试制品进行平均等而一次性计算出即可，无需在振荡器1的制造工序中按照每个振荡器1进行计算。
并且，在工序S250中推测出的振子3的CI值小于检查标准的情况下(工序S260的“否”)判定为合格，在工序S250中推测出的振子3的CI值为检查标准以上的情况下(工序S260的“是”)判定为不合格(工序S280)。
图10是示出图7的工序S20的详细步骤(振荡器的检查方法)的另一例的流程图。此外，图11是示出利用图10的流程图检查振荡器1时的振荡器1的外部端子VCC、GND、OE、OUT的信号波形的一例的图。另外，图11是振荡电流设定数据IOSC的设定值和振荡电路21的负性阻抗值成为图6所示的关系的情况下的例子。在图10中，对与图8相同的工序标注相同的标号，以下简略或省略与图8重复的说明。
在图10的例子中，与图8同样，首先进行工序S200～S220。
接着，从外部端子OE输入控制信号，使振荡电流(负性阻抗)下降至检查标准的设定值(工序S232)。即，如图11所示，在CI值检查模式下，从振荡器1的外部端子OE输入规定数量的脉冲，使振荡电流设定数据IOSC的值从31(初始值)下降至检查标准的设定值(例如，10)。
接着，判定从外部端子OUT输出的信号是否以期望的频率精度继续振荡(工序S240)。并且，在从外部端子OUT输出的信号正以期望的频率精度继续振荡的情况下(工序S240的“是”)判定为合格，在从外部端子OUT输出的信号未以期望的频率精度继续振荡的情况下(工序S240的“否”)判定为不合格(工序S280)。
另外，虽然在图11的例子中，在CI值检查模式下，从振荡器1的外部端子OE输入规定数量的脉冲，使振荡电流设定数据IOSC的值下降至检查标准的设定值，但对于CI值检查模式下的振荡电流设定数据IOSC的初始值，也可以在外部通信模式下输入的CI值检查命令中，将CI值检查模式下的振荡电流设定数据IOSC的值指定为检查标准的设定值。由此，在CI值检查模式下，能够节省输入规定数量的脉冲的精力和时间。
[作用效果]
如以上所说明那样，在第1实施方式的振荡器1中，振荡电路21的负性阻抗值对应于振荡电流IOSC(从振荡电路21所具有的NMOS晶体管211的漏极端子流向源极端子的电流)而变化，在振子3的CI值比负性阻抗值大的情况下，振子3的振荡停止，利用从外部端子OE、OUT输入的控制信号而可变地设定该振荡电流IOSC。具体而言，将振荡电流IOSC设定为越大的值，振荡余量度越增大而振子3的振荡越容易稳定，相反，越将振荡电流IOSC设定为较小的值，振荡余量度越减小而振子3的振荡越容易停止。因此，根据第1实施方式，能够通过观测从振荡器1的外部端子OUT输出的信号(NMOS晶体管211的漏极端子的信号)，来检查振子3的CI值。
此外，在第1实施方式的振荡器1中，由于将在通常工作模式下使用的外部端子OE、OUT兼用作CI值的检查端子，所以在振子3的两端未设有用于探测并检查振子3的CI值的专用检查端子(与振子3的两端电连接的检查端子)。因此，根据第1实施方式，能够实现振荡器1的小型化，并且能够降低由于经由外部端子输入静电而使振荡电路21被损坏的风险。
此外，在第1实施方式的振荡器1中，在将振荡电流IOSC设定为了可变范围的下限(最小值)的情况下，振荡电路21的负性阻抗值比振子3的CI值小，所以振子3不进行振荡，在将振荡电流IOSC设定为了可变范围的上限(最大值)的情况下，振荡电路21的负性阻抗值比振子3的CI值大，所以振子3进行振荡。因此，根据第1实施方式，能够在振荡电流IOSC的可变范围内，搜索作为振子3进行振荡时和停止振荡时的边界的振荡电流IOSC的设定值，并根据该作为边界的电流的设定值，来推测振子的阻抗值。
此外，在第1实施方式的振荡器1中，在CI值检查模式下，每当从外部端子OE输入脉冲时，切换振荡电流IOSC的设定值(振荡电路21的负性阻抗值)。因此，根据第1实施方式，通过每当将脉冲输入到振荡器1的外部端子OE时观测从外部端子OUT输出的信号，能够缩短振子3的CI值的检查时间。
1-2.第2实施方式
第2实施方式的振荡器1构成为不仅能够进行振子3的CI值的检查，还能够进行振荡器1的驱动电平检查。以下，对于第2实施方式的振荡器1，省略或简略与第1实施方式相同的说明，主要说明与第1实施方式不同的内容。第2实施方式的振荡器1的构造和功能框图与第1实施方式的振荡器1(图1～图4)相同，因此省略其图示和说明。
图12是示出第2实施方式的振荡器1中的振荡电路21的结构例的图。在图12中，对与图5相同的结构要素标注相同标号。在图12的例子中，对图5所示的结构进一步附加了k-m个(k>m)PMOS晶体管215-m+1～215-k、k-m个PMOS晶体管216-m+1～216-k。
PMOS晶体管215-m+1～215-k的各栅极端子与PMOS晶体管217的栅极端子公共地电连接，各源极端子分别与PMOS晶体管216-m+1～216-k的各漏极端子电连接，各漏极端子与NMOS晶体管211的漏极端子公共地电连接。
PMOS晶体管216-m+1～216-k的各栅极端子被分别施加与k比特的电流选择数据SELB的m比特～k-1比特的各值(0/1)对应的电平(低电平/高电平)的电压，各源极端子与模拟电源公共地电连接，各漏极端子分别与PMOS晶体管215-m+1～215-k的各源极端子电连接。
第2实施方式中的振荡电路21的其它结构与第1实施方式(图5)相同，因此省略其说明。
在这样的结构的振荡电路21中，通过PMOS晶体管215-1～215-k、PMOS晶体管216-1～216-k、PMOS晶体管217和恒流源218构成电流镜电路。因此，在设各个PMOS晶体管215-1～215-k与PMOS晶体管217的尺寸比分别为N1～Nk时，在PMOS晶体管216-1～216-k分别为导通状态时，在PMOS晶体管217中流过的电流(在恒流源218中流过的电流)I0的N1倍～Nk倍的电流I1～Ik从各个PMOS晶体管215-1～215-k的源极端子流向漏极端子。另一方面，在PMOS晶体管216-1～216-k分别为截止状态时，电流不从各个PMOS晶体管215-1～215-k的源极端子流向漏极端子。这里，各个PMOS晶体管216-1～216-k在电流选择数据SELB的各比特SELB[0]～SELB[k-1]的值为0时成为导通状态，在SELB[0]～SELB[k-1]的值为1时成为截止状态。
从NMOS晶体管211的漏极端子流向源极端子的振荡电流IOSC是从各个PMOS晶体管215-1～215-k的源极端子流向漏极端子的电流的总和，所以如下式(2)那样表示。
在第2实施方式中，控制电路23根据从振荡器1的外部端子经由振荡IC 2的端子而输入的控制信号，将振荡器1(振荡IC 2)的工作模式设定为包含外部通信模式、通常工作模式、CI值检查模式和驱动电平检查模式的多个模式中的1个模式，并进行与所设定的工作模式对应的控制。控制电路23的外部通信模式和通常工作模式下的控制与第1实施方式相同，因此省略其说明。
在CI值检查模式下，控制电路23根据将振荡电流设定数据IOSC的低位n比特进行转换而得的电流选择数据SELB的低位m比特的值，设定振荡电流IOSC。并且，在CI值检查模式下，控制电路23将电流选择数据SELB的高位k-m比特的值全部设定为1，由此电流Im+1～Ik全部成为0，所以能够按照与第1实施方式相同的步骤，检查振子3的CI值。
此外，在驱动电平检查模式下，控制电路23根据将未图示的内部寄存器所存储的p比特(p>n)的振荡电流设定数据IOSC进行转换而得的k比特的电流选择数据SELB的值，设定振荡电路21的振荡电流IOSC，控制为使振荡电路21和输出电路22动作。即，在驱动电平检查模式下，控制电路23能够向放大电路24供给比通常工作模式下的振荡电流IOSC(电流I1～Im的总和)大的(或者小的)期望的振荡电流IOSC，从而检查多个驱动电平下的振荡器1的振荡频率的精度。
另外，在第2实施方式中，在电源接通时，将p比特的振荡电流设定数据IOSC的低位n比特全部初始化为1，将高位p-n比特全部初始化为0。由此，电流选择数据SELB的低位m比特全部成为低电平、高位k-m比特全部成为高电平，且与第1实施方式相同的振荡电流IOSC(电流I1～Im的总和)被供给到放大电路24，所以即使在振荡器1不经由外部通信模式而转移到了通常工作模式的情况下，也能够可靠地开始振荡。
1-3.变形例
例如，在第1实施方式或第2实施方式的振荡器1中，在CI值检查模式下，每当从外部端子OE输入脉冲时，振荡电流设定数据IOSC的值(振荡电流IOSC的值)从可变范围的上限起逐级下降，但也可以从可变范围的下限起逐级上升。
此外，例如，在第1实施方式或第2实施方式的振荡器1中，在CI值检查模式下，控制电路23可以在每个规定的时刻，从可变范围的上限或下限起逐级切换振荡电流IOSC的设定值，将振子3的振荡停止或开始时的振荡电流IOSC的设定值存储到内部寄存器等中。并且，也可以从振荡器1的外部端子读出振子3的振荡停止或开始时的振荡电流IOSC的设定值并推测振荡电路21的负性阻抗值，从而检查振子3的CI值。
此外，例如，在第1实施方式或第2实施方式的振荡器1中，振荡电流IOSC(振荡电路21的负性阻抗)的值根据振荡电流设定数据IOSC的值而离散地(数字地)发生变化，但也可以连续地(模拟地)发生变化。例如，也可以使振荡器构成为，振荡电流IOSC(振荡电路21的负性阻抗)的值根据从外部端子输入的模拟信号而连续地(模拟地)发生变化。
图13是示出该变形例的振荡器1中的振荡电路21的结构例的图。在图13中，对与图5相同的结构要素标注相同标号。在图13的例子中，放大电路24的结构与图5所示的结构相同，电流源25的结构不同。
在图13的例子中，振荡器1的控制电路23在通常工作模式下，以将PMOS晶体管215的栅极端子与PMOS晶体管217的栅极端子电连接的方式，控制开关电路219。由此，通过PMOS晶体管215、开关电路219、PMOS晶体管217和恒流源218构成电流镜电路。因此，在设PMOS晶体管215和PMOS晶体管217的尺寸比为NX时，在PMOS晶体管217中流过的电流(在恒流源218中流过的电流)I0的NX倍的振荡电流IOSC流过。通过将该振荡电流IOSC设定为足够大，振荡电路21的负性阻抗值充分大于振子3的CI值，振子3能够以期望的频率进行振荡。
另一方面，控制电路23在CI值检查模式或驱动电平检查模式下，以将PMOS晶体管215的栅极端子与振荡器1的外部端子OE(振荡IC 2的OE端子)电连接的方式，控制开关电路219。由此，能够从振荡器1的外部端子OE向PMOS晶体管215的栅极端子施加电压。并且，由于振荡电流IOSC(振荡电路21的负性阻抗)的值对应于施加到PMOS晶体管215的栅极端子的电压而变化，所以通过对振荡器1的外部端子OE依次施加期望的电压，能够进行CI值检查和驱动电平检查。
此外，例如，虽然第1实施方式或第2实施方式的振荡器1是不进行温度补偿或温度控制的简单的振荡器(SPXO(Simple Packaged Crystal Oscillator：简单封装晶体振荡器)等)，但也可以是具有温度补偿功能的振荡器(TCXO(Temperature CompensatedCrystal Oscillator：温度补偿型晶体振荡器)等)、具有温度控制功能的振荡器(OCXO(Oven Controlled Crystal Oscillator：恒温晶体振荡器)等)、具有频率控制功能的振荡器(VCXO(Voltage Controlled Crystal Oscillator：压控晶体振荡器)等)等。
2.电子设备
图14是示出本实施方式的电子设备的结构的一例的功能框图。此外，图15是示出作为本实施方式的电子设备的一例的智能手机的外观的一例的图。
本实施方式的电子设备300构成为包含振荡器310、CPU(Central ProcessingUnit：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和显示部370。另外，本实施方式的电子设备也可以构成为省略或变更图14的结构要素(各部件)的一部分，或者附加其它结构要素。
振荡器310具有振荡IC 312和振子313。振荡IC 312使振子313振荡而产生振荡信号。该振荡信号从振荡器310的外部端子被输出到CPU 320。
CPU 320是如下处理部：依照ROM 340等所存储的程序，将从振荡器310输入的振荡信号作为时钟信号，进行各种计算处理和控制处理。具体而言，CPU 320进行与来自操作部330的操作信号对应的各种处理、为了与外部装置进行数据通信而控制通信部360的处理、发送用于使各种信息显示在显示部370上的显示信号的处理等。
操作部330是由操作键、按钮开关等构成的输入装置，将与用户操作对应的操作信号输出到CPU 320。
ROM 340是如下存储部：存储用于使CPU 320进行各种计算处理和控制处理的程序和数据等。
RAM 350是如下存储部：被用作CPU 320的工作区域，暂时存储从ROM 340读出的程序和数据、从操作部330输入的数据、CPU 320依照各种程序执行的运算结果等。
通信部360进行用于建立CPU 320与外部装置之间的数据通信的各种控制。
显示部370是由LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)等构成的显示装置，根据从CPU 320输入的显示信号显示各种信息。可以在显示部370上设置作为操作部330发挥功能的触摸面板。
通过应用例如上述各实施方式的振荡器1作为振荡器310，或者应用上述各实施方式的振荡IC 2作为振荡IC 312，能够实现振荡器310的小型化和静电损坏的风险降低，并且能够进行振子313的阻抗值的检查，所以能够实现成本降低且可靠性高的移动体。
作为这样的电子设备300，可考虑各种电子设备，例如可列举出个人计算机(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)、智能手机或移动电话机等移动终端、数字照相机、喷墨式排出装置(例如喷墨打印机)、路由器或开关等存储区域网络设备、局域网设备、移动终端基站用设备、电视、摄像机、录像机、车载导航装置、实时时钟装置、寻呼机、电子记事本(也包含带通信功能的)、电子辞典、计算器、电子游戏设备、游戏用控制器、文字处理器、工作站、视频电话、防盗用电视监视器、电子双筒镜、POS终端、医疗设备(例如电子体温计、血压计、血糖计、心电图计测装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测量设备、计量仪器类(例如车辆、飞机、船舶的计量仪器类)、飞行模拟器、头戴式显示器、运动追踪器、运动跟踪器、运动控制器、PDR(步行者位置方位计测)等。
作为本实施方式的电子设备300的一例，可列举出作为终端基站用装置等发挥功能的传输装置，该终端基站用装置使用上述振荡器310作为基准信号源，例如通过有线或无线的方式与终端进行通信。通过应用例如上述各实施方式的振荡器1作为振荡器310，还能够以比以往低的成本实现例如可用于通信基站等的可期望高频率精度、高性能、高可靠性的电子设备300。
此外，作为本实施方式的电子设备300的另一例，也可以是如下的通信装置，在该通信装置中，通信部360接收外部时钟信号，CPU 320(处理部)包含根据该外部时钟信号和振荡器310的输出信号(内部时钟信号)来控制振荡器310的频率的频率控制部。该通信装置例如可以是在Stratum3等主干系统网络设备或毫微微小区中使用的通信设备。
3.移动体
图16是示出本实施方式的移动体的一例的图(俯视图)。图16所示的移动体400构成为包含振荡器410、进行发动机系统、制动系统、无匙门禁系统等的各种控制的控制器420、430、440、电池450和备用电池460。另外，本实施方式的移动体也可以构成为省略图16的结构要素(各部件)的一部分，或者附加其它结构要素。
振荡器410具有未图示的振荡IC和振子，振荡IC使振子振荡而产生振荡信号。该振荡信号从振荡器410的外部端子被输出到控制器420、430、440，且例如被用作时钟信号。
电池450向振荡器410和控制器420、430、440供给电力。在电池450的输出电压下降到低于阈值时，备用电池460向振荡器410和控制器420、430、440供给电力。
通过应用例如上述各实施方式的振荡器1作为振荡器410，或者应用上述各实施方式的振荡IC 2作为振荡器410所具有的振荡IC，能够实现振荡器410的小型化和静电损坏的风险降低，并且能够进行振荡器410所具有的振子的阻抗值的检查，所以能够在降低成本的同时实现可靠性高的移动体。
作为这样的移动体400，可以考虑各种移动体，例如可列举出汽车(也包含电动汽车)、喷气式飞机或直升飞机等飞机、船舶、火箭、人造卫星等。
本发明不限于本实施方式，能够在本发明的主旨范围内实施各种变形。
上述实施方式和变形例是一个例子，并非限定于此。例如，还能够适当组合各实施方式和各变形例。
本发明包含与在实施方式中说明的结构实质相同的结构(例如，功能、方法和结果相同的结构，或者目的和效果相同的结构)。此外，本发明包含对实施方式中说明的结构的非本质部分进行置换后的结构。此外，本发明包含能够起到与在实施方式中说明的结构相同作用效果的结构或达到相同目的的结构。此外，本发明包含对在实施方式中说明的结构附加了公知技术后的结构。
Claims (8)
1.一种振荡器，其中，该振荡器包含：
外部端子；
振子；以及
振荡电路，其使所述振子进行振荡，
所述振荡电路具有：放大电路；电流源，其向所述放大电路供给电流；以及控制电路，其控制所述振荡电路的动作，
所述振荡器以从至少包含检查模式在内的多个工作模式中选择的工作模式进行动作，所述控制电路根据从所述外部端子输入的控制信号，将所述振荡器的所述工作模式设定为所述多个工作模式中的任意一个，当所述振荡器以所述检查模式进行动作时，利用所述控制信号而可变地设定所述电流，
所述控制信号包含至少1个脉冲，
每当将各个所述脉冲输入到所述外部端子时，将所述电流的设定值从初始值起逐级变更，所述振荡电路的负性阻抗值对应于所述电流的设定值的变更而变化，在所述振子的阻抗值比所述振荡电路的负性阻抗值大的情况下，所述振子的振荡停止。
2.根据权利要求1所述的振荡器，其中，
在将所述电流设定为了可变范围的下限的情况下，所述振子不进行振荡，在将所述电流设定为了可变范围的上限的情况下，所述振子进行振荡。
3.根据权利要求1或2所述的振荡器，其中，
所述电流越大，所述振荡电路的负性阻抗越大。
4.根据权利要求1或2所述的振荡器，其中，
所述放大电路具有：
NMOS晶体管；以及
电阻，该电阻的两端分别与所述NMOS晶体管的栅极端子和漏极端子电连接，
所述电流源向所述NMOS晶体管的所述漏极端子供给所述电流。
5.根据权利要求1或2所述的振荡器，其中，
该振荡器不具有与将所述振子和所述振荡电路连接起来的布线电连接的外部端子。
6.一种电子设备，其中，该电子设备具有权利要求1～5中的任意一项所述的振荡器。
7.一种移动体，其中，该移动体具有权利要求1～5中的任意一项所述的振荡器。
8.一种振荡器的制造方法，其中，该振荡器的制造方法包含以下工序：
组装振荡器的工序，所述振荡器包含外部端子、振子和使所述振子进行振荡的振荡电路，所述振荡电路具有放大电路、电流源和控制电路，所述电流源向所述放大电路供给电流，所述控制电路控制所述振荡电路的动作，所述振荡器以从至少包含检查模式在内的多个工作模式中选择的工作模式进行动作，所述控制电路根据从所述外部端子输入的控制信号，将所述振荡器的所述工作模式设定为所述多个工作模式中的任意一个，当所述振荡器以所述检查模式进行动作时，利用所述控制信号而可变地设定所述电流，所述控制信号包含至少1个脉冲，每当将各个所述脉冲输入到所述外部端子时，将所述电流的设定值从初始值起逐级变更，所述振荡电路的负性阻抗值对应于所述电流的设定值的变更而变化，在所述振子的阻抗值比所述振荡电路的负性阻抗值大的情况下，所述振子的振荡停止；
向所述外部端子输入所述控制信号，将所述振荡器的所述工作模式设定为所述检查模式的工序；以及
通过根据从所述振荡器输出的信号来检查所述振荡器，检查所述振子的所述阻抗值的工序。
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