CN111669125A - 振荡器、电子设备以及移动体 - Google Patents

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Abstract

振荡器、电子设备以及移动体。能够在短时间内测定温度实现高精度的温度补偿处理。振荡器包括：第1振子；第2振子；第1振荡电路，其通过使第1振子振荡而生成第1振荡信号；第2振荡电路，其通过使第2振子振荡而生成频率温度特性与第1振荡信号不同的第2振荡信号；时钟信号生成电路，其生成由温度补偿数据进行温度补偿的频率的时钟信号；以及处理电路，其进行基于第1振荡信号和第2振荡信号的时间数字转换处理，根据时间数字转换处理的测定数据求出温度补偿数据。

Description

振荡器、电子设备以及移动体
技术领域
本发明涉及振荡器、电子设备以及移动体等。
背景技术
一直以来，公知有根据温度检测结果进行温度补偿的温度补偿型振荡器。作为这样的温度补偿型振荡器，例如公知专利文献1公开的现有技术。在专利文献1中，公开了根据两个振子的振荡频率差检测温度变化而进行温度补偿的温度补偿型振荡器。
专利文献1：日本特开平04-363913号公报
发明内容
发明所要解决的课题
专利文献1的振荡器由于是向计数器输入两个振荡信号而求频率差的结构，因此，存在这样的课题：如果想要高精度地计测温度，则计测时间变长。
用于解决课题的手段
本发明的一个方面涉及一种振荡器，其包括：第1振子；第2振子；第1振荡电路，其通过使所述第1振子振荡而生成第1振荡信号；第2振荡电路，其通过使所述第2振子振荡而生成频率温度特性与所述第1振荡信号不同的第2振荡信号；时钟信号生成电路，其生成根据温度补偿数据进行温度补偿的频率的时钟信号；以及处理电路，其进行基于所述第1振荡信号和所述第2振荡信号的时间数字转换处理，根据所述时间数字转换处理的测定数据求出所述温度补偿数据。
附图说明
图1是本实施方式的振荡器的结构例。
图2是本实施方式的振荡器的详细结构例。
图3是处理电路的结构例。
图4是振荡信号的频率温度特性的例子。
图5是与振荡信号的频率差对应的输入数据的频率温度特性的例子。
图6是处理电路、时间数字转换电路的第1结构例。
图7是说明第1结构例的动作的信号波形例。
图8是说明第1结构例的动作的信号波形例。
图9是处理电路、时间数字转换电路的第2结构例。
图10是说明时间数字转换处理的信号波形例。
图11是时间数字转换器的说明图。
图12是处理电路、时间数字转换电路的第3结构例。
图13是说明第3结构例的动作的信号波形例。
图14是处理电路、时间数字转换电路的第4结构例。
图15是说明时间数字转换的信号波形例。
图16是时钟信号生成电路的第1结构例。
图17是时钟信号生成电路的第2结构例。
图18是时钟信号生成电路的第3结构例。
图19是说明学习处理的例子的流程图。
图20是电子设备的结构例。
图21是移动体的结构例。
标号说明
OSC1、OSC2：振荡信号；CK：时钟信号；SD：设定数据；DIN、DIN1、DIN2：输入数据；SDR：基准设定数据；E1、E2、E3、E4：边沿定时；TD1、TD2、TD3、TD4：时间差；DF12、DF34：频率差数据；TCP：温度补偿数据；DIVR：基准分频比数据；DIVA：相加结果数据；SDIV：分频比设定数据；FBCK：反馈时钟信号；VC、VCF：控制电压；CKQ：输出时钟信号；FQR：基准频率信号；SFQ：频率设定数据；STA、STP：信号；4：振荡器；10、11、12：振子；20、21：振荡电路；30：处理电路；32：时间数字转换电路；33、34：时间数字转换器；36：减法器；50：运算电路；52：寄存器；54：加法器；56：Δ-Σ调制电路；60：时钟信号生成电路；61：PLL电路；62：相位比较电路；64：控制电压生成电路；66：压控振荡电路；68：分频电路；69：输出电路；70：直接数字合成器；72：压控振荡电路；74：可变电容电路；76：D/A转换电路；88：接口电路；90：存储部；206：汽车；207：车体；208：控制装置；209：车轮；220：处理装置；500：电子设备；510：通信接口；520：处理装置；530：操作接口；540：显示部；550：存储器。
具体实施方式
以下，对本实施方式进行说明。另外，以下说明的本实施方式并不对权利要求书的记载内容进行不当限定。此外，在本实施方式中说明的结构不一定全部是必需结构要件。
1.振荡器
图1示出本实施方式振荡器4的结构例。振荡器4是温度补偿型振荡器，包括振子10、11、振荡电路20、21、处理电路30、以及时钟信号生成电路60。振荡器4可以是不具备恒温槽的温度补偿型晶体振荡器(TCXO)，也可以是具备恒温槽的恒温槽型晶体振荡器(OCXO)。振子10是第1振子，振子11是第2振子。振荡电路20是第1振荡电路，振荡电路21是第2振荡电路。在本实施方式中，能够在电路装置中设置振荡电路20、21、处理电路30以及时钟信号生成电路60。电路装置是在半导体基板上形成有电路元件的半导体芯片。或者，也可以将振荡电路20、21设置在作为第1半导体芯片的第1电路装置上，将处理电路30和时钟信号生成电路60设置在作为第2半导体芯片的第2电路装置上。振子10与振荡电路20电连接，振子11与振荡电路21电连接。例如，经由键合线、金属凸点或封装的内部布线等，将振子10、11与振荡电路20、21电连接。
振子10、11是利用电信号产生机械振动的元件。振子10、11例如能够通过石英振动片等振动片实现。例如，振子10、11能够由切割角为AT切或SC切等的进行厚度剪切振动的石英振动片等实现。另外，本实施方式的振子10、11例如能够由厚度剪切振动型以外的振动片、由石英以外的材料形成的压电振动片等各种振动片实现。例如，作为振子10、11，也可以采用SAW(Surface Acoustic Wave)谐振器、使用硅基板形成的作为硅制振子的MEMS(MicroElectro Mechanical Systems)振子等。
例如，振荡器4包括收纳振子10、11以及电路装置的封装体。在这种情况下，作为半导体芯片的电路装置包括振荡电路20、21、处理电路30、时钟信号生成电路60。封装体例如由陶瓷等形成，在其内侧具有收纳空间。例如，封装体包括基座和盖，盖与基座的上表面接合，以在基座与盖之间形成收纳空间。这样，在由基座和盖气密密封的收纳空间内收纳振子10、11及电路装置。在这种情况下，振子10、11在振荡器4的封装体内例如相邻地配置，例如，振子10、11相邻地配置在一个基板上。例如，振子10、11以温度耦合的方式进行配置。由此，能够使振子10、11周围的温度环境成为相同的温度环境。或者，振荡器4也可以包括收纳振子10、11以及第1电路装置的第1封装体和收纳第1封装体及第2电路装置的第2封装体。在这种情况下，作为第1半导体芯片的第1电路装置包括振荡电路20、21，作为第2半导体芯片的第2电路装置包括处理电路30、时钟信号生成电路60。并且，振子10、11在振荡器4的第1封装体内相邻地配置，例如以温度耦合的方式进行配置。
振荡电路20通过使振子10振荡而生成振荡信号OSC1。振荡电路21通过使振子11振荡而生成振荡信号OSC2。振荡信号OSC1是第1振荡信号，振荡信号OSC2是第2振荡信号。振荡信号OSC1、OSC2也可以称为振荡时钟信号。例如，振荡信号OSC2是频率温度特性与振荡信号OSC1不同的振荡信号。例如，在本实施方式中，振子10、11的振荡的频率温度特性彼此不同。这样，振子10、11的频率温度特性不同，因此，振荡信号OSC1、OSC2的频率温度特性也不同。例如，通过使振子10的AT切等中的切角与振子11的切角不同，能够使振子10、11的频率温度特性不同。或者，也可以使用AT切和Y切中的任意一个切法的振子作为振子10，使用另一个切法的振子作为振子11。另外，作为使振荡信号OSC1、OSC2的频率温度特性不同的方法，不限于上述方法，可以使用各种方法。
振荡电路20、21分别包括设置在第1振子用端子与第2振子用端子之间的振荡用驱动电路等。例如，振荡电路20、21分别能够通过实现驱动电路的双极晶体管等晶体管和电容器、电阻等有源元件实现。作为振荡电路20、21，例如可以使用皮尔斯型、考毕兹型、反相器型或哈特莱型等各种类型的振荡电路。此外，也可以在振荡电路20、21的每一个中设置可变电容电路。如果设置这样的可变电容电路，则能够通过可变电容电路的电容值的调整来调整振荡频率。可变电容电路能够通过变容二极管等可变电容元件实现。可变电容电路能够与振子10、11的各振子的一端电连接。
另外，也可以设置与各振子的一端连接的第1可变电容电路以及与各振子的另一端电连接的第2可变电容电路。此外，振荡电路20、21输出的振荡信号OSC1、OSC2不限于通过振子10、11的振荡而直接得到的振荡信号，也可以是对该振荡信号进行分频后的信号等。此外，本实施方式中的连接是电连接。电连接是以能够传递电信号的方式进行连接，是能够通过电信号传递信息的连接。电连接可以是经由有源元件等的连接。
处理电路30是进行振荡器4中的各种处理的电路。例如，处理电路30进行基于振荡信号OSC1及振荡信号OSC2的时间数字转换处理，根据时间数字转换处理的测定数据求出温度补偿数据。时间数字转换处理是测定同一信号的多个边沿定时之间的时间差、或者不同的多个信号的边沿定时之间的时间差从而求出与时间差对应的数字的测定数据的处理。信号的边沿定时是信号的转变时刻。例如，处理电路30进行将多个边沿定时之间的时间差转换为数字的测定数据的时间数字转换处理，根据求出的测定数据求出温度补偿数据。该时间数字转换处理由时间数字转换电路32执行。
具体而言，处理电路30测定振荡信号OSC1的多个边沿定时之间的第1时间差与振荡信号OSC2的多个边沿定时之间的第2时间差。然后，进行求出与第1时间差和第2时间差之差对应的数据、或第1时间差的数据和第2时间差的数据作为数字的测定数据的时间数字转换处理。求出时间差的多个边沿定时的多个边沿例如是相邻的多个上升沿、相邻的多个下降沿、或者相邻的上升沿与下降沿等。或者，处理电路30也可以测定振荡信号OSC1的第1边沿定时与振荡信号OSC2的对应的第3边沿定时之间的第3时间差、振荡信号OSC1的第2边沿定时与振荡信号OSC2的对应的第4边沿定时之间的第4时间差。而且，也可以进行求出与第3时间差和第4时间差之差对应的数据、或第3时间差的数据和第4时间差的数据作为数字的测定数据的时间数字转换处理。振荡信号OSC1、OSC2的边沿既可以是上升沿，也可以是下降沿。然后，处理电路30根据通过这样的时间数字转换处理求出的时间差的测定数据，求出温度补偿数据。温度补偿是抑制并补偿由温度变动引起的时钟信号CK的频率变动的处理。处理电路30例如可通过利用门阵列等自动配置布线的ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)电路实现。或者，也可以通过DSP(Digital Signal Processor)、CPU(Central Processing Unit)等处理器实现处理电路30。
时钟信号生成电路60生成根据温度补偿数据进行温度补偿的频率的时钟信号CK。例如，处理电路30向时钟信号生成电路60输出用于设定时钟信号CK的频率等的设定数据SD。具体而言，处理电路30输出根据温度补偿数据校正后的设定数据SD，时钟信号生成电路60根据该设定数据SD生成时钟信号CK。例如，时钟信号生成电路60基于振荡信号OSC1、OSC2的一个振荡信号和设定数据SD，生成时钟信号CK。并且，设定数据SD是根据温度补偿数据校正后的数据，因此，时钟信号生成电路60根据该设定数据SD生成时钟信号CK，由此，能够生成根据温度补偿数据进行温度补偿的频率的时钟信号CK。
图2示出振荡器4的详细结构例。在图2中，振荡器4包括存储部90。存储部90存储已学习模型的信息。例如，存储部90存储以针对输入数据而输出与温度补偿数据对应的数据的方式进行机器学习而得的已学习模型的信息。例如，在处理电路30进行神经网络运算的情况下，存储部90存储神经网络运算的加权系数的信息作为已学习模型的信息。在此，与温度补偿数据对应的数据可以是温度补偿数据本身，也可以是用于求出温度补偿数据的数据。存储部90例如能够通过非易失性存储器等半导体存储器实现。作为非易失性存储器，例如可使用能够电擦除数据的EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory)、使用了FAMOS(Floating gate Avalanche injection MOS)等OTP(One TimeProgrammable)的存储器等。
然后，处理电路30通过进行基于存储部90中存储的已学习模型的信息的处理，求出温度补偿数据。具体而言，处理电路30将时间数字转换处理的测定数据作为输入数据，进行基于已学习模型的信息的处理，从而求出温度补偿数据。例如，处理电路30的时间数字转换电路32测定振荡信号OSC1的多个边沿定时之间的时间差、振荡信号OSC2的多个边沿定时之间的时间差、或者振荡信号OSC1的边沿定时与振荡信号OSC2的对应的边沿定时之间的时间差，求出基于测定的时间差的数字测定数据。然后，处理电路30将该测定数据作为输入数据，进行基于神经网络运算等已学习模型的信息的处理，从而求出温度补偿数据。然后，处理电路30向时钟信号生成电路60输出根据求出的温度补偿数据校正后的设定数据SD，时钟信号生成电路60根据设定数据SD生成时钟信号CK，由此，生成根据温度补偿数据进行温度补偿的频率的时钟信号CK。
另外，如上所述，在振荡器4的封装体中与振子10、11一起收容电路装置的情况下，除了振荡电路20、21、处理电路30、时钟信号生成电路60之外，存储部90也设置在电路装置。另一方面，在振荡器4的第1封装体收容振子10、11和具有振荡电路20、21的第1电路装置、第2封装体收容第1封装体和第2电路装置的情况下，除了处理电路30、时钟信号生成电路60之外，存储部90也设置在第2电路装置。
此外，在图2中，时间数字转换电路32包括时间数字转换器33、34。例如，时间数字转换器33进行第1时间数字转换处理，时间数字转换器34进行第2时间数字转换处理。时间数字转换器33例如根据振荡信号OSC1进行第1时间数字转换处理。例如，进行测定振荡信号OSC1的多个边沿定时之间的第1时间差的第1时间数字转换处理。振荡信号OSC1可以是通过振子10的振荡直接得到的振荡信号，也可以是对通过振子10的振荡得到的振荡信号进行分频后的振荡信号等。例如，振荡电路20输出由内置的分频电路分频后的振荡信号OSC1。时间数字转换器34例如根据振荡信号OSC2进行第2时间数字转换处理。例如，进行测定振荡信号OSC2的多个边沿定时之间的第2时间差的第2时间数字转换处理。振荡信号OSC2可以是通过振子11的振荡直接得到的振荡信号，也可以是对通过振子11的振荡得到的振荡信号进行分频后的振荡信号等。例如，振荡电路21输出由内置的分频电路分频后的振荡信号OSC2。
此外，在图2中，在处理电路30设置了多个时间数字转换器33、34，但本实施方式不限于此。例如，处理电路30可以分时地执行第1时间数字转换处理和第2时间数字转换处理。例如，处理电路30可以分时地执行基于振荡信号OSC1的第1时间数字转换处理和基于振荡信号OSC2的第2时间数字转换处理。
图3示出处理电路30的结构例。处理电路30包括时间数字转换电路32和运算电路50。此外，处理电路30还可以包括寄存器52和加法器54。时间数字转换电路32被输入振荡信号OSC1、OSC2。然后，时间数字转换电路32进行基于振荡信号OSC1、OSC2的时间数字转换的测定处理，输出测定数据。测定数据例如是表示多个边沿定时之间的时间差的数字数据。运算电路50将来自时间数字转换电路32的测定数据作为输入数据DIN输入，根据存储部90的已学习模型的信息，求出温度补偿数据TCP。温度补偿数据TCP是用于对温度变化进行补偿以使时钟信号CK的频率恒定的数据。处理电路30向时钟信号生成电路60输出根据该温度补偿数据TCP校正后的设定数据SD。设定数据SD例如是用于设定时钟信号CK的频率等的数据。例如，在寄存器52中存储有基准设定数据SDR。寄存器52例如可以由触发器电路等实现。或者，也可以由RAM等存储器实现寄存器52。处理电路30使用加法器54进行使基准设定数据SDR与温度补偿数据TCP相加的处理，向时钟信号生成电路60输出通过加法处理得到的设定数据SD。然后，时钟信号生成电路60基于设定数据SD生成时钟信号CK。例如，生成根据设定数据SD设定的频率的时钟信号CK。
时间数字转换电路32例如进行基于振荡信号OSC1、OSC2的时间数字转换处理，进行用于温度检测的测定处理。例如，时间数字转换电路32进行基于振荡信号OSC1、OSC2的时间数字转换处理，测定振荡信号OSC1、OSC2的频率差，由此测定环境温度。例如，时间数字转换电路32求出振荡信号OSC1的多个边沿定时之间的时间差、振荡信号OSC2的多个边沿定时之间的时间差、或者振荡信号OSC1的边沿定时与振荡信号OSC2的边沿定时之间的时间差。然后，根据这些时间差，求出振荡信号OSC1、OSC2的频率差数据作为时间数字转换处理的测定数据。然后，将作为测定数据的频率差数据作为输入数据DIN向运算电路50输入。在此，频率差数据也可以说是振荡信号OSC1、OSC2的周期差数据。存储部90存储以针对输入数据DIN输出与温度补偿数据TCP对应的数据的方式进行机器学习而得的已学习模型的信息。运算电路50对通过基于振荡信号OSC1、OSC2的时间数字转换处理求出的输入数据DIN进行基于已学习模型的信息的处理，从而求出温度补偿数据TCP。例如，运算电路50进行神经网络运算的处理作为基于已学习模型的处理。例如，运算电路50使用作为已学习模型的信息而存储的加权系数的信息，进行神经网络运算的处理，求出温度补偿数据TCP。然后，通过对成为用于设定频率的基准的基准设定数据SDR加上温度补偿数据TCP，将通过温度补偿处理校正后的设定数据SD向时钟信号生成电路60输出。时钟信号生成电路60通过根据该设定数据SD生成时钟信号CK，生成根据温度补偿数据TCP进行温度补偿的频率的时钟信号CK。
此外，在图3中，振荡器4包括将输入数据DIN向外部输出的接口电路88。例如，在振荡器4具有的电路装置或第2电路装置中设置接口电路88。该接口电路88是实现例如I2C(Inter Integrated Circuit)、SPI(Serial Peripheral Interface)等接口的电路。即，接口电路88进行振荡器4与外部设备之间的接口处理。然后，在存储部90中存储有信息的已学习模型如后述的图19中所说明的那样，是根据从接口电路88输出的输入数据DIN和时钟信号CK的频率的测定结果进行机器学习而得的学习模型。这样，通过经由接口电路88将输入数据DIN输出到外部，能够实现使用该输入数据DIN的学习处理。例如，将通过时钟信号CK的频率的测定结果而得到的数据作为示教数据，能够以针对输入数据DIN而输出与温度补偿数据TCP对应的数据的方式进行机器学习，能够将这样进行机器学习而得的已学习模型的信息存储于存储部90。
图4示出振荡信号OSC1、OSC2的频率温度特性的例子。振荡信号OSC1、OSC2的频率例如在-40℃以上且105℃以下的温度范围内，例如以±几十ppm的频率偏差变动。此处所说的频率偏差是公称频率与实际频率之差除以公称频率而得的值。产生振荡信号OSC1的振子10和产生振荡信号OSC2的振子11例如在AT切等中的切角不同，振荡的频率温度特性不同。通过使用这样的频率温度特性不同的振子10、11，如图4所示，生成频率温度特性彼此不同的振荡信号OSC1、OSC2。然后，时间数字转换电路32通过进行基于振荡信号OSC1、OSC2的计数处理，如图5所示，能够将与振荡信号OSC1、OSC2的频率差对应的数据作为输入数据DIN输入到运算电路50。如图5所示，输入数据DIN具有相对于温度变化单调地变化的频率特性。例如，如果温度上升，则输入数据DIN的值单调地减少。例如，通过取两者的频率差来消除振荡信号OSC1、OSC2的三阶分量等高阶分量，仅残留一阶分量。由此，如图5所示，输入数据DIN的值相对于温度而线性(一阶)变化，能够将该输入数据DIN用作温度测定数据。并且，本实施方式的已学习模型是以针对作为温度测定数据的输入数据DIN输出与温度补偿数据TCP对应的数据的方式进行机器学习而得的。因此，运算电路50通过针对输入数据DIN进行基于已学习模型的信息的神经网络运算等处理，能够求出温度补偿数据TCP。由此，生成根据温度补偿数据TCP进行温度补偿的频率的时钟信号CK。
如上所述，在本实施方式中，通过使振子10、11振荡，生成频率温度特性彼此不同的振荡信号OSC1、OSC2。然后，处理电路30进行基于这些振荡信号OSC1、OSC2的时间数字转换处理，根据时间数字转换处理的测定数据求出温度补偿数据TCP。然后，时钟信号生成电路60生成根据该温度补偿数据TCP进行温度补偿的频率的时钟信号CK。这样，通过进行基于频率温度特性不同的振荡信号OSC1、OSC2的时间数字转换处理，求出与温度测定结果对应的测定数据，根据测定数据求出与各温度对应的温度补偿数据TCP，能够实现时钟信号CK的温度补偿。例如，通过时间数字转换处理，求出振荡信号OSC1、OSC2的频率差数据作为测定数据，根据测定数据求出温度补偿数据，由此能够实现时钟信号CK的温度补偿。并且，基于时间数字转换处理的测定与基于振荡信号OSC1、OSC2的计数处理的测定相比，能够缩短测时刻间。因此，能够在短时间内高精度地测定温度，实现高精度的温度补偿处理。
即，在上述专利文献1的振荡器中，设置对两个振荡信号的脉冲数进行计数的计数器，根据该计数器的计数处理的计数值来测定温度。因此，为了测定各温度，花费计数处理的期间的长度的时间，不能在短时间内测定温度。因此，例如在温度急剧变化的情况下，在基于计数处理的温度测定中，会发生测定不及时、温度测定的精度下降等情况。
关于这一点，在本实施方式中，通过基于振荡信号OSC1、OSC2的时间数字转换处理，求出与温度测定结果对应的测定数据，进行温度补偿处理。因此，能够在短时间内高精度地测定温度，能够实现高精度的温度补偿处理。
另外，在本实施方式中，如图2、图3所示，将以针对输入数据DIN输出与温度补偿数据TCP对应的数据的方式进行机器学习而得的已学习模型的信息存储于存储部90。然后，处理电路30将通过基于振荡信号OSC1、OSC2的时间数字转换处理得到的测定数据作为输入数据DIN，进行基于已学习模型的信息的处理，从而求出温度补偿数据TCP。然后，时钟信号生成电路60生成根据该温度补偿数据TCP进行温度补偿的频率的时钟信号CK。这样，通过进行基于频率温度特性不同的振荡信号OSC1、OSC2的时间数字转换处理来测定温度，使用作为测定数据的输入数据DIN和已学习模型的信息，求出与各温度对应的温度补偿数据TCP，能够实现时钟信号CK的温度补偿。因此，能够实现利用了已学习模型的高精度的温度补偿处理。
例如，在上述专利文献1的振荡器中，根据预先写入ROM的数字值，进行基于多项式近似的温度补偿，因此，ROM的存储容量成为瓶颈，存在难以进行高精度的温度补偿的问题。例如，如果为了实现高精度的温度补偿而使温度刻度变精细，则ROM的使用存储容量变得过大，这导致温度补偿的高精度化变得困难。此外，在这样刻画温度的情况下，需要通过双三次插值(bicubic interpolation)等对刻画的温度之间进行插值的插值电路，如果通过该插值电路实现高精度的温度补偿，则插值电路会大规模化。此外，在振子中存在振荡的频率的奇点，如果在该奇点进行精确的温度补偿，则需要使温度刻度非常精细，导致ROM的使用存储容量的增加、插值电路的大型化等问题。
关于这一点，在图2、图3中，使用以针对作为时间数字转换处理的测定数据的输入数据DIN输出与温度补偿数据TCP对应的数据的方式进行机器学习而得的已学习模型，实现时钟频率的温度补偿。例如，神经网络运算中的加权系数等已学习模型的信息是通过机器学习而得的信息，因此，存储该已学习模型的信息的存储部90的存储容量也可以不是很大。例如，在专利文献1的振荡器中，如果要实现高精度的温度补偿，则存在ROM的存储容量变得过大的问题，但在使用已学习模型的本实施方式的方法中，即使不将存储部90的存储容量设为那样大的容量，也能够实现高精度的温度补偿。此外，由于使用多个振子10、11进行温度测定，因此，能够实现高精度的温度测定。因此，能够实现精度比专利文献1的振荡器高的温度补偿。
例如，通过使用已学习模型的信息进行温度补偿处理，能够实现更准确且适当的温度补偿处理。例如，在振荡器4的制造时或出厂时，将通过计测该振荡器4的频率温度特性而得到的已学习模型的信息写入由非易失性存储器等实现的存储部90并使其存储。例如，在振荡器4的制造时或出厂时，一边使用恒温槽等使环境温度变化，一边计测各温度下的时钟信号的频率特性。然后，将根据测定结果求出的已学习模型的信息写入存储部90并使其存储。例如，监视各温度下的时钟频率和温度测定结果(DIN)，将为了得到各温度下的适当的温度补偿数据TCP进行机器学习而得的已学习模型的信息写入存储部90并使其存储。这样，在振荡器4的实际动作时，处理电路30能够执行求出与来自时间数字转换电路32的输入数据DIN对应的温度补偿数据TCP的温度补偿处理。由此，能够实现抑制并消除制造工艺变动或电路特性变动等影响的温度补偿处理。
例如，在本实施方式中，处理电路30进行神经网络运算的处理，作为基于已学习模型的处理。具体而言，运算电路50进行神经网络运算的处理。神经网络是一种在计算机上模拟脑功能的数学模型，它具有输入层、中间层和输出层。输入层是输出输入值的神经元。在中间层以后的各神经元中，进行模拟在脑中作为电信号传递信息的情形的运算。在大脑中，由于信息的传递难易度与突触的结合强度相应地变化，因此，在神经网络中用权重表达该结合强度。此外，在神经元的运算中，使用作为非线性函数的激活函数。作为激活函数，例如使用ReLU函数或Sigmoid函数等。然后，在各个神经元中，执行使用权重对与该神经元连接的前一层的各神经元的输出进行积和的运算，加上偏置，进行应用激活函数的运算。然后，输出层中的运算结果成为该神经网络的输出。
在神经网络中，为了根据输入获得期望的输出，需要设置适当的权重和偏置。另外，这里也将权重表示为加权系数。在加权系数中也可以包含偏置。在学习中，准备将输入与该输入中的正确的输出对应起来的数据集。正确的输出是示教数据。神经网络的学习处理可以认为是根据该数据集求出最可能的加权系数的处理。作为神经网络的学习处理，例如可以使用误差反向传播法等。在误差反向传播法中，通过重复前向路径和后向路径来更新参数。此处的参数是加权系数。
并且，在本实施方式中，神经网络的输入是从时间数字转换电路32输入到运算电路50的输入数据DIN，如图5所示，输入数据DIN可以作为温度测定数据使用。此外，在存储部90中，作为已学习模型的信息，例如存储有神经网络的加权系数的信息。或者，存储部90也可以存储与神经网络的结构相关的信息、与神经网络运算的顺序控制相关的信息，作为已学习模型的信息。已学习模型具有输入层、中间层和输出层，根据将输入数据DIN与温度补偿数据TCP对应起来的数据集，设定加权系数的信息。运算电路50将输入数据DIN作为已学习模型的输入层的输入，进行基于存储部90中存储的加权系数的信息的运算，以使得温度补偿数据TCP作为已学习模型的输出层的输出被输出的方式进行神经网络运算。在该情况下，例如在制造、出厂时的学习阶段，测定各温度下的时钟频率，根据测定出的时钟频率，求出用于使时钟频率相对于温度变化恒定的温度补偿数据TCP。然后，根据将温度补偿数据TCP和与各温度下的温度测定数据对应的输入数据DIN对应起来的数据集，设定加权系数的信息，作为已学习模型的信息写入存储部90。由此，能够通过基于已学习模型的处理实现时钟频率的温度补偿处理。
另外，本实施方式中的机器学习不限于使用神经网络的方法，例如能够应用SVM(support vector machine：支持向量机)等众所周知的各种方式的机器学习、或者发展这些方式而得的方式的机器学习。此外，也可以在振荡器4出厂后更新已学习模型的信息。此外，基于已学习模型的信息的温度补偿处理只要是在安装有振荡器4的状态下动作的处理即可。用于进行温度补偿处理的结构不一定收纳于与其他电路元件相同的封装体，也可以设置在振荡器4的封装体的外部。
2.处理电路、时间数字转换电路
接着，对处理电路30、时间数字转换电路32的详细结构例进行说明。图6示出处理电路30、时间数字转换电路32的第1结构例，图7示出说明第1结构例的动作的信号波形例。
处理电路30进行基于振荡信号OSC1的第1时间数字转换处理和基于振荡信号OSC2的第2时间数字转换处理。具体而言，处理电路30进行测定图7的振荡信号OSC1的边沿定时E1与边沿定时E2的时间差TD1的第1时间数字转换处理。边沿定时E2是边沿定时E1之后的边沿定时，例如是接在E1后面的边沿定时。此外，处理电路30进行测定振荡信号OSC2的边沿定时E3与边沿定时E4的时间差TD2的第2时间数字转换处理。边沿定时E4是边沿定时E3之后的边沿定时，例如是接在E3后面的边沿定时。边沿定时E1、E2、E3和E4分别是第1边沿定时、第2边沿定时、第3边沿定时和第4边沿定时。时间差TD1、TD2分别是第1时间差、第2时间差。
然后，处理电路30求出与时间差TD1和时间差TD2之差对应的数据，作为振荡信号OSC1、OSC2的频率差数据DF12，将频率差数据DF12作为测定数据，求出温度补偿数据TCP。频率差数据DF12也可以说是振荡信号OSC1、OSC2周期差数据。例如，在处理电路30的时间数字转换电路32设置有减法器36。也可以通过加法器实现减法器36。然后，减法器36进行通过第1时间数字转换处理而得到的时间差TD1和通过第2时间数字转换处理而得到的时间差TD2的减法处理，输出与时间差TD1、TD2之差对应的频率差数据DF12。然后，将作为测定数据的频率差数据DF12作为输入数据DIN输入到运算电路50，通过运算电路50求出温度补偿数据TCP。
根据图6的结构，能够通过基于振荡信号OSC1的第1时间数字转换处理求出时间差TD1，通过基于振荡信号OSC2的第2时间数字转换处理求出时间差TD2，根据时间差TD1、TD2求出振荡信号OSC1、OSC2的频率差数据DF12。然后，将该频率差数据DF12作为温度测定数据，求出温度补偿数据TCP，能够实现时钟频率的温度补偿处理。即，处理电路30能够将与时间差TD1和时间差TD2之差对应的数据作为测定数据，求出温度补偿数据TCP。
另外，在图7中，频率差数据DF12为DF12＝TD2-TD1，但频率差数据也可以是DF12＝TD1-TD2。此外，在图7中，为了简化说明，示出了振荡信号OSC1的E1所示的边沿和振荡信号OSC2的E3所示的边沿对齐的情况，但本实施方式不限于此。
此外，在图7中，E1、E2、E3、E4的边沿成为上升沿，但E1、E2、E3、E4的边沿也可以是下降沿。或者，如图8所示，振荡信号OSC1的E1的边沿可以是上升沿，E2的边沿可以是下降沿。此外，振荡信号OSC2的E3的边沿也可以是上升沿，E4的边沿也可以是下降沿。
即，在图7中，时间差TD1、TD2成为振荡信号OSC1、OSC2的一个周期长度的时间差，但本实施方式不限于此。例如，如图8所示，时间差TD1、TD2也可以是振荡信号OSC1、OSC2的半周期长度的时间差。或者，时间差TD1、TD2也可以是振荡信号OSC1、OSC2的多个周期长度的时间差。例如，将振荡信号OSC1的周期设为TP1，将振荡信号OSC2的周期设为TP2，将J设为1以上的整数。在这种情况下，边沿定时E2可以说是从边沿定时E1延迟0.5×J×TP1的边沿定时。此外，边沿定时E4可以说是从边沿定时E3延迟0.5×J×TP2的边沿定时。即，与时间差TD1、TD2之差对应的频率差数据DF12＝TD2-TD1成为与振荡信号OSC1、OSC2的周期差TP2-TP1对应的数据。
然后，在图6中，处理电路30通过作为时间数字转换处理的第1时间数字转换处理以及第2时间数字转换处理，求出频率差数据DF12，将频率差数据DF12作为输入数据DIN，进行基于已学习模型的信息的处理。具体而言，时间数字转换电路32通过基于振荡信号OSC1的第1时间数字转换处理测定时间差TD1，通过基于振荡信号OSC2的第2时间数字转换处理测定时间差TD2。然后，时间数字转换电路32根据时间差TD1、TD2求出频率差数据DF12，运算电路50将频率差数据DF12作为输入数据DIN，进行基于已学习模型的信息的处理，求出温度补偿数据TCP。然后，使基准设定数据SDR加上温度补偿数据TCP，向时钟信号生成电路60输入作为相加结果的设定数据SD，时钟信号生成电路60生成温度补偿后的时钟信号CK。通过这样求出振荡信号OSC1、OSC2的频率差数据DF12，如图5所示，能够得到成为温度测定数据的输入数据DIN。然后，通过对该输入数据DIN进行基于已学习模型信息的神经网络运算等处理，能够求出温度补偿数据TCP。
图9示出处理电路30、时间数字转换电路32的第2结构例。在图9中，处理电路30进行测定振荡信号OSC1的边沿定时E1、E2的时间差TD1的第1时间数字转换处理和测定振荡信号OSC2的边沿定时E3、E4的时间差TD2的第2时间数字转换处理。然后，处理电路30将时间差TD1的数据和时间差TD2的数据作为测定数据，求出温度补偿数据TCP。即，在图6中，根据时间差TD1、TD2求出的频率差数据DF12作为输入数据DIN输入到运算电路50，但在图9中，时间差TD1、TD2的数据作为输入数据DIN1、DIN2输入到运算电路50。然后，运算电路50将时间差TD1、TD2的数据作为输入数据DIN1、DIN2，进行基于已学习模型的信息的处理，求出温度补偿数据TCP。即，在图9中，将以针对作为时间差TD1、TD2的数据的输入数据DIN1、DIN2输出与温度补偿数据TCP对应的数据的方式进行机器学习而得的已学习模型的信息存储于存储部90。运算电路50根据这样进行机器学习而得的已学习模型的信息，求出温度补偿数据TCP。
根据图9的结构，通过基于振荡信号OSC1的第1时间数字转换处理求出时间差TD1，通过基于振荡信号OSC2的第2时间数字转换处理求出时间差TD2，将这些时间差TD1、TD2的数据作为温度测定数据，求出温度补偿数据TCP，能够实现时钟频率的温度补偿处理。
另外，本实施方式的处理电路30也可以是组合了图6、图9的结构。例如，将以针对作为频率差数据DF12的输入数据DIN、以及作为时间差TD1、TD2的数据的输入数据DIN1、DIN2输出与温度补偿数据TCP对应的数据的方式进行机器学习而得的已学习模型的信息先存储于存储部90。然后，运算电路50也可以通过对输入数据DIN、DIN1、DIN2进行基于已学习模型的信息的处理，求出温度补偿数据TCP。通过这样增加输入数据的数量，能够实现温度补偿处理的更高精度化。或者，也可以对输入数据DIN、DIN1、DIN2进行取这些值平方、三次方等加工处理，将加工处理后的数据作为已学习模型的输入数据。由此，能够期待温度补偿处理的进一步高精度化。
接下来，对时间数字转换处理的详情进行说明。例如，图6～图9中所说明的第1时间数字转换处理由图2的时间数字转换器33进行，第2时间数字转换处理由时间数字转换器34进行。这样，时间数字转换器33、34分别进行第1时间数字转换处理、第2时间数字转换处理，由此，能够并行执行第1时间数字转换处理、第2时间数字转换处理，能够实现时间数字转换处理的高速化。
另外，处理电路30也可以分时地执行第1时间数字转换处理和第2时间数字转换处理。例如，处理电路30也可以进行测定图7的时间差TD1的第1时间数字转换处理，在第1时间数字转换处理结束后，处理电路30执行测定时间差TD2的第2时间数字转换处理。这样，对于处理电路30，例如仅设置一个时间数字转换器即可，可实现处理电路30的电路规模的小型化。
此外，第1时间数字转换处理、第2时间数字转换处理例如能够通过在图10、图11中说明的动作、结构来实现。另外，此处主要以时间数字转换器33进行的第1时间数字转换处理为例进行说明，时间数字转换器34进行的第2时间数字转换处理也能够通过同样的动作、结构实现，因此，适当地省略说明。
在图10中，在振荡信号OSC1的边沿定时E1，作为开始信号的信号STA变为有效，产生开始脉冲。此外，在振荡信号OSC1的边沿定时E2，作为停止信号的信号STP变为有效，产生停止脉冲。然后，时间数字转换器33根据信号STA、STP进行第1时间数字转换处理，测定从信号STA的上升沿到信号STP的上升沿的时间差TD1，将时间差TD1的数据作为数字的测定数据输出。此外，时间数字转换器34根据信号STA、STP进行第2时间数字转换处理，测定从信号STA的上升沿到信号STP的上升沿的时间差TD2，将时间差TD2的数据作为数字的测定数据输出。另外，例如也可以由时间数字转换器33分时地执行第1时间数字转换处理和第2时间数字转换处理。
例如，如图11所示，时间数字转换器33进行将信号STA和信号STP的转变时刻即边沿定时的时间差转换为数字数据的时间数字转换处理，输出时间差TD1的数据。时间数字转换器34也同样如此。作为这些时间数字转换器33、34的电路结构，可以采用公知的各种结构。作为一例，时间数字转换器33、34能够通过多个延迟元件、在基准信号的边沿定时锁存多个延迟元件输出的多个延迟时钟信号的多个锁存电路、通过进行多个锁存电路的输出信号的编码来生成相当于除法结果的小数部的数字数据的电路等来实现。或者，也可以进行将两个振荡信号的频率差作为计测时间分辨率使用的方式的时间数字转换。例如，也可以设置使两个振荡信号的边沿定时与每个相位同步时刻一致的PLL电路等同步电路，或者设置进行两个振荡信号的相位比较的相位比较电路，实现时间数字转换。
图12示出处理电路30、时间数字转换电路32的第3结构例，图13示出说明第3结构例的动作的信号波形例。在图12中，处理电路30进行测定图13的振荡信号OSC1的边沿定时E1与振荡信号OSC2的边沿定时E3的时间差TD3的第3时间数字转换处理、测定振荡信号OSC1的边沿定时E2与振荡信号OSC2的边沿定时E4的时间差TD4的第4时间数字转换处理。时间差TD3是第3时间差，时间差TD4是第4时间差。然后，处理电路30求出与时间差TD3和时间差TD4之差对应的数据作为振荡信号OSC1、OSC2的频率差数据DF34，将频率差数据DF34作为测定数据，求出温度补偿数据TCP。具体而言，减法器36进行通过第3时间数字转换处理得到的时间差TD3和通过第4时间数字转换处理得到的时间差TD4的减法处理，输出与时间差TD3、TD4之差对应的频率差数据DF34。然后，作为测定数据的频率差数据DF34作为输入数据DIN输入到运算电路50，通过运算电路50求出温度补偿数据TCP。例如，处理电路30通过作为时间数字转换处理的第3时间数字转换处理以及第4时间数字转换处理，求出频率差数据DF34，将频率差数据DF34作为输入数据DIN，进行基于已学习模型的信息的处理。具体而言，运算电路50将频率差数据DF34作为输入数据DIN，进行基于已学习模型的信息的处理，求出温度补偿数据TCP。然后，使基准设定数据SDR加上温度补偿数据TCP，作为相加结果的设定数据SD输入到时钟信号生成电路60，时钟信号生成电路60生成温度补偿后的时钟信号CK。
根据图12的结构，通过基于振荡信号OSC1、OSC2的第3时间数字转换处理求出时间差TD3，通过基于振荡信号OSC1、OSC2的第4时间数字转换处理求出时间差TD4，能够根据时间差TD3、TD4求出振荡信号OSC1、OSC2的频率差数据DF34。然后，将该频率差数据DF34作为温度测定数据，求出温度补偿数据TCP，能够实现时钟频率的温度补偿处理。即，处理电路30能够将与时间差TD3和时间差TD4之差对应的数据作为测定数据，求出温度补偿数据TCP。
另外，在图13中，频率差数据DF34为DF34＝TD4-TD3，但频率差数据也可以是DF34＝TD3-TD4。此外，在图13中，E1、E2、E3、E4的边沿成为上升沿，但E1、E2、E3、E4的边沿也可以是下降沿。此外，在将振荡信号OSC1、OSC2的周期设为TP1、TP2的情况下，在图13中，边沿定时E2成为从边沿定时E1延迟了周期TP1的时刻，边沿定时E4成为从边沿定时E3延迟了周期TP2的时刻，但本实施方式不限于此。例如，在将K设为1以上的整数的情况下，边沿定时E2也可以是从边沿定时E1延迟了0.5×K×TP1的时刻。边沿定时E4也可以是从边沿定时E3延迟了0.5×K×TP2的时刻。此外，振荡信号OSC2的边沿定时E3是与振荡信号OSC1的边沿定时E1对应的边沿定时，例如是在边沿定时E1之后最接近边沿定时E1的边沿定时。此外，振荡信号OSC2的边沿定时E4是与振荡信号OSC1的边沿定时E2对应的边沿定时，例如是在边沿定时E2之后最接近边沿定时E2的边沿定时。
图14示出处理电路30、时间数字转换电路32的第4结构例。在图14中，进行测定振荡信号OSC1的边沿定时E1与振荡信号OSC2的边沿定时E3的时间差TD3的第3时间数字转换处理、测定振荡信号OSC1的边沿定时E2与振荡信号OSC2的边沿定时E4的时间差TD4的第4时间数字转换处理。然后，处理电路30将时间差TD3的数据和时间差TD4的数据作为测定数据，求出温度补偿数据TCP。具体而言，运算电路50将时间差TD3、TD4的数据作为输入数据DIN1、DIN2，进行基于已学习模型的信息的处理，求出温度补偿数据TCP。即，在图14中，以针对作为时间差TD3、TD4的数据的输入数据DIN1、DIN2输出与温度补偿数据TCP对应的数据的方式进行机器学习而得的已学习模型的信息存储于存储部90。运算电路50根据这样进行机器学习而得的已学习模型的信息，求出温度补偿数据TCP。
根据图14的结构，通过基于振荡信号OSC1、OSC2的第3时间数字转换处理求出时间差TD3，通过基于振荡信号OSC1、OSC2的第4时间数字转换处理求出时间差TD4，将这些时间差TD3、TD4的数据作为温度测定数据，求出温度补偿数据TCP，能够实现时钟频率的温度补偿处理。
另外，本实施方式的处理电路30也可以是组合了图12、图14的结构。例如，将以针对作为频率差数据DF34的输入数据DIN、以及作为时间差TD3、TD4的数据的输入数据DIN1、DIN2输出与温度补偿数据TCP对应的数据的方式进行机器学习而得的已学习模型的信息先存储于存储部90。然后，运算电路50也可以通过对输入数据DIN、DIN1、DIN2进行基于已学习模型的信息的处理，求出温度补偿数据TCP。通过这样增加输入数据的数量，能够实现温度补偿处理的更高精度化。
此外，在图12、图14的第3、第4结构例的情况下，例如能够使用一个时间数字转换器33实现时间数字转换处理。例如，在图15中，在振荡信号OSC1的边沿定时E1，作为开始信号的信号STA变为有效，产生开始脉冲。此外，在振荡信号OSC2的边沿定时E3，作为停止信号的信号STP变为有效，产生停止脉冲。然后，时间数字转换器33进行根据信号STA、STP测定时间差TD3的第3时间数字转换处理，将时间差TD3的数据作为数字的测定数据输出。接着，在振荡信号OSC1的边沿定时E2，作为开始信号的信号STA变为有效，产生开始脉冲。此外，在振荡信号OSC2的边沿定时E4，作为停止信号的信号STP变为有效，产生停止脉冲。然后，时间数字转换器33进行根据信号STA、STP测定时间差TD4的第4时间数字转换处理，将时间差TD4的数据作为数字的测定数据输出。由此，能够使用一个时间数字转换器33实现第3时间数字转换处理以及第4时间数字转换处理。
3.时钟信号生成电路
接下来，对时钟信号生成电路60的结构例进行说明。图16示出时钟信号生成电路60的第1结构例。在图16中，时钟信号生成电路60包括分数-N型的PLL电路61。例如，PLL电路61被输入振荡信号OSC1作为输入时钟信号。输入时钟信号是PLL电路61的基准时钟信号。另外，也可以将振荡信号OSC2作为输入时钟信号向PLL电路61输入。然后，处理电路30向PLL电路61具有的分频电路68输出根据温度补偿数据TCP校正后的分频比设定数据SDIV。在该情况下，图3的设定数据SD成为分频比设定数据SDIV。
这样，在图16中，时钟信号生成电路60包括被输入振荡信号OSC1作为输入时钟信号的分数-N型的PLL电路61，分频比设定数据SDIV被输入到PLL电路61的分频电路68。这样，将根据温度补偿数据TCP校正后的分频比设定数据SDIV向PLL电路61的分频电路68输入，实现对振荡信号OSC1的频率进行倍频的PLL动作，能够生成基于对振荡信号OSC1的频率进行倍频后的信号的时钟信号CK。由此，能够根据振荡信号OSC1生成进行了温度补偿处理的时钟信号CK。此外，通过使用分数-N型的PLL电路61，作为PLL电路61的分频比，不仅能够设定整数，还能够设定分数，能够生成任意频率的时钟信号CK。
接下来，对图16的时钟信号生成电路60、处理电路30的结构进行更详细的说明。在图16中，时钟信号生成电路60包括PLL电路61和输出电路69。
输出电路69根据PLL电路61的输出时钟信号CKQ，输出时钟信号CK。例如，输出电路69包括未图示的分频电路，通过利用该分频电路进行输出时钟信号CKQ的分频，能够可变地设定时钟信号CK的频率。由此，能够将时钟信号CK的频率设定为用户期望的频率。此外，输出电路69例如以LVDS(Low Voltage Differential Signaling)、PECL(Positive EmitterCoupled Logic)、HCSL(High Speed Current Steering Logic)或差分CMOS(Complementary MOS)等信号形式，将时钟信号CK向外部输出。例如，输出电路69可以是能够以LVDS、PECL、HCSL和差分CMOS中的至少两种信号形式输出时钟信号CK的电路。在该情况下，输出电路69以由处理电路30设定的信号形式输出时钟信号CK。
PLL电路61被输入振荡信号OSC1作为输入时钟信号，进行PLL(Phase LockedLoop)的动作。例如，PLL电路61生成对振荡信号OSC1的频率进行倍频后的频率的输出时钟信号CKQ。即，生成与振荡信号OSC1相位同步的高精度的输出时钟信号CKQ。PLL电路61包括相位比较电路62、控制电压生成电路64、压控振荡电路66以及分频电路68。
相位比较电路62进行作为输入时钟信号的振荡信号OSC1与反馈时钟信号FBCK之间的相位比较。例如，相位比较电路62比较振荡信号OSC1与反馈时钟信号FBCK的相位，输出与振荡信号OSC1和反馈时钟信号FBCK的相位差对应的信号CQ，作为相位比较结果的信号。与相位差对应的信号CQ例如是与相位差成比例的脉冲宽度的脉冲信号。
控制电压生成电路64根据相位比较电路62中的相位比较的结果，生成控制电压VC。例如，控制电压生成电路64根据来自相位比较电路62的相位比较结果的信号CQ，进行电荷泵动作或滤波处理，生成控制压控振荡电路66的振荡的控制电压VC。
作为VCO(Voltage controlled oscillator)的压控振荡电路66生成与控制电压VC对应的频率的输出时钟信号CKQ。例如，根据来自控制电压生成电路64的控制电压VC进行振荡动作，生成输出时钟信号CKQ。例如，压控振荡电路66通过振荡动作生成与控制电压VC相应地变化的频率的输出时钟信号CKQ。作为一例，压控振荡电路66具有变容二极管等可变电容元件，该可变电容元件的电容根据控制电压VC变化，由此，通过压控振荡电路66的振荡动作而生成的振荡信号即输出时钟信号CKQ的频率变化。作为压控振荡电路66，例如可以使用利用了电感器的LC振荡电路等。
分频电路68对输出时钟信号CKQ进行分频，输出反馈时钟信号FBCK。例如，分频电路68将以根据分频比设定数据SDIV设定的分频比对输出时钟信号CKQ的频率进行分频后的频率的信号作为反馈时钟信号FBCK输出。例如，在设压控振荡电路66的振荡的频率为fvco、分频电路68的分频动作的分频比为DIV的情况下，反馈时钟信号FBCK的频率成为fvco/DIV。然后，相位比较电路62如上述那样进行振荡信号OSC1与来自分频电路68的反馈时钟信号FBCK的相位比较。
通过使用具有这样的相位比较电路62、控制电压生成电路64、压控振荡电路66、分频电路68的结构的PLL电路61，能够生成与振荡信号OSC1相位同步的输出时钟信号CKQ，生成并输出基于输出时钟信号CKQ的高精度的时钟信号CK。
处理电路30包括时间数字转换电路32、运算电路50、寄存器52、加法器54以及Δ-Σ调制电路56。运算电路50通过对来自时间数字转换电路32的输入数据DIN进行基于已学习模型的信息的处理，输出温度补偿数据TCP。然后，加法器54使寄存器52中设定的基准分频比数据DIVR加上温度补偿数据TCP，将相加结果数据DIVA向Δ-Σ调制电路56输出。Δ-Σ调制电路56对相加结果数据DIVA进行Δ-Σ调制，输出设定分频电路68的分频比的分频比设定数据SDIV。通过利用Δ-Σ调制电路56进行Δ-Σ调制，PLL电路61作为分数-N型的PLL电路进行工作。
例如，在图16中，由分频电路68和Δ-Σ调制电路56构成分数分频器。分数分频器将PLL电路61的倍频率的倒数作为分频比，对输出时钟信号CKQ进行分频，将分频后的时钟信号作为反馈时钟信号FBCK向相位比较电路62输出。Δ-Σ调制电路56对分频比的小数部分的值进行Δ-Σ调制，生成作为整数的调制值。例如，Δ-Σ调制电路56进行三阶或四阶的Δ-Σ调制处理。并且，分频比的整数部的值和调制值的相加值作为分频比设定数据SDIV设定于分频电路68。由此，实现分数-N型的PLL电路61。
具体而言，Δ-Σ调制电路56进行对分数分频比L/M进行积分并量化的Δ-Σ调制，生成Δ-Σ调制信号。然后，Δ-Σ调制电路56进行对Δ-Σ调制信号和整数分频比N进行加减运算的处理，加减运算后的输出信号向分频电路68输入。该加减运算后的输出信号的整数分频比N附近的范围的多个整数分频比按时序变化，其时间平均值与N+L/M一致。该N+L/M由来自处理电路30的分频比设定数据SDIV设定。例如，如上所述，将输出时钟信号CKQ的频率设为fvco，将振荡信号OSC1和反馈时钟信号FBCK的频率即相位比较频率设为fpfd。在该情况下，在作为基准时钟信号的振荡信号OSC1的相位与反馈时钟信号FBCK的相位同步的稳定状态下，fvco＝(N+L/M)×fpfd的关系式成立。通过使用这种结构的分数-N型的PLL电路61，能够生成以N+L/M表示的分频比对振荡信号OSC1进行倍频后的输出时钟信号CKQ。
根据图16的结构，能够实现分数分频器，并且能够实现抑制由温度变化引起的时钟信号CK的频率变动的温度补偿处理。并且，根据本实施方式，能够通过处理电路30中的数字运算处理一并执行实现分数分频器的分数分频处理和温度补偿处理。因此，能够实现电路规模的增加等的抑制，同时实现分数分频处理和温度补偿处理。
图17示出时钟信号生成电路60的第2结构例。在图17中，时钟信号生成电路60包括直接数字合成器70。处理电路30将由温度补偿数据TCP校正后的频率设定数据SFQ向直接数字合成器70输出。在该情况下，图3的设定数据SD成为频率设定数据SFQ。直接数字合成器70将振荡信号OSC1作为基准时钟信号，生成根据频率设定数据SFQ设定的频率的时钟信号CK。输出电路69将生成的时钟信号CK以LVDS、PECL、HCSL或差动CMOS等信号形式向外部输出。
具体而言，处理电路30包括时间数字转换电路32、运算电路50、寄存器52和加法器54。运算电路50通过对来自时间数字转换电路32的输入数据DIN进行基于已学习模型的信息的处理，求出温度补偿数据TCP。然后，加法器54使寄存器52中设定的基准频率数据FQR加上温度补偿数据TCP，将频率设定数据SFQ向直接数字合成器70输出。直接数字合成器70生成根据频率设定数据SFQ设定的频率的时钟信号CK。
直接数字合成器70是根据基准时钟信号以数字方式生成任意频率的时钟信号的电路。此处，基准时钟信号是振荡信号OSC1。直接数字合成器70可以包括作为累加块的相位累加器和波形信号生成电路。作为一个周期的动作，相位累加器与基准时钟信号同步地对累加设定值进行累加。通过该累加设定值来设定时钟频率。波形信号生成电路例如可以包括波形存储器和D/A转换电路。相位累加器中的累加结果成为波形存储器的地址，由此，生成与频率设定数据SFQ对应的时钟频率的时钟波形。
通过使用图17所示的直接数字合成器70，能够生成根据频率设定数据SFQ设定的任意频率的时钟信号CK。然后，处理电路30通过进行求出温度补偿数据TCP的温度补偿处理，能够生成温度补偿后的高精度的时钟信号CK。
图18示出时钟信号生成电路60的第3结构例。在图18中，时钟信号生成电路60包括压控振荡电路72和D/A转换电路76。处理电路30输出根据温度补偿数据TCP校正后的频率设定数据SFQ。处理电路30的结构及动作与图17相同，因此，省略详细说明。D/A转换电路76对来自处理电路30的频率设定数据SFQ进行D/A转换，输出频率的控制电压VCF。作为VCO的压控振荡电路72以与来自D/A转换电路76的控制电压VCF对应的频率使振子12振荡。振子12是第3振子。作为振子12，可以使用与振子10、11相同的结构、方式的振子。作为一例，振子12是石英振子。压控振荡电路72例如包括与振子12的一端电连接的可变电容电路74。可变电容电路74由变容二极管等可变电容元件实现。该可变电容电路74的电容值根据控制电压VCF而受到控制。由此，生成进行了基于温度补偿数据TCP的温度补偿的时钟信号CK。另外，也可以设置与振子12的另一端连接的可变电容电路。根据图18的结构，压控振荡电路72也基于与根据温度补偿数据TCP校正后的频率设定数据SFQ对应的控制电压VCF进行振荡动作，由此，能够生成进行了温度补偿的时钟信号CK。
另外，在图18中，需要与振子10、11独立的振子12。此外，可变电容电路74的可变电容元件也具有频率温度特性，由于该可变电容元件的频率温度特性，时钟信号CK的频率精度降低。在该意义上，图16、图17的结构比图18的结构有利。例如，通过使用分数-N型的PLL电路61，能够生成相位噪声少且高精度的时钟信号CK。
4.学习处理
接下来，对学习处理进行说明。图19是说明学习处理的一例的流程图。在此，以图16的结构为例，说明学习处理的详情。
首先，PLL电路61的分频设定被设定为固定小数值(步骤S1)。例如，将温度补偿数据TCP设定为固定值，设定DIVA以成为目标频率，以按照固定的小数分频进行分频的方式使分数PLL电路61动作。然后，一边进行温度扫描，一边利用外部测定装置测定时钟信号CK的频率，并且将时间数字转换电路32的测定数据经由接口电路88输出到外部(步骤S2)。在图16中，作为时间数字转换电路32的测定数据的输入数据DIN经由接口电路88向外部输出。
接下来，根据时间数字转换电路32的测定数据和时钟信号CK的频率测定结果，计算温度补偿数据(步骤S3)。然后，将测定数据作为输入数据，将计算出的温度补偿数据作为示教数据，进行神经网络的学习处理(步骤S4)。然后，将学习结果作为已学习模型的信息存储于存储部90(步骤S5)。例如，神经网络的加权系数的信息作为已学习模型的信息存储于存储部90。在振荡器4制造时或出厂时进行这样的图19所示的学习处理。并且，在振荡器4的实际动作时，处理电路30执行温度补偿处理，在该温度补偿处理中，根据存储部90中存储的已学习模型的信息，求出与输入数据DIN对应的温度补偿数据TCP。
5.电子设备、移动体
图20示出包括本实施方式的振荡器4的电子设备500的结构例。电子装置500包括振荡器4和根据来自振荡器4的时钟信号CK进行工作的处理装置520。此外，电子设备500还可以包括天线ANT、通信接口510、操作接口530、显示部540和存储器550。另外，电子设备500并不限于图20的结构，也可以实施省略它们的一部分结构要素、或者增加其他结构要素等各种变形。
电子设备500例如是基站或路由器等网络相关设备、计测距离、时间、流速或流量等物理量的高精度的计测设备、测定生物体信息的生物体信息测定设备、或者车载设备等。生物体信息测定设备例如是超声波测定装置、脉搏计或血压测定装置等。车载设备是自动驾驶用的设备等。此外，电子设备500也可以是头部佩戴型显示装置或钟表相关设备等可穿戴设备、机器人、打印装置、投影装置、智能手机等便携信息终端、发布内容的内容提供设备、或者数码相机或摄像机等影像设备等。
此外，作为电子设备500，存在用于5G等下一代移动通信系统的设备。例如，可以在下一代移动通信系统的基站、射频拉远头(Remote Radio Head)(RRH)或便携通信终端等各种设备中使用本实施方式的振荡器4。在下一代移动通信系统中，为了时刻同步等，要求高精度的时钟频率，能够生成高精度的时钟信号的本实施方式的振荡器4的应用例是适合的。
通信接口510进行经由天线ANT从外部接收数据或向外部发送数据的处理。作为处理器的处理装置520进行电子设备500的控制处理、经由通信接口510收发的数据的各种数字处理等。处理装置520的功能例如可以通过微型计算机等处理器实现。操作接口530用于用户进行输入操作，能够通过操作按钮或触摸面板显示器等实现。显示部540用于显示各种信息，能够通过液晶或有机EL等显示器实现。存储器550用于存储数据，其功能可通过RAM或ROM等半导体存储器实现。
图21示出包含本实施方式振荡器4的移动体的例子。移动体包括振荡器4和基于来自振荡器4的时钟信号CK进行工作的处理器220。本实施方式的振荡器4例如能够组装到汽车、飞机、摩托车、自行车或船舶等各种移动体。移动体例如是具备发动机或电机等驱动机构、方向盘或舵等转向机构、各种电子设备并在地上、天空或海上移动的设备/装置。图21概略地示出作为移动体的具体例的汽车206。在汽车206中组装有本实施方式的振荡器4。控制装置208包括振荡器4和根据由振荡器4产生的时钟信号CK进行工作的处理器220。控制装置208例如与车体207的姿势相应地控制悬架的软硬、或者控制各个车轮209的制动。例如，也可以通过控制装置208实现汽车206的自动驾驶。另外，组装有本实施方式的振荡器4的设备并不限于这样的控制装置208，能够组装到设置于汽车206等移动体的仪表面板设备或导航设备等各种车载设备。
如以上所说明的那样，本实施方式的振荡器包括：第1振子；第2振子；第1振荡电路，其通过使第1振子振荡而生成第1振荡信号；第2振荡电路，其通过使第2振子振荡而生成频率温度特性与第1振荡信号不同的第2振荡信号。另外，振荡器包括：时钟信号生成电路，其生成根据温度补偿数据进行温度补偿的频率的时钟信号；以及处理电路，其进行基于第1振荡信号和第2振荡信号的时间数字转换处理，根据时间数字转换处理的测定数据求出温度补偿数据。
根据本实施方式，通过使第1振子、第2振子振荡，生成频率温度特性彼此不同的第1振荡信号、第2振荡信号。然后，处理电路进行基于第1振荡信号和第2振荡信号的时间数字转换处理，根据时间数字转换处理的测定数据求出温度补偿数据。然后，时钟信号生成电路生成根据该温度补偿数据进行温度补偿的频率的时钟信号。这样，通过进行基于频率温度特性不同的第1振荡信号和第2振荡信号的时间数字转换处理，求出与温度测定结果对应的测定数据，根据测定数据求出与各温度对应的温度补偿数据，能够实现时钟信号的温度补偿。而且，基于时间数字转换处理的测定与基于计数处理等的测定相比，能够缩短测定时间，因此，能够在短时间内高精度地测定温度，实现高精度的温度补偿处理。
此外，在本实施方式中也可以是，振荡器包括存储部，该存储部存储以针对输入数据而输出与温度补偿数据对应的数据的方式进行机器学习而得的已学习模型的信息，处理电路将测定数据作为输入数据，进行基于已学习模型的信息的处理，从而求出温度补偿数据。
这样，通过使用已学习模型的信息，能够求出更正确且适当的温度补偿数据，能够实现利用已学习模型的高精度的温度补偿处理。
此外，在本实施方式中也可以是，处理电路包括：时间数字转换电路，其被输入第1振荡信号和第2振荡信号，进行时间数字转换处理；以及运算电路，其被输入来自时间数字转换电路的测定数据作为输入数据，根据已学习模型的信息，求出温度补偿数据，处理电路将根据温度补偿数据校正后的设定数据输出到时钟信号生成电路，时钟信号生成电路根据设定数据生成时钟信号。
这样，通过将时间数字转换电路的测定数据作为输入数据，进行基于已学习模型的信息的处理，求出温度补偿数据，能够基于根据求出的温度补偿数据校正后的设定数据，生成温度补偿后的时钟信号。
此外，在本实施方式中，也可以是，处理电路进行以下处理：第1时间数字转换处理，其测定第1振荡信号的第1边沿定时与第2边沿定时的第1时间差；以及第2时间数字转换处理，其测定第2振荡信号的第3边沿定时与第4边沿定时的第2时间差，处理电路将与第1时间差和第2时间差之差对应的数据作为测定数据，求出温度补偿数据。
这样的话，将与通过第1时间数字转换处理、第2时间数字转换处理求出的第1时间差和第2时间差之差对应的数据作为温度测定数据，求出温度补偿数据，能够实现时钟频率的温度补偿处理。
此外，在本实施方式中，也可以是，处理电路进行以下处理：第1时间数字转换处理，其测定第1振荡信号的第1边沿定时与第2边沿定时的第1时间差；以及第2时间数字转换处理，其测定第2振荡信号的第3边沿定时与第4边沿定时的第2时间差，处理电路将第1时间差的数据和第2时间差的数据作为测定数据，求出温度补偿数据。
这样，将通过第1时间数字转换处理、第2时间数字转换处理求出的第1时间差、第2时间差的数据作为温度测定数据，求出温度补偿数据，能够实现时钟频率的温度补偿处理。
此外，在本实施方式中，也可以是，处理电路包括：第1时间数字转换器，其进行第1时间数字转换处理；以及第2时间数字转换器，其进行第2时间数字转换处理。
这样，能够并行执行第1时间数字转换处理、第2时间数字转换处理，能够实现时间数字转换处理的高速化。
此外，在本实施方式中，也可以是，处理电路分时地执行第1时间数字转换处理和第2时间数字转换处理。
这样，能够用例如一个时间数字转换器执行第1时间数字转换处理和第2时间数字转换处理，能够实现处理电路的电路规模的小型化。
此外，在本实施方式中，也可以是，处理电路进行以下处理：第3时间数字转换处理，其测定第1振荡信号的第1边沿定时与第2振荡信号的第3边沿定时的第3时间差；以及第4时间数字转换处理，其测定第1振荡信号的第2边沿定时与第2振荡信号的第4边沿定时的第4时间差，处理电路将与第3时间差和第4时间差之差对应的数据作为测定数据，求出温度补偿数据。
这样，将与通过第3时间数字转换处理、第4时间数字转换处理求出的第3时间差和第4时间差之差对应的数据作为温度测定数据，求出温度补偿数据，能够实现时钟频率的温度补偿处理。
此外，在本实施方式中，也可以是，处理电路进行以下处理：第3时间数字转换处理，其测定第1振荡信号的第1边沿定时与第2振荡信号的第3边沿定时的第3时间差；以及第4时间数字转换处理，其测定第1振荡信号的第2边沿定时与第2振荡信号的第4边沿定时的第4时间差，处理电路将第3时间差的数据和第4时间差的数据作为测定数据，求出温度补偿数据。
这样，将通过第3时间数字转换处理、第4时间数字转换处理求出的第3时间差、第4时间差的数据作为温度测定数据，求出温度补偿数据，能够实现时钟频率的温度补偿处理。
此外，在本实施方式中，也可以是，时钟信号生成电路包括分数-N型的PLL电路，处理电路对PLL电路具有的分频电路输出根据温度补偿数据校正后的分频比设定数据。
通过使用这种结构的PLL电路，生成与第1振荡信号相位同步的PLL电路的输出时钟信号，能够生成基于该输出时钟信号的高精度的时钟信号。
此外，在本实施方式中，也可以是，时钟信号生成电路包括直接数字合成器，处理电路向直接数字合成器输出根据温度补偿数据校正后的频率设定数据。
通过使用这样的直接数字合成器，能够生成根据频率设定数据设定的任意频率的时钟信号。并且，通过使用根据温度补偿数据校正后的频率设定数据，能够生成温度补偿后的高精度的时钟信号。
此外，在本实施方式中，也可以是，时钟信号生成电路包括：D/A转换电路，其对频率设定数据进行D/A转换，输出频率的控制电压；以及压控振荡电路，其根据来自D/A转换电路的控制电压进行振荡，处理电路向D/A转换电路输出根据温度补偿数据校正后的频率设定数据。
这样，通过对根据温度补偿数据校正后的频率设定数据进行D/A转换，以与通过D/A转换而得到的控制电压对应的频率使第3振子振荡，能够生成温度补偿后的时钟信号。
此外，本实施方式涉及包括上述记载的振荡器和根据来自振荡器的时钟信号进行动作的处理装置的电子设备。
此外，本实施方式涉及包括上述记载的振荡器和根据来自振荡器的时钟信号进行动作的处理装置的移动体。
另外，如上所述，对本实施方式进行了详细地说明，但本领域技术人员能够容易理解，能够进行实质上不脱离本公开的新事项及效果的多种变形。因此，这样的变形例全部包括在本公开的范围内。例如，在说明书或附图中，至少一次与更广义或同义的不同用语一起记载的用语在说明书或附图的任何地方都可以替换为该不同的用语。此外，本实施方式及变形例的全部组合也包含在本公开的范围内。此外，振荡器、振子、第1振荡电路、第2振荡电路、处理电路、时钟信号生成电路、时间数字转换电路、电子设备、移动体的结构/动作等也不限于本实施方式中说明的结构、动作等，可以进行各种变形实施。

Claims (14)

1.一种振荡器，其特征在于，其包括：
第1振子；
第2振子；
第1振荡电路，其通过使所述第1振子振荡而生成第1振荡信号；
第2振荡电路，其通过使所述第2振子振荡而生成频率温度特性与所述第1振荡信号不同的第2振荡信号；
时钟信号生成电路，其生成根据温度补偿数据进行温度补偿的频率的时钟信号；以及
处理电路，其进行基于所述第1振荡信号和所述第2振荡信号的时间数字转换处理，根据所述时间数字转换处理的测定数据求出所述温度补偿数据。
2.根据权利要求1所述的振荡器，其特征在于，
所述振荡器包括存储部，该存储部存储以针对输入数据而输出与所述温度补偿数据对应的数据的方式进行机器学习而得的已学习模型的信息，
所述处理电路将所述测定数据作为所述输入数据，进行基于所述已学习模型的信息的处理，从而求出所述温度补偿数据。
3.根据权利要求2所述的振荡器，其特征在于，
所述处理电路包括：
时间数字转换电路，其被输入所述第1振荡信号和所述第2振荡信号，进行所述时间数字转换处理；以及
运算电路，其被输入来自所述时间数字转换电路的所述测定数据作为所述输入数据，根据所述已学习模型的信息，求出所述温度补偿数据，
所述处理电路将根据所述温度补偿数据校正后的设定数据输出到时钟信号生成电路，
所述时钟信号生成电路根据所述设定数据生成所述时钟信号。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的振荡器，其特征在于，
所述处理电路进行以下处理：
第1时间数字转换处理，其测定所述第1振荡信号的第1边沿定时与第2边沿定时的第1时间差；以及
第2时间数字转换处理，其测定所述第2振荡信号的第3边沿定时与第4边沿定时的第2时间差，
所述处理电路将与所述第1时间差和所述第2时间差之差对应的数据作为所述测定数据，求出所述温度补偿数据。
5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的振荡器，其特征在于，
所述处理电路进行以下处理：
第1时间数字转换处理，其测定所述第1振荡信号的第1边沿定时与第2边沿定时的第1时间差；以及
第2时间数字转换处理，其测定所述第2振荡信号的第3边沿定时与第4边沿定时的第2时间差，
所述处理电路将所述第1时间差的数据和所述第2时间差的数据作为所述测定数据，求出所述温度补偿数据。
6.根据权利要求4所述的振荡器，其特征在于，
所述处理电路包括：
第1时间数字转换器，其进行所述第1时间数字转换处理；以及
第2时间数字转换器，其进行所述第2时间数字转换处理。
7.根据权利要求4所述的振荡器，其特征在于，
所述处理电路分时地执行所述第1时间数字转换处理和所述第2时间数字转换处理。
8.根据权利要求1至3中的任意一项所述的振荡器，其特征在于，
所述处理电路进行以下处理：
第3时间数字转换处理，其测定所述第1振荡信号的第1边沿定时与所述第2振荡信号的第3边沿定时的第3时间差；以及
第4时间数字转换处理，其测定所述第1振荡信号的第2边沿定时与所述第2振荡信号的第4边沿定时的第4时间差，
所述处理电路将与所述第3时间差和所述第4时间差之差对应的数据作为所述测定数据，求出所述温度补偿数据。
9.根据权利要求1至3中的任意一项所述的振荡器，其特征在于，
所述处理电路进行以下处理：
第3时间数字转换处理，其测定所述第1振荡信号的第1边沿定时与所述第2振荡信号的第3边沿定时的第3时间差；以及
第4时间数字转换处理，其测定所述第1振荡信号的第2边沿定时与所述第2振荡信号的第4边沿定时的第4时间差，
所述处理电路将所述第3时间差的数据和所述第4时间差的数据作为所述测定数据，求出所述温度补偿数据。
10.根据权利要求1所述的振荡器，其特征在于，
所述时钟信号生成电路包括分数-N型的PLL电路，
所述处理电路对所述PLL电路具有的分频电路输出根据所述温度补偿数据校正后的分频比设定数据。
11.根据权利要求1所述的振荡器，其特征在于，
所述时钟信号生成电路包括直接数字合成器，
所述处理电路向所述直接数字合成器输出根据所述温度补偿数据校正后的频率设定数据。
12.根据权利要求1所述的振荡器，其特征在于，
所述时钟信号生成电路包括：
D/A转换电路，其对频率设定数据进行D/A转换，输出频率的控制电压；以及
压控振荡电路，其根据来自所述D/A转换电路的所述控制电压进行振荡，
所述处理电路向所述D/A转换电路输出根据所述温度补偿数据校正后的所述频率设定数据。
13.一种电子设备，其特征在于，其包括：
权利要求1至12中的任意一项所述的振荡器；以及
处理装置，其根据来自所述振荡器的所述时钟信号进行动作。
14.一种移动体，其特征在于，其包括：
权利要求1至12中的任意一项所述的振荡器；以及
处理装置，其根据来自所述振荡器的所述时钟信号进行动作。
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