JP2002305443A

JP2002305443A - タイマー回路

Info

Publication number: JP2002305443A
Application number: JP2001107904A
Authority: JP
Inventors: Kozo Ichimaru; 浩三一丸
Original assignee: Texas Instruments Japan Ltd
Current assignee: Texas Instruments Japan Ltd
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2002-10-18
Also published as: US6734738B2; US20020167361A1

Abstract

(57)【要約】【課題】低消費電力で出力信号の周波数が安定なタイマ
ー回路を提供する。【解決手段】本発明のタイマー回路１０では、高安定発
振器２１と、カウンタ２２と、分周値制御回路２４とを
有し、高安定発振器２１が一定周波数の基準信号を生成
し、カウンタ２２が内部信号の周波数と基準信号の周波
数との周波数比を求め、その周波数比に応じて分周値制
御回路２４が分周器１２の分周値を変化させている。周
波数比により、内部信号の周波数と基準信号の周波数と
の差がわかるので、内部信号の周波数が変化しても、そ
の変化に合わせて適切に分周値を設定することにより、
出力信号の周波数が一定周波数で安定するように制御す
ることができる。このとき、高安定発振器を間欠的に動
作させるように構成すると、消費電力が高い高安定発振
器を用いた場合でも、高安定発振器による消費電力を低
減し、タイマー回路全体の消費電力を低くすることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はタイマー回路に関
し、特に、低消費電力で出力信号の周波数が安定なタイ
マー回路を提供する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコンＩＣ等には、オンチップ化され
たタイマー回路が設けられている。その一例として、図
２に示すようなタイマー回路１０１がある。このタイマ
ー回路１０１は、クリスタル発振器１１１と分周器１１
２とを有し、クリスタル発振器１１１が生成する信号
を、分周器１１２で分周し、予め定められた周波数の出
力信号を外部の図示しない回路に出力している。

【０００３】かかるタイマー回路１０１では、発振周波
数が安定なクリスタル発振器１１１を用いているため出
力信号の周波数は安定であるが、クリスタル発振器１１
１は消費電力が高いため、低消費電力のタイマー回路、
例えば消費電力が０．１μＷ程度のタイマー回路に適用
することは到底できなかった。

【０００４】そこで、クリスタル発振器に代えて、消費
電力の低いリングオシレータを用いる回路が提案されて
いる。例えばＣＭＯＳ等の低消費電力素子で構成された
リングオシレータを発振器として用いれば、０．１μＷ
程度の低消費電力のタイマー回路を構成することも十分
に可能である。

【０００５】しかしながら、リングオシレータは低消費
電力ではあるが、温度変化及び製造プロセスのばらつき
によって発振周波数が安定しないため、タイマー回路と
しての機能を果たすことが難しかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、低消費電力で、かつ出力信号の周波数が安定な
タイマー回路を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願発明のタイマー回路は、第１の発振信号を出力
する第１の発振器と、高精度の第２の発振信号を出力す
る第２の発振器と、上記第１の発振信号を設定された分
周値で分周して所定の周波数を有する出力信号を出力す
る分周器と、上記第１の発振信号と上記第２の発振信号
とに基づいて上記分周器の分周値を設定する分周値設定
回路と、上記第２の発振器と上記分周値設定回路とが間
欠的に動作するように上記第２の発振器と上記分周値設
定回路との動作を制御する制御回路とを有し、上記制御
回路の制御により上記第２の発振器と上記分周値設定回
路とが間欠的に動作して上記分周器から出力される出力
信号の周波数が一定に制御される。また、好適には、上
記分周値設定回路が、上記第１の発振信号と上記第２の
発振信号との周波数比を求める演算回路と、所定の値を
記憶する記憶回路と、上記周波数比と上記所定の値とに
応じて上記分周器の分周値を決定する分周値制御回路と
を有することが好ましい。また、上記第１の発振器がリ
ングオシレータで構成され、上記第２の発振器がクリス
タル発振器で構成されることが好ましい。更には、上記
第１の発振器、上記第２の発振器、上記分周器、上記分
周値設定回路及び上記制御回路に電力を供給するための
電池を有し、上記第１の発振器、上記第２の発振器、上
記分周器、上記分周値設定回路、上記制御回路及び上記
電池が一体にモールド形成されていることが好ましい。

【０００８】本発明は、高安定発振器である第１の発振
器と、演算回路と、分周値制御回路とを有しており、高
安定発振器が基準信号となる第２の発振信号を生成し、
演算回路が内部信号である第１の発振信号の周波数と基
準信号の周波数との周波数比を求め、その周波数比に応
じて分周値制御回路が分周器の分周値を変化させてい
る。

【０００９】このように構成し、例えば出力信号の周波
数が予め定められた目標とする周波数に一致した状態で
の周波数比を記憶しておくと、実際に測定された周波数
比と、記憶された周波数比とを比較することにより、内
部信号の周波数が基準信号の周波数に対してどの程度高
いのか又は低いのかを知ることができるので、内部信号
の周波数が変化しても、その変化に合わせて適切に分周
値を設定することにより、出力信号の周波数が変動せ
ず、一定周波数で安定させることができる。

【００１０】なお、本発明において、制御回路(ウエイ
クアップ回路)を設け、ウエイクアップ回路で、少なく
とも高安定発振器を間欠的に動作させるように構成して
もよい。このように構成した場合には、たとえ高安定発
振器をクリスタル発振器のように消費電力の高い装置で
構成してもタイマー回路の動作時間全部に対する高安定
発振器の動作時間が短くなるので、高安定発振器が常時
動作する場合に比して高安定発振器による消費電力を低
減し、結果としてタイマー回路全体の消費電力を低くす
ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下で図面を参照し、本発明の実
施形態について説明する。図１の符号１０は、本発明の
実施形態のタイマー回路を示している。このタイマー回
路１０は、発振器１１と、分周器１２と、高安定発振器
２１と、カウンタ２２と、分周値制御回路２４と、記憶
装置２５と、ウエイクアップ回路１３とを有している。
このタイマー回路１０は、図１に示すように電池３１で
駆動されている。

【００１２】発振器１１は、奇数個(ここでは７個)のＣ
ＭＯＳインバータがリング状に接続されたリングオシレ
ータで構成され、各インバータの動作時間に応じた周波
数の信号が生成され、その信号が内部信号として分周器
１２とカウンタ２２とに出力される。

【００１３】カウンタ２２には高安定発振器２１が接続
されている。高安定発振器２１はクリスタル発振器で構
成されており、上述した内部信号より周波数が高く安定
な基準信号を生成してカウンタ２２に出力している。

【００１４】カウンタ２２は、本発明の演算回路の一例
であり、内部信号の一周期の期間だけ基準信号のパルス
数をカウントし、そのカウント値、すなわち基準信号の
周波数に対する内部信号の周波数の比(以下で周波数比
と称する。)ｎを分周値制御回路２４に出力する。

【００１５】分周値制御回路２４には、記憶装置２５が
接続されている。記憶装置２５には、後述する分周設定
値Ｓが予め記憶されている。分周値制御回路２４は、こ
の分周設定値Ｓを読み出し、分周設定値Ｓと、カウンタ
２２から出力された周波数比ｎの逆数とを乗じた値Ｓ／
ｎを分周値Ｎとして分周器１２に出力する。分周器１２
は、内部信号をこの分周値Ｎで分周し、出力信号として
外部回路に出力する。

【００１６】上述したタイマー回路１０において、内部
信号の周波数をｆとし、基準信号の周波数をｇとした場
合に、カウンタ２２で生成され、基準信号の周波数に対
する内部信号の周波数の比である周波数比ｎは、

【００１７】ｎ＝ｇ／ｆ …(１) で示される。また、分周値制御回路２４で生成される分
周値Ｎは、

【００１８】Ｎ＝Ｓ／ｎ …(２) である。これらの周波数比ｎと分周値Ｎとは内部信号の
周波数ｆの変動により変動しうるが、出力信号の周波数
をＦとすると、Ｆは、

【００１９】Ｆ＝ｆ／Ｎ …(３) で示されるので、上式(１)、(２)、(３)より出力信号の
周波数Ｆは、

【００２０】Ｆ＝ｆ／Ｎ＝ｆ×ｎ／Ｓ＝ｆ×(ｇ／ｆ)／Ｓ＝ｇ／Ｓ …(４) となり、出力信号の周波数Ｆは、内部信号の周波数ｆに
は依存しない値になっている。

【００２１】上式(４)は、上式(１)、(２)の関係が成立
することを前提としており、上式(１)、(２)は、高安定
発振器２１とカウンタ２２と分周値制御回路２４とが動
作するときに限り成立する。従って、高安定発振器２１
とカウンタ２２と分周値制御回路２４とが動作している
間は、上式(４)より、出力信号の周波数Ｆは内部信号の
周波数ｆには依存しないことになる。

【００２２】分周設定値は上式(４)より定まるが、基準
信号の周波数ｇは一定なので、出力信号の周波数Ｆを一
定周波数Ｆ₀に一致させようとする場合には、分周設定
値は一意的に定まる。その分周設定値をＳ₀とする。上
述した記憶装置２５には、かかる分周設定値Ｓ₀が予め
記憶されており、その結果、出力信号の周波数は、目標
とする一定周波数Ｆ₀と一致する。従って、発振安定性
が低い発振器１１を用いて、出力信号の周波数が安定な
タイマー回路を構成することが出来る。

【００２３】かかるタイマー回路１０では、特に高安定
発振器２１は消費電力が高いため、高安定発振器２１を
常時動作させると消費電力が高くなってしまう。このた
め、本実施形態のタイマー回路には、ウエイクアップ回
路１３が設けられている。

【００２４】ウエイクアップ回路１３は、高安定発振器
２１、カウンタ２２及び分周値制御回路２４の電力消費
を、一定の時間間隔ごとに長期間停止させている。その
結果、高安定発振器２１、カウンタ２２及び分周値制御
回路２４は、一定の時間間隔ごとに短期間だけ動作す
る。ここでは、高安定発振器２１、カウンタ２２及び分
周値制御回路２４は、１０分間に１回、数msecの期間だ
け動作するものとしている。

【００２５】高安定発振器２１、カウンタ２２及び分周
値制御回路２４が動作を停止している期間は、発振器１
１から出力される内部信号は、分周器１２で分周されて
出力信号として出力される。この期間における分周値
は、高安定発振器２１、カウンタ２２及び分周値制御回
路２４が動作を終了する直前に設定された分周値で固定
されているが、上式(４)は成立せず、内部信号の周波数
が変動すると、内部信号の周波数の変動に応じて出力信
号の周波数も変動してしまう。

【００２６】しかしながら、高安定発振器２１、カウン
タ２２及び分周値制御回路２４が動作を再開すると、高
安定発振器２１、カウンタ２２及び分周値制御回路２４
は、固定されていた分周値を、目標とする一定周波数Ｆ
₀が出力されるように変化させるので、出力信号の周波
数Ｆは目標とする周波数Ｆ₀と再び一致する。

【００２７】このように、本実施形態では、高安定発振
器２１、カウンタ２２及び分周値制御回路２４が一定の
時間間隔ごとに動作し、動作するごとに適当な分周値を
設定して、出力信号の周波数Ｆが目標とする一定周波数
Ｆ₀に一致させているので、安定性の低い発振器のみを
用いた場合に比して、出力信号の周波数Ｆが安定にな
る。

【００２８】また、高安定発振器２１、カウンタ２２及
び分周値制御回路２４の動作時間は、タイマー回路１０
の全動作時間に比してごく短くなっている。従って高安
定発振器２１、カウンタ２２及び分周値制御回路２４に
よる消費電力は、これらの回路が常時動作している場合
に比して大幅に低くなるので、タイマー回路１０全体で
の消費電力も大幅に低くなる。実際に、本発明の発明者
等が作製したところ、消費電力が０．１μＷで、誤差が
１０％程度の０．２Ｈｚのタイマー回路を実現すること
が出来た。

【００２９】このように、本実施形態のタイマー回路１
０は低消費電力であるため、電池駆動の装置に搭載して
も長期間動作可能である。本発明の発明者等は、かかる
タイマー回路１０を、供給電流１００ｍＡｈのＬｉ電池
１個で１５年間の動作を保証するタイヤ圧力センサに搭
載したが、全く問題なく長期間動作させることができ
た。

【００３０】なお、上述した実施形態では、高安定発振
器２１としてクリスタル発振器を用いたが、本発明はこ
れに限らず、発振周波数が安定な発振器であれば、いか
なる発振器を用いてもよい。また、上述した実施形態で
は発振器としてリングオシレータを用いたが、低消費電
力の発振器であればいかなる発振器を用いてもよい。

【００３１】また、上述した実施形態では、内部信号の
周波数ｆに対する基準信号の周波数ｇの比(ｇ／ｆ)を周
波数比ｎとしているが、本発明の周波数比ｎはこれに限
られるものではなく、基準信号の周波数ｇに対する内部
信号の周波数ｆの比(ｆ／ｇ)を周波数比ｎ′として設定
してもよい。この場合には、上式(２)を、

【００３２】Ｎ＝ｎ′×Ｓ …(２)′ として、分周値制御回路２４は周波数比ｎ′と分周設定
値Ｓとの積を分周値とするように構成することで、上述
した実施形態と同様に、出力信号の周波数が内部信号の
周波数に依存しないようにすることができる。

【００３３】また、上述した実施形態では分周値制御回
路２４が分周値を設定し、その分周値で分周器１２が内
部信号を分周するように構成したが、例えば、分周値制
御回路２４が周波数比に応じた演算値を生成し、分周器
１２がその演算値に応じて自ら分周比を設定し、内部信
号を分周するように構成してもよい。

【００３４】

【発明の効果】出力信号の周波数が安定で、低消費電力
のタイマー回路を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のタイマー回路を示すブロック図

【図２】従来のタイマー回路を示すブロック図

【符号の説明】

１０……タイマー回路１１……発振器１２……
分周器１３……ウエイクアップ回路２１……高
安定発振器２２……カウンタ(演算回路) ２４……分周値制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5B079 BA01 BA15 BB05 BC01 BC03 DD03 DD13 5J106 AA02 CC15 CC17 CC21 CC52 HH02 JJ07 KK12 KK33 KK40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の発振信号を出力する第１の発振器
と、高精度の第２の発振信号を出力する第２の発振器と、上記第１の発振信号を設定された分周値で分周して所定
の周波数を有する出力信号を出力する分周器と、上記第１の発振信号と上記第２の発振信号とに基づいて
上記分周器の分周値を設定する分周値設定回路と、上記第２の発振器と上記分周値設定回路とが間欠的に動
作するように上記第２の発振器と上記分周値設定回路と
の動作を制御する制御回路と、を有し、上記制御回路の制御により上記第２の発振器と
上記分周値設定回路とが間欠的に動作して上記分周器か
ら出力される出力信号の周波数が一定に制御されるタイ
マー回路。
【請求項２】上記分周値設定回路が、上記第１の発振信
号と上記第２の発振信号との周波数比を求める演算回路
と、所定の値を記憶する記憶回路と、上記周波数比と上
記所定の値とに応じて上記分周器の分周値を決定する分
周値制御回路とを有する請求項１に記載のタイマー回
路。
【請求項３】上記第１の発振器がリングオシレータで構
成される請求項１又は２に記載のタイマー回路。
【請求項４】上記第２の発振器がクリスタル発振器で構
成される請求項１、２又は３に記載のタイマー回路。
【請求項５】上記第１の発振器、上記第２の発振器、上
記分周器、上記分周値設定回路及び上記制御回路に電力
を供給するための電池を有し、上記第１の発振器、上記
第２の発振器、上記分周器、上記分周値設定回路、上記
制御回路及び上記電池が一体にモールド形成されている
請求項１、２、３又は４に記載のタイマー回路。