JP2004048518A

JP2004048518A - 半導体集積回路とその調整方法および調整装置

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Publication number: JP2004048518A
Application number: JP2002204966A
Authority: JP
Inventors: Osamu Karasawa; 唐澤　修; Takakimi Fukushima; 福島　崇仁
Original assignee: Kawasaki Microelectronics Inc
Current assignee: Kawasaki Microelectronics Inc
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】小型化やピン数の削減が可能であり、従来よりもコストダウンが可能である、補償対象素子の温度特性を補償する補償回路を搭載する半導体集積回路とその調整方法および調整装置を提供する。
【解決手段】一時記憶素子と、不揮発性記憶素子と、前記一時記憶素子に一時的に記憶されたデータを前記不揮発性記憶素子に書き込む書込回路と、補償対象素子の温度特性を補償する連続的な補償信号を発生する補償回路と、前記一時記憶素子に記憶されたデータまたは前記不揮発性記憶素子に書き込まれたデータの一方を選択して前記補償回路に供給する選択回路とが集積された半導体集積回路であって、前記補償回路が、前記選択回路から供給されたデータを利用して前記補償信号を発生する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、補償対象素子の温度特性を補償する連続的な補償信号（アナログ信号）を発生する補償回路を搭載する半導体集積回路とその調整方法および調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、水晶発振子（水晶振動子）を使用する水晶発振器では、周囲温度（環境温度）の変化に伴ってその発振周波数が変動する。また、水晶発振器の発振周波数の変動特性は、水晶発振子自身の発振特性や発振回路の回路特性の個体差により個々に異なる。従って、例えば数ｐｐｍ程度の変動しか許容されない温度補償型水晶発振器では、製品の製造後に、個々の水晶発振器にあわせて、周囲温度の変化に対する発振周波数の変動を補償するための調整が行われる。
【０００３】
周囲温度の変化に対する発振周波数の変動を補償する温度補償型の水晶発振器として、例えば特開平９−２６６４０９号公報に開示の温度補償水晶発振器およびその特性最適化方法が知られている。
【０００４】
上記公報に開示の温度補償水晶発振器は、水晶振動子を用いた水晶発振回路と、この水晶発振回路に接続され、制御電圧の印加により容量が変化して水晶発振回路の発振周波数を調整する可変容量素子と、この可変容量素子に周囲温度に応じた制御電圧を印加して、温度変化による水晶発振回路の発振周波数の変動を補償する温度補償手段とを備えている。
【０００５】
また、上記温度補償手段は、温度センサにより検出された周囲温度に対して可変容量素子に印加すべき制御電圧が近似された非線形関数を発生する関数発生回路と、この非線形関数の係数および定数を水晶発振回路およびその使用している水晶振動子に対応して記憶する記憶手段とを含み、記憶手段は、限られた回数のデータの書き込みが可能な読出専用メモリと、この読出専用メモリと切り替えて選択的に利用されるランダム・アクセス・メモリとを含む。
【０００６】
上記公報に開示の温度補償水晶発振器では、ランダム・アクセス・メモリに非線形関数の係数および定数を設定して温度補償水晶発振器の周囲温度を変化させることにより温度補償特性を測定し、この測定をランダム・アクセス・メモリに設定する係数および定数を変化させて繰り返し、この繰り返し測定により得られた最適値を読出専用メモリに書き込む、もしくはランダム・アクセス・メモリに非線形関数の係数および定数を複数組設定し、周囲温度を変化させながら係数および定数の組毎に温度補償水晶発振器の発振周波数を測定し、この測定結果から数値解析を行って最適な係数および定数を求め、得られた最適な係数および定数を読出専用メモリに書き込む。
【０００７】
これにより、同公報によれば、水晶発振器が組み立てられた後に、温度補償特性の調整を正確に行うことができるとしている。また、温度センサにより検出された周囲温度に基づいて温度特性を補償するので正確な補正が可能であり、アナログ非線形関数を用いるので量子ノイズの発生も少ないとしている。また、ランダム・アクセス・メモリを用いることで温度補償特性の調整を自動化することができ、読出専用メモリを用いることで１チップへの集積化が容易であるとしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、同公報に開示の温度補償水晶発振器では、非線形関数の係数および定数を記憶する記憶手段として、ランダム・アクセス・メモリと読出専用メモリを使用するため、半導体集積回路で構成した場合に、どうしてもチップ面積が大きくなり、その分、コストアップを招くという問題があった。
【０００９】
また、半導体集積回路で構成した場合に、外部からランダム・アクセス・メモリおよび読出専用メモリのそれぞれにデータを書き込むための多数の外部ピンが必要となり、同様にチップ面積が大きくなるためコストアップを招くという問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、小型化やピン数の削減が可能であり、従来よりもコストダウンが可能である、補償対象素子の温度特性を補償する補償回路を搭載する半導体集積回路とその調整方法および調整装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、外部から入力されたデータを一時的に記憶する一時記憶素子と、
不揮発性記憶素子と、
前記一時記憶素子に一時的に記憶されたデータを前記不揮発性記憶素子に書き込む書込回路と、
補償対象素子の温度特性を補償する連続的な補償信号を発生する補償回路と、前記一時記憶素子に記憶されたデータまたは前記不揮発性記憶素子に書き込まれたデータの一方を選択して前記補償回路に供給する選択回路とが集積された半導体集積回路であって、
前記補償回路が、前記選択回路から供給されたデータを利用して前記補償信号を発生することを特徴とする半導体集積回路を提供するものである。
【００１２】
ここで、前記一時記憶素子は、外部から入力されたシリアルデータをパラレルデータに変換して一時的に記憶するシフトレジスタであるのが好ましい。
【００１３】
また、前記補償対象素子が、３次関数で表される周波数−温度特性を有する水晶発振子であり、
前記補償回路が、前記水晶発振子の温度変化に対する発振周波数の変動を補償する３次関数発生回路を含むのが好ましい。
【００１４】
また、前記一時記憶素子に記憶されるデータに、前記選択回路を制御するためのデータビットおよび前記書込回路を制御するためのデータビットの少なくとも一方が含まれるのが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、外部から入力されたデータを一時的に記憶する一時記憶素子と、
不揮発性記憶素子と、
前記一時記憶素子に一時的に記憶されたデータを前記不揮発性記憶素子に書き込む書込回路と、
補償対象素子の温度特性を補償する補償信号を発生する補償回路と、
前記一時記憶素子に記憶されたデータまたは前記不揮発性記憶素子に書き込まれたデータの一方を選択して前記補償回路に供給する選択回路とが集積され、
前記補償回路が、前記選択回路によって供給された一方のデータを利用して前記補償信号を発生する半導体集積回路に、複数の補償ビットを含むコードデータを入力して前記一時記憶素子に記憶し、前記補償回路が該コードデータを利用して発生する前記補償信号を前記補償対象素子に供給し、該補償対象素子の特性を測定する操作を、複数の前記コードデータについて行い、
前記測定された特性に基づいて、最適な複数の補償ビットを含むコードデータを算出し、該最適な複数の補償ビットを含むコードデータを入力して前記一時記憶素子に一時的に記憶した後、前記書込回路を介して前記不揮発性記憶素子に書き込むことを特徴とする半導体集積回路の調整方法を提供する。
【００１６】
ここで、前記最適な複数の補償ビットを含むコードデータを前記不揮発性記憶素子に書き込む際に、前記最適な複数の補償ビットを含むコードデータを複数のコードデータに分解し、前記分解したコードデータを用いた書き込み操作を繰り返すことにより、前記最適な複数の補償ビットを含むコードデータを前記不揮発性記憶素子に書き込むのが好ましい。
【００１７】
また、本発明は、外部から入力されたデータを一時的に記憶する一時記憶素子と、
不揮発性記憶素子と、
外部からの書き込み指示により、前記一時記憶素子に一時的に記憶されたデータを前記不揮発性記憶素子に書き込む書込回路と、
補償対象素子の温度特性を補償する補償信号を発生する補償回路と、
外部からの選択指示により、前記一時記憶素子に記憶されたデータまたは前記不揮発性記憶素子に書き込まれたデータの一方を選択して前記補償回路に供給する選択回路とが集積され、
前記補償回路が、前記選択回路によって供給された一方のデータを利用して前記補償信号を発生する半導体集積回路を調整するための調整装置であって、
複数の補償ビットを含む複数のコードデータを、順番に、前記一時記憶素子に記憶するために前記半導体集積回路に入力すると共に、前記選択回路に対して該一時記憶素子に記憶されたコードデータを選択する選択指示を行うデータ入力部と、
前記入力した複数のコードデータのそれぞれを利用して前記補償回路が発生する補償信号が供給された前記補償対象素子の特性を測定する測定部と、
前記測定された特性に基づいて最適な複数の補償ビットを含むコードデータを算出する最適コードデータ算出部と、
前記算出された最適な複数の補償ビットを含むコードデータを、前記一時記憶素子に一時的に記憶するために前記半導体集積回路に入力すると共に、前記書込回路に対して書き込み指示を行う書込部とを有することを特徴とする調整装置を提供する。
【００１８】
ここで、前記補償対象素子の温度を調整する温度調整部と、前記温度特性測定のために該温度調整部の温度を設定する温度設定部とをさらに有するのが好ましい。
【００１９】
また、前記選択回路に対する選択指示を、前記コードデータに加えて該選択指示を表すデータビットを含むデータを前記一時記憶素子に記憶するために前記半導体集積回路に入力することによって行うのが好ましい。
【００２０】
また、前記書込回路に対する書き込み指示を、前記最適な複数の補償ビットを含むコードデータに加えて該書き込み指示を表すデータビットを含むデータを前記一時記憶素子に記憶するために前記半導体集積回路に入力することによって行うのが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、添付の図面に示す好適実施例に基づいて、本発明の半導体集積回路とその調整方法および調整装置を詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の半導体集積回路の一実施例の構成概念図である。
同図に示す半導体集積回路１０は、環境温度の変化に対する出力信号ＯＵＴの発振周波数の変動を補償し、環境温度の変化に関わらず、出力信号ＯＵＴの発振周波数を概略一定に維持する温度補償型の水晶発振器（ＴＣＸＯ）を搭載するものであり、発振回路１２と、可変容量素子１４と、温度センサ１６と、温度補償回路１８と、データ設定回路２０とを備えている。
【００２３】
なお、図示例では、温度補償が行われる補償対象素子が、発振回路１２および水晶発振子（水晶振動子）２２である場合を例に挙げて説明を行うが、本発明は、温度補償を必要とするどのようなものにも同様に適用可能である。
【００２４】
図示例の半導体集積回路１０において、発振回路１２には、この半導体集積回路１０の外部に水晶発振子２２が接続されている。これらの発振回路１２および水晶発振子２２により水晶発振器が構成される。発振回路１２は、基本的に水晶発振子２２の発振特性に応じた発振周波数の信号ＯＵＴを出力する。
【００２５】
なお、発振回路１２および水晶発振子２２は従来公知のどのようなものも利用可能であるが、例えば発振回路１２としてコルピッツ型の発振回路を用い、水晶発振子２２としてＡＴ板（ＡＴカット水晶発振子）を好適に用いることができる。
【００２６】
続いて、可変容量素子１４は、温度補償回路１８から供給される制御電圧が変化することによって、その容量（静電容量）値が変化するものであり、例えば可変容量ダイオード（バリキャップ）を含む従来公知のものがいずれも利用可能である。発振回路１２は、可変容量素子１４の容量値が変化することにより回路の時定数が変化し、その結果として、出力信号ＯＵＴの発振周波数が変化する。
【００２７】
温度補償回路１８は、アナログ方式の補償回路であり、環境温度の変化に対する出力信号ＯＵＴの発振周波数の変動を補償する連続的な補償信号（アナログ信号）を発生する。これに対し、デジタル方式の補償回路は、所定の温度範囲毎に離散的な補償信号を発生する。本発明では、デジタル方式ではなく、アナログ方式の補償回路を使用する。この補償信号は、制御電圧として、上記可変容量素子１４に供給される。
【００２８】
前述のＡＴ板の場合、水晶発振子２２は概ね３次関数で表される曲線状の周波数−温度特性を持つ。この場合、温度補償回路１８は、上記連続的な補償信号を発生する３次関数発生回路を備える。
【００２９】
温度補償回路１８では、環境温度の変化に関わらず出力信号ＯＵＴの発振周波数が概略同一となるように、３次関数発生回路により、データ設定回路２０から供給されるコードデータに基づいて、温度センサ１６によって検出される環境温度に応じて、水晶発振子２２の３次関数で表される曲線状の周波数−温度特性や発振回路１２の回路特性に対し、その逆の極性の３次関数で表される曲線状の補償信号が発生される。
【００３０】
この補償信号を制御電圧として可変容量素子１４に与えることにより、環境温度の変化に対する出力信号ＯＵＴの発振周波数の変動が相殺され、環境温度の変化に関わらず、出力信号ＯＵＴの発振周波数は常に概略一定となる。
【００３１】
なお、温度補償回路１８の具体的な回路構成は何ら限定されず、補償対象素子の温度特性を補償する連続的な補償信号を発生可能なものであればどのような構成の回路でもよい。
【００３２】
続いて、データ設定回路２０は、温度補償回路１８で用いられるコードデータ、およびこのデータ設定回路２０を含む半導体集積回路１０上の各回路の動作を制御するための制御データを半導体集積回路１０の外部から設定するためのものであり、レジスタ（一時記憶素子）２４と、ＲＯＭ（不揮発性記憶素子）２６と、書込回路２８と、セレクタ（選択回路）３０とを備えている。データ設定回路２０に設定されたコードデータは、温度補償回路１８に供給される。
【００３３】
以下、データ設定回路２０について詳細に説明する。
【００３４】
データ設定回路２０において、レジスタ２４は、半導体集積回路１０の外部から入力される所定ビット数のシリアルデータを内部でパラレルデータに変換して一時的に記憶するシフトレジスタである。このように、外部からシリアルデータを入力して、内部でパラレルデータに変換することにより、データを入力するための外部ピンを大幅に削減可能である。レジスタ２４に記憶されたデータは、セレクタ３０および書込回路２８に供給される。
【００３５】
なお、本発明のいう一時記憶素子は、図示例のレジスタ２４に限定されず、半導体集積回路１０の外部から入力されたデータを一時的に記憶する従来公知の構成のものがいずれも利用可能である。図示例のように、一時記憶素子として、シフトレジスタを用いることにより、例えばＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）を使用した場合と比べてチップ面積を大幅に削減可能である。
【００３６】
ここで、外部からレジスタ２４に入力されるデータは、前述の通り、温度補償回路１８で用いられるコードデータと、データ設定回路２０を含む半導体集積回路１０上の各回路の動作を制御するための制御データとを含む。このコードデータと制御データの両方を含んだデータを、以後、複合データと呼ぶ。
【００３７】
コードデータは、例えば３次関数発生回路によって発生される３次曲線の振幅、温度軸方向へのシフト量等を決定するための各種の定数および係数からなる複数の補償ビットを含む。また、制御データは、図示例の場合、例えばセレクタ３０の選択信号、書込回路２８の書込信号等として使用されるデータビットである。図示例のように、外部からシリアルデータを入力し、レジスタ２４に制御データを設定することにより、各種制御に係る外部ピンを削減することができる。
【００３８】
なお、制御データは、半導体集積回路１０上の各回路の動作を制御する目的で使用可能である。本発明の半導体集積回路では、後述するように、最適なコードデータがＲＯＭ２６に書き込まれるが、制御データを使用して、ＲＯＭ２６に書き込まれたコードデータをレジスタ２４を介して外部へ読み出すよう制御したり、ＲＯＭ２６に書き込まれた最適コードデータと外部から入力した最適コードデータとの照合を行うよう制御することなども可能である。
【００３９】
また、図示例では、レジスタ２４に制御データを設定しているが、これも限定されず、必要に応じて、一部または全部の制御データを外部ピンを介して外部から直接入力するようにしてもよい。
【００４０】
続いて、書込回路２８は、レジスタ２４から供給される制御データ（書込信号）に基づいて、同じくレジスタ２４から供給される最適なコードデータをＲＯＭ２６へ書き込む。図示例の場合、書込回路２８には、ＲＯＭ２６にコードデータを書き込む際に必要となる書込用の高電圧が半導体集積回路１０の外部から供給されており、この書込用の高電圧を使用して、ＲＯＭ２６に最適なコードデータが書き込まれる。
【００４１】
ここで、最適なコードデータとは、出力信号ＯＵＴの温度特性が所望の特性に最も近くなるコードデータのことである。すなわち、温度補償型水晶発振器の場合には、補償温度範囲内における発振周波数の所定値からの偏差が最も小さくなるコードデータである。なお、書込回路２８の回路構成は何ら限定されず、レジスタ２４に一時的に記憶された最適なコードデータをＲＯＭ２６に書き込むことができれば、どのような構成の回路であってもよい。また、ＲＯＭ２６にコードデータを書き込む際に必要となる高電圧を内部で発生するようにしてもよい。
【００４２】
ＲＯＭ２６は、例えばＰＲＯＭ，Ｅ^２ＰＲＯＭ，ｅ−ｆｕｓｅ等の従来公知の不揮発性の読み出し専用メモリ（不揮発性記憶素子）である。従って、ＲＯＭ２６に書き込まれたデータは、電源を切断しても消えることはなく保持される。上記の通り、ＲＯＭ２６には、レジスタ２４から書込回路２８を介して供給される最適なコードデータが書き込まれる。ＲＯＭ２６に書き込まれた最適なコードデータはセレクタ３０に供給される。
【００４３】
セレクタ３０は、レジスタ２４から供給される制御データ（選択信号）に従って、レジスタ２４から供給されるコードデータまたはＲＯＭ２６から供給される最適なコードデータの一方を選択的に出力する。セレクタ３０から出力されるコードデータは、温度補償回路１８に供給される。
【００４４】
データ設定回路２０は、最適なコードデータを算出し、これをＲＯＭ２６に書き込むための調整用のモードと、ＲＯＭ２６に書き込まれた最適なコードデータを用いて温度補償を行う実使用モードのどちらかのモードで動作する。基本的に、調整用のモードの時には、レジスタ２４に設定されたコードデータがセレクタ３０から選択的に出力され、実使用モードの時には、ＲＯＭ２６に書き込まれた最適なコードデータがセレクタ３０から選択的に出力される。
【００４５】
次に、本発明の調整装置について説明する。
【００４６】
図２は、本発明の調整装置の一実施例の構成概念図である。
同図に示す調整装置３２は、調整対象素子である図１に示す本発明の半導体集積回路１０に対して、複数種類のコードデータを順次設定して特性を測定し、その測定結果に基づいて最適なコードデータを設定するように調整するものである。調整装置３２は、データ入力部３４と、測定部３６と、最適コードデータ算出部３８と、書込部４０と、温度調整部４２と、温度設定部４４とを備えている。
【００４７】
図示例の調整装置３２において、データ入力部３４は、最適なコードデータを算出するための所定のコードデータ、およびセレクタ３０に対してレジスタ２４から供給されるコードデータを選択的に出力するように選択指示を行う制御データ（選択信号）を含む複合データＤＡＴＡを入力し、レジスタ２４に設定する。これにより、レジスタ２４に設定されたコードデータは、セレクタ３０を介して温度補償回路１８に供給される。
【００４８】
温度補償回路１８は、セレクタ３０から供給されるコードデータに基づいて、環境温度に応じた補償信号を発生し、これを制御電圧として可変容量素子１４に供給する。これにより、可変容量素子１４の容量値が変化して発振回路１２の時定数が変化し、その出力信号ＯＵＴの発振周波数が変化する。すなわち、本実施例においては、調整対象素子である半導体集積回路１０内に集積された、可変容量素子１４、発振回路１２、および外部に接続された水晶振動子２２が、補償対象素子を構成する。
【００４９】
そして、調整素子３２の測定部３６が、補償対象素子の特性として、出力信号ＯＵＴの発振周波数を測定する。本実施例では、データ入力部３４からコードデータが入力される毎に、測定部３６が信号ＯＵＴの発振周波数を測定する。実際には、後から述べるように、データ入力部３４は、それぞれが異なったコードデータを含む複数の複合データＤＡＴＡを、順番に入力する。そして、測定部３６は、この複数のコードデータのそれぞれに基づいて発生される補償信号が可変容量素子１４に供給された時の信号ＯＵＴの発振周波数を、それぞれ測定する。
【００５０】
最適コードデータ算出部３８は、測定部３６によって測定された信号ＯＵＴの発振周波数に基づいて、温度補償を行うために最適なコードデータを算出する。また、書込部４０は、この最適なコードデータおよび書込回路２８に対して書き込み指示を行う制御データ（書込信号）を含む複合データＤＡＴＡを入力し、レジスタ２４に設定する。これにより、レジスタ２４に設定されたコードデータは、書込回路２８を介してＲＯＭ２６に書き込まれる。
【００５１】
また、温度調整部４２は、温度設定部４４による設定温度に従って、半導体集積回路１０の環境温度を調整（変更）する。また、温度設定部４４は、温度特性測定のために温度調整部４２の温度を設定する。具体的には、例えば、恒温槽を温度調整部４２として利用することができる。この場合、補償対象素子である集積回路１０は、水晶振動子２２が接続した状態で恒温槽に入れられ、環境温度が調整される。
【００５２】
言うまでもなく、図２に示された調整装置３２の各部は、それぞれが独立して動作するのではなく互いに協調して動作し、補償対象素子の調整を行う。例えば、データ入力部３４、最適コードデータ算出部３８、書込部４０、温度設定部４４は、ＣＰＵ、記憶装置、および各種のインターフェースを有するマイクロコンピュータを利用して構成することができる。これにより、ＣＰＵの制御の下に、各部の動作の協調を実現することができる。
【００５３】
なお、セレクタ３０の選択信号は、データ入力ピンＤＡＴＡとは別の外部ピンを介して半導体集積回路１０に入力してもよい。同様に、書込回路２８の書込信号も、データ入力ピンＤＡＴＡとは別の外部ピンを介して半導体集積回路１０に入力してもよい。
測定部３６が、半導体集積回路１０が出力する信号の周波数を測定する代わりに、温度補償回路１８が補償信号発生のために用いる内部的な各種電圧、電流や、もしくは、発振回路１２内部の各種電圧、電流などの、さまざまな特性値を測定するようにしてもよい。
また、最適コードデータ算出部３８が最適コードデータを算出する方法も何ら限定されない。
【００５４】
次に、本発明の調整装置３２を用いて、最適なコードデータを算出する際の手順について説明する。
【００５５】
調整用のモードにおいて、データ入力部３４により、半導体集積回路１０の外部から、所定のコードデータおよび制御データを含む複合データＤＡＴＡをシリアルに入力し、レジスタ２４にデータＤＡＴＡを設定する。この時、制御データ（選択信号）として、セレクタ３０に対してレジスタ２４から供給されるコードデータを選択的に出力するように選択指示を行うことにより、レジスタ２４に設定されたコードデータはセレクタ３０を介して温度補償回路１８に供給される。
【００５６】
温度補償回路１８では、セレクタ３０から供給されるコードデータに基づいて、温度センサ１６によって検出された環境温度に対応する補償信号が発生される。この補償信号に応じて、可変容量素子１４の容量値が変化し、発振回路１２の出力信号ＯＵＴの発振周波数が変化する。出力信号ＯＵＴの発振周波数は測定部３６によって測定される。これにより、このコードデータに対応する出力信号ＯＵＴの発振周波数を表す特性データ得ることができる。
【００５７】
温度調整部４２および温度設定部４４によって半導体集積回路１０および水晶振動子２２の環境温度を順次変更しながら、少なくとも１つの環境温度において、上記の操作を複数のコードデータについて繰り返し行う。
【００５８】
前述のように、コードデータには複数のコードビットが含まれる。例えば、それらのコードビットの全ての組み合わせに対応するコードデータの全てについて測定を行い、その中から最適のコードデータを選択することも理論的には可能である。しかし、そのためには膨大な測定回数および測定時間を要し、現実的ではない。そこで、全てのコードデータの中から限られた個数のコードデータをあらかじめ選択しておき、上記の複数のコードデータとして半導体集積回路１０に入力し、測定を行うことが現実的である。この、複数のコードデータの選択は、実用的な測定回数で高精度に最適コードデータを算出することができるように、半導体集積回路１０あるいは水晶振動子２２の種類、品種、などに応じて行う。複数のコードデータには、例えば、３次曲線の振幅を変化させるための複数のコードデータや、温度軸方向のシフト量を変化させるための複数のコードデータなどを含ませることができる。
【００５９】
もしくは、複数のコードデータの全てをあらかじめ選択しておくのではなく、少なくとも一部のコードデータは、測定によって得られた結果を勘案して選択するようにしてもよい。この場合には、例えば、最適コードデータ算出部３８が測定部３６から測定結果を受け取り、それまでに得られた測定結果を勘案して次に測定するコードデータを設定し、データ入力部３４を介して半導体集積回路１０に入力する。
【００６０】
そして、複数の環境温度および複数のコードデータについての測定が終了した時点で、最適コードデータ算出部３８が、環境温度およびコードデータと測定結果との関係に基づいて、所望の温度特性を得るために最適なコードデータを算出する。そして、算出された最適なコードデータを、書込部４０により、半導体集積回路１０に入力し、ＲＯＭ２６に書き込む。
【００６１】
最適なコードデータの算出のため、少なくとも１つの環境温度においては、複数のコードデータについての測定を行う。しかし、複数の環境温度の全てにおいて、複数のコードデータについての測定を行うことは必須ではない。１つの環境温度においてのみ複数のコードデータについての測定を行い、他の環境温度では、１つのコードデータについてのみ測定を行い、その結果から最適なコードデータを算出することも可能である。
【００６２】
また、例えば、水晶振動子２２単体での特性測定結果を利用することにより、半導体集積回路１０と水晶振動子２２とを組み合わせた状態で測定を行う温度点数を削減することも可能である。
最適コードデータ算出部３８が最適コードデータを算出するための方法は、測定される特性に応じて適切に設定すればよい。
【００６３】
測定を行う環境温度は、補償対象の温度範囲全域に対して所望の温度特性が得られる最適コードデータを、高い精度で算出でき、かつ、実用的な時間内で測定が行えるように適切に選択する。例えば、４点以上の温度での測定を行えば、水晶振動子の３次温度特性を補償するためのコードデータを算術計算によって決定することができる。通常は、補償対象の温度範囲内において、必要な点数の温度を、測定を行う環境温度として選択する。
【００６４】
複数の環境温度および複数のコードデータについての測定を行うために、ある環境温度において複数のコードデータについての測定を行い、次に、環境温度を変更してから、１つもしくは複数のコードデータについて測定を行うことも可能である。一方、あるコードデータを半導体集積回路１０に入力した状態で、複数の環境温度において測定を行い、次に、別のコードデータを入力し、１つもしくは複数の温度において測定を行うことも可能である。通常は、コードデータの入力に必要な時間に比較して環境温度の変更に必要な時間の方が長いため、前者の方が効率的である。
【００６５】
次に、最適なコードデータをＲＯＭ２６に書き込む際の動作を説明する。
【００６６】
書込部４０により、半導体集積回路１０の外部から、最適なコードデータおよび制御データを含む複合データＤＡＴＡをシリアルに入力し、レジスタ２４にデータＤＡＴＡを設定する。この時、書込回路２８に対してＲＯＭ２６への書き込みを行うように指示する制御データ（書込信号）を含んだ複合データを入力することにより、レジスタ２４に設定された最適なコードデータは、書込用の高電圧を用いて、書込回路２８を介してＲＯＭ２６に書き込まれる。
【００６７】
ここで、最適なコードデータをレジスタ２４に記憶した後、最適なコードデータの全ビットを同時にＲＯＭ２６に書き込んでもよい。しかし、例えばチップの消費電流の制限などから、多ビットの書き込みを同時に行うことができない場合もある。この場合、最適なコードデータを複数のコードデータに分解して順次入力し、分解されたコードデータを用いて複数回書き込み操作を繰り返すことにより、最適なコードデータをＲＯＭ２６に書き込むようにすることも可能である。
【００６８】
図３は、最適なコードデータと分解後の複数のコードデータを表す一実施例の概念図である。同図に示すように、最適なコードデータには、‘１’および‘０’の複数の補償ビットが含まれている。分解された複数のコードデータは、最適なコードデータの‘１’の補償ビットについて、最上位ビット側から順番に、１つの‘１’の補償ビットだけを‘１’とし、残りのビットを全て‘０’として順次作成したものである。
【００６９】
例えば、ＲＯＭ２６のデータの初期値が‘０’であるとすると、分解されたコードデータを書き込むことによって、ＲＯＭ２６の‘１’の補償ビットに対応するビットに‘１’が書き込まれる。また、分解された複数のコードデータをＲＯＭ２６に順次書き込むことによって、最終的に分解前のコードデータに等しい最適なコードデータをＲＯＭ２６に書き込むことができる。これにより、コードデータ書き込み時の消費電流を大幅に低減することができる。
【００７０】
なお、コードデータの分解方法は何ら限定されず、消費電流の制限値以内であれば、上記のように、分解後のコードデータ内に‘１’の補償ビットが１ビットだけ含まれるように分解してもよいし、同様に、ｎビットずつ含まれるように分解してもよい。あるいは、３次曲線の振幅を表すビットグループとか、温度軸方向のシフト量を表すビットグループというように、グループ毎にコードデータを分解してもよい。
【００７１】
また、コードデータの分解は、調整装置３２で行い、分解後のコードデータを順次入力してレジスタ２４に設定し、ＲＯＭ２６に書き込んでもよい。あるいは一旦、分解前のコードデータをレジスタ２４に記憶してから、書込回路２８において、分解前の最適コードデータから分解後の複数のコードデータを順次発生し、ＲＯＭ２６に順次書き込むようにしてもよい。
【００７２】
調整用のモードにおいて、最適なコードデータがＲＯＭ２６に書き込まれると、実使用モードの時には、半導体集積回路１０では、ＲＯＭ２６に書き込まれた最適なコードデータを用いて温度補償が行われる。これにより、出力信号ＯＵＴの発振周波数は、環境温度の変化に関わらず、常に概略一定となる。
【００７３】
なお、実使用モードの時に、レジスタ２４にデータが設定されない場合に、セレクタ３０から、ＲＯＭ２６に書き込まれたコードデータが選択的に出力されるような回路構成にしておけば、実使用モードの時に、レジスタ２４に制御データ（選択信号）を設定する必要はない。
【００７４】
本発明の半導体集積回路とその調整方法および調整装置は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【００７５】
【発明の効果】
以上詳細に説明した様に、本発明の半導体集積回路は、一時記憶素子と、不揮発性記憶素子と、前記一時記憶素子に一時的に記憶されたデータを前記不揮発性記憶素子に書き込む書込回路と、補償対象素子の温度特性を補償する連続的な補償信号を発生する補償回路と、前記一時記憶素子に記憶されたデータまたは前記不揮発性記憶素子に書き込まれたデータの一方を選択して前記補償回路に供給する選択回路とが集積された半導体集積回路であって、前記補償回路が、前記選択回路から供給されたデータを利用して前記補償信号を発生することを特徴とする。
本発明によれば、一時記憶素子から不揮発性記憶素子への書込回路を備えているので、不揮発性記憶素子にコードデータを書き込むための外部ピンが不要となり、その分、外部ピンの数を削減することができる。また、一時記憶素子として、シリアルに入力されたデータをパラレルデータに変換するシフトレジスタを用いることにより、ＲＡＭを使用した場合と比べてチップ面積を大幅に削減することができる。また、半導体集積回路上の各回路の動作を制御するためのデータビットを一時記憶素子に設定することにより、回路動作の制御に必要な外部ピンを削減することができる。以上のように、本発明によれば、半導体集積回路のチップ面積を削減し、また、外部ピン数を削減することができるため、その分コストダウンが可能となる。
本発明の調整方法および調整装置は、このような半導体集積回路を調整対象とする。対象とする半導体集積回路の外部ピン数が削減されているため、調整装置としても、ピン数を削減し、構成を単純化することができる。また、調整方法としても、必要な制御を単純化することができる。この結果、調整装置のコストダウンが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体集積回路の一実施例の構成概念図である。
【図２】本発明の調整装置の一実施例の構成概念図である。
【図３】最適なコードデータと分解後の複数のコードデータを表す一実施例の概念図である。
【符号の説明】
１０　半導体集積回路
１２　発振回路
１４　可変容量素子
１６　温度センサ
１８　温度補償回路
２０　コードデータ設定回路
２２　水晶発振子
２４　レジスタ
２６　ＲＯＭ
２８　書込回路
３０　セレクタ
３２　調整装置
３４　データ入力部
３６　測定部
３８　最適コードデータ算出部
４０　書込部
４２　温度調整部
４４　温度設定部

Claims

外部から入力されたデータを一時的に記憶する一時記憶素子と、
不揮発性記憶素子と、
前記一時記憶素子に一時的に記憶されたデータを前記不揮発性記憶素子に書き込む書込回路と、
補償対象素子の温度特性を補償する連続的な補償信号を発生する補償回路と、前記一時記憶素子に記憶されたデータまたは前記不揮発性記憶素子に書き込まれたデータの一方を選択して前記補償回路に供給する選択回路とが集積された半導体集積回路であって、
前記補償回路が、前記選択回路から供給されたデータを利用して前記補償信号を発生することを特徴とする半導体集積回路。
前記一時記憶素子は、外部から入力されたシリアルデータをパラレルデータに変換して一時的に記憶するシフトレジスタであることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路。
前記補償対象素子が、３次関数で表される周波数−温度特性を有する水晶発振子であり、
前記補償回路が、前記水晶発振子の温度変化に対する発振周波数の変動を補償する３次関数発生回路を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体集積回路。
前記一時記憶素子に記憶されるデータに、前記選択回路を制御するためのデータビットおよび前記書込回路を制御するためのデータビットの少なくとも一方が含まれることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体集積回路。
外部から入力されたデータを一時的に記憶する一時記憶素子と、
不揮発性記憶素子と、
前記一時記憶素子に一時的に記憶されたデータを前記不揮発性記憶素子に書き込む書込回路と、
補償対象素子の温度特性を補償する補償信号を発生する補償回路と、
前記一時記憶素子に記憶されたデータまたは前記不揮発性記憶素子に書き込まれたデータの一方を選択して前記補償回路に供給する選択回路とが集積され、
前記補償回路が、前記選択回路によって供給された一方のデータを利用して前記補償信号を発生する半導体集積回路に、複数の補償ビットを含むコードデータを入力して前記一時記憶素子に記憶し、前記補償回路が該コードデータを利用して発生する前記補償信号を前記補償対象素子に供給し、該補償対象素子の特性を測定する操作を、複数の前記コードデータについて行い、
前記測定された特性に基づいて、最適な複数の補償ビットを含むコードデータを算出し、該最適な複数の補償ビットを含むコードデータを入力して前記一時記憶素子に一時的に記憶した後、前記書込回路を介して前記不揮発性記憶素子に書き込むことを特徴とする半導体集積回路の調整方法。
前記最適な複数の補償ビットを含むコードデータを前記不揮発性記憶素子に書き込む際に、前記最適な複数の補償ビットを含むコードデータを複数のコードデータに分解し、前記分解したコードデータを用いた書き込み操作を繰り返すことにより、前記最適な複数の補償ビットを含むコードデータを前記不揮発性記憶素子に書き込むことを特徴とする請求項５に記載の半導体集積回路の調整方法。
外部から入力されたデータを一時的に記憶する一時記憶素子と、
不揮発性記憶素子と、
外部からの書き込み指示により、前記一時記憶素子に一時的に記憶されたデータを前記不揮発性記憶素子に書き込む書込回路と、
補償対象素子の温度特性を補償する補償信号を発生する補償回路と、
外部からの選択指示により、前記一時記憶素子に記憶されたデータまたは前記不揮発性記憶素子に書き込まれたデータの一方を選択して前記補償回路に供給する選択回路とが集積され、
前記補償回路が、前記選択回路によって供給された一方のデータを利用して前記補償信号を発生する半導体集積回路を調整するための調整装置であって、
複数の補償ビットを含む複数のコードデータを、順番に、前記一時記憶素子に記憶するために前記半導体集積回路に入力すると共に、前記選択回路に対して該一時記憶素子に記憶されたコードデータを選択する選択指示を行うデータ入力部と、
前記入力した複数のコードデータのそれぞれを利用して前記補償回路が発生する補償信号が供給された前記補償対象素子の特性を測定する測定部と、
前記測定された特性に基づいて最適な複数の補償ビットを含むコードデータを算出する最適コードデータ算出部と、
前記算出された最適な複数の補償ビットを含むコードデータを、前記一時記憶素子に一時的に記憶するために前記半導体集積回路に入力すると共に、前記書込回路に対して書き込み指示を行う書込部とを有することを特徴とする調整装置。
前記補償対象素子の温度を調整する温度調整部と、前記温度特性測定のために該温度調整部の温度を設定する温度設定部とをさらに有することを特徴とする請求項７に記載の調整装置。
前記選択回路に対する選択指示を、前記コードデータに加えて該選択指示を表すデータビットを含むデータを前記一時記憶素子に記憶するために前記半導体集積回路に入力することによって行うことを特徴とする請求項７または８に記載の調整装置。
前記書込回路に対する書き込み指示を、前記最適な複数の補償ビットを含むコードデータに加えて該書き込み指示を表すデータビットを含むデータを前記一時記憶素子に記憶するために前記半導体集積回路に入力することによって行うことを特徴とする請求項７または８に記載の調整装置。