JP2005024559A - 集積回路のｒｃ時定数と目標値の比率を求める方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 集積回路のＲＣ時定数と目標値の比率を求める。
【解決手段】 第１および第２の供給電位の間に逆向きにつながれた、第１の抵抗および第１のコンデンサを備える第１の参照ＲＣ素子と、第２の抵抗および第２のコンデンサを備える第２の参照ＲＣ素子とを用いて、集積回路の少なくとも１つのＲＣ時定数と目標値の比率を求める方法および装置に関するものであり、このとき、両方の素子の抵抗値とキャパシタンス値の積はそれぞれ等しい。
【選択図】 図４

Description

本発明は、集積回路のＲＣ時定数と目標値の比率を求める方法および装置に関する。

それぞれ少なくとも１つのオーム抵抗とこれに接続されたコンデンサとを有するＲＣ回路網は、多くの用途で用いられている。その例としては時限素子やフィルタがある。このようなＲＣ素子の挙動を記述する１つの重要な量は、容量部分のキャパシタンス値と抵抗部分の抵抗値とを掛け合わせて得られる時定数である。製造上の不安定性および／または、このようなＲＣ素子を含む回路が使用される動作条件に応じて、この時定数は期待される製造上の目標値に対して大幅に変動する可能性があり、その分散（シグマ値）は目標値に対して約６％が普通である。

このような不安定性があるために、こうしたＲＣ素子を含む回路を使用する前にＲＣ時定数を求めることは、その回路を適切にキャリブレーションできるようにするために不可欠であり、このようなキャリブレーションは、予定されている利用目的に応じて、ＲＣ素子を含む回路の製造後に１回、もしくは変化する使用条件下での動作中に１回必要となる場合がある。

図１は、ＲＣ素子で構成されるローパスを模式的に示しており、このローパスは本例では２つの抵抗Ｒ１０，Ｒ２０の直列回路と、これらの抵抗Ｒ１０，Ｒ２０と直列な複数のコンデンサＣ１０，Ｃ１２，Ｃ１４，Ｃ１６の並列回路とを含んでおり、本例ではＲＣ素子をキャリブレーションできるようにするために、２つのコンデンサＣ１４，Ｃ１６をＲＣ素子へ選択的に接続可能または遮断可能になっている。

ＲＣ時定数を求める公知の方法では、ＲＣ素子のコンデンサの充電プロセスと放電プロセスが実施され、その際には、場合により回路に設けられている他のＲＣ素子のＲＣ時定数が、目標値に関して、測定されるＲＣ素子と同様に振るまうものと想定される。参照素子のコンデンサを下側の参照値から上側の参照値まで充電するため、もしくは上側の参照値から下側の参照値まで放電させるために必要な時間を用いて、さらには上側と下側の参照値を知ったうえで、時定数を求めることができる。このような方法で時定数を求めることができる精度は、所要の時間基準と参照電圧が準備される精度に左右される。このとき、求められる充電時間または放電時間は、常に、時間基準としての役目をするクロック信号のクロック周期の倍数で定量化される。この場合、時定数を求めるときの精度は、このクロック信号のクロック周波数に伴って向上し、かつ、充電プロセスや放電プロセスの時間が増えるにつれて向上する。充電時間や放電時間を長くすることは、参照ＲＣ素子の時定数を増やすことによってしか実現することができず、このことは、ひいては抵抗の大型化および／またはコンデンサの大型化や、これに伴うチップ上での所要面積の増加を必要とする。

本発明の目的は、集積回路の少なくとも１つのＲＣ素子のＲＣ時定数と目標値の比率を求める方法および装置を提供することであり、集積回路上での少ない所要面積で、および少ない回路コストで、この比率をできるだけ正確に求めることが保証されるようにすることである。

この目的は、請求項１に記載の方法および請求項６に記載の装置によって達成される。本発明の有利な実施形態は従属請求項の対象である。集積回路の少なくとも１つのＲＣ素子のＲＣ時定数と目標値の比率を求める本発明の方法は、次の方法ステップを含んでいる：
− 第１および第２の供給電位の間に逆向きにつながれた、第１の抵抗と第１のコンデンサを備える第１の参照ＲＣ素子、および第２の抵抗と第２のコンデンサを備える第２の参照ＲＣ素子を準備する。このとき、両方の素子の抵抗値とキャパシタンス値の積は等しい。
− 両方の参照ＲＣ素子の基準ＲＣ時定数を設定する。
− 所定の評価時間のあいだに連続する充電サイクルと放電サイクルを行い、このとき、コンデンサは１回のサイクルで充電時間中に、第１の参照ＲＣ素子の第１の抵抗と第１のコンデンサに共通する結節点における電位が少なくとも近似的に第２の参照ＲＣ素子の第２の抵抗と第２のコンデンサに共通する結節点における電位に一致するまで充電され、次いでコンデンサが放電時間のあいだ放電され、
− 評価時間は、参照ＲＣ素子のＲＣ時定数が基準ＲＣ時定数に一致しているという想定のもとで、この評価時間中に設定された回数の充電サイクルと放電サイクルを行うことができるように、基準ＲＣ時定数に適合化されている。
− 実際に行われた充電サイクルと放電サイクルを求める。
− 測定されたＲＣ時定数と基準ＲＣ時定数の比率を表す目安を提供するために、設定された回数と求められた回数の商を形成する。

両方の参照素子の抵抗はそれぞれ等しい抵抗値を有しており、両方の参照素子のコンデンサはそれぞれ等しいキャパシタンス値を有しているのが好ましく、両方の参照素子の抵抗値とキャパシタンス値の積はそれぞれ等しい。

２つの参照ＲＣ素子が準備され、これらのＲＣ素子のＲＣ時定数と基準ＲＣ時定数の比率を表す目安が求められる本発明の方法では、ＲＣ素子を形成するために抵抗とコンデンサを含んでいる集積回路の場合、これらの抵抗とコンデンサによって形成されるすべてのＲＣ素子のＲＣ時定数は、各々の目標値と比較したときに、測定された両方の参照素子の実際のＲＣ時定数がその基準ＲＣ時定数と相違しているのと同程度だけ相違しているという事実が利用される。

充電プロセス後の参照ＲＣ素子のコンデンサの放電時間は一定の設定されるのが好ましく、それにより、１回の充電プロセスと１回の放電プロセスを含む参照素子の１回の制御サイクルの時間は、ＲＣ時定数に依存する充電時間と、一定に設定された放電時間とを合わせたものになる。参照素子の時定数が基準時定数に一致しているときに、この評価時間中に参照素子のＮ回の充電プロセスと放電プロセスを行うことができるように評価時間が選択されているとすると、この所定の回数Ｎと、実際に行われた充電プロセスと放電プロセスの回数Ｐとの比率が、実際の時定数と基準時定数との比率を表していることになる。実際の時定数が基準時定数よりも大きければ充電プロセスと放電プロセスは少なくなり、したがって所定の回数Ｎと実際の回数Ｐの比率は１よりも大きくなる。時定数が基準時定数よりも小さければ、評価時間中に多くの充電プロセスと放電プロセスが行われるので、設定された回数と実際の回数との比率は１よりも小さくなる。

評価時間を求めるために、クロック信号によって制御されるカウンタが設けられるのが好ましい。このカウンタは、評価周期の開始と同時にこのクロック信号のタイミングでカウントを開始し、所望の評価周期とクロック信号のクロック周期との商に相当する値だけカウンタがカウンタ水準を増加または減少させたときに、評価周期が終了する。

参照素子の第１および第２の結節点における電位を評価するためにコンパレータが設けられるのが好ましく、このコンパレータの出力信号がカウンタを制御し、このカウンタは評価周期の開始時にリセットされ、評価周期の終了時に、行われた充電サイクルと放電サイクルの回数に相当する値を提供する。

参照素子のコンデンサを放電させるために、第１および第２のコンデンサと並列にそれぞれ１つのスイッチがつながれるのが好ましく、コンデンサはこれらのスイッチを介して、コンパレータの出力信号に依存して、設定された放電時間にわたって放電させられる。

集積回路の少なくとも１つのＲＣ素子のＲＣ時定数と目標値の比率を求める本発明の装置は、次の構成要件を含んでいる：
− 集積回路において第１および第２の供給電位の間に逆向きにつながれた、第１の抵抗と第１のコンデンサを備える第１の参照ＲＣ素子、および第２の抵抗と第２のコンデンサを備える第２の参照ＲＣ素子。このとき、両方の素子の抵抗とコンデンサの抵抗値とキャパシタンス値の積はそれぞれ等しい。
− 第１の抵抗と第１のコンデンサに共通する結節点に接続された第１の入力部と、第２の抵抗と第２のコンデンサに共通する結節点に接続された第２の入力部とを備えるコンパレータ。
− 評価周期内にカウンタ水準がコンパレータの出力信号によって刻時されながら増加または減少するカウンタ。
− 第１および第２のコンデンサに接続され、コンパレータの出力信号に依存して第１および第２のコンデンサを放電させるために構成された第１および第２の放電回路。
− 参照ＲＣ素子の基準ＲＣ時定数を表す目安となる目標値と、実際のＲＣ時定数である実際値との商を回路技術的に表現するための手段。

このとき放電回路は、第１および第２のコンデンサと並列につながれたスイッチをそれぞれ含んでいるのが好ましく、これらのスイッチは、第１および第２の結節点で少なくとも近似的に同一の電位が検出された後に、コンパレータ出力信号に依存して、放電時間に相当する所定の時間にわたってそれぞれ閉じる。

本発明の方法および本発明の装置により、基準時定数と、参照素子の実際のＲＣ時定数との比率に相当する値が提供される。たとえばフィルタの構成要素である集積回路のＲＣ素子をキャリブレーションするために、この値を利用することができる。本発明の方法の結果、たとえば参照素子の実際のＲＣ時定数が求められた程度だけ目標値から相違していれば、集積回路のその他のＲＣ素子のＲＣ時定数も、同じ程度のパーセンテージだけそれぞれの目標値から相違していると考えることができる。集積回路のすべてのＲＣ素子がこのように同程度に相違していることは、製造公差の影響をうける共通の製造方法の結果として生じることであり、もしくは、すべてのＲＣ素子が同じく共通して影響をうける環境条件の結果として生じることである。参照素子のＲＣ定数と目標値の比率から得られた情報を、集積回路にその参照素子と並んで設けられている他のＲＣ素子をキャリブレーションするために利用することができる。

たとえば、集積化されたローパスフィルタのＲＣ素子は、そのＲＣ素子のコンデンサが、それぞれ同一のキャパシタンス値を有する、並列につながれた多数のコンデンサからなるように構成されているのが通常である。このようなＲＣ素子のＲＣ時定数の目標値からの相違がパーセンテージでわかれば、これらのコンデンサのいくつかを遮断または接続して製造上もしくは環境上の不安定性を補償し、それによって、ＲＣ素子として構成されたローパスフィルタのコーナー周波数を規定するＲＣ時定数の所定の値を設定することが可能になる。

次に、図面を参照しながら実施例に関して本発明を詳しく説明する。
各図面では、別段の断りがない限り、同じ符号は同じ意義をもつ同じ部品を表している。
集積回路のＲＣ素子のＲＣ時定数と、この時定数の目標値との比率を求める本発明の方法では、第１の参照ＲＣ素子と第２の参照ＲＣ素子とを備える回路構造を集積回路に設けることが意図される。

図２は、第１の抵抗Ｒ１と第１のコンデンサＣ１の直列回路を第１の供給電位ＶＤＤと第２の供給電位ＶＳＳの間に含んでいる第１の参照ＲＣ素子と、第２の抵抗Ｒ２と第２のコンデンサＣ２を第１および第２の供給電位ＶＤＤ，ＶＳＳの間に含んでいる第２の参照ＲＣ素子とを備える、このような回路構造を示している。このとき両方の参照素子は、供給電位ＶＤＤ，ＶＳＳの間で逆向きになっており、すなわち、第１の抵抗Ｒ１と第２のコンデンサＣ２が一緒に第１の供給電位ＶＤＤに接続され、第１のコンデンサＣ１と第２の抵抗Ｒ２が一緒に第２の供給電位ＶＳＳに接続されている。

第１の抵抗Ｒ１と第１のコンデンサＣ１に共通する第１の参照素子の結節点Ｎ１と、第２の抵抗Ｒ２と第２のコンデンサＣ２に共通する第２の参照素子の結節点Ｎ２との間で、第２の供給電位ＶＳＳに向かう第２の抵抗Ｒ２の電圧Ｖｕと、第２の供給電位ＶＳＳに向かう第１のコンデンサＣ１の電圧Ｖｄとの差異に相当する電圧差Ｖｄｉｆを取り出すことが可能である。

図３は、このような電圧Ｖｕおよび電圧Ｖｄの時間的な推移を、図３では第１および第２のコンデンサＣ１，Ｃ２が完全に放電される時点ｔ０で始まる制御周期について示している。以下の考察については、後で説明するスイッチＳ１およびＳ２の抵抗を無視することができることを前提としているので、時点ｔ０での第２の結節点Ｎ２における電位は第１の供給電位ＶＤＤに一致しており、第１の結節点Ｎ１における電位は第２の供給電位ＶＳＳに一致している。

第１および第２のコンデンサＣ１，Ｃ２の放電は、本実施例では、負荷区間がコンデンサＣ１，Ｃ２と並列につながれたトランジスタとして構成されたスイッチＳ１，Ｓ２によって行われる。これらのスイッチＳ１，Ｓ２は時点ｔ０の前には閉じており、それによりコンデンサＣ１，Ｃ２を放電する。スイッチＳ１，Ｓ２が時点ｔ０で開くと、電圧Ｖｕは指数関数で低下し、電圧Ｖｄは指数関数で増加する。電圧Ｖｕの曲線と電圧Ｖｄの曲線は、電圧差Ｖｄｉｆがゼロになる時点ｔｃで交わる。この時点については次式が成り立つ：
（VDD−VSS）・ｅ^-(tc-t0)/τ＋VSS＝（VDD−VSS）・（１−ｅ^-(tc-t0)/τ） （１）
このときτは両方の参照ＲＣ素子の各々の時定数を表しており、この時定数τについては次式が成り立つ：
τ＝Ｒ・Ｃ （２）
このときＲは第１および第２の抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値、Ｃは第１および第２のコンデンサＣ１，Ｃ２のキャパシタンスをそれぞれ表している。

Ｔｃ＝ｔｃ−ｔ０とすると、Ｔｃについて式（１）を解くことにより次式が得られる：
Ｔｃ＝τ・ｌｎ（１＋（VDD−VSS）／（VDD−VSS））＝τ・ｌｎ２ （３）
したがって、第１および第２のコンデンサＣ１，Ｃ２の放電状態から、電圧ＶｕおよびＶｄが等しくなるまでの充電時間Ｔｃは、両方の参照素子のＲＣ時定数に比例している。電圧差Ｖｄｉｆがゼロになる時点ｔｃ以降、第１および第２のコンデンサＣ１，Ｃ２は、図３に記号Ｔｄｉｓで示す所定の時間にわたって放電される。したがって、制御サイクルの時間Ｔａについては次式が成り立つ：
Ｔａ＝Ｔｃ＋Ｔｄｉｓ （４）
このとき、ＴｃはＲＣ時定数τに依存して決まる。

そして本発明の方法では、評価周期Ｔのあいだに充電サイクルと放電サイクルを連続して、図３に示すやり方に準じて行うことが意図される。この評価周期Ｔについては次式が成り立つ：
Ｔ＝Ｎ・（ｌｎ２・τｎ＋Ｔｄｉｓ） （５）
このときτｎは、図２の参照ＲＣ素子の時定数の目標値である基準ＲＣ時定数を表している。つまり評価時間Ｔは、ＲＣ素子の時定数が基準時定数に一致しているとき、評価時間のあいだにＮ回の充電サイクルと放電サイクルを行うことができるように選択されている。

この参照素子の実際の時定数が基準値と相違していると想定すると、評価周期内でＰ回の充電サイクルと放電サイクルが行われ、このとき次式が成り立つ：
Ｐ・（ｌｎ２・τ＋Ｔｄｉｓ）＝Ｎ・（ｌｎ２・τｎ＋Ｔｄｉｓ） （６）
時定数τおよびτｎが放電時間Ｔｄｉｓよりもはるかに大きいと仮定すると、上記の関係から次式が得られる：
Ｖ＝Ｐ／Ｎ＝τｎ／τ （７）
このように実際の時定数τと基準時定数τｎとの比率は、設定された回数Ｎと、評価周期中に実際に行われた充電サイクルと放電サイクルの回数Ｐとの比率に相当している。

参照素子の実際の時定数と基準時定数のこのような比率は、ＲＣ素子を具体化するために用いられている抵抗やコンデンサが同一の製造プロセスで製造されており、したがって参照素子の抵抗やコンデンサと同じ製造上の不安定性の影響をうけているという想定のもとで、集積回路の他のすべてのＲＣ素子の時定数についても該当する。

図４は、本発明による方法を実施する装置を示している。この装置は、第１および第２の供給電位ＶＤＤ，ＶＳＳの間で逆向きにつながれた抵抗Ｒ１，Ｒ２とコンデンサＣ１，Ｃ２を備えるすでに説明した参照ＲＣ素子に加えて、コンパレータＫを含んでおり、その一方の入力端子は、第１の抵抗Ｒ１と第１のコンデンサＣ１に共通する結節点Ｎ１に接続され、その他方の入力端子は、第２の抵抗Ｒ２と第２のコンデンサＣ２に共通する結節点Ｎ２に接続されている。第２の結節点Ｎ２に接続されたコンパレータＫの入力部はその非反転入力部であり、第１の結節点Ｎ１に接続された入力部はコンパレータＫの反転入力部であると仮定すると、このコンパレータＫは、第２の抵抗Ｒ２の電圧Ｖｕが第１のコンデンサＣ１の電圧Ｖｄよりも降下するときに、すなわち電圧差Ｖｄｉｆが一時的にゼロになるときに、立下りエッジを有する出力信号を供給する。コンパレータＫには時限素子ＤＥＬが後置されており、この時限素子は、１つの放電時間に相当する時間ＴｄｉｓのあいだにコンパレータＫの立下りエッジが現われるたびにハイレベルを有する出力信号ＤＩＳを供給して、第１および第２のスイッチＳ１，Ｓ２をその放電時間Ｔｄｉｓのあいだ閉じさせ、コンデンサＣ１，Ｃ２を放電させる。付言しておくと、時限素子ＤＥＬは、当然、時間Ｔｄｉｓのあいだにコンパレータ信号の立上りエッジが現われるたびにハイレベルを有するように構成されていてもよい。

本実施例ではｎチャネルトランジスタとして構成されている第１のスイッチＳ１に、時限素子ＤＥＬのこの出力信号ＤＩＳが直接供給される。第２のスイッチＳ２はｐチャネルトランジスタとして構成されているので、このスイッチＳ２には、時限素子ＤＥＬの出力信号がインバータＩＮＶを介して反転された状態で供給され、それにより、このトランジスタＳ２を放電時間Ｔｄｉｓのあいだオンにする。

コンパレータＫの出力信号はさらにカウンタ１０にも供給され、このカウンタは、このコンパレータ出力信号ＫＳのタイミングで、１回の評価周期中にこの信号のそれぞれ立下りエッジにより増加カウントされる。評価周期の時間は、たとえばカウンタ１０がコンパレータ出力信号ＫＳのタイミングで増加カウントされるべきときにローレベルを有する、タイマ２０から提供されるタイマ信号ＴＳによって設定される。

タイマ２０は、たとえばクロック信号ＣＬＫのタイミングでカウンタ水準を増加または減少させるように構成されたデジタルカウンタである。このとき、評価周期の開始時にはカウンタ水準がゼロにセットされ、カウンタは、所定のカウント値の１回の評価周期に達するまで、クロック信号の刻時ごとに増加カウントされていく。あるいは、カウンタのカウンタ水準は評価周期の開始時に評価時間を設定する値に合わせてセットされ、カウンタ水準は、カウンタ水準がゼロに達するまで、信号の刻時ごとに減少していく。このとき評価周期を設定するカウンタ水準は、評価周期と、クロック信号のクロック周期との商が、ゼロから増加カウントされていく終点となるカウンタ値に一致するように選択され、もしくは、ゼロまで減少カウントされていく起点となるカウント値に一致するように選択される。

タイマは、コンパレータ出力信号ＫＳによって従属的に増加カウントをするようにカウンタ１０を解放するタイマ信号ＴＳを供給する。このタイマ信号ＴＳは、カウントプロセスの開始時にカウンタ１０を解放し、タイマ２０のカウンタ最終値に達するとカウンタ１０を遮断する。

本装置はさらに進行制御部３０を含んでおり、この進行制御部は、カウンタ１０およびタイマカウンタ２０に接続されていて評価プロセスをスタートさせるものであり、そのために、タイマがゼロまたは所定のカウンタ水準に合わせてセットされ、カウンタ１０がゼロにセットされる。

タイマ信号ＴＳによって設定される評価周期の最後にカウンタが遮断され、それにより、コンパレータ信号ＫＳで制御されることによる増加カウントがそれ以後は行われず、カウンタ１０はその最終カウンタ水準Ｐを、進行制御部３０により設定される次回の評価周期の開始時まで維持して出力部で提供する。

カウンタ１０がコンパレータＫの出力信号ＫＳによって従属的に増加カウントされる評価周期は、参照素子Ｒ１，Ｃ１，Ｒ２，Ｃ２のＲＣ時定数が基準ＲＣ時定数に一致しているときに、その評価周期中にちょうど設定された回数の充電サイクルと放電サイクルが行われるように、基準ＲＣ時定数および放電時間に合わせて調整されている。参照素子の時定数が基準時定数から相違していれば、評価周期の終了時に、設定された回数Ｎとは異なるカウンタ水準Ｐが生じることになり、その場合、評価周期の終了時におけるカウンタのカウンタ水準Ｐと、設定された回数Ｎとの比率は、基準ＲＣ時定数と参照素子の実際の時定数との比率に相当している。

設定されたカウンタ水準についてＮ＝２ⁿが成り立ち、かつ、カウンタ１０が長さｎＢｉｔの二進カウンタとして構成されていると、前述のようなカウンタ水準と設定回数の比率を格別に簡単に求めることができる。この場合、二進法のカウンタ値が、カウンタ１０のカウンタ水準と設定された数値との所望の比率を表す直接的な目安となり、この目安が、上に説明したように基準時定数と実際の時定数との比率に相当している。数学的に厳密な比率は、当然ながらカウンタ水準Ｐを設定回数Ｎで割ることによって得られ、この結果は、Ｎ＝２ⁿの場合には単なる「コンマ移動」によって得られ、すなわち、２ⁿのビットを２⁰として解釈し、２^n-1のビットを２^-1として解釈し、以下同様に解釈することによって得られる。

このようにして得られた値の逆数が、基準ＲＣ時定数に対する実際の時定数の比率に相当している。
この場合、カウンタ１０のカウンタ最終水準と設定値との相違を求めるために、ＭＳＢが１である場合にはＭＳＢを削除し、ＭＳＢがゼロである場合には、ＭＳＢを削除して残った値の２での補数を形成することが可能である。

参照ＲＣ素子を用いて求めたこの比率を、たとえば、参照素子と同じ集積回路にあるＲＣ素子をキャリブレーションするために利用することができ、この点について以下に図５を参照しながら説明する。

図５は、調整可能なＲＣ時定数をもち、すなわち調整可能な周波数挙動をもつ、ローパスフィルタとしての役目をするＲＣ素子を示している。このＲＣ素子は、抵抗値Ｒをもつ抵抗Ｒ３と、それぞれ１つのスイッチＳ０，Ｓ１，Ｓ２および各スイッチと直列につながれていてそれぞれキャパシタンス値Ｃを有するコンデンサＣ０−Ｃ２４を備える複数の構造部とを含んでいる。これらのコンデンサは、スイッチＳ０が、１つの（２⁰）コンデンサＣ０を開閉する役目をし、スイッチＳ１が、並列につながれた２つの（＝２¹）コンデンサＣ１１，Ｃ１２を開閉する役目をし、スイッチＳ２が、並列につながれた４つの（＝２²）コンデンサＣ２１−Ｃ２４を開閉する役目をするように配置されている。このような構造は当然ながら任意に拡張することが可能であり、その場合、先行するスイッチの２倍の個数の並列につながれたコンデンサを開閉する役目を次のスイッチが果たす。このＲＣ素子では、スイッチＳ０，Ｓ１，Ｓ２を適当に制御することによって時定数τを調整することができ、この時定数はτ＝Ｒ・Ｃからτ＝７・Ｒ・Ｃまでの間で変化し、すなわち単位時定数τ０＝Ｒ・Ｃの１倍から７倍の値をとる。したがってｎ個のスイッチの場合には、τ０から（２ⁿ−１）・τ０までの間で変化することができる時定数を調整することができる。

図示したローパスフィルタの時定数を調整する役目をするのは、スイッチＳ０，Ｓ１，Ｓ２を制御する制御ユニット６０であり、この制御ユニットがデジタルのデータワードを準備し、このデータワードに従ってスイッチＳ０，Ｓ１，Ｓ２がオンオフされる。スイッチＳ０−Ｓ２を制御し、それによって時定数を規定するこのようなデジタルのデータワードは、ユーザが定義する信号Ｅに依存して生成される。ユーザーはこの信号を用いてＲＣ時定数を調整し、それにより、そのＲＣ時定数の逆数に比例するローパスフィルタのコーナー周波数を調整することができる。

制御ユニット６０にはさらに比例信号Ｖ＝Ｐ／Ｎが供給され、それにより、ユーザが定義する信号Ｅをその比例信号に依存して修正して、所望の時定数およびこれに伴う所望の周波数挙動が生じるようにする。

ＲＣ素子を備える集積回路を示す模式図である。 第１および第２の供給電位の間で逆向きにつながれた２つの参照ＲＣ素子を備える回路構造である。 図２の回路の第１および第２の回路結節点における電圧の時間的な推移である。 基準時定数に対する図２のＲＣ素子の時定数の比率を求めるための評価回路である。 本発明の方法により得られた参照素子のＲＣ時定数の実際の値と目標値との比率に依存する、このようなＲＣ素子のキャリブレーションを説明するための、ＲＣ素子の回路技術上の具体化例である。

符号の説明

Ｃ０−Ｃ２４ コンデンサ
Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ
Ｃ１０，Ｃ１２，Ｃ１４，Ｃ１６ コンデンサ
ＣＬＫ クロック信号
ＤＩＳ 放電信号
ＩＮＶ インバータ
ＫＳ コンパレータ
ＫＳ コンパレータ出力信号
Ｎ１，Ｎ２ 回路結節点
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗
Ｒ１０，Ｒ２０ 抵抗
Ｒ３ 抵抗
Ｓ１，Ｓ２ スイッチ
Ｓ１４，Ｓ１６ スイッチ
Ｕｉｎ 入力電圧
Ｕｏｕｔ 出力電圧
Ｖｄ，Ｖｕ 電圧
ＶＤＤ，ＶＳＳ 供給電位
Ｖｉｎ 入力電圧
Ｖｏｕｔ 出力電圧
１０ カウンタ
２０ タイマ
３０ 制御回路
４０ レジスタ
５０ 除算器
６０ 制御ユニット
１００ 集積回路

Claims (8)

1. 集積回路の少なくとも１つのＲＣ素子のＲＣ時定数と目標値の比率を求める方法において、前記方法は次の方法ステップを含んでおり、すなわち、
   − 第１および第２の供給電位（ＶＤＤ，ＶＳＳ）の間に逆向きにつながれた、第１の抵抗（Ｒ１）と第１のコンデンサ（Ｃ１）を備える第１の参照ＲＣ素子、および第２の抵抗（Ｒ２）と第２のコンデンサ（Ｃ２）を備える第２の参照ＲＣ素子を準備し、このとき、両方の素子の抵抗（Ｒ１，Ｒ２）とコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）の抵抗値とキャパシタンス値の積はそれぞれ等しく、
   − 両方の参照ＲＣ素子（Ｒ１，Ｃ１，Ｒ２，Ｃ２）の基準ＲＣ時定数を設定し、
   − 所定の評価時間のあいだに連続する充電サイクルと放電サイクルを行い、このとき、コンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）は１回のサイクルで充電時間中に、第１の参照ＲＣ素子の第１の抵抗（Ｒ１）と第１のコンデンサ（Ｃ１）に共通する結節点（Ｎ１）における電位が少なくとも近似的に第２の参照ＲＣ素子の第２の抵抗（Ｒ２）と第２のコンデンサ（Ｃ２）に共通する結節点（Ｎ２）における電位に一致するまで充電され、次いでコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）が放電時間のあいだ放電され、
   − 評価時間は、参照ＲＣ素子のＲＣ時定数が基準ＲＣ時定数に一致しているという想定のもとで、この評価時間中に設定回数（Ｎ）の充電サイクルと放電サイクルを行うことができるように、基準ＲＣ時定数に適合化されており、
   − 実際に行われた充電サイクルと放電サイクルの回数（Ｐ）を求め、
   − 参照ＲＣ素子のＲＣ時定数に対する基準ＲＣ時定数の比率を表す目安を提供するために、実際の回数（Ｐ）と設定された回数（Ｎ）との商に相当する値を算出する方法。
2. 放電時間（Ｔｄｉｓ）が一定に設定されている、請求項１に記載の方法。
3. 次の方法ステップを有しており、すなわち、
   − 評価時間と設定された回数（Ｎ）との商に相当する、もしくはこの商に対して整数の約数の関係にある周期時間（Ｔｃｌｋ）をもつクロック信号（ＣＬＫ）を準備し、
   − 前記クロック信号のタイミングで計数されるカウンタを、充電サイクルおよび充電サイクルの開始と同時にスタートさせ、
   − カウンタがそのカウンタ水準を、設定された回数（Ｎ）に相当する値もしくはこの値の整数倍だけ増加または減少させたときに、充電サイクルと放電サイクルを終了させる、請求項１または２に記載の方法。
4. 第１および第２のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）と並列にそれぞれ１つのスイッチ（Ｓ１，Ｓ２）が設けられており、第１および第２の結節点（Ｎ１，Ｎ２）における電位を比較するためにコンパレータ（Ｋ）が設けられており、スイッチ（Ｓ１，Ｓ２）はコンパレータ信号に依存してコンデンサを所定の放電時間（Ｔｄｉｓ）にわたって放電させる、前記請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
5. コンパレータ（Ｋ）がカウンタ（１０）を制御し、このカウンタは充電サイクルと放電サイクルの開始時にリセットされるとともに、充電サイクルと放電サイクルの終了時には、行われた充電サイクルと放電サイクルの回数に相当する値（Ｐ）を供給する、前記請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
6. 集積回路の少なくとも１つのＲＣ素子のＲＣ時定数と目標値の比率を求める装置において、次の構成要件を有しており、すなわち、
   − 集積回路において第１および第２の供給電位（ＶＤＤ，ＶＳＳ）の間に逆向きにつながれた、第１の抵抗（Ｒ１）と第１のコンデンサ（Ｃ１）を備える第１の参照ＲＣ素子、および第２の抵抗（Ｒ２）と第２のコンデンサ（Ｃ２）を備える第２の参照ＲＣ素子であって、このとき、両方の素子の抵抗（Ｒ１，Ｒ２）とコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）の抵抗値とキャパシタンス値の積はそれぞれ等しいものと、
   − 第１の抵抗（Ｒ１）と第１のコンデンサ（Ｃ１）に共通する結節点（Ｎ１）に接続された第１の入力部と、第２の抵抗（Ｒ２）と第２のコンデンサ（Ｃ２）に共通する結節点（Ｎ２）に接続された第２の入力部とを備えるコンパレータ（Ｋ）と、
   − 評価周期内にカウンタ水準がコンパレータ（Ｋ）の出力信号によって刻時されながら増加または減少するカウンタ（１０）と、
   − 第１および第２のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）に接続され、コンパレータの出力信号に依存して第１および第２のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）を放電させるために構成された第１および第２の放電回路（Ｓ１，Ｓ２）と、
   − 参照ＲＣ素子の基準ＲＣ時定数を表す目安となる目標値（N）と、カウンタ（１０）のカウンタ水準（Ｐ）との商を求めるための手段とを有している装置。
7. 放電回路が、第１および第２のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）と並列につながれたスイッチ（Ｓ１，Ｓ２）をそれぞれ有している、請求項６に記載の装置。
8. 前記請求項のうちいずれか１項に記載の方法に基づいて求められた商の利用法において、フィルタのＲＣ時定数を調整するための利用法。
   

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