JP2006148261A - Ｃｒ発振回路および電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発振周波数の調整手段の選択余地を広げるのが望ましい。
【解決手段】 ＣＲ発振回路１００において、第１発振用コンデンサＣ１および第２発振用コンデンサＣ２を並列に設け、ＣＲ発振回路１００全体の容量値を選択可能に構成し、可変抵抗である、例えば第５トリミング抵抗１１６ｅを少なくとも一つ含む複数の抵抗を直列に設け、第５トリミング抵抗１１６ｅの抵抗値を調整することによってＣＲ発振回路１００全体の抵抗値を選択可能に構成し、ＣＲ発振回路１００全体の容量値として選択可能な最小値ＣＭＩＮと最大値ＣＭＡＸ、およびＣＲ発振回路１００全体の抵抗値として選択可能な最小値ＲＭＩＮと最大値ＲＭＡＸの間に、
ＣＭＩＮ・ＲＭＡＸ≧ＣＭＡＸ・ＲＭＩＮ
なる関係をもたせる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、種々の電子回路等に用いられるＣＲ発振回路、およびそれを搭載する電子装置に関する。

家電機器や映像機器などの電子機器に搭載されるマイクロコンピュータ等の電子回路には、主として基準周波数を生成するための発振回路が設けられていることが多い。この発振回路として、例えば、水晶振動子やセラミック振動子を使った水晶／セラミック発振回路や、抵抗およびコンデンサを使ったＣＲ発振回路が知られている。

通常、ＣＲ発振回路における発振周波数は、インバータの特性、コンデンサや抵抗の各値により決まる。特許文献１には、第一段のインバータの入力端とグランド間にさらに一つのコンデンサを設けることで、第一段のインバータの入力端の電位の変化を二つのコンデンサで分圧し、第一段のインバータの入力端に電源電圧より高い電圧や接地電位より低い電圧が発生することを防止して発振周波数を理論値に近づける技術が開示されている。
特開平７−１３１３０１号公報

ところで、従来のＣＲ発振回路において、インバータ、コンデンサや抵抗の各素子のばらつきが大きい等の理由により、設定された所望の発振周波数に対する実際の発振周波数との誤差が大きくなることがある。そのため、組み立て後において、コンデンサや抵抗の各値を調整する必要が生じることがある。このとき、様々な手段で発振周波数の調整を可能にする仕組みをＣＲ発振装置が備えていることが好ましい。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、発振周波数の調整手段の選択余地を広げるＣＲ発振回路および電子装置の提供にある。

本発明のある態様は、ＣＲ発振回路に関する。このＣＲ発振回路は、複数の容量を並列に設け、本ＣＲ発振回路全体の容量値を選択可能に構成し、可変抵抗を少なくとも一つ含む複数の抵抗を直列に設け、少なくとも一つの可変抵抗の抵抗値を調整することによって本ＣＲ発振回路全体の抵抗値を選択可能に構成し、本ＣＲ発振回路全体の容量値として選択可能な最小値ＣＭＩＮと最大値ＣＭＡＸ、および本ＣＲ発振回路全体の抵抗値として選択可能な最小値ＲＭＩＮと最大値ＲＭＡＸの間に、
ＣＭＩＮ・ＲＭＡＸ≧ＣＭＡＸ・ＲＭＩＮ
なる関係をもたせる。

ＣＲ発振回路に上述の関係を持たせることで、ＣＲ発振回路全体の容量値を減らす割合の上限を、ＣＲ発振回路全体の抵抗値を増やす割合の上限よりも低くできる。すなわち、ＣＲ発振回路全体の容量値をＣＭＡＸからＣＭＩＮに最大限に減らしたときでも、少なくともＣＲ発振回路全体の抵抗値をＲＭＩＮからＲＭＡＸに最大限に増やすことで、ＣＲ発振回路全体の容量値を減らす前の発振周波数よりも低い周波数に調整できる。この態様によれば、例えば発振周波数を低く調整するとき、単に抵抗値を増加させる方法だけでなく、容量値を減少させるとともに抵抗値を増加させる方法で調整を行うことができ、発振周波数の調整手段の選択余地を広げることができる。

本発明の別の態様も、ＣＲ発振回路に関する。このＣＲ発振回路は、直列に接続された奇数個の反転回路と、直列に接続された奇数個の反転回路の最終段の反転回路の出力端から第一段の反転回路の入力端に至る経路に直列に間挿されるトリミング可能な抵抗と、抵抗の抵抗値をトリミングにより増加する方向で調整することで、本ＣＲ発振回路全体の抵抗値を調整する第１調整回路と、第一段の反転回路の入力端と偶数段目の反転回路の出力端との間に接続されるトリミング可能な発振用容量と、発振用容量の容量値をトリミングにより調整することで、本ＣＲ発振回路全体の容量値を調整する第２調整回路と、を備え、本ＣＲ発振回路全体の容量値として調整可能な最小値ＣＭＩＮと最大値ＣＭＡＸ、および本ＣＲ発振回路全体の抵抗値のとして調整可能な最小値ＲＭＩＮと最大値ＲＭＡＸの間に、
ＣＭＩＮ・ＲＭＡＸ≧ＣＭＡＸ・ＲＭＩＮ
なる関係をもたせる。

トリミング可能な発振用容量は並列に複数設けられるものであり、第２調整回路は、複数の発振用容量のうち少なくとも一つの容量を本ＣＲ発振回路から電気的に切り離すことで、本ＣＲ発振回路全体の容量値を選択可能にしてもよい。

このＣＲ発振回路は、第一段の反転回路の入力端と所定の固定電位端との間に並列に接続される複数の分圧用容量をさらに備え、複数の発振用容量のうち第１のグループの容量の合計容量値をＣ１、第２のグループの容量の合計容量値をＣ２と表現し、前記複数の分圧用容量のうち第１のグループの容量の合計容量値をＣ３、第２のグループの容量の合計容量値をＣ４と表現したとき、
Ｃ１：Ｃ２＝Ｃ３：Ｃ４
なる関係を設け、
第２調整回路は、複数の発振用容量のうち前記第１のグループの容量を切り離したとき、複数の分圧用容量のうち前記第１のグループの容量を切り離し、一方、複数の発振用容量のうち前記第２のグループの容量を切り離したとき、複数の分圧用容量のうち前記第２のグループの容量を切り離してもよい。

本発明のさらに別の態様も、ＣＲ発振回路に関する。このＣＲ発振回路は、直列に接続された初段、偶数段および最終段の奇数個の反転回路を含む増幅回路と、最終段の反転回路の出力端から前記初段の反転回路の入力端に至る経路間に接続される経路間抵抗と、初段の反転回路の入力端と前記偶数段の反転回路の出力端との間に接続された発振用容量と、を備えるＣＲ発振回路であって、経路間抵抗は、第１の抵抗群の中から選択される少なくとも一つの固定抵抗と、第１の抵抗群とは異なる第２の抵抗群の中から選択されるトリミング可能な抵抗との組合せで形成される。

初段の反転回路の入力端と所定の固定電位との間に、発振用容量と所定の関係を有する分圧用容量を設けてもよい。発振用容量および分圧用容量のそれぞれは、当該容量の容量値をトリミング可能なように複数の容量から形成されるものであり、トリミング前における発振用容量の合計容量値および分圧用容量の合計容量値をそれぞれＣＣ１およびＣＣ２、トリミング後における発振用容量の合計容量値および分圧用容量の合計容量値をそれぞれＣＣ３およびＣＣ４と表現したとき、所定の関係は、
ＣＣ１：ＣＣ２＝ＣＣ３：ＣＣ４
を示すものであってもよい。

トリミング可能な抵抗による抵抗値の調整範囲の上限値は、選択される少なくとも一つの固定抵抗による抵抗値の合計値よりも略等しいか、あるいは大きなものであり、さらに、第１の抵抗群の中から少なくとも一つの固定抵抗を、第２の抵抗群の中からトリミング可能な抵抗を選択することで、経路間抵抗の抵抗値を調整可能とし、
経路間抵抗の調整可能な抵抗値の最大値および最小値をそれぞれＲＭＡＸ、ＲＭＩＮ、発振用容量の調整可能な容量値の最大値および最小値をそれぞれＣＭＡＸ、ＣＭＩＮとした場合に、
ＣＭＩＮ・ＲＭＡＸ≧ＣＭＡＸ・ＲＭＩＮ
なる関係をもたせてもよい。

本発明のさらに別の態様は、電子装置に関する。この電子装置は、バンドギャップレギュレータとＣＲ発振回路との間に電圧制御回路を設け、電圧制御回路は、バンドギャップレギュレータからの固定電圧を入力し、所定の供給電圧をＣＲ発振回路に供給するものであり、電圧制御回路は、固定電圧を分圧し基準電圧を生成する２組の基準電圧用トリミング抵抗群と、帰還された供給電圧を分圧し検出電圧を生成する２組の検出電圧用トリミング抵抗群と、基準電圧と前記検出電圧との差に応じた電圧を供給電圧として出力する基準電圧比較器と、基準電圧用トリミング抵抗群および検出電圧用トリミング抵抗群の各抵抗値を調整する回路と、を備える。この電子装置は、上記のそれぞれの態様において説明したＣＲ発振回路を搭載してもよい。

本発明によれば、発振周波数の調整手段の選択余地を広げることができる。

図１は、実施の形態に係る電子装置１０の構成を示す。電子装置１０は、バンドギャップレギュレータ１１２、電圧制御回路１１０、ＣＲ発振回路１００、および制御部１２０を含む。この電子装置１０は、家電機器や映像機器などの電子機器に搭載され、内部のＣＲ発振回路１００により、図示しないＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネルを駆動するための駆動信号ＯＵＴを生成する。

バンドギャップレギュレータ１１２は電源電圧Ｖｃｃからの電力の供給を受け、所定値の固定電圧Ｖｃ、例えば１．２Ｖの電圧を出力する。電圧制御回路１１０は、バンドギャップレギュレータ１１２とＣＲ発振回路１００との間に設けられ、バンドギャップレギュレータ１１２からの固定電圧Ｖｃを入力し、所定の供給電圧ＶａをＣＲ発振回路１００に供給する。電圧制御回路１１０は、固定電圧Ｖｃを分圧し基準電圧Ｖｒｅｆを生成する２組の基準電圧用トリミング抵抗群と、帰還された供給電圧Ｖａを分圧し検出電圧Ｖｂを生成する２組の検出電圧用トリミング抵抗群と、基準電圧Ｖｒｅｆと検出電圧Ｖｂとの差に応じた電圧を出力する基準電圧比較器１１４と、を含む。

基準電圧用トリミング抵抗群は、第１トリミング抵抗１１６ａおよび第２トリミング抵抗１１６ｂを含み、一方、検出電圧用トリミング抵抗群は、第３トリミング抵抗１１６ｃおよび第４トリミング抵抗１１６ｄを含む。ここで、「第１〜第４トリミング抵抗１１６ａ〜１１６ｄ」を「トリミング抵抗１１６」と適宜総称する。トリミング抵抗１１６は、詳細は後述するが、内部に複数の調整抵抗を含んでおり、徐々にその数を増やす方向で調整抵抗が選択されることで、トリミング抵抗１１６の抵抗値を増加する方向で可変させることができる。

電源電圧Ｖｃｃとグランド間には、バンドギャップレギュレータ１１２、第１トリミング抵抗１１６ａおよび第２トリミング抵抗１１６ｂが直列に間挿されている。基準電圧用トリミング抵抗群により分圧生成された基準電圧Ｖｒｅｆは、基準電圧比較器１１４の非反転入力端子に入力される。このとき、第１トリミング抵抗１１６ａおよび第２トリミング抵抗１１６ｂの抵抗値を可変させることで、基準電圧Ｖｒｅｆの電圧値を調整できる。

検出電圧用トリミング抵抗群により分圧生成された検出電圧Ｖｂは、基準電圧比較器１１４の反転入力端子に入力される。このとき、第３トリミング抵抗１１６ｃおよび第４トリミング抵抗１１６ｄの抵抗値を可変させることで、検出電圧Ｖｂの電圧値を調整できる。基準電圧比較器１１４は、基準電圧Ｖｒｅｆと検出電圧Ｖｂとの差に応じた電圧を所定の増幅率で増幅し供給電圧Ｖａとして出力する。増幅率は、回路に応じて適宜設定されればよく、例えば、増幅率が「１」より大きい場合、増幅率が「１」の場合、増幅率が「１」より小さい場合も含むものとする。

以下に、供給電圧Ｖａの調整動作を示す。製造者は、製造工程において、供給電圧Ｖａが目標電圧となるよう第１〜第４トリミング抵抗１１６ａ〜１１６ｄの抵抗値を設定する。その後、試験工程において、供給電圧Ｖａの電圧値を確認し、供給電圧Ｖａの電圧値が所定の許容範囲内にあるか否かを調べる。所定の許容範囲とは、例えば、上限が目標電圧の電圧値の＋５％の電圧値で定まり、下限がその電圧値の−５％の電圧値で定まる範囲である。

固定電圧Ｖｃの電圧値のばらつき等の理由により、供給電圧Ｖａの電圧値がその所定の許容範囲から外れることがある。このとき、製造者は、基準電圧Ｖｒｅｆおよび検出電圧Ｖｂを調整するために、基準電圧用トリミング抵抗群および検出電圧用トリミング抵抗群の抵抗値を可変させる。別の例として、製造者は、基準電圧Ｖｒｅｆあるいは検出電圧Ｖｂのいずれか一方を調整するために、基準電圧用トリミング抵抗群あるいは検出電圧用トリミング抵抗群のいずれか一方の抵抗値を可変させてもよい。本実施の形態によれば、固定電圧Ｖｃの電圧値のばらつきを吸収し、安定した供給電圧Ｖａの供給が可能となり、ＣＲ発振回路１００を良好に駆動できる。

ＣＲ発振回路１００は、電圧制御回路１１０から供給される供給電圧Ｖａを受けて、所定の発振周波数の駆動信号ＯＵＴを生成する。このときの発振周波数は、ＣＲ発振回路１００内部の、図１には不図示の抵抗およびコンデンサの各値に基づいて決められる。

制御部１２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、発振制御部１２２および経路選択部１２４を含む。発振制御部１２２は、ＣＲ発振回路１００にＳＥＬ信号を送出し、そのＳＥＬ信号に基づいて、ＣＲ発振回路１００の発振動作を制御する。具体的には、発振制御部１２２は、ＳＥＬ信号がオフレベルであればＣＲ発振回路１００に発振の開始を指示し、オンレベルであれば発振の停止を指示する。

経路選択部１２４は、３種類の発振周波数のうち、いずれか一つの発振周波数を出力するようＣＲ発振回路１００を制御する。このとき、経路選択部１２４は、合わせて２ビットで構成される信号である、第１制御信号Ｓｉｇ１および第２制御信号Ｓｉｇ２を、それぞれ第１信号線Ｌ１および第２信号線Ｌ２を介してＣＲ発振回路１００に送出する。

図２は、トリミング抵抗１１６の構成の一例を示す。トリミング抵抗１１６は、基準となる抵抗Ｒと、直列接続された４個の第１〜第４調整抵抗Ｒａ〜Ｒｄと、それぞれの第１〜第４調整抵抗Ｒａ〜Ｒｄに並列に接続された４個の第１〜第４トリミング用切断部Ｍ１〜Ｍ４を備える。ここで、抵抗Ｒの抵抗値をＲ、第１〜第４調整抵抗Ｒａ〜Ｒｄの抵抗値を、それぞれＲａ〜Ｒｄと表現する。抵抗値Ｒａ〜Ｒｄはすべて同じ値であってもよいし、それぞれ異なる値であってもよい。なお、第１〜第４トリミング用切断部Ｍ１〜Ｍ４の抵抗値は、抵抗値Ｒａ〜Ｒｄに対して十分小さいため、その抵抗値を無視するものとする。

製造者は、第１〜第４トリミング用切断部Ｍ１〜Ｍ４をレーザトリマ等により切断することで、トリミング抵抗１１６の抵抗値を、抵抗値「Ｒ」から抵抗値「Ｒ＋Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｃ＋Ｒｄ」まで可変させることができるが、本実施の形態では、説明の便宜上、基準となる抵抗Ｒの抵抗値を「０」とする。第１〜第４トリミング用切断部Ｍ１〜Ｍ４を一度切断すれば、切断前の状態に戻らないため、切断するごとにトリミング抵抗１１６の抵抗値は増加する。なお、本図に示す調整抵抗の数は４個であるが、これに限定されるものではない。

図３は、実施の形態に係るＣＲ発振回路１００の構成を示す。ＣＲ発振回路１００は、第１入力端子１２、第２入力端子１４、出力端子１６、第１〜第３反転回路ＩＮＶ１〜ＩＮＶ３、第１〜第６スイッチＳＷ１〜ＳＷ６、第１〜第３固定抵抗Ｒ１〜Ｒ３、第５〜第７トリミング抵抗１１６ｅ〜１１６ｇ、第１〜第４コンデンサＣ１〜Ｃ４、および第１〜第５スイッチング制御回路２００ａ〜２００ｅを含む。第５〜第７トリミング抵抗１１６ｅ〜１１６ｇの構成は、前述の第１〜第４トリミング抵抗１１６ａ〜１１６ｄの構成と同様である。

ここで、第１〜第３固定抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値をそれぞれＲ１〜Ｒ３、第５〜第７トリミング抵抗１１６ｅ〜１１６ｇの抵抗値をそれぞれｒ１〜ｒ３、第１〜第４コンデンサＣ１〜Ｃ４の容量値をそれぞれＣ１〜Ｃ４と表現する。ここで、第５トリミング抵抗１１６ｅの抵抗値「ｒ１」は抵抗値「Ｒ１」よりも大きく、第６トリミング抵抗１１６ｆの抵抗値「ｒ２」は抵抗値「Ｒ１＋Ｒ２」よりも大きく、第７トリミング抵抗１１６ｇの抵抗値「ｒ３」は抵抗値「Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３」よりも大きく設定されるが、本実施の形態では、説明の便宜上、第５〜第７トリミング抵抗１１６ｅ〜１１６ｇの抵抗値ｒ１〜ｒ３のいずれもが、抵抗値「Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３」よりも大きな値に設定されるものとする。さらに、第１〜第４コンデンサＣ１〜Ｃ４の容量値の間に、Ｃ１：Ｃ２＝Ｃ３：Ｃ４の関係を設ける。

直列に接続された第１〜第３反転回路ＩＮＶ１〜ＩＮＶ３のうち、第１反転回路ＩＮＶ１の入力端は第６スイッチＳＷ６を介して接地され、第３反転回路ＩＮＶ３の出力端は出力端子１６に接続される。ここで、第１反転回路ＩＮＶ１の入力端をａ点、第３反転回路ＩＮＶ３の出力端をｃ点と適宜称する。これら第１〜第３反転回路ＩＮＶ１〜ＩＮＶ３には第１入力端子１２を介して電圧制御回路１１０からの供給電圧Ｖａが供給される。

第６スイッチＳＷ６には、第２入力端子１４を介して、発振制御部１２２からＳＥＬ信号が入力される。ＳＥＬ信号がオフレベルであれば第６スイッチＳＷ６はオフされ、ＳＥＬ信号がオンレベルであれば第６スイッチＳＷ６はオンされる。第６スイッチＳＷ６がオフ状態のとき、第１〜第３反転回路ＩＮＶ１〜ＩＮＶ３による発振動作が行われる。一方、第６スイッチＳＷ６がオン状態のとき、それら反転回路による発振動作は行われない。この場合、さらに、非動作時の消費電流の低減のため、経路選択部１２４により第１〜第３スイッチＳＷ１〜ＳＷ３はオフ状態に制御される。

第３反転回路ＩＮＶ３の出力端から第１反転回路ＩＮＶ１の入力端に至る経路には、第５トリミング抵抗１１６ｅ、第３スイッチＳＷ３、および第１固定抵抗Ｒ１が直列に間挿されている。第１固定抵抗Ｒ１と第３スイッチＳＷ３の接続点と、ｃ点と、の間には、第１スイッチＳＷ１、第２固定抵抗Ｒ２、第４スイッチＳＷ４および第６トリミング抵抗１１６ｆが直列に間挿されている。さらに、第２固定抵抗Ｒ２と第４スイッチＳＷ４の接続点と、ｃ点と、の間には、第２スイッチＳＷ２、第３固定抵抗Ｒ３、第５スイッチＳＷ５および第７トリミング抵抗１１６ｇが、直列に間挿されている。

第１〜第５スイッチＳＷ１〜ＳＷ５は、詳細は後述する第１〜第５スイッチング制御回路２００ａ〜２００ｅそれぞれからの出力信号のオンレベル、オフレベルに応じて、オンオフ制御される。それら信号を入力するための２本の第１信号線Ｌ１および第２信号線Ｌ２は、本来、それぞれの第１〜第５スイッチング制御回路２００ａ〜２００ｅに入るものであるが、図上の煩雑さを避けるため、図示のごとく、ＣＲ発振回路１００の境界線部分に入るよう描かれている。以下、第１〜第５スイッチング制御回路２００ａ〜２００ｅをスイッチング制御回路２００と適宜総称する。

このように、スイッチング制御回路２００のオンオフ制御により、第３反転回路ＩＮＶ３の出力端から第１反転回路ＩＮＶ１の入力端に至る経路として以下の３つの経路（１）〜（３）が形成される。
（１）第５トリミング抵抗１１６ｅ、および第１固定抵抗Ｒ１を通る経路
（２）第６トリミング抵抗１１６ｆ、第２固定抵抗Ｒ２、および第１固定抵抗Ｒ１を通る経路
（３）第７トリミング抵抗１１６ｇ、第３固定抵抗Ｒ３、第２固定抵抗Ｒ２、および第１固定抵抗Ｒ１を通る経路

ＣＲ発振回路１００は、３つの経路（１）〜（３）のうちいずれかの経路を選択することで、ＣＲ発振回路１００全体としての抵抗値（以下、単に「全体抵抗値」という）を選択できる。さらに、第５〜第７トリミング抵抗１１６ｅ〜１１６ｇの抵抗値を増加する方向で調整することで、それぞれの経路における固定抵抗およびトリミング抵抗の合成抵抗値を増加する方向で調整できる。すなわち、経路の選択やトリミング抵抗の抵抗値の調整により、全体抵抗値の選択を可能にする。ここで、全体抵抗値として選択可能な最小の抵抗値をＲＭＩＮ、最大の抵抗値をＲＭＡＸと表現する。本実施の形態の場合であれば、ＲＭＩＮは抵抗値「Ｒ１」、ＲＭＡＸは抵抗値「Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋ｒ３」に相当する。

第１反転回路ＩＮＶ１の入力端と第２反転回路ＩＮＶ２の出力端との間には、発振用コンデンサである第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２が並列に接続されている。ここで、第２反転回路ＩＮＶ２の出力端をｂ点と適宜称する。第１コンデンサＣ１の近傍には第５トリミング用切断部Ｍ５が設けられている。第１反転回路ＩＮＶ１の入力端と所定の固定電位端、例えばグランドとの間には、分圧用コンデンサである第３コンデンサＣ３および第４コンデンサＣ４が並列に接続されている。第３コンデンサＣ３の近傍には、第１コンデンサＣ１と同様に、第６トリミング用切断部Ｍ６が設けられている。

製造者は、第５トリミング用切断部Ｍ５および第６トリミング用切断部Ｍ６の両方を切断することで、第１コンデンサＣ１および第３コンデンサＣ３を電気的にＣＲ発振回路１００から切り離す。これにより、ＣＲ発振回路１００全体の容量値（以下、単に「全体容量値」という）の選択を可能にする。ここで、全体容量値として選択可能な最小の容量値をＣＭＩＮ、最大の容量値をＣＭＡＸと表現する。本実施の形態の場合であれば、ＣＭＩＮは容量値「Ｃ２＋Ｃ４」、ＣＭＡＸは容量値「Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４」に相当する。

上述のごとく、第１〜第４コンデンサＣ１〜Ｃ４の容量値の間に、Ｃ１：Ｃ２＝Ｃ３：Ｃ４の関係を設けているため、トリミング前における発振用容量の合計容量値、すなわち「Ｃ１＋Ｃ２」、および分圧用容量の合計容量値、すなわち「Ｃ３＋Ｃ４」、トリミング後における発振用容量の合計容量値、すなわち「Ｃ２」、分圧用容量の合計容量値、すなわち「Ｃ４」との間に
（Ｃ１＋Ｃ２）：（Ｃ３＋Ｃ４）＝Ｃ２：Ｃ４
の関係が成立する。

ここで、ＣＲ発振回路１００の発振周波数Ｆは、第１〜第３反転回路ＩＮＶ１〜ＩＮＶ３の特性、第１〜第４コンデンサＣ１〜Ｃ４の容量値、第１〜第３固定抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値、および第５〜第７トリミング抵抗１１６ｅ〜１１６ｇの抵抗値で決まり、以下の式で表現される。

ただし、全体容量値Ｃ＝Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４、Ｒは経路選択部１２４により選択されたいずれかの経路に間挿される抵抗の合成抵抗値、例えば「Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋ｒ３」を示す。この式によれば、コンデンサを切り離すことで発振周波数Ｆは増加し、抵抗値を増加させることで発振周波数Ｆは減少する。

なお、本実施の形態に係るＣＲ発振回路１００におけるＲＭＩＮ、ＲＭＡＸ、ＣＭＩＮ、およびＣＭＡＸの間に以下の関係を持たせている。
ＣＭＩＮ・ＲＭＡＸ≧ＣＭＡＸ・ＲＭＩＮ （Ａ）
この式（Ａ）を満足する抵抗およびコンデンサをＣＲ発振回路１００に設けることで、ＣＲ発振回路１００の全体容量値を減らす割合の上限を、全体容量値を増やす割合の上限よりも低くできる。すなわち、コンデンサを切り離して全体容量値をＣＭＡＸからＣＭＩＮに最大限に減らしたときでも、少なくとも全体抵抗値をＲＭＩＮからＲＭＡＸに最大限に増やすことで、コンデンサを切り離す前における発振周波数よりも低い周波数に調整できる。

例えば、４個のコンデンサは同じ容量値４ｐＦ、抵抗値Ｒ１〜Ｒ３は同じ８ｋΩを有するものとする。抵抗値ｒ１〜ｒ３の可変範囲の上限は、上述のごとく抵抗値「Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３」よりも大きな値に設定されるため、ここでは３２ｋΩであると想定する。この場合、ＣＭＩＮ＝８ｐＦ、ＣＭＡＸ＝１６ｐＦ、ＲＭＩＮ＝８ｋΩ、およびＲＭＡＸ＝５６ｋΩであるため、式（Ａ）を満たしている。第１コンデンサＣ１および第３コンデンサＣ３を切り離して、全体容量値を１６ｐＦから８ｐＦに可変させたとき、発振周波数Ｆは２倍になるが、全体抵抗値としてＲＭＩＮ＝８ｋΩの２倍以上の抵抗値に調整できるため、発振周波数Ｆを、切り離す前の発振周波数Ｆよりも低く調整できる。

図４は、スイッチング制御回路２００の構成を示す。ここでは、第１〜第５スイッチング制御回路２００ａ〜２００ｅの構成を単一の図で表している。第１〜第５スイッチング制御回路２００ａ〜２００ｅの内部構成は、それぞれ個別に設計されており、第１制御信号Ｓｉｇ１および第２制御信号Ｓｉｇ２を基にして、後述する２つの入力信号のうち、必要な入力信号を選択して出力する。

このスイッチング制御回路２００は、セレクタ２１０を有し、このセレクタ２１０は、第１信号線Ｌ１および第２信号線Ｌ２を介して供給される第１制御信号Ｓｉｇ１および第２制御信号Ｓｉｇ２に基づいて、電源電圧Ｖｃｃから供給されるＨレベルの第１入力信号Ｓ１、あるいはグランドから供給されるＬレベルの第２入力信号Ｓ２のいずれかを選択し、その信号をそれぞれ第１〜第５スイッチＳＷ１〜ＳＷ５に送出する。

具体的には、図１の経路選択部１２４により、Ｈレベルの第１制御信号Ｓｉｇ１およびＨレベルの第２制御信号Ｓｉｇ２が送出されたとき、すなわち経路（１）が選択されたとき、セレクタ２１０は、第３スイッチＳＷ３にオンレベル、その他のスイッチにオフレベルの信号を送出する。一方、Ｈレベルの第１制御信号Ｓｉｇ１およびＬレベルの第２制御信号Ｓｉｇ２が送出されたとき、すなわち経路（２）が選択されたとき、セレクタ２１０は、第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４にオンレベル、その他のスイッチにオフレベルの信号を送出する。さらに、Ｌレベルの第１制御信号Ｓｉｇ１およびＨレベルの第２制御信号Ｓｉｇ２が送出されたとき、すなわち経路（３）が選択されたとき、セレクタ２１０は、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、および第５スイッチＳＷ５にオンレベル、その他のスイッチにオフレベルの信号を送出する。また、図１の経路選択部１２４により、Ｌレベルの第１制御信号Ｓｉｇ１およびＬレベルの第２制御信号Ｓｉｇ２が送出されたとき、すなわち第６スイッチＳＷ６がオンされ発振動作が行われないとき、セレクタ２１０は、第３スイッチＳＷ３〜第５スイッチＳＷ５にオンレベル、その他のスイッチにオフレベルの信号を送出する。これにより、消費電流を低減できる。

図５は、ａ点の電位の時間変化を示す。以下、図３および図５を用いて、ａ点の電位の時間変化を説明する。ａ点の電位がＬレベルであるとき、すなわちｃ点の電位がＨレベルであるとき、第１〜第４コンデンサＣ１〜Ｃ４が選択された抵抗を介して充電される。ａ点の電位は、第１〜第４コンデンサＣ１〜Ｃ４が充電されるにつれて上昇し、第１反転回路ＩＮＶ１のしきい値電圧ＶＴＨを超える。このとき、ｂ点の電位がＨレベルになるが、第１〜第４コンデンサＣ１〜Ｃ４とで分圧されるため、ａ点の電位は、「ＶＴＨ＋Ｖａ×（Ｃ３＋Ｃ４）／（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４）」となる。

ここで、ｂ点の電位がＨレベルになると、ｃ点の電位がＬレベルになり、第１〜第４コンデンサＣ１〜Ｃ４が選択された抵抗を介して放電される。ａ点の電位は、第１〜第４コンデンサＣ１〜Ｃ４の放電されるにつれて下降し、第１反転回路ＩＮＶ１のしきい値電圧ＶＴＨを下回る。このとき、ｂ点の電位がＬレベルになるが、第１〜第４コンデンサＣ１〜Ｃ４で分圧されるため、ａ点の電位は、「ＶＴＨ−Ｖａ×（Ｃ３＋Ｃ４）／（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４）」となる。ｂ点の電位がＬレベルになるとき、ｃ点の電位がＨレベルになる。以降、この動作が繰り返し行われることで、ＣＲ発振回路１００は発振する。これにより、ａ点に電源電圧より高い電圧や接地電位より低い電圧の発生を抑制できる。

上述のごとく、各コンデンサの容量値の間にＣ１：Ｃ２＝Ｃ３：Ｃ４の関係が設けられている。さらに、第１コンデンサＣ１を切り離すとき第３コンデンサＣ３をも切り離すため、切り離し前の「（Ｃ３＋Ｃ４）／（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４）」により算出される値と切り離し後の「Ｃ４／（Ｃ２＋Ｃ４）」により算出される値は等しくなり、特性は変化しない。従って、発振波形のピーク値も変化しない。これによりａ点に発生する電位の変動範囲を一定に保つことができる。

以下、図３を用いて、本実施の形態に係るＣＲ発振回路１００の発振周波数Ｆの調整動作を説明する。初期状態時においては、第１コンデンサＣ１および第３コンデンサＣ３は切り離されておらず、さらに、第５〜第７トリミング抵抗１１６ｅ〜１１６ｇの両端は短絡され、それらの抵抗値は「０」であるものとする。このとき、ＣＲ発振回路１００は、全体抵抗値が「Ｒ１」であるときの周波数、「Ｒ１＋Ｒ２」であるときの周波数、「Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３」であるときの周波数、すなわち３種類の発振周波数Ｆを選択出力できる。

製造者は、試験工程において３種類の発振周波数Ｆの値を確認し、その値がそれぞれ所定の許容範囲内にあるか否かを調べる。コンデンサの容量値や抵抗の抵抗値のばらつきにより３種類の発振周波数Ｆが、それぞれの所定の許容範囲から外れているとき、製造者は第５〜第７トリミング抵抗１１６ｅ〜１１６ｇの抵抗値を調整する、コンデンサを切り離す、あるいはこれら両方の動作を組み合わせることで、発振周波数Ｆを所望の値に調整する。以下、発振周波数Ｆの調整方法の一例を示す。

発振周波数Ｆが許容範囲の上限の周波数よりも高く、そのため発振周波数Ｆを低く設定したいとき、製造者は経路に応じて以下の調整動作を行う。
（ア）第５トリミング抵抗１１６ｅの抵抗値を大きくし、発振用抵抗値「Ｒ１＋ｒ１」を大きくする。
（イ）第６トリミング抵抗１１６ｆの抵抗値を大きくし、発振用抵抗値「Ｒ１＋Ｒ２＋ｒ２」を大きくする。
（ウ）第７トリミング抵抗１１６ｇの抵抗値を大きくし、発振用抵抗値「Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋ｒ３」を大きくする。

一方、発振周波数Ｆが許容範囲の下限の周波数よりも低く、発振周波数Ｆを高く設定したいとき、製造者は、
（エ）第１コンデンサＣ１および第３コンデンサＣ３をＣＲ発振回路１００から切り離し、全体容量値「Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４」を小さくする。

上述のごとく、本実施の形態に係るＣＲ発振回路１００は上記式（Ａ）の関係を満足しているため、製造者は、全体容量値を減少させるとともに全体抵抗値を増加させる方法でも発振周波数Ｆを低く調整できる。すなわち、製造者は、単に抵抗値を増加させる（ア）、（イ）あるいは（ウ）の手段だけでなく、単独の利用では発振周波数Ｆは高く調整される（エ）の手段とともに（ア）、（イ）あるいは（ウ）の手段を実施することで発振周波数Ｆを低く調整できる。その結果、発振周波数Ｆの調整方法の選択余地が広がる。

さらに、本実施の形態によれば、所望の発振周波数Ｆに設定するとき、全体抵抗値Ｒだけを調整する方法にかわり、全体抵抗値Ｒを調整するとともに、例えば、第１コンデンサＣ１および第３コンデンサＣ３を切り離す手段を併用することで、発振動作の際に生じる充放電電流を低減でき、低消費電力化を図ることができる。また、半導体集積回路に占める面積が大きい発振用コンデンサおよび分圧用コンデンサの数を、選択を実現する構成の中で最小構成である二つずつにすることで、回路規模全体の縮小化を図ることができる。

なお、本発明と実施の形態に係る構成の対応を例示する。「第１調整回路」は第１〜第４トリミング用切断部Ｍ１〜Ｍ４に対応し、「第２調整回路」は第５トリミング用切断部Ｍ５および第６トリミング用切断部Ｍ６に対応する。「第１の抵抗群」は第１固定抵抗Ｒ１〜第３固定抵抗Ｒ３に対応し、「第２の抵抗群」は第５トリミング抵抗１１６ｅ〜第７トリミング抵抗１１６ｇに対応する。さらに、「経路間抵抗」は、第１固定抵抗Ｒ１〜第３固定抵抗Ｒ３の少なくとも一つと、第５トリミング抵抗１１６ｅ〜第７トリミング抵抗１１６ｇのうちいずれか一つの抵抗との組合せに対応する。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、変形例を挙げる。

実施の形態では、発振用コンデンサおよび分圧用コンデンサとしてそれぞれ２個のコンデンサを設けたが、これに限るものではなく複数個であれば構わない。このとき、それらのコンデンサの容量値において、複数の発振用コンデンサのうち第１のグループのコンデンサの合計容量値をＣ１、第２のグループのコンデンサの合計容量値をＣ２、複数の分圧用コンデンサのうち第１のグループのコンデンサの合計容量値をＣ３、第２のグループのコンデンサの合計容量値をＣ４と表現したとき、それらの間に
Ｃ１：Ｃ２＝Ｃ３：Ｃ４
なる関係を設ける。

このとき、製造者は、トリミング用切断部により複数の発振用コンデンサのうち第１のグループのコンデンサを切り離したとき、複数の分圧用コンデンサのうち第１のグループのコンデンサを切り離し、一方、複数の発振用コンデンサのうち第２のグループのコンデンサを切り離したとき、複数の分圧用コンデンサのうち第２のグループのコンデンサを切り離す。これによれば、実施の形態と同様に、ＣＲ発振回路１００は、図３におけるａ点に電源電圧より高い電圧や接地電位より低い電圧の発生を抑制できるとともに、切り離した後もａ点に発生する電位の変動範囲を一定に保つことができる。

実施の形態に係るＣＲ発振回路１００は、三つの経路を有していたが、その経路の数はこれに限るものではない。すなわちＣＲ発振回路１００の経路は、一つや二つであってもよいし、４以上であってもよい。

実施の形態では、ａ点とｂ点の間に反転回路を２個設けたがこれに限るものではなく、偶数個であれば構わない。実施の形態では反転回路を３個設けたがこれに限るものではなく、奇数個であれば構わない。

実施の形態に係る電子装置の構成を示す図である。 実施の形態に係るトリミング抵抗の構成の一例を示す図である。 実施の形態に係るＣＲ発振回路の構成を示す図である。 実施の形態に係るスイッチング制御回路の構成を示す図である。 実施の形態に係るａ点の電位の時間変化を示す図である。

符号の説明

１０ 電子装置、 １００ ＣＲ発振回路、 １１０ 電圧制御回路、 １１２ バンドギャップレギュレータ、 １１４ 基準電圧比較器、 １１６ａ〜１１６ｇ 第１〜第７トリミング抵抗、 Ｖａ 供給電圧、 Ｖｂ 検出電圧、 Ｖｃ 固定電圧、 Ｖｒｅｆ 基準電圧、 Ｃ１〜Ｃ４ 第１〜第４コンデンサ、 Ｍ１〜Ｍ６ 第１〜第６トリミング用切断部、 Ｒ１〜Ｒ３ 第１〜第３固定抵抗、 ＩＮＶ１〜ＩＮＶ３ 第１〜第３反転回路。

Claims (10)

1. ＣＲ発振回路において、
   複数の容量を並列に設け、本ＣＲ発振回路全体の容量値を選択可能に構成し、
   可変抵抗を少なくとも一つ含む複数の抵抗を直列に設け、前記少なくとも一つの可変抵抗の抵抗値を調整することによって本ＣＲ発振回路全体の抵抗値を選択可能に構成し、
   本ＣＲ発振回路全体の容量値として選択可能な最小値ＣＭＩＮと最大値ＣＭＡＸ、および本ＣＲ発振回路全体の抵抗値として選択可能な最小値ＲＭＩＮと最大値ＲＭＡＸの間に、
   ＣＭＩＮ・ＲＭＡＸ≧ＣＭＡＸ・ＲＭＩＮ
   なる関係をもたせたことを特徴とするＣＲ発振回路。
2. ＣＲ発振回路において、
   直列に接続された奇数個の反転回路と、
   前記直列に接続された奇数個の反転回路の最終段の反転回路の出力端から第一段の反転回路の入力端に至る経路に直列に間挿されるトリミング可能な抵抗と、
   前記抵抗の抵抗値をトリミングにより増加する方向で調整することで、本ＣＲ発振回路全体の抵抗値を調整する第１調整回路と、
   前記第一段の反転回路の入力端と偶数段目の反転回路の出力端との間に接続されるトリミング可能な発振用容量と、
   前記発振用容量の容量値をトリミングにより調整することで、本ＣＲ発振回路全体の容量値を調整する第２調整回路と、
   を備え、
   本ＣＲ発振回路全体の容量値として調整可能な最小値ＣＭＩＮと最大値ＣＭＡＸ、および本ＣＲ発振回路全体の抵抗値として調整可能な最小値ＲＭＩＮと最大値ＲＭＡＸの間に、
   ＣＭＩＮ・ＲＭＡＸ≧ＣＭＡＸ・ＲＭＩＮ
   なる関係をもたせたことを特徴とするＣＲ発振回路。
3. 請求項２に記載のＣＲ発振回路において、
   前記トリミング可能な発振用容量は並列に複数設けられるものであり、
   前記第２調整回路は、前記複数の発振用容量のうち少なくとも一つの容量を本ＣＲ発振回路から電気的に切り離すことで、本ＣＲ発振回路全体の容量値を選択可能にすることを特徴とするＣＲ発振回路。
4. 請求項３に記載のＣＲ発振回路において、
   前記第一段の反転回路の入力端と所定の固定電位端との間に並列に接続される複数の分圧用容量をさらに備え、
   前記複数の発振用容量のうち第１のグループの容量の合計容量値をＣ１、第２のグループの容量の合計容量値をＣ２と表現し、前記複数の分圧用容量のうち第１のグループの容量の合計容量値をＣ３、第２のグループの容量の合計容量値をＣ４と表現したとき、
   Ｃ１：Ｃ２＝Ｃ３：Ｃ４
   なる関係を設け、
   前記第２調整回路は、前記複数の発振用容量のうち前記第１のグループの容量を切り離したとき、前記複数の分圧用容量のうち前記第１のグループの容量を切り離し、一方、前記複数の発振用容量のうち前記第２のグループの容量を切り離したとき、前記複数の分圧用容量のうち前記第２のグループの容量を切り離すことを特徴とするＣＲ発振回路。
5. 直列に接続された初段、偶数段および最終段の奇数個の反転回路を含む増幅回路と、
   前記最終段の反転回路の出力端から前記初段の反転回路の入力端に至る経路間に接続される経路間抵抗と、
   前記初段の反転回路の入力端と前記偶数段の反転回路の出力端との間に接続された発振用容量と、
   を備えるＣＲ発振回路であって、
   前記経路間抵抗は、第１の抵抗群の中から選択される少なくとも一つの固定抵抗と、前記第１の抵抗群とは異なる第２の抵抗群の中から選択されるトリミング可能な抵抗との組合せで形成されることを特徴とするＣＲ発振回路。
6. 請求項５に記載のＣＲ発振回路において、
   前記初段の反転回路の入力端と所定の固定電位との間に、前記発振用容量と所定の関係を有する分圧用容量を設けたことを特徴とするＣＲ発振回路。
7. 請求項６に記載のＣＲ発振回路において、
   前記発振用容量および前記分圧用容量のそれぞれは、当該容量の容量値をトリミング可能なように複数の容量から形成されるものであり、
   トリミング前における前記発振用容量の合計容量値および前記分圧用容量の合計容量値をそれぞれＣＣ１およびＣＣ２、トリミング後における前記発振用容量の合計容量値および前記分圧用容量の合計容量値をそれぞれＣＣ３およびＣＣ４と表現したとき、前記所定の関係は、
   ＣＣ１：ＣＣ２＝ＣＣ３：ＣＣ４
   を示すものであることを特徴とするＣＲ発振回路。
8. 請求項７に記載のＣＲ発振回路において、
   前記トリミング可能な抵抗による抵抗値の調整範囲の上限値は、前記選択される少なくとも一つの固定抵抗による抵抗値の合計値よりも略等しいか、あるいは大きなものであり、さらに、前記第１の抵抗群の中から少なくとも一つの固定抵抗を、前記第２の抵抗群の中から前記トリミング可能な抵抗を選択することで、前記経路間抵抗の抵抗値を調整可能とし、
   前記経路間抵抗の調整可能な抵抗値の最大値および最小値をそれぞれＲＭＡＸ、ＲＭＩＮ、前記発振用容量の調整可能な容量値の最大値および最小値をそれぞれＣＭＡＸ、ＣＭＩＮとした場合に、
   ＣＭＩＮ・ＲＭＡＸ≧ＣＭＡＸ・ＲＭＩＮ
   なる関係をもたせたことを特徴とするＣＲ発振回路。
9. バンドギャップレギュレータとＣＲ発振回路との間に電圧制御回路を設けた電子装置であって、
   前記電圧制御回路は、前記バンドギャップレギュレータからの固定電圧を入力し、所定の供給電圧を前記ＣＲ発振回路に供給するものであり、
   前記電圧制御回路は、
   前記固定電圧を分圧し基準電圧を生成する２組の基準電圧用トリミング抵抗群と、
   帰還された前記供給電圧を分圧し検出電圧を生成する２組の検出電圧用トリミング抵抗群と、
   前記基準電圧と前記検出電圧との差に応じた電圧を前記供給電圧として出力する基準電圧比較器と、
   前記基準電圧用トリミング抵抗群および検出電圧用トリミング抵抗群の各抵抗値を調整する回路と、
   を備えることを特徴とする電子装置。
10. 前記ＣＲ発振回路は、請求項１から８のいずれかに記載のＣＲ発振回路であることを特徴とする請求項９に記載の電子装置。

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