JP2007208584A - Frequency adjusting circuit - Google Patents

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Akio Tamura
明男 田村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oscillation frequency adjusting circuit which is reduced in circuit area, capable of achieving an accurately temperature-compensated oscillation frequency adjusting circuit, reduced in power consumption by making it simple in configuration, and capable of reducing frequency adjusting processes in number. <P>SOLUTION: The oscillation frequency adjusting circuit is equipped with an oscillation circuit 1 which oscillates a crystal oscillator 9, a first frequency adjusting circuit 2 which switches the oscillation capacitance of the oscillation circuit 1 to a capacitance more corresponding to a value stored in a nonvolatile memory circuit 3, a frequency dividing circuit 4 which divides the oscillation frequency outputted from the oscillation circuit 1, and a second frequency adjusting circuit 5 which changes the frequency divided by the frequency dividing circuit 4 to a divided frequency more corresponding to a value stored in the nonvolatile memory circuit 3. Furthermore, the oscillation frequency adjusting circuit is equipped with a temperature sensor circuit 7 which outputs a voltage corresponding to an ambient temperature; and an AD converting circuit 6 which converts the analog value of the temperature sensor circuit 7 into a digital value, and reads out a value stored in the nonvolatile memory circuit 3 using the digital value as an address. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、水晶振動子等の圧電振動子を用いた発振回路の温度補償技術に係り、特に、高精度な発振周波数を有する温度補償型発振回路における周波数調整回路に関するものである。   The present invention relates to a temperature compensation technique for an oscillation circuit using a piezoelectric vibrator such as a crystal vibrator, and more particularly to a frequency adjustment circuit in a temperature compensation type oscillation circuit having a highly accurate oscillation frequency.

発振回路における温度変化を補償するための周波数調整回路に係る従来技術としては、例えば、特開2003−115720号公報「温度補償型発振器とその調整方法及び温度補償型発振用集積回路」(特許文献1)や特開2004−72289号公報(特許文献2)「周波数調整回路」が公知である。   For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-115720 “Temperature Compensated Oscillator, Adjustment Method Therefor, and Temperature Compensated Oscillating Integrated Circuit” (Patent Document) 1) and Japanese Patent Laying-Open No. 2004-72289 (Patent Document 2) “Frequency Adjustment Circuit” are known.

図3は、特開2003−115720号公報(特許文献1)に開示された温度補償型発振器の構成図である。   FIG. 3 is a configuration diagram of a temperature compensated oscillator disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-115720 (Patent Document 1).

特許文献1に開示された温度補償型発振器は、同図に示すように、温度に応じたアナログ信号を出力する温度センサー回路101と、該温度センサー回路101からのアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器102と、該A/D変換器102からのデジタル信号をアドレスとして補償データが読み出されるメモリ回路103と、補償データに応じて発振回路105に複数の容量素子を選択的に接続する容量アレイ104と、水晶振動子等の振動子を発振動作させて発振出力信号を発生し、前記容量アレイ104を前記発振出力信号の周波数調整要素とした前記発振回路105と、外部から入力される外部基準周波数信号と前記発振出力信号との周波数を比較する周波数比較回路106と、周波数比較回路106の周波数比較結果に基づき、各ビットの値が順次決定される逐次比較レジスタ回路107と、上記メモリ回路103から読み出される補償データと前記逐次比較レジスタ回路107から出力されるデジタル信号とを選択的に前記容量アレイ104に供給するスイッチ108と、前記容量アレイ104に接続された電圧可変容量素子(バリキャップダイオード)109と、前記温度センサー回路101のアナログ信号に応じて前記電圧可変容量素子109の容量を制御する制御電圧を発生する制御電圧発生回路110を備え、前記逐次比較レジスタ回路107から出力されるデジタル信号を、前記スイッチ108を介して前記容量アレイ104へ供給して前記デジタル信号に応じて前記複数の容量素子を前記発振回路105に接続し、前記発振回路105に発振動作を行なわせ、前記周波数比較回路106による比較動作毎の比較結果に基づき前記逐次比較レジスタ回路107の各ビットの値を順次決定して前記発振出力信号の周波数を変更し、前記発振回路105の発振出力信号の周波数が特定周波数と一致したときの前記逐次比較レジスタ回路107から出力されるデジタル信号を、そのときの前記温度センサー回路101の検出温度に対応して前記A/D変換器102から出力されるデジタル信号にてアドレス可能な前記検出温度に対応した前記補償データとして前記メモリ回路103に書き込み、当該書込み動作を温度ステップ毎に行なうようにしたものである。   As shown in the figure, the temperature compensated oscillator disclosed in Patent Document 1 outputs a temperature sensor circuit 101 that outputs an analog signal corresponding to temperature, and converts the analog signal from the temperature sensor circuit 101 into a digital signal. An A / D converter 102, a memory circuit 103 from which compensation data is read out using a digital signal from the A / D converter 102 as an address, and a plurality of capacitors are selectively connected to the oscillation circuit 105 in accordance with the compensation data The oscillation circuit 105 that oscillates a resonator such as a crystal resonator and generates an oscillation output signal and uses the capacitance array 104 as a frequency adjustment element of the oscillation output signal, and an external input Frequency comparison circuit 106 that compares the frequency of the external reference frequency signal and the oscillation output signal, and the frequency comparison result of frequency comparison circuit 106 Based on the successive approximation register circuit 107 in which the value of each bit is sequentially determined, the compensation data read from the memory circuit 103 and the digital signal output from the successive approximation register circuit 107 are selectively supplied to the capacitor array 104. A switch 108 to be supplied, a voltage variable capacitor (varicap diode) 109 connected to the capacitor array 104, and a control voltage for controlling the capacitance of the voltage variable capacitor 109 according to an analog signal of the temperature sensor circuit 101 And a digital signal output from the successive approximation register circuit 107 is supplied to the capacitor array 104 via the switch 108, and the plurality of capacitor elements according to the digital signal. Is connected to the oscillation circuit 105, and the oscillation circuit 105 oscillates. The frequency of the oscillation output signal is changed by sequentially determining the value of each bit of the successive approximation register circuit 107 based on the comparison result for each comparison operation by the frequency comparison circuit 106. A digital signal output from the successive approximation register circuit 107 when the frequency of the oscillation output signal matches a specific frequency is output from the A / D converter 102 corresponding to the temperature detected by the temperature sensor circuit 101 at that time. The compensation data corresponding to the detected temperature that can be addressed by the output digital signal is written into the memory circuit 103, and the write operation is performed for each temperature step.

次に、上記温度補償型発振器における温度補償について説明する。
一般的に通常の時計用途の周波数発振回路は音叉型の32768Hz水晶を使用しており、周波数温度特性ΔfTは、次の二次方程式で近似できる。
Δf=α(θ−θ
ここで、θは任意の温度、θは頂点温度であり、2次関数の係数αと共に個々の水晶によって異なる。係数αは、一般的には−0.035×10−6(1/℃)、θは一般的には±20ppm(1ppmは100万分の1)程度である。
Next, temperature compensation in the temperature compensated oscillator will be described.
In general, a frequency oscillation circuit for a normal timepiece uses a tuning fork type 32768 Hz crystal, and the frequency temperature characteristic Δf T can be approximated by the following quadratic equation.
Δf T = α (θ T −θ X ) 2
Here, θ X is an arbitrary temperature, θ T is an apex temperature, and varies depending on each crystal together with a coefficient α of a quadratic function. The coefficient α is generally about −0.035 × 10 −6 (1 / ° C.), and θ T is generally about ± 20 ppm (1 ppm is one millionth).

一方、水晶発振回路の発振周波数fは、次のように表される。
=f(1+1/(2C/C(1+C/C)))
ここで、f、C、Cは、それぞれ水晶の共振周波数、等価並列容量、等価直列容量、Cは発振回路の負荷容量を表している。
On the other hand, the oscillation frequency f 0 of the crystal oscillation circuit is expressed as follows.
f 0 = f S (1 + 1 / (2C 0 / C 1 (1 + C L / C 0 )))
Here, f S, C 0, C 1 , the resonance frequencies of the crystal, the equivalent parallel capacitance, equivalent series capacitance, C L represents the load capacitance of the oscillation circuit.

この式から、負荷容量Cを温度に応じて可変とすれば、周波数を調整でき温度補償ができることがわかる。−40℃〜85℃の温度範囲を考えると前記近似式より最大約−20ppm〜150ppmの周波数偏差の補正が必要である。 From this equation, if variable according to the load capacitance C L in temperature, it can be seen that the temperature compensation can adjust the frequency. Considering the temperature range of −40 ° C. to 85 ° C., it is necessary to correct the maximum frequency deviation of about −20 ppm to 150 ppm from the above approximate expression.

一方、負荷容量Cの標準値7pFを中心に考えると前記の補正のためには、負荷容量Cを0.6pF〜12.7pFの間でコントロール必要がある。 On the other hand, in order to think about the standard value 7pF the load capacitance C L of the correction, it is necessary control the load capacitance C L between the 0.6PF~12.7PF.

現在、一般に行われているのは、例えば図3に示す発振回路105の負荷容量Cに相当する容量アレイ104を、図5に示すような容量素子231〜235からなる容量アレイで構成し、スイッチング素子224〜228をオンまたはオフすることによって該容量素子231〜235を選択的に帰還抵抗(R1)222および発振用インバータ回路221からなる発振回路(図3の発振回路105に相当)に接続することによって、実質的に負荷容量Cをコントロールする方法であった。図5において、229,230は固定容量素子、236〜240はオペアンプである。 Currently, what is commonly done, for example, the capacitor array 104 corresponding to the load capacitance C L of the oscillating circuit 105 shown in FIG. 3, and consists of a capacitor array of capacitive elements 231 through 235 as shown in FIG. 5, By turning on or off the switching elements 224 to 228, the capacitive elements 231 to 235 are selectively connected to an oscillation circuit (corresponding to the oscillation circuit 105 in FIG. 3) including the feedback resistor (R1) 222 and the oscillation inverter circuit 221. by was a method for controlling the substantially load capacitance C L. In FIG. 5, 229 and 230 are fixed capacitance elements, and 236 to 240 are operational amplifiers.

図5におけるスイッチング素子224〜228は、図3における温度センサー回路101が出力するアナログ信号をA/D変換回路102にてデジタル信号に変換し、このデジタル信号をアドレスとしてメモリ回路103(図5における不揮発性メモリ回路203に相当)から補正データを読み出し、この補正データに応じてオンまたはオフされる。   Switching elements 224 to 228 in FIG. 5 convert an analog signal output from the temperature sensor circuit 101 in FIG. 3 into a digital signal by the A / D conversion circuit 102, and the memory circuit 103 (in FIG. 5) uses this digital signal as an address. The correction data is read out from the non-volatile memory circuit 203) and turned on or off according to the correction data.

一定の温度ステップ毎に補正するため、温度範囲が広くなると範囲の両端での誤差が大きくなる。これを小さくしようとすると、温度ステップ幅を小さくしなければならない。温度ステップ幅を小さくするためには、図5に示す構成の容量アレイの最小コントロール単位も小さくする必要があり、メモリ回路103(図5における不揮発性メモリ回路203に相当)のビット数の増加につながる。   Since the correction is performed for each constant temperature step, the error at both ends of the range increases as the temperature range increases. In order to reduce this, the temperature step width must be reduced. In order to reduce the temperature step width, it is also necessary to reduce the minimum control unit of the capacitor array having the configuration shown in FIG. 5, which increases the number of bits of the memory circuit 103 (corresponding to the nonvolatile memory circuit 203 in FIG. 5). Connected.

図3に示すように、電圧可変容量素子(バリキャップダイオード)109を温度センサー回路101の出力に応じた制御電圧発生回路110でコントロールする方法があるが、その場合は、補償回路の複雑さを招き、また、容量アレイ104を本調整で使用しているため、面積の増大および作成段階での容量のバラツキは抑えられない。   As shown in FIG. 3, there is a method in which the voltage variable capacitance element (varicap diode) 109 is controlled by the control voltage generation circuit 110 according to the output of the temperature sensor circuit 101. In this case, the complexity of the compensation circuit is reduced. In addition, since the capacitor array 104 is used in this adjustment, the increase in area and the variation in capacitance at the production stage cannot be suppressed.

また、図4は、本願出願人が先に提案した別の従来技術である特開2004−72289号公報(特許文献2)に記載された周波数調整回路の構成図である。   FIG. 4 is a configuration diagram of a frequency adjustment circuit described in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-72289 (Patent Document 2), which is another conventional technique previously proposed by the applicant of the present application.

特許文献2における温度補償回路は、図4に示すように、水晶振動子209および発振回路201の常温での発振周波数のバラツキを、不揮発性メモリ回路203に記憶させた補正データにて周波数調整回路(1)202の構成要素である容量アレイ(図5参照)にてスイッチング素子224〜228をオンまたはオフすることによって容量素子231〜235を選択的に帰還抵抗(R1)222および発振用インバータ回路221からなる発振回路(図4の発振回路201に相当)に接続し調整するようにしたものである。   As shown in FIG. 4, the temperature compensation circuit in Patent Document 2 is a frequency adjustment circuit using correction data stored in the nonvolatile memory circuit 203 for variations in the oscillation frequency of the crystal resonator 209 and the oscillation circuit 201 at room temperature. (1) Capacitance elements 231 to 235 are selectively turned on and off by switching on and off switching elements 224 to 228 in a capacitor array (see FIG. 5) which is a component of 202, and an oscillation inverter circuit This is connected to an oscillation circuit 221 (corresponding to the oscillation circuit 201 in FIG. 4) and adjusted.

また、温度センサー回路207の出力するアナログ信号をA/D変換回路206にてデジタル信号に変換し、このデジタル信号を周波数調整回路(2)205にて温度補償値へデコードし、この温度補償値を、発振回路201から出力される発振出力信号214により動作する分周回路204に入力することにより、分周回路204の分周数を可変にすることにより、温度に対する発振出力信号214の発振周波数−温度特性を補正するようにしている。   The analog signal output from the temperature sensor circuit 207 is converted into a digital signal by the A / D conversion circuit 206, and the digital signal is decoded into a temperature compensation value by the frequency adjustment circuit (2) 205. Is input to the frequency dividing circuit 204 operated by the oscillation output signal 214 output from the oscillation circuit 201, thereby making the frequency dividing number of the frequency dividing circuit 204 variable so that the oscillation frequency of the oscillation output signal 214 with respect to the temperature. -The temperature characteristics are corrected.

また、温度を補正するタイミングを分周回路204から得られる分周出力信号215を用いることにより、温度センサー回路207、A/D変換器回路206、不揮発性メモリ回路、あるいは周波数調整回路部(2)205を間欠動作させ、省電力化を可能にしている。   Further, by using the frequency division output signal 215 obtained from the frequency divider circuit 204 for correcting the temperature, the temperature sensor circuit 207, the A / D converter circuit 206, the nonvolatile memory circuit, or the frequency adjustment circuit unit (2 ) 205 is intermittently operated to save power.

すなわち、制御回路208は、分周回路204からのタイミング信号(1)210を受け取って、タイミング信号(3)212を周波数調整回路(2)205に、タイミング信号(2)をA/D変換回路206と温度センサー回路207に、それぞれ出力することにより、補正するタイミングを提供している。
しかし、この方法では、温度センサー回路からの温度データをそのまま補償値として使用するため、水晶固有の温度変化量のバラツキを精度よく調整することは困難である。
That is, the control circuit 208 receives the timing signal (1) 210 from the frequency dividing circuit 204, the timing signal (3) 212 to the frequency adjustment circuit (2) 205, and the timing signal (2) to the A / D conversion circuit. The correction timing is provided by outputting to 206 and the temperature sensor circuit 207, respectively.
However, in this method, since the temperature data from the temperature sensor circuit is used as it is as a compensation value, it is difficult to accurately adjust the variation in the temperature change amount inherent to the crystal.

特開2003−115720号公報(特許文献1)JP 2003-115720 A (Patent Document 1) 特開2004−72289号公報(特許文献2)JP 2004-72289 A (Patent Document 2)

上記従来技術では、高精度に温度補償した周波数調整を行う場合、容量緩急回路のみで調整する構成、或いは、論理緩急回路のみで調整する構成である。一般的に水晶の常温バラツキは約±20ppm、温度変化量は約−150ppmとなり、前記容量緩急のみで調整する構成の場合、調整するための容量が調整精度分必要であり、例えば温度レンジで125度、調整ステップ約0.5℃とした場合、8bit構成となり、容量は256通りの構成となる。   In the above prior art, when performing frequency adjustment with temperature compensation with high accuracy, the adjustment is made only with the capacity slow / fast circuit, or the adjustment is made only with the logical slow / fast circuit. In general, the normal temperature variation of the crystal is about ± 20 ppm, and the temperature change amount is about −150 ppm. In the case of the configuration in which the adjustment is made only by the above-mentioned slow / slow capacity, the adjustment capacity is required for the adjustment accuracy. When the adjustment step is about 0.5 ° C., the 8-bit configuration is used and the capacity is 256 configurations.

また、容量の作成段階でのバラツキを考慮すると、容量バラツキ自体を補正するための容量、メモリ量、スイッチング素子の増加につながり、さらに面積が増大する。   In addition, taking into account variations in the capacity creation stage, the capacitance, the amount of memory, and the switching elements for correcting the capacitance variation itself increase, and the area further increases.

また、256通りの容量が温度を伴って問題なく動作しているかを確認することは非常に困難である。   In addition, it is very difficult to confirm whether 256 types of capacitors are operating without problems with temperature.

また、論理緩急のみで調整する場合、使用する水晶が32768Hzであるため、分周回路4の最小クロック16384Hzの1パルス分を補正しても約61ppm、1分に1回の調整で約1ppmの精度となってしまい精度が荒くなる。精度を上げるためには調整間隔を長くする必要があるが、温度変化に追従できなくなる恐れがある。   Further, when the adjustment is performed only by the logical slow / fast, since the crystal to be used is 32768 Hz, even if one pulse of the minimum clock 16384 Hz of the frequency dividing circuit 4 is corrected, it is about 61 ppm by adjusting once per minute. The accuracy becomes worse. In order to increase the accuracy, it is necessary to lengthen the adjustment interval, but there is a possibility that it becomes impossible to follow the temperature change.

本発明の目的は、分周回路4の調整の簡単さ、および、発振周波数の調整範囲の広さを利用して粗調整を行い、さらに、発振回路の発振負荷容量の調整による微小調整、かつ、調整容量を削減することにより回路面積を縮小し、高精度の温度補償された発振周波数調整回路を実現でき、また、調整回路を簡単にすることで、低消費電力化を可能とし、かつ、周波数調整工数を低減することが可能な発振周波数調整回路を提供することにある。   An object of the present invention is to perform rough adjustment by using the simplicity of adjustment of the frequency divider circuit 4 and the wide adjustment range of the oscillation frequency, and further, fine adjustment by adjusting the oscillation load capacitance of the oscillation circuit, and By reducing the adjustment capacity, the circuit area can be reduced, a highly accurate temperature compensated oscillation frequency adjustment circuit can be realized, and by simplifying the adjustment circuit, low power consumption can be achieved, and An object of the present invention is to provide an oscillation frequency adjustment circuit capable of reducing the number of frequency adjustment steps.

本発明の発振周波数調整回路は、上記目的を達成するために、発振周波数の調整手段を発振回路自体の調整と、分周回路による調整の2系統を有することにより、前者の調整手段を発振周波数の微調整に使用し、後者の調整手段を発振周波数の粗調整に使用するようにしたものである。この構成により、発振回路の出力周波数自体を調整することを可能にしており、高精度、かつ、低コストを実現することが可能としている。   In order to achieve the above object, the oscillation frequency adjusting circuit of the present invention has two systems for adjusting the oscillation frequency, that is, adjustment of the oscillation circuit itself and adjustment by a frequency dividing circuit. The latter adjustment means is used for coarse adjustment of the oscillation frequency. With this configuration, the output frequency itself of the oscillation circuit can be adjusted, and high accuracy and low cost can be realized.

以下、本発明に係る周波数調整回路の構成を請求項毎に具体的に述べる。
a)請求項1記載の発明は、水晶振動子を発振させる発振回路と、該発振回路の発振容量を不揮発性メモリ回路に記憶された値により対応した容量に切替える第1の周波数調整回路と、前記発振回路から出力される発振周波数を分周する分周回路と、該分周回路の分周数を不揮発性メモリ回路に記憶された値により対応した分周数に変える第2の周波数調整回路とを有することを特徴としている。
Hereinafter, the configuration of the frequency adjustment circuit according to the present invention will be specifically described for each claim.
a) The invention according to claim 1 is an oscillation circuit that oscillates a crystal resonator, a first frequency adjustment circuit that switches an oscillation capacitance of the oscillation circuit to a corresponding capacitance according to a value stored in a nonvolatile memory circuit, A frequency dividing circuit that divides the oscillation frequency output from the oscillation circuit, and a second frequency adjusting circuit that changes the frequency dividing number of the frequency dividing circuit to a frequency dividing number corresponding to the value stored in the nonvolatile memory circuit It is characterized by having.

b)請求項2記載の発明は、請求項1記載の周波数調整回路において、さらに、温度に対応した電圧を出力する温度センサー回路と、該温度センサー回路のアナログ値をデジタル値に変換するAD変換回路を有し、該AD変換回路の変換結果である前記デジタル値をアドレスとして前記不揮発性メモリ回路に記憶された値を読み出すようにしたことを特徴としている。 b) The invention according to claim 2 is the frequency adjustment circuit according to claim 1, further comprising a temperature sensor circuit for outputting a voltage corresponding to the temperature, and an AD conversion for converting an analog value of the temperature sensor circuit into a digital value. A circuit is provided, and the value stored in the nonvolatile memory circuit is read out using the digital value as the conversion result of the AD converter circuit as an address.

c)請求項3記載の発明は、請求項2記載の周波数調整回路において、前記分周回路の分周段から得られるタイミング信号に応じて、前記温度センサー回路、前記AD変換回路、前記不揮発性メモリ回路、前記第1の周波数調整回路、および前記第2の周波数調整回路のうちの一部あるいは全部の動作または非動作を選択する手段を有することを特徴としている。 c) The invention according to claim 3 is the frequency adjusting circuit according to claim 2, wherein the temperature sensor circuit, the AD converter circuit, the non-volatile circuit according to the timing signal obtained from the frequency dividing stage of the frequency dividing circuit. It is characterized by having means for selecting operation or non-operation of a part or all of the memory circuit, the first frequency adjustment circuit, and the second frequency adjustment circuit.

d)請求項4記載の発明は、請求項1記載の周波数調整回路において、前記第1の周波数調整回路は、それぞれ異なる容量と、該容量と前記発振回路の接続をONまたはOFFさせる複数のトランスミッションゲートとを備え、前記不揮発性メモリ回路に記憶された値により対応する容量を備えたトランスミッションゲートをON、またはOFFさせるようにしたことを特徴としている。 d) According to a fourth aspect of the present invention, in the frequency adjustment circuit according to the first aspect, the first frequency adjustment circuit includes a plurality of transmissions each having a different capacity and a connection between the capacity and the oscillation circuit being turned on or off. And a transmission gate having a capacity corresponding to the value stored in the nonvolatile memory circuit is turned on or off.

本発明によれば、高精度の発振周波数をもつ発振回路が可能となる。すなわち、2つの調整手段を有することにより、分周回路での粗調整、および、発振回路での微調整を行うことにより高精度の調整が可能になる。   According to the present invention, an oscillation circuit having a highly accurate oscillation frequency can be realized. That is, by having two adjustment means, high-precision adjustment is possible by performing coarse adjustment in the frequency divider circuit and fine adjustment in the oscillation circuit.

また、分周回路での周波数調整の簡単化、省スペース化という利点を生かし、発振回路での発振負荷容量の低bit化による簡単化、省スペース化、および、発振負荷容量を減らすことによる充放電電流の低減化により、回路面積の低減、および、低消費電流化が可能となる。   In addition, taking advantage of the simplification of frequency adjustment and space saving in the frequency divider circuit, simplification by reducing the bit of the oscillation load capacity in the oscillation circuit, space saving, and charging by reducing the oscillation load capacity. By reducing the discharge current, the circuit area can be reduced and the current consumption can be reduced.

また、ロジック回路で構成される分周回路を利用することによるテストの容易化、および、アナログ回路である発振回路の発振負荷容量の低ビット化によるテスト工数の削減により、調整工数を低減できる。   Further, the adjustment man-hours can be reduced by facilitating the test by using a frequency dividing circuit constituted by a logic circuit and reducing the test man-hour by lowering the oscillation load capacity of the oscillation circuit which is an analog circuit.

<実施例>
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
<Example>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(全体構成)
図1は、本発明の実施形態を示す周波数調整回路のブロック図である。
本発明の実施形態は、図1に示すように、水晶振動子等の圧電振動子9を発振させる発振回路1と、該発振回路1の周波数を調整する周波数調整回路(1)2と、発振回路1より出力される発信出力信号14を分周する分周回路4と、分周回路4の分周数を可変にすることにより分周出力信号15の周波数を調整する周波数調整回路(2)5と、分周回路4から得られる複数の分周出力であるタイミング信号(1)10を使用し、周波数調整回路の動作タイミングを決定する制御回路8と、制御回路8のタイミング信号(2)11により動作する温度センサー回路7と、温度センサー回路7のアナログ出力である温度センサー出力信号13をデジタル信号に変換するA/D変換回路6と、A/D変換回路6のデジタル出力を温度調整データ格納アドレス信号18として指定されたアドレスの内容を前記周波数調整回路(1)2、および、周波数調整回路(2)5に出力する不揮発性メモリ回路3よりから構成される。
(overall structure)
FIG. 1 is a block diagram of a frequency adjustment circuit showing an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the embodiment of the present invention includes an oscillation circuit 1 that oscillates a piezoelectric vibrator 9 such as a crystal vibrator, a frequency adjustment circuit (1) 2 that adjusts the frequency of the oscillation circuit 1, and an oscillation. A frequency dividing circuit 4 that divides the transmission output signal 14 output from the circuit 1 and a frequency adjusting circuit (2) that adjusts the frequency of the frequency divided output signal 15 by making the frequency dividing number of the frequency dividing circuit 4 variable. 5, a control circuit 8 that determines the operation timing of the frequency adjustment circuit using a timing signal (1) 10 that is a plurality of frequency-divided outputs obtained from the frequency dividing circuit 4, and a timing signal (2) of the control circuit 8 11, the temperature sensor circuit 7 that operates according to 11, the A / D conversion circuit 6 that converts the temperature sensor output signal 13, which is an analog output of the temperature sensor circuit 7, into a digital signal, and the digital output of the A / D conversion circuit 6 is temperature-adjusted Data case Address signal said frequency adjusting circuit the contents of the specified address as 18 (1) 2, and consists from the nonvolatile memory circuit 3 to be output to the frequency adjustment circuit (2) 5.

また、図2は、図1の容量緩急ブロック16の詳細回路の一実施例を記載しており、水晶振動子9と、発振用インバータ回路21と、帰還抵抗(R1)22と、出力制限抵抗(R2)23と、固定負荷容量29,30から構成される、一般的なコルピッツ型発振回路と、発振周波数の微調整用の発振負荷容量31,32,34と、発振容量を接続,切断するトランスミッションゲート24,25,27で構成される。   FIG. 2 shows an embodiment of a detailed circuit of the capacity slow / fast block 16 of FIG. 1, which includes a crystal resonator 9, an oscillation inverter circuit 21, a feedback resistor (R1) 22, and an output limiting resistor. (R2) 23, a general Colpitts oscillation circuit composed of fixed load capacitors 29 and 30, an oscillation load capacitor 31, 32, and 34 for fine adjustment of the oscillation frequency, and connection and disconnection of the oscillation capacitor It consists of transmission gates 24, 25 and 27.

(発振周波数の調整)
以下、本発明の周波数調整の一実施例を、図1、および、図1の容量緩急ブロック16の内容を記載した図2にて説明する。
(Oscillation frequency adjustment)
An embodiment of the frequency adjustment according to the present invention will be described below with reference to FIG. 1 and FIG. 2 showing the contents of the capacity slow / fast block 16 of FIG.

水晶振動子9を接続した発振回路1は、該発振回路1が動作状態となることで水晶固有の発振周波数により発振を開始する。本説明では、時計用回路に一般的に使用される32768Hzの水晶振動子を接続している。   The oscillation circuit 1 to which the crystal resonator 9 is connected starts oscillating at an oscillation frequency unique to the crystal when the oscillation circuit 1 is in an operating state. In this description, a 32768 Hz crystal resonator generally used in a watch circuit is connected.

その際、トランスミッションゲート24,25,27は全てオフするように設定され、発振周波数は、水晶固有の発振周波数と、該発振回路の回路定数、特に発振負荷容量29、30に依存する。該発振回路1より出力された発信出力信号14は分周回路4に入力されることにより通常の分周動作を開始する。   At this time, the transmission gates 24, 25, and 27 are all set to be turned off, and the oscillation frequency depends on the oscillation frequency unique to the crystal and the circuit constants of the oscillation circuit, particularly the oscillation load capacitors 29 and 30. The transmission output signal 14 output from the oscillation circuit 1 is input to the frequency dividing circuit 4 to start a normal frequency dividing operation.

通常分周動作をしている該発振回路1は、設定された任意の分周数でタイミング信号(1)10を出力するよう構成されており、本説明では32768Hzを32768回分周した1秒周期とする。1秒経過することにより該タイミング信号(1)が出力され、制御回路8に入力されることによりタイミング信号(2)11が任意に設定されたタイミングで出力される。   The oscillating circuit 1 performing the normal frequency dividing operation is configured to output the timing signal (1) 10 with a set arbitrary frequency dividing number, and in this description, the 1 second period obtained by dividing 32768 Hz 32768 times. And When one second elapses, the timing signal (1) is output, and when it is input to the control circuit 8, the timing signal (2) 11 is output at an arbitrarily set timing.

該タイミング信号(2)11が温度センサー回路7、および、A/D変換回路6に入力されることにより、該温度センサー回路7は回路周辺の温度に伴ったアナログ出力信号である温度センサー出力信号13を出力し、該温度センサー出力信号13を該A/D変換回路6は任意のデジタル値である温度調整データ格納アドレス信号18に変換される。   When the timing signal (2) 11 is input to the temperature sensor circuit 7 and the A / D conversion circuit 6, the temperature sensor circuit 7 is a temperature sensor output signal that is an analog output signal according to the temperature around the circuit. 13 is output, and the A / D conversion circuit 6 converts the temperature sensor output signal 13 into a temperature adjustment data storage address signal 18 which is an arbitrary digital value.

該温度調整データ格納アドレス信号18が入力された不揮発性メモリ3は、そのアドレスに格納されているデータを周波数調整回路(1)2、周波数調整回路(2)5にそれぞれ温度調整データ(1)19、温度調整データ(2)20として出力する。該周波数調整回路(1)2、該周波数調整回路(2)5は該制御回路8から出力される任意のタイミング信号(3)12により動作開始する。なお、上記説明では、制御回路8からのタイミング信号に応じて、温度センサー回路、AD変換回路、不揮発性メモリ回路、第1の周波数調整回路、および第2の周波数調整回路の全ての動作/非動作を選択・制御するようにしているが、これら各回路全てを選択・制御しなくても、一部回路だけ選択・制御可能なようにしてもよい。   The non-volatile memory 3 to which the temperature adjustment data storage address signal 18 is input stores the data stored in the address in the frequency adjustment circuit (1) 2 and the frequency adjustment circuit (2) 5, respectively. 19. Output as temperature adjustment data (2) 20. The frequency adjustment circuit (1) 2 and the frequency adjustment circuit (2) 5 start to operate in response to an arbitrary timing signal (3) 12 output from the control circuit 8. In the above description, all operations / non-operations of the temperature sensor circuit, the AD conversion circuit, the nonvolatile memory circuit, the first frequency adjustment circuit, and the second frequency adjustment circuit are determined according to the timing signal from the control circuit 8. Although the operation is selected and controlled, it is possible to select and control only a part of the circuits without selecting and controlling all of these circuits.

該周波数調整回路(1)2は該温度調整データ(1)19の値により、該トランスミッションゲート24,25,27をオン/オフし、該発振負荷容量31、32、34を発振回路へ接続、非接続状態とする。   The frequency adjustment circuit (1) 2 turns on / off the transmission gates 24, 25, 27 according to the value of the temperature adjustment data (1) 19, and connects the oscillation load capacitors 31, 32, 34 to the oscillation circuit. Leave disconnected.

また、該周波数調整回路(2)5は該温度調整データ(2)20の値により、該分周回路4の分周数を増加、或いは、減少するように調整する。該発振回路1と該分周回路4が取得した温度状態により調整され、高精度に補償された発振周波数を得ることができる。   The frequency adjusting circuit (2) 5 adjusts the frequency dividing number of the frequency dividing circuit 4 to be increased or decreased according to the value of the temperature adjustment data (2) 20. The oscillation frequency adjusted by the temperature state acquired by the oscillation circuit 1 and the frequency dividing circuit 4 and compensated with high accuracy can be obtained.

本発明の一実施形態を示す周波数調整回路のブロック図である。It is a block diagram of the frequency adjustment circuit which shows one Embodiment of this invention. 図1における容量緩急ブロック16の詳細な部分構成図である。It is a detailed partial block diagram of the capacity slow / fast block 16 in FIG. 従来における周波数調整回路のブロック図である。It is a block diagram of the conventional frequency adjustment circuit. 従来における別の周波数調整回路のブロック図である。It is a block diagram of another conventional frequency adjustment circuit. 図4の容量調整ブロックの詳細な部分構成図である。FIG. 5 is a detailed partial configuration diagram of the capacity adjustment block of FIG. 4.

符号の説明Explanation of symbols

1:発振回路
2:周波数調整回路(1)
3:不揮発性メモリ回路
4:分周回路
5:周波数調整回路(2)
6:A/D変換回路
7:温度センサー回路
8:制御回路
9:水晶振動子
10:タイミング信号(1)
11:タイミング信号(2)
12:タイミング信号(3)
13:温度センサー出力信号
14:発振出力信号
15:分周出力信号
16:容量緩急ブロック
17:論理緩急ブロック
18:温度調整データ格納アドレス信号
19:温度調整データ(1)
20:温度調整データ(2)
21:発振用インバータ回路
22:帰還抵抗R1
23:出力制限抵抗R2
24,25,27:トランスミッションゲート回路
31,32,34:発振負荷回路
36,37,39:インバータ回路
1: Oscillation circuit 2: Frequency adjustment circuit (1)
3: Non-volatile memory circuit 4: Frequency divider circuit 5: Frequency adjustment circuit (2)
6: A / D conversion circuit 7: Temperature sensor circuit 8: Control circuit 9: Crystal resonator 10: Timing signal (1)
11: Timing signal (2)
12: Timing signal (3)
13: Temperature sensor output signal 14: Oscillation output signal 15: Frequency division output signal 16: Capacity slow / fast block 17: Logic slow / fast block 18: Temperature adjustment data storage address signal 19: Temperature adjustment data (1)
20: Temperature adjustment data (2)
21: Inverter circuit for oscillation 22: Feedback resistor R1
23: Output limiting resistor R2
24, 25, 27: Transmission gate circuit 31, 32, 34: Oscillation load circuit 36, 37, 39: Inverter circuit

Claims (4)

水晶振動子を発振させる発振回路と、該発振回路の発振容量を不揮発性メモリ回路に記憶された値により対応した容量に切替える第1の周波数調整回路と、前記発振回路から出力される発振周波数を分周する分周回路と、該分周回路の分周数を不揮発性メモリ回路に記憶された値により対応した分周数に変える第2の周波数調整回路とを有することを特徴とする周波数調整回路。   An oscillation circuit that oscillates a crystal resonator, a first frequency adjustment circuit that switches an oscillation capacity of the oscillation circuit to a corresponding capacity according to a value stored in a nonvolatile memory circuit, and an oscillation frequency output from the oscillation circuit. A frequency adjusting circuit comprising: a frequency dividing circuit for frequency division; and a second frequency adjusting circuit for changing the frequency dividing number of the frequency dividing circuit to a frequency dividing number corresponding to the value stored in the nonvolatile memory circuit. circuit. 請求項1記載の周波数調整回路において、
さらに、温度に対応した電圧を出力する温度センサー回路と、該温度センサー回路のアナログ値をデジタル値に変換するAD変換回路を有し、該AD変換回路の変換結果である前記デジタル値をアドレスとして前記不揮発性メモリ回路に記憶された値を読み出すようにしたことを特徴とする周波数調整回路。
The frequency adjustment circuit according to claim 1,
Furthermore, it has a temperature sensor circuit that outputs a voltage corresponding to the temperature, and an AD conversion circuit that converts an analog value of the temperature sensor circuit into a digital value, and the digital value that is the conversion result of the AD conversion circuit is used as an address A frequency adjustment circuit, wherein a value stored in the nonvolatile memory circuit is read out.
請求項2記載の周波数調整回路において、
前記分周回路の分周段から得られるタイミング信号に応じて、前記温度センサー回路、前記AD変換回路、前記不揮発性メモリ回路、前記第1の周波数調整回路、および前記第2の周波数調整回路のうちの一部あるいは全部の動作または非動作を選択する手段を有することを特徴とする周波数調整回路。
The frequency adjustment circuit according to claim 2,
According to the timing signal obtained from the frequency dividing stage of the frequency dividing circuit, the temperature sensor circuit, the AD conversion circuit, the nonvolatile memory circuit, the first frequency adjusting circuit, and the second frequency adjusting circuit A frequency adjustment circuit comprising means for selecting an operation or non-operation of a part or all of them.
請求項1記載の周波数調整回路において、
前記第1の周波数調整回路は、それぞれ異なる容量と、該容量と前記発振回路の接続をONまたはOFFさせる複数のトランスミッションゲートとを備え、前記不揮発性メモリ回路に記憶された値により対応する容量を備えたトランスミッションゲートをON、またはOFFさせるようにしたことを特徴とする周波数調整回路。
The frequency adjustment circuit according to claim 1,
Each of the first frequency adjustment circuits includes a different capacity and a plurality of transmission gates for turning on and off the connection between the capacity and the oscillation circuit, and the corresponding capacity is determined by a value stored in the nonvolatile memory circuit. A frequency adjustment circuit characterized in that the transmission gate provided is turned on or off.
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