JP2015103853A - 信号供給回路、電子機器および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】外部クロック信号に非定常の状態が生じた場合に切り替え可能な予備用のクロック信号を生成し、出力クロック信号の周波数の精度や安定性を大きく低下させることを回避できる信号供給回路を提供する。
【解決手段】第１周波数信号（予備用のクロック信号１５０）、第２周波数信号（外部クロック信号１１０）が供給され、第２周波数信号から第１周波数信号へ出力を切り替え可能な切替部１０と、第１、第２周波数信号の位相とを比較した第１の信号（信号ＣＭＰ）に基づく第１制御信号（信号Ｖｃ１）によって第１周波数信号を制御する比較部２０と、第２周波数信号の非定常を検出し、第２周波数信号の非定常の有無に応じた第２の信号（非定常検出信号ＥＲＲ）を生成する非定常検出部３０と、第２周波数信号が非定常である場合に、非定常を示す前の第１制御信号に基づく第２制御信号によって第１周波数信号を制御する制御部４０と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、信号供給回路、電子機器および移動体に関する。

クロック信号に基づいて通信データの送受信を行う通信機器等では、通信の安全性を考慮して、現用（通常時用）のクロック信号の代わりに予備用のクロック信号を供給可能な信号供給回路を備えるものがある。例えば、特許文献１の発明は、ＰＬＬ回路に供給される外部クロック信号（現用のクロック信号に対応）を予備用のクロック信号の位相と一致するように制御しておき、外部クロック信号に非定常の状態が生じた場合、切り替えを行う。

特開平１１−１９５９７９号公報

ここで、外部クロック信号は通信機器の外部の原子発振器等から供給され得る。そのため、外部クロック信号は一般に周波数の精度が高い。一方、予備用のクロック信号は信号供給回路に内蔵される発振回路によって生成されるため、外部クロック信号と比べて周波数の精度が劣る場合がある。

また、予備用のクロック信号を生成する発振回路は、信号供給回路に内蔵されることからメンテナンスしにくく、エイジング（経年劣化）の影響を受ける。そのため、特許文献１の発明では、予備用のクロック信号の周波数がエイジングの影響で変動すると、外部クロック信号も影響を受けるので、結果として出力クロック信号の周波数安定性に問題が生じる可能性があった。

本発明は、以上の事を鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、外部クロック信号に異常が生じた場合などの非定常の状態が生じた場合に切り替え可能な予備用のクロック信号を生成し、出力クロック信号の周波数の精度や安定性を大きく低下させることを回避できる信号供給回路、電子機器および移動体を提供できる。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例に係る信号供給回路は、第１周波数信号と、第２周波数信号とが供給され、前記第２周波数信号に基づく信号を出力する状態から前記第１周波数信号に基づく信号を出力する状態へ切り替え可能な切替部と、前記第１周波数信号の位相と前記第２周波数信号の位相とを比較した第１の信号に基づく第１制御信号によって前記第１周波数信号を制御する比較部と、前記第２周波数信号の非定常を検出し、前記第２周波数信号の非定常の有無に応じた第２の信号を生成する非定常検出部と、前記第２の信号に基づいて前記第２周波数信号が非定常であると判定した場合に、前記第２周波数信号が非定常を示す前の前記第１制御信号に基づく第２制御信号によって前記第１周波数信号を制御する制御部と、を含む。

本適用例に係る信号供給回路は、切替部を含み、第２周波数信号（例えば上記の外部クロック信号）に基づく信号を出力する状態から第１周波数信号（例えば上記の予備用のクロック信号）に基づく信号を出力する状態へ切り替えることができる。そのため、信号供給回路を含むシステムについて、第２周波数信号の非定常に対応した、安全性の高い二重系システムの構築を可能にする。切替部は、制御部からの信号（第２制御信号とは別の信号）によって制御されてもよい。なお、非定常とは、例えば異常を含む安定ではない状態であり、第２周波数信号の異常とは、例えば第２周波数信号の発振停止やパルス抜け等が偶発的、または計画的に起こっている状態であるが、これらに限るものではない。

また、本適用例に係る信号供給回路は、比較部が第１制御信号によって第２周波数信号を基準に第１周波数信号を制御するので、第１周波数信号の周波数の精度や安定性を第２周波数信号のように高めることが可能である。そして、制御部は、非定常検出部からの第２の信号に基づいて第２周波数信号が非定常であると判定した場合に、第２周波数信号が非定常を示す前の第１制御信号に基づく第２制御信号によって第１周波数信号を制御する。つまり、制御部が第２周波数信号に代えて、非定常の前の第２周波数信号と位相が揃った第１周波数信号を出力させるので、本適用例に係る信号供給回路は、第２周波数信号に非定常の状態が生じた後も、周波数の精度や安定性を大きく低下させることはない。なお、第１制御信号および第２制御信号は第１周波数信号を制御する制御信号であり、選択的に用いられる。

［適用例２］
上記適用例に係る信号供給回路において、周波数制御部を備えると共に、前記第１周波数信号を出力する発振部を含み、前記制御部は、前記第２制御信号に基づき前記周波数制御部を制御してもよい。

［適用例３］
上記適用例に係る信号供給回路において、前記周波数制御部は、可変容量を含む周波数可変制御部を含み、前記第２制御信号は、前記周波数可変制御部に供給され、前記可変容量の値を制御してもよい。

［適用例４］
上記適用例に係る信号供給回路において、前記周波数制御部は、温度補償を行う周波数温度補償部を含み、前記第２制御信号は、前記周波数温度補償部に供給され、周波数温度特性を制御してもよい。

本適用例に係る信号供給回路によれば、制御部は、第２制御信号に基づき発振部の周波数制御部を制御することで、非定常を示す前の第２周波数信号と位相が揃った第１周波数信号が切替部から出力されるように制御できる。このとき、周波数制御部は、可変容量を含む周波数可変制御部を含み、第２制御信号が周波数可変制御部に供給されて可変容量の値を制御してもよい。つまり、発振部としてＶＣＸＯ（voltage-controlled crystal oscillator：電圧制御型発振器）を含んでいてもよい。また、周波数制御部は、温度補償を行う周波数温度補償部を含み、第２制御信号が周波数温度補償部に供給されて周波数温度特性を制御してもよい。つまり、発振部としてＶＣ−ＴＣＸＯ（voltage controlled - temperature compensated crystal oscillator：電圧制御温度補償型発振器）を含んでいてもよい。

［適用例５］
上記適用例に係る信号供給回路において、前記制御部は、温度情報を受け取り、前記温度情報に基づいて前記第１周波数信号の特性を制御してもよい。

本適用例に係る信号供給回路によれば、制御部がさらに温度情報を受け取り、第１周波数信号の特性を制御することで、さらに精度の高い温度補償を行うことが可能になる。ここで、温度情報とは例えば温度センサーからの温度データをＡＤＣ（analog to digital converter：アナログ−デジタル変換回路）でデジタル化したデータであってもよい。

［適用例６］
上記適用例に係る信号供給回路において、前記非定常検出部は、前記第２周波数信号と前記第１周波数信号との排他的論理和演算に基づいて前記第２周波数信号の非定常を検出してもよい。

本適用例に係る信号供給回路によれば、非定常検出部は、第２周波数信号と第１周波数信号との排他的論理和演算に基づく非定常検出を行うことで信号供給回路の回路規模の増大を抑制することが可能である。第２周波数信号が非定常でない場合（定常の場合）には、第２周波数信号と第１周波数信号とは位相が揃っているため、これらの排他的論理和演算が‘０’になるが、非定常である場合には‘１’となる。このことを利用して、入力信号として少なくとも第２周波数信号と第１周波数信号を受け取る、回路規模の小さい非定常検出部を実現できる。

［適用例７］
本適用例に係る電子機器は、前記適用例に係る信号供給回路を含む。

［適用例８］
本適用例に係る移動体は、前記適用例に係る信号供給回路を含む。

本適用例に係る電子機器、移動体によれば、出力クロック信号の周波数の精度や安定性を大きく低下させることを回避できる上記の信号供給回路を含むので、このような電子機器、移動体の信頼性を向上させることが可能である。

第１実施形態の信号供給回路のブロック図。 図２（Ａ）は非定常検出部の構成を例示する図、図２（Ｂ）は非定常検出部の入出力信号を例示する図。 発振部の構成を例示する図。 第２実施形態の信号供給回路のブロック図。 電子機器の機能ブロック図。 電子機器の外観の一例を示す図。 移動体の一例を示す図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．信号供給回路
１．１．第１実施形態
１．１．１．全体構成
図１は、第１実施形態の信号供給回路１００のブロック図である。信号供給回路１００は、切替部１０、比較部２０、非定常検出部３０、アナログ−デジタル変換回路（ＡＤＣ３４、ＡＤＣ７２）、制御部４０、発振部５０、温度センサー７０、デジタル−アナログ
変換回路（ＤＡＣ７４）、経路選択部７６を含む。信号供給回路１００は、後段の回路（不図示）でシステムクロックとして使用される出力クロック信号１２０を出力する。信号供給回路１００は、外部クロック信号１１０が正常に供給されている場合（以下、通常時ともいう）には出力クロック信号１２０として外部クロック信号１１０を出力する。そして、信号供給回路１００は、外部クロック信号１１０が非定常となった場合、例えば偶発的な異常が発生した場合には予備用のクロック信号１５０を出力クロック信号１２０として出力し、外部クロック信号１１０に異常があっても出力クロック信号１２０が後段の回路に安定供給されるようにする。なお、異常とは、例えば外部クロック信号１１０の発振停止やパルス抜け等が偶発的、または計画的に起こっている状態であるが、これらに限るものではない。

切替部１０は、スイッチＳＷ１を含み、制御部４０からの信号ＳＥＬに応じて上記の切り替えを行う。すなわち、信号ＳＥＬがローレベル（Ｌ）である場合には出力クロック信号１２０として外部クロック信号１１０を出力し、信号ＳＥＬがハイレベル（Ｈ）である場合には出力クロック信号１２０として予備用のクロック信号１５０を出力する。通常時には信号ＳＥＬはローレベル（Ｌ）である。なお、本実施形態では出力クロック信号１２０は、外部クロック信号１１０または予備用のクロック信号１５０であるが、切替部１０が分周器を含み、外部クロック信号１１０または予備用のクロック信号１５０を分周した信号を出力クロック信号１２０として出力してもよい。

ここで、外部クロック信号１１０は本発明の第２周波数信号に対応し、予備用のクロック信号１５０は本発明の第１周波数信号に対応し、出力クロック信号１２０は本発明の第２周波数信号に基づく信号、または第１周波数信号に基づく信号に対応する。外部クロック信号１１０は、例えば原子発振器等から供給され、予備用のクロック信号１５０と比べて周波数の精度や安定性が高い。

一方、予備用のクロック信号１５０は、信号供給回路１００が含む発振部５０で生成される。本実施形態では、発振部５０は温度補償と電圧制御信号Ｖｃによる周波数および位相の調整を行うＶＣ−ＴＣＸＯである。発振部５０は、電圧制御信号Ｖｃを受け取る周波数制御部５２を含む。周波数制御部５２は、さらに周波数可変制御部５４と周波数温度補償部５６とを含むが、これらの構成については後述する。なお、別の実施形態として発振部５０が周波数温度補償部５６を含まないＶＣＸＯであってもよい。

制御部４０は、信号ＳＥＬ等を出力して、信号供給回路１００の全体を制御する。本実施形態では、制御部４０は制御に用いるデータ等を記憶する記憶部４８を含む。記憶部４８は、例えばＳＲＡＭ（static random access memory）やＤＲＡＭ（dynamic random access memory）等の揮発性メモリーであってもよいし、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）等の不揮発性メモリーであってもよく、特に限定されるものではない。また、別の実施形態として、制御部４０は記憶部４８を含まず、外部にある記憶部４８にアクセス可能に構成されていてもよい。

制御部４０から出力される信号ＳＥＬは、切替部１０および経路選択部７６を制御するのに用いられる。制御部４０は、非定常検出部３０からの非定常検出信号ＥＲＲに基づいて外部クロック信号１１０が非定常（例えば異常を含む安定ではない状態）であると判定した場合に、ローレベル（Ｌ）であった信号ＳＥＬをハイレベル（Ｈ）に変化させる。そして、この信号ＳＥＬの変化に応じて、切替部１０は出力クロック信号１２０として予備用のクロック信号１５０を出力し、経路選択部７６は、制御部４０が生成したデジタル信号の電圧制御信号（デジタル電圧制御信号Ｖｃｄ）をＤＡＣ７４で変換して得られる信号Ｖｃ２を電圧制御信号Ｖｃとして発振部５０へ供給する。つまり、予備用のクロック信号１５０を用いるように、信号供給回路１００において信号の経路が変更される。

非定常検出部３０は、外部クロック信号１１０の非定常を検出し、その非定常の有無に応じた非定常検出信号ＥＲＲを生成する。非定常検出信号ＥＲＲは本発明の第２の信号に対応する。本実施形態では、非定常検出部３０は、予備用のクロック信号１５０と基準信号である外部クロック信号１１０を受け取り、これらの比較に基づいて非定常検出信号ＥＲＲを生成することで回路規模の増大を回避しているが、その構成の詳細については後述する。

比較部２０は比較回路２２、フィルター３２を含む。比較回路２２は、予備用のクロック信号１５０と、基準信号である外部クロック信号１１０を受け取り、これらの位相差を検出して、位相差に応じた信号ＣＭＰを生成する。信号ＣＭＰは、本発明の第１の信号に対応する。比較回路２２は、例えばＰＦＤ（Phase Frequency Detector：位相周波数比較器）とＣＰ（Charge Pump：チャージポンプ）を含んでいてもよい（不図示）。ＰＦＤは、予備用のクロック信号１５０と外部クロック信号１１０の位相差に応じてＵＰ信号、ＤＯＷＮ信号を出力する。ＣＰは、ＵＰ信号、ＤＯＷＮ信号に応じて電流値が変化する信号ＣＭＰを出力する。

フィルター３２は、信号ＣＭＰから高周波雑音成分を取り除き、予備用のクロック信号１５０の周波数および位相を調整するための信号Ｖｃ１へと変換する。後述するように、信号Ｖｃ１は、通常時に発振部５０の制御信号（電圧制御信号Ｖｃ）として用いられ、本発明の第１制御信号に対応する。

経路選択部７６は、スイッチＳＷ２を含み、制御部４０からの信号ＳＥＬに応じて発振部５０へ供給される電圧制御信号Ｖｃの生成元を切り替える。つまり、経路選択部７６は、信号ＳＥＬがローレベル（Ｌ）である場合にはフィルター３２からの信号Ｖｃ１を電圧制御信号Ｖｃとして発振部５０へ供給し、信号ＳＥＬがハイレベル（Ｈ）である場合にはデジタル電圧制御信号ＶｃｄをＤＡＣ７４で変換した信号Ｖｃ２（本発明の第２制御信号に対応）を電圧制御信号Ｖｃとして発振部５０へ供給する。通常時には信号ＳＥＬはローレベル（Ｌ）であるので、フィルター３２からの信号Ｖｃ１が発振部５０へ供給されることになる。そして、通常時には発振部５０、比較部２０、経路選択部７６を含むループが構成されて、発振部５０からの予備用のクロック信号１５０の周波数および位相は、周波数の精度や安定性が高い外部クロック信号１１０と揃えられることになる。つまり、信号供給回路１００は、周波数の精度や安定性が高い予備用のクロック信号１５０を生成することができる。

換言すると、フィルター３２から出力される信号Ｖｃ１は、通常時の外部クロック信号１１０と周波数および位相が揃った予備用のクロック信号１５０を実現させるものである。本実施形態の信号供給回路１００では、通常時において、フィルター３２から出力される信号Ｖｃ１をＡＤＣ３４でデジタル信号に変換して制御部４０が含む記憶部４８に記憶する。そして、制御部４０は、外部クロック信号１１０が非定常である場合には、記憶部４８から読み出した通常時の信号Ｖｃ１（本発明の“第２周波数信号が非定常を示す前の第１制御信号”に対応）に基づいてデジタル電圧制御信号Ｖｃｄを生成する。外部クロック信号１１０が非定常である場合、ＤＡＣ７４で変換されたデジタル電圧制御信号Ｖｃｄが電圧制御信号Ｖｃとして発振部５０へ供給されるから、発振部５０は、通常時の外部クロック信号１１０と周波数および位相が揃った予備用のクロック信号１５０を生成する。

ここで、本実施形態では、制御部４０は信号Ｖｃ１だけでなく温度情報ＴＰに基づいてデジタル電圧制御信号Ｖｃｄを生成する。温度情報ＴＰは、温度センサー７０が測定した信号供給回路１００の使用環境温度を、ＡＤＣ７２でデジタル信号に変換して得られるデータである。制御部４０が温度情報ＴＰにも基づくデジタル電圧制御信号Ｖｃｄを生成す
ることで、発振部５０が内蔵する温度センサー６２に基づく温度補償よりも精度の高い温度補償を行うことが可能である。

以上のように、信号供給回路１００が含む機能ブロックのそれぞれについて説明したが、例えば外部クロック信号１１０に異常が生じる前後の信号供給回路１００全体としての動作は次のようになる。まず、通常時には切替部１０のＳＷ１、経路選択部７６のＳＷ２は図１の（Ｌ）側に接続されている。このとき、出力クロック信号１２０として外部クロック信号１１０が出力されるとともに、発振部５０、比較部２０、経路選択部７６を含むループが構成されている。このループによって、発振部５０は、周波数の精度や安定性が高い外部クロック信号１１０と位相の揃った予備用のクロック信号１５０を生成することができる。そして、このときの信号Ｖｃ１はデジタル信号に変換されて記憶部４８に記憶される。

そして、外部クロック信号１１０に異常が生じた場合には、制御部４０は非定常検出部３０からの非定常検出信号ＥＲＲに基づいて信号ＳＥＬをハイレベル（Ｈ）に変化させる。この変化に応じて、切替部１０のＳＷ１、経路選択部７６のＳＷ２は図１の（Ｈ）側に接続される。このとき、出力クロック信号１２０として予備用のクロック信号１５０が出力されるとともに、発振部５０は制御部４０のデジタル電圧制御信号Ｖｃｄに基づく信号Ｖｃ２を電圧制御信号Ｖｃとして受け取る。制御部４０は、記憶部４８に記憶された通常時の信号Ｖｃ１に基づいてデジタル電圧制御信号Ｖｃｄを生成するので、異常が生じる前の外部クロック信号１１０と位相の揃った予備用のクロック信号１５０を発振部５０に生成させることができる。そして、制御部４０は、記憶部４８に記憶された通常時の信号Ｖｃ１だけでなく、温度情報ＴＰにも基づいてデジタル電圧制御信号Ｖｃｄを生成する。一般に、発振部５０の温度補償だけでは、温度に対する周波数の安定性は外部クロック信号１１０に及ばない。しかし、制御部４０が温度情報ＴＰにも基づいて電圧制御信号Ｖｃの調整を行うことで、温度に対する周波数の安定性を外部クロック信号１１０に近づけることができる。また、このことは、製造時に定められる発振部５０の周波数温度特性とは異なる周波数温度特性を使用時（例えば信号供給回路１００を電子機器等に組み込む段階）に定めることも可能にする。このように、本実施形態の信号供給回路１００は、出力クロック信号１２０を予備用のクロック信号１５０に切り替えた場合にも、その周波数の精度や安定性が大きく低下することを回避することができる。

ここで、本実施形態の信号供給回路１００は発振部５０を含んだ構成となっているが、発振部５０を含まない構成であってもよい。つまり、別の実施形態として信号供給回路１００Ａの構成も可能である。信号供給回路１００Ａは、経路選択部７６から電圧制御信号Ｖｃを外部の発振部５０に出力し、外部の発振部５０から予備用のクロック信号１５０を受け取る。つまり、信号供給回路１００Ａの構成の場合には、外部クロック信号１１０も予備用のクロック信号１５０も外部から受け取ることになる。

１．１．２．非定常検出部の構成
図２（Ａ）は、非定常検出部３０の具体的な構成を例示する図である。なお、図１と同じ要素については同じ符号を付しており説明を省略する。非定常検出部３０は、排他的論理和回路ＸＯＲ、遅延回路ＤＬＹ、Ｄ型フリップフロップＤＦＦを含む。

非定常検出部３０は、外部クロック信号１１０および予備用のクロック信号１５０を排他的論理和回路ＸＯＲで受け取る。外部クロック信号１１０と予備用のクロック信号１５０とは、通常時に位相が揃っている。そのため、外部クロック信号１１０に異常等がない場合（定常である場合）には、排他的論理和出力信号ＸＯ（排他的論理和回路ＸＯＲの出力）はローレベルである。なお、この例において、論理‘０’はデジタル信号のローレベルに対応し、論理‘１’はハイレベルに対応する。

ここで、遅延回路ＤＬＹは、予備用のクロック信号１５０を遅延させるものであり、例えば多段のバッファー、インバーター等で構成してもよい。Ｄ型フリップフロップＤＦＦは、遅延クロック信号ＣＫ（遅延回路ＤＬＹで遅延した予備用のクロック信号１５０）の立ち上がりのタイミングで、排他的論理和出力信号ＸＯの値を保持する。したがって、外部クロック信号１１０に異常等がない場合には、Ｄ型フリップフロップＤＦＦの出力（Ｑ）である非定常検出信号ＥＲＲはローレベルである。

仮に、外部クロック信号１１０に異常が生じて（非定常となって）、外部クロック信号１１０がローレベルに固定されたとする。すると、排他的論理和出力信号ＸＯは予備用のクロック信号１５０と同じ波形の信号となる。そして、Ｄ型フリップフロップＤＦＦは、遅延クロック信号ＣＫの立ち上がりのタイミングで、排他的論理和出力信号ＸＯの値を保持するので、非定常検出信号ＥＲＲはハイレベルとなる。このように、図２（Ａ）の回路構成をとる非定常検出部３０は、外部クロック信号１１０と予備用のクロック信号１５０を受け取るだけで、外部クロック信号１１０の非定常の有無に応じた非定常検出信号ＥＲＲを生成できる。このとき、非定常検出部３０は、排他的論理和回路ＸＯＲ、遅延回路ＤＬＹ、Ｄ型フリップフロップＤＦＦを含むだけであり、回路規模を小さくできる。

図２（Ｂ）は、非定常検出部３０の入出力信号を例示する波形図である。図１、図２（Ａ）と同じ要素には同じ符号を用いており説明を省略する。図２（Ｂ）において、時刻ｔ１より前は、通常時の信号波形を示している。このとき、外部クロック信号１１０に異常はなく、予備用のクロック信号１５０も外部クロック信号１１０と位相が揃っており、非定常検出信号ＥＲＲはローレベルである。

しかし、時刻ｔ１以降は外部クロック信号１１０に異常が生じ、外部クロック信号１１０はローレベルのままとなっている。そして、排他的論理和出力信号ＸＯは、時刻ｔ１以降、予備用のクロック信号１５０と同じ波形を有する。Ｄ型フリップフロップＤＦＦは、排他的論理和出力信号ＸＯの値を遅延クロック信号ＣＫの立ち上がりのタイミング（例えば時刻ｔ２）で保持するので、非定常検出信号ＥＲＲはハイレベルに変化する。このように、非定常検出信号ＥＲＲは外部クロック信号１１０の異常の有無に応じて変化するから、制御部４０（図１参照）は、非定常検出信号ＥＲＲの信号レベルに基づいて外部クロック信号１１０の異常を判定できる。

１．１．３．発振部の構成
図３は、発振部５０の構成を例示する図である。なお、図１〜図２（Ｂ）と同じ要素については同じ符号を付しており説明を省略する。発振部５０は、周波数制御部５２、発振素子である水晶振動子２６、予備用のクロック信号１５０を出力する発振回路２９を含む。この例では水晶振動子２６を用いるが、これに限られるものではなく、発振素子としてＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）共振子、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）振動子等を用いてもよい。発振回路２９は、水晶振動子２６を発振させて得られる発振信号を増幅して予備用のクロック信号１５０を出力するものであり、一般的な回路構成を用いることができ、特に限定されるものではない。

図３のように、周波数制御部５２は、バラクタダイオード２１、１次電圧発生回路５９、３次電圧発生回路６０、ゲインコントロールアンプ（ＡＧＣ６８ａ、ＡＧＣ６８ｂ）、温度センサー６２、ＡＦＣ回路６３を含む。

１次電圧発生回路５９および３次電圧発生回路６０は温度センサー６２が検出した温度に基づく出力電圧を生成する。そして、ＡＧＣ６８ａは１次電圧発生回路５９の出力電圧を制御し、ＡＧＣ６８ｂは３次電圧発生回路６０の出力電圧を制御するが、共に電圧制御
信号Ｖｃに基づくＡＦＣ回路６３からの出力電圧値によって制御される。

一般的にバラクタダイオード２１のｆ−Ｖ特性（周波数−電圧特性）は直線ではない。そこで、ＡＦＣ回路６３の出力電圧がある基準値（例えば、中心電圧）と比較して高くなった場合には、ＡＧＣ６８ａ、６８ｂのゲインが小さくなるように、低くなった場合にはＡＧＣ６８ａ、６８ｂのゲインが大きくなるように回路を構成してもよい。

このようにすれば、発振部５０は、電圧制御信号Ｖｃに対する予備用のクロック信号１５０の周波数の直線性を保ち、かつ温度補償も実現することができる。なお、図３の構成例において、バラクタダイオード２１およびＡＦＣ回路６３が周波数可変制御部５４に対応し、１次電圧発生回路５９、３次電圧発生回路６０、ゲインコントロールアンプ（ＡＧＣ６８ａ、ＡＧＣ６８ｂ）、温度センサー６２、ＡＦＣ回路６３が周波数温度補償部５６に対応する。なお、周波数可変制御部５４と周波数温度補償部５６とは、電圧制御信号Ｖｃを受け取るＡＦＣ回路６３を共用している。この例では、電圧制御信号Ｖｃは、周波数可変制御部５４に供給されてバラクタダイオード２１（可変容量素子）の可変容量を制御するとともに、周波数温度補償部５６に供給されてＡＧＣ６８ａ、６８ｂを調整することで周波数温度特性を制御する。

以上のように、本実施形態の信号供給回路１００は、外部クロック信号１１０が非定常であると判定した場合には、外部クロック信号１１０に代えて、出力クロック信号１２０として発振部５０からの予備用のクロック信号１５０を出力する。そのため、安全性の高い二重系システムの構築を可能にする。

ここで、予備用のクロック信号１５０は、通常時に、信号Ｖｃ１によって周波数の精度や安定性が高い外部クロック信号１１０と位相が揃うように調整されている。そして、本実施形態の信号供給回路１００は、外部クロック信号１１０が非定常であると判定した場合には、記憶していた通常時の信号Ｖｃ１に基づいて予備用のクロック信号１５０を調整するので、出力クロック信号１２０を予備用のクロック信号１５０に切り替えた場合にも、その周波数の精度や安定性が大きく低下することを回避することができる。

１．２．第２実施形態
図４は、第２実施形態の信号供給回路１００のブロック図である。図１〜図３と同じ要素については同じ符号を付しており説明を省略する。また、以下では重複説明を回避するために、第１実施形態とは異なる部分について説明する。本実施形態の信号供給回路１００は、第１実施形態の信号供給回路１００と異なり、経路選択部７６を含まず、経路の切り替えは制御部４０が行う。そのため、必要な構成要素の数を減らして、信号供給回路１００の回路規模を小さくできる。

本実施形態の信号供給回路１００では、制御部４０が生成するデジタル電圧制御信号ＶｃｄをＤＡＣ７４で変換して得られる電圧制御信号Ｖｃが発振部５０へ供給される。制御部４０は、通常時には、フィルター３２で生成された信号Ｖｃ１をＡＤＣ３４で変換して得られた値を、そのままデジタル電圧制御信号Ｖｃｄとする。つまり、通常時において、第１実施形態の信号供給回路１００では、発振部５０、比較部２０、経路選択部７６を含むループが構成されていたが、本実施形態の信号供給回路１００では、発振部５０、比較部２０、ＡＤＣ３４、制御部４０、ＤＡＣ７４を含むループが構成されている。ここで、ＡＤＣ３４とＤＡＣ７４とは互いに反対の変換処理を行うので、信号Ｖｃ１が電圧制御信号Ｖｃとして発振部５０へ供給されており、本実施形態の信号供給回路１００のループは、第１実施形態の信号供給回路１００のループと実質的に同じである。なお、通常時に、信号Ｖｃ１はＡＤＣ３４で変換されて記憶部４８に記憶される。

一方、外部クロック信号１１０が非定常である場合には、制御部４０は、フィルター３２で生成された信号Ｖｃ１をＡＤＣ３４で変換して得られた値を用いずに、第１実施形態と同じ手法でデジタル電圧制御信号Ｖｃｄを生成する。つまり、制御部４０は、記憶部４８から読み出した通常時の信号Ｖｃ１および温度情報ＴＰに基づいてデジタル電圧制御信号Ｖｃｄを生成し、第１実施形態の信号Ｖｃ２に相当する電圧制御信号Ｖｃを発振部５０へ供給する。

以上のように、本実施形態の信号供給回路１００も、出力クロック信号１２０を予備用のクロック信号１５０に切り替えた場合に、その周波数の精度や安定性が大きく低下することを回避することができる。さらに、第１実施形態の信号供給回路１００と異なり、経路選択部７６を含まず、経路の切り替えは制御部４０が行う。そのため、必要な構成要素の数を減らして、信号供給回路１００の回路規模を小さくできる。

２．電子機器
本実施形態の電子機器３００について、図５〜図６を用いて説明する。なお、図１〜図４と同じ要素については同じ番号、符号を付しており説明を省略する。

図５は、電子機器３００の機能ブロック図である。電子機器３００は、信号供給回路１００、ＣＰＵ３２０（Central Processing Unit）、操作部３３０、ＲＯＭ３４０（Read Only Memory）、ＲＡＭ３５０（Random Access Memory）、通信部３６０、表示部３７０、音出力部３８０を含んで構成されている。なお、電子機器３００は、図５の構成要素（各部）の一部を省略又は変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。

信号供給回路１００は、システムクロックとして用いられる出力クロック信号１２０（以下、クロックパルスという）をＣＰＵ３２０だけでなく各部に供給する（図示は省略）。ここで、信号供給回路１００は例えば原子発振器等から供給される周波数の精度や安定性が高い外部クロック信号１１０を受け取る。

ＣＰＵ３２０は、ＲＯＭ３４０等に記憶されているプログラムに従い、信号供給回路１００が出力するクロックパルスを用いて各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、ＣＰＵ３２０は、操作部３３０からの操作信号に応じた各種の処理、外部とデータ通信を行うために通信部３６０を制御する処理、表示部３７０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理、音出力部３８０に各種の音を出力させる処理等を行う。

操作部３３０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号をＣＰＵ３２０に出力する。

ＲＯＭ３４０は、ＣＰＵ３２０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。

ＲＡＭ３５０は、ＣＰＵ３２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ３４０から読み出されたプログラムやデータ、操作部３３０から入力されたデータ、ＣＰＵ３２０が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。

通信部３６０は、ＣＰＵ３２０と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。

表示部３７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成される表示装置であり、ＣＰＵ３２０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。

そして、音出力部３８０は、スピーカー等の音を出力する装置である。

上記の通り、信号供給回路１００は、通常時には外部クロック信号１１０をクロックパルスとして出力し、外部クロック信号１１０に異常等が生じた場合には予備用のクロック信号１５０をクロックパルスとして出力する。このとき、信号供給回路１００は、クロックパルスを予備用のクロック信号１５０に切り替えた場合でも、その周波数の精度や安定性が大きく低下することを回避することができる。そのため、電子機器３００の信頼性を向上させることが可能である。

電子機器３００としては種々のものが考えられる。例えば、ネットワークサーバー、パーソナルコンピューター（例えば、モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター）、携帯電話機などの移動体端末、ディジタルスチールカメラ、インクジェット式吐出装置（例えば、インクジェットプリンター）、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、移動体端末基地局用機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラー、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、ＰＤＲ（歩行者位置方位計測）等が挙げられる。特に、イーサーネット（登録商標）スイッチや移動体端末基地局用機器のベースバンド装置では精度の高いクロック信号を必要とするため、本願発明を適用すると有効である。

図６は、電子機器３００の一例であるネットワークサーバーの外観の一例を示す図である。電子機器３００であるネットワークサーバーは、表示部３７０としてＬＣＤを備えている。そして、電子機器３００であるネットワークサーバーが含む信号供給回路１００は、クロックパルスを予備用のクロック信号１５０に切り替えた場合でも、その周波数の精度や安定性が大きく低下することを回避することができる。そのため、電子機器３００であるネットワークサーバーの信頼性を向上させることが可能である。

３．移動体
本実施形態の移動体４００について、図７を用いて説明する。図７は、本実施形態の移動体４００の一例を示す図（上面図）である。図７に示す移動体４００は、信号供給回路４１０、エンジンシステム、ブレーキシステム、キーレスエントリーシステム等の各種の制御を行うコントローラー４２０、４３０、４４０、バッテリー４５０、バックアップ用バッテリー４６０を含んで構成されている。なお、本実施形態の移動体４００は、図７の構成要素（各部）の一部を省略又は変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。

信号供給回路４１０は、上記の信号供給回路１００に対応し、不図示の外部クロック信号１１０を受け取り、クロックパルスを出力する。その他の構成要素の詳細な説明は省略するが、移動体４００の移動に必要な制御を行うため高い信頼性が要求される。例えば、バッテリー４５０の他に、バックアップ用バッテリー４６０を備えることで信頼性を高めている。

信号供給回路４１０が出力するクロックパルスについても、外部クロック信号１１０に異常等が生じても継続して供給されることが要求され、このとき、移動体４００の信頼性
を低下させないことが必要である。上記のように、信号供給回路１００に対応する信号供給回路４１０は、クロックパルスを予備用のクロック信号１５０に切り替えた場合でも、その周波数の精度や安定性が大きく低下することを回避することができる。そのため、移動体４００の信頼性を低下させることもない。

このような移動体４００としては種々のものが考えられ、例えば、自動車（電気自動車も含む）、ジェット機やヘリコプター等の航空機、船舶、ロケット、人工衛星等が挙げられる。

４．その他
本発明は、上記の実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。

また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１０ 切替部、２０ 比較部、２１ バラクタダイオード、２６ 水晶振動子、２９ 発振回路、３０ 非定常検出部、３２ フィルター、３４ ＡＤＣ、４０ 制御部、４８ 記憶部、５０ 発振部、５２ 周波数制御部、５４ 周波数可変制御部、５６ 周波数温度補償部、５９ １次電圧発生回路、６０ ３次電圧発生回路、６２ 温度センサー、６３ ＡＦＣ回路、６８ａ ＡＧＣ、６８ｂ ＡＧＣ、７０ 温度センサー、７２ ＡＤＣ、７４ ＤＡＣ、７６ 経路選択部、１００ 信号供給回路、１００Ａ 信号供給回路、１１０ 外部クロック信号、１２０ 出力クロック信号、１５０ 予備用のクロック信号、３００ 電子機器、３２０ ＣＰＵ、３３０ 操作部、３４０ ＲＯＭ、３５０ ＲＡＭ、３６０ 通信部、３７０ 表示部、３８０ 音出力部、４００ 移動体、４１０ 信号供給回路、４２０ コントローラー、４３０ コントローラー、４４０ コントローラー、４５０ バッテリー、４６０ バックアップ用バッテリー、ＣＫ 遅延クロック信号、ＣＭＰ 信号、ＤＦＦ Ｄ型フリップフロップ、ＤＬＹ 遅延回路、ＥＲＲ 非定常検出信号、ＳＥＬ 信号、ＳＷ１ スイッチ、ＳＷ２ スイッチ、ＴＰ 温度情報、Ｖｃ 電圧制御信号、Ｖｃｄ デジタル電圧制御信号、ＸＯ 排他的論理和出力信号、ＸＯＲ 排他的論理和回路

Claims (8)

1. 第１周波数信号と、第２周波数信号とが供給され、前記第２周波数信号に基づく信号を出力する状態から前記第１周波数信号に基づく信号を出力する状態へ切り替え可能な切替部と、
   前記第１周波数信号の位相と前記第２周波数信号の位相とを比較した第１の信号に基づく第１制御信号によって前記第１周波数信号を制御する比較部と、
   前記第２周波数信号の非定常を検出し、前記第２周波数信号の非定常の有無に応じた第２の信号を生成する非定常検出部と、
   前記第２の信号に基づいて前記第２周波数信号が非定常であると判定した場合に、前記第２周波数信号が非定常を示す前の前記第１制御信号に基づく第２制御信号によって前記第１周波数信号を制御する制御部と、
   を含む、信号供給回路。
2. 周波数制御部を備えると共に、前記第１周波数信号を出力する発振部を含み、
   前記制御部は、
   前記第２制御信号に基づき前記周波数制御部を制御する、請求項１に記載の信号供給回路。
3. 前記周波数制御部は、
   可変容量を含む周波数可変制御部を含み、
   前記第２制御信号は、
   前記周波数可変制御部に供給され、前記可変容量の値を制御する、請求項２に記載の信号供給回路。
4. 前記周波数制御部は、
   温度補償を行う周波数温度補償部を含み、
   前記第２制御信号は、
   前記周波数温度補償部に供給され、周波数温度特性を制御する、請求項３に記載の信号供給回路。
5. 前記制御部は、
   温度情報を受け取り、
   前記温度情報に基づいて前記第１周波数信号の特性を制御する、請求項１から４のいずれか１項に記載の信号供給回路。
6. 前記非定常検出部は、
   前記第２周波数信号と前記第１周波数信号との排他的論理和演算に基づいて前記第２周波数信号の非定常を検出する、請求項１から５のいずれか１項に記載の信号供給回路。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の信号供給回路を含む電子機器。
8. 請求項１から６のいずれか１項に記載の信号供給回路を含む移動体。

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