JP2021022853A - 回路装置、発振器、電子機器、及び移動体 - Google Patents
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Abstract
Description
振動子を発振させることで第1発振信号を生成する第1発振回路と、
第2発振信号を生成する第2発振回路と、
デジタル回路と、
を備え、
前記第1発振回路が動作を開始してから安定動作を開始するまでの起動期間の少なくとも一部において、前記デジタル回路は、前記第2発振信号に基づいて動作し、且つ、前記第2発振信号の周波数は、変化するように制御される。
前記起動期間において、前記第2発振回路の周波数は、ランダムに変化するように制御されてもよい。
前記起動期間が経過した後、前記デジタル回路は、前記第1発振信号に基づいて動作してもよい。
前記起動期間が経過した後、前記第2発振回路は、前記第2発振信号の出力を停止してもよい。
前記第2発振回路は、CRオシレーター又はリングオシレーターを含んでもよい。
前記第2発振回路は、
前記第1発振信号の位相と前記第2発振信号の位相とを比較する位相比較回路と、
前記位相比較回路の出力信号に基づく第3発振信号を出力する電圧制御発振回路と、
前記第3発振信号を分周し、前記第2発振信号として出力する分周回路と、
を含んでもよい。
前記第3発振信号の周波数が制御されることで、前記第2発振信号の周波数が、変化するように制御されてもよい。
前記分周回路の分周比が制御されることで、前記第2発振信号の周波数が、変化するように制御されてもよい。
前記第1発振回路の動作を制御するための動作設定情報を記憶する記憶部を備え、
前記デジタル回路は、前記動作設定情報に基づいて、前記第1発振回路の動作を制御するプログラマブルロジックコントローラーを含んでもよい。
前記振動子と、を備える。
1.1 第1実施形態
[発振器の機能構成]
図1は本実施形態の発振器1の機能ブロック図である。図1に示すように、発振器1は、集積回路素子10と振動子2とを含む。
よって設定された分周比で分周した信号を出力バッファー62に出力する。出力バッファー62は、VDDO端子を介して供給される電源電圧に基づいて、出力分周回路61から出力される信号を、制御信号OUTctrlによって選択された出力形式の信号に変換し、OUT端子及びOUTB端子の少なくとも一方を介して集積回路素子10の外部に出力する。例えば、制御信号OUTctrlによってPECL(Positive Emitter Coupled Logic)出力、LVDS(Low Voltage Differential Signaling)出力、HCSL(High-Speed Current Steering Logic)出力等の差動信号の出力形式が選択された場合、出力バッファー62は、OUT端子及びOUTB端子を介して当該差動信号の形式に変換された信号を出力する。また、制御信号OUTctrlによって出力形式としてCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)出力等のシングルエンド信号の出力形式が選択された場合、出力バッファー62は、OUT端子又はOUTB端子を介してシングルエンド信号に変換された信号を出力する。なお、出力バッファー62は、制御信号OUTctrlに応じて、信号の出力を実行するのか、又は停止するかを制御してもよい。
憶回路80は、第1発振回路20、及び第2発振回路30の動作を制御するための動作設定情報を記憶し、PLC52は、動作設定情報に基づいて、第1発振回路20、及び第2発振回路30の動作を制御する。ここで、制御回路50がデジタル回路の一例であり、記憶回路80が記憶部の一例であり、制御回路50に含まれるPLC52がプログラマブルロジックコントローラーの一例である。
ここで、周波数制御信号Sfcに基づいて発振信号Soscの周波数を変化させるための第2発振回路30の構成の一例について説明する。なお、以下の説明において周波数制御信号Sfcは、3ビットの周波数制御データSfc−1,Sfc−2,Sfc−3を含む信号であるとして説明を行う。
切替スイッチ313は、周波数制御データSfc−1に従い、共通端子と第1切替端子とを電気的に接続するのか、又は共通端子と第2切替端子とを電気的に接続するのかを切り替える。すなわち、切替スイッチ313は、周波数制御データSfc−1に従い、インバーター311の出力端から出力された信号を共通端子に入力するのか、又はインバーター312の出力端から出力された信号を共通端子に入力するのかを切り替える。これにより、遅延回路310の入力端に入力された信号が、インバーター311を介して遅延回路310の出力端に伝搬されるのか、又はインバーター311よりも信号の伝搬に要する時間の大きなインバーター312を介して遅延回路310の出力端に伝搬されるのかが切り替えられる。すなわち、遅延回路310における信号の伝搬に要する時間は、周波数制御データSfc−1により制御される。
えられる。すなわち、遅延回路330における信号の伝搬に要する時間は、周波数制御データSfc−3により制御される。
以上のように構成された発振器1の起動時の動作について、図3を用いて説明する。図3は、発振器1が動作を開始してから安定動作に移行するまでの動作を説明するためのタイミングチャートである。図3には、発振信号Scryの信号波形の一例を波形Wcryとして模式的に示し、発振信号Scryの発振周波数の一例を周波数Fcryとして模式的に示し、発振信号Scryの電圧振幅の一例を振幅Vcryとして模式的に示している。同様に図3には、発振信号Soscの信号波形の一例を波形Woscとして模式的に示し、発振信号Soscの発振周波数の一例を周波数Foscとして模式的に示し、発振信号Soscの電圧振幅の一例を振幅Voscとして模式的に示している。
て、第1発振回路20、及び第2発振回路30に電圧Vddが供給されることで、第1発振回路20、及び第2発振回路30は、動作を開始する。このとき、第1発振回路20が出力する発振信号Scryの振幅Vcryは閾値Vthより小さい。そのため、電圧振幅検出回路40は、ローレベルの検出信号Sdetを制御回路50に出力する。これにより、制御回路50に含まれるマルチプレクサー51は、第2発振回路30が出力する発振信号Soscを発振信号Sclkとして選択する。したがって、制御回路50は、発振信号Soscに基づいて動作を開始する。
開始してから安定動作を開始するまでの期間Δt1又は期間Δt2の少なくとも一部において、発振信号Soscに基づいて動作する。この場合において、第2発振回路が出力する発振信号Soscの周波数は、周波数制御信号Sfcにより変化するように制御されている。
以上のように、本実施形態における発振器1では、集積回路素子10において、振動子2を発振させることで発振信号Scryを出力する第1発振回路が時刻t0で動作を開始してから安定動作を開始するまでの起動期間の少なくとも一部において、制御回路50は、周波数が変化するように制御されている発振信号Soscにより動作する。すなわち、第1発振回路20の起動期間において、第1発振回路20が出力する発振信号Scryの周波数と、制御回路50が動作するための発振信号Soscの周波数とが、継続して同等の値の周波数となるおそれが低減される。したがって、第1発振回路20が出力する発振信号Scryの周波数に対して、制御回路50が動作するための発振信号Soscの周波数が逆相になるおそれも低減される。その結果、第1発振回路20の起動に対して、制御回路50が動作するための発振信号Soscが阻害するおそれが低減される。そして、第1発振回路20の起動を阻害するおそれを低減しつつ、並行して制御回路50の動作を開始できることで、集積回路素子10、及び発振器1の起動が遅くなるおそれが低減される。
以上に説明した第1実施形態の発振器1において、制御回路50は、疑似乱数信号を生成する疑似乱数生成回路を備えてもよい。そして、制御回路50は、当該疑似乱数生成回路により生成された疑似乱数信号と、PLC52が読み出した周波数情報とに基づいて、第2発振回路30から出力される発振信号Soscの周波数を制御するための周波数制御信号Sfcを生成してもよい。すなわち、第1発振回路20が動作を開始してから安定動作を開始するまでの期間Δt1又は期間Δt2の少なくとも一部において、第2発振回路30が出力する発振信号Soscの周波数は、ランダムに変化するように制御されてもよい。
て同等の値の周波数となるおそれがさらに低減される。したがって、第1発振回路20が出力する発振信号Scryの周波数に対して、制御回路50が動作するための発振信号Soscの周波数が逆相になるおそれがさらに低減される。その結果、第1発振回路20の起動に対して、制御回路50が動作するための発振信号Soscが阻害するおそれがさらに低減される。よって、集積回路素子10、及び発振器1の起動が遅くなるおそれがさらに低減される。
第2実施形態における発振器1の構成、及び動作について図5を用いて説明する。第2実施形態における発振器1では、集積回路素子10がPLL回路100を備える点で第1実施形態における発振器1、及び集積回路素子10と異なる。なお、第2実施形態における発振器1の構成、及び動作を説明するにあたり、第1実施形態の発振器1と同様の構成については同じ符号を付し、その説明を簡略、若しくは省略する場合がある。
第3実施形態における発振器1の構成及び動作について、図6及び図7を用いて説明する。第3実施形態における発振器1では、集積回路素子10が備えるPLL回路100が、第1実施形態、及び第2実施形態における第2発振回路30と同様の機能を備える点で、第1実施形態及び第2実施形態における発振器1と異なる。なお、第3実施形態における発振器1の構成及び動作を説明するにあたり、第1実施形態及び第2実施形態の発振器1と同様の構成については、同じ符号を付し、その説明を簡略、若しくは省略する場合がある。
図8は、本実施形態の電子機器の構成の一例を示す機能ブロック図である。また、図9は、本実施形態の電子機器の一例であるスマートフォンの外観の一例を示す図である。
加した構成としてもよい。
挙げられる。
することにより、例えば通信基地局などに利用可能な、周波数精度の高い、高性能、高信頼性を所望される電子機器500を実現することも可能である。
図10は、本実施形態の移動体の一例を示す図である。図10に示す移動体400は、発振器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は、図10の構成要素の一部を省略し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
制御発振器、141…電流源、142,143…インダクター、144,145…可変容量ダイオード、146,147…トランジスター、150…第1分周回路、160…第2分周回路、310…遅延回路、311,312…インバーター、313…切替スイッチ、320…遅延回路、321,322…インバーター、323…切替スイッチ、330…遅延回路、331,332…インバーター、333…切替スイッチ、340…インバーター、400…移動体、410…発振器、420,430,440…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、500…電子機器、510…発振器、512…集積回路素子、513…振動子、520…CPU、530…操作部、540…ROM、550…RAM、560…通信部、570…表示部
Claims (12)
- 振動子を発振させることで第1発振信号を生成する第1発振回路と、
第2発振信号を生成する第2発振回路と、
デジタル回路と、
を備え、
前記第1発振回路が動作を開始してから安定動作を開始するまでの起動期間の少なくとも一部において、前記デジタル回路は、前記第2発振信号に基づいて動作し、且つ、前記第2発振信号の周波数は、変化するように制御される、回路装置。 - 前記起動期間において、前記第2発振回路の周波数は、ランダムに変化するように制御される、請求項1に記載の回路装置。
- 前記起動期間が経過した後、前記デジタル回路は、前記第1発振信号に基づいて動作する、請求項1又は2に記載の回路装置。
- 前記起動期間が経過した後、前記第2発振回路は、前記第2発振信号の出力を停止する、請求項3に記載の回路装置。
- 前記第2発振回路は、CRオシレーター又はリングオシレーターを含む、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の回路装置。
- 前記第2発振回路は、
前記第1発振信号の位相と前記第2発振信号の位相とを比較する位相比較回路と、
前記位相比較回路の出力信号に基づく第3発振信号を出力する電圧制御発振回路と、
前記第3発振信号を分周し、前記第2発振信号として出力する分周回路と、
を含む、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の回路装置。 - 前記第3発振信号の周波数が制御されることで、前記第2発振信号の周波数が、変化するように制御される、請求項6に記載の回路装置。
- 前記分周回路の分周比が制御されることで、前記第2発振信号の周波数が、変化するように制御される、請求項6に記載の回路装置。
- 前記第1発振回路の動作を制御するための動作設定情報を記憶する記憶部を備え、
前記デジタル回路は、前記動作設定情報に基づいて、前記第1発振回路の動作を制御するプログラマブルロジックコントローラーを含む、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の回路装置。 - 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の回路装置と、
前記振動子と、を備える発振器。 - 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の回路装置を備える、電子機器。
- 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の回路装置を備える、移動体。
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