JP2021048460A - 回路装置、発振器、電子機器及び移動体 - Google Patents
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Abstract
【課題】ヒーターでの消費電流の増加が原因で電源電圧が不安定になることによるデータ転送エラーの発生等を抑制できる回路装置等の提供。【解決手段】回路装置20は、振動子10を発振させて発振信号OSCKを生成する発振回路30と、振動子10に対応して設けられたヒーター2を制御するオーブン制御回路40と、制御データDCNを記憶する不揮発性メモリー70と、不揮発性メモリー70から転送される制御データDCNを保持する保持回路80と、保持回路80に保持された制御データDCNに基づく処理を行う処理回路50を含む。処理回路50は、電源電圧が供給された後、不揮発性メモリー70から保持回路80に制御データDCNを転送する処理を行い、制御データDCNの転送が終了した後、データ転送終了信号に基づいて、オーブン制御回路40の動作を開始させる。【選択図】図1
Description
本発明は、回路装置、発振器、電子機器及び移動体等に関する。
従来より、OCXO(oven controlled crystal oscillator)と呼ばれる発振器が知られている。OCXOは、例えば基地局、ネットワークルーター、測定機器等における基準信号源として用いられている。例えば特許文献1には、回路装置の外部に設けられた温度センサーを用いることで、温度検出データの温度分解能を向上させたOCXOが開示されている。
OCXOにおける温度補償処理等のデジタル信号処理は、例えば起動時にメモリーからレジスターに転送されたデータを用いて行うことができる。しかしながら、OCXOにおいてオーブン制御を開始した直後は、周囲温度によってはヒーターでの消費電流が急激に増大することがあり、この消費電流の急激な増大を原因とする電圧降下により、電源電圧が一時的に不安定になってしまう。一方、デジタル信号処理の高度化に伴い、起動時にメモリーからレジスターに転送されるデータの量が増加しており、このデータ量の増加によりデータの転送時間が長くなってしまう。従って、このような長いデータ転送時間において、ヒーターでの消費電流の急激な増加が原因で電源電圧が不安定になると、データ転送エラーなどの問題が発生してしまう。
本開示の一態様は、振動子を発振させて発振信号を生成する発振回路と、前記振動子に対応して設けられたヒーターを制御するオーブン制御回路と、制御データを記憶する不揮発性メモリーと、前記不揮発性メモリーから転送される前記制御データを保持する保持回路と、前記保持回路に保持された前記制御データに基づく処理を行う処理回路と、を含み、前記処理回路は、電源電圧が供給された後、前記不揮発性メモリーから前記保持回路に前記制御データを転送する処理を行い、前記制御データの転送が終了した後、データ転送終了信号に基づいて、前記オーブン制御回路の動作を開始させる回路装置に関係する。
以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲の記載内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが必須構成要件であるとは限らない。
1.回路装置
図1に本実施形態の回路装置20の構成例を示す。回路装置20は、振動子10を発振させる発振回路30と、オーブン制御回路40と、処理回路50と、不揮発性メモリー70と、保持回路80を含む。回路装置20は、例えば半導体プロセスにより製造されるIC(Integrated Circuit)であり、例えば半導体基板上に回路素子が形成された半導体チップである。また本実施形態の発振器4は振動子10と回路装置20を含む。また発振器4はヒーター2を含む。振動子10は回路装置20に電気的に接続されている。例えば振動子10及び回路装置20を収納するパッケージの内部配線、ボンディグワイヤー又は金属バンプ等を用いて、振動子10と回路装置20は電気的に接続されている。
図1に本実施形態の回路装置20の構成例を示す。回路装置20は、振動子10を発振させる発振回路30と、オーブン制御回路40と、処理回路50と、不揮発性メモリー70と、保持回路80を含む。回路装置20は、例えば半導体プロセスにより製造されるIC(Integrated Circuit)であり、例えば半導体基板上に回路素子が形成された半導体チップである。また本実施形態の発振器4は振動子10と回路装置20を含む。また発振器4はヒーター2を含む。振動子10は回路装置20に電気的に接続されている。例えば振動子10及び回路装置20を収納するパッケージの内部配線、ボンディグワイヤー又は金属バンプ等を用いて、振動子10と回路装置20は電気的に接続されている。
振動子10は、電気的な信号により機械的な振動を発生する素子である。具体的には振動子10は、恒温槽を備える恒温槽型水晶発振器(OCXO)に内蔵されている振動子である。振動子10は、例えば水晶振動片などの振動片により実現できる。例えば振動子10は、カット角がATカットやSCカットなどの厚みすべり振動する水晶振動片などにより実現できる。なお本実施形態の振動子10は、例えば厚みすべり振動型以外の振動片や、水晶以外の材料で形成された圧電振動片などの種々の振動片により実現できる。例えば振動子10として、SAW(Surface Acoustic Wave)共振子や、シリコン基板を用いて形成されたシリコン製振動子としてのMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)振動子等を採用してもよい。
発振回路30は振動子10を発振させて発振信号OSCKを生成する。例えば発振回路30は、回路装置20の振動子接続用のパッドT1、T2を介して振動子10に電気的に接続され、振動子10を発振させることで発振信号OSCKを生成する。例えば発振回路30は、パッドT1、T2に接続される信号線L1、L2を介して振動子10を駆動して、振動子10を発振させる。発振回路30は、パッドT1、T2との間に設けられた発振用の駆動回路などを含む。例えば発振回路30は、駆動回路を実現するバイポーラートランジスターなどのトランジスターと、キャパシターや抵抗などの能動素子により実現できる。駆動回路は、発振回路30のコア回路であり、駆動回路が、振動子10を電流駆動又は電圧駆動することで、振動子10を発振させる。発振回路30としては、例えばピアース型、コルピッツ型、インバーター型又はハートレー型などの種々のタイプの発振回路を用いることができる。また発振回路30に、可変容量回路を設け、この可変容量回路の容量の調整により、発振周波数を調整できるようにしてもよい。可変容量回路は、バラクターなどの可変容量素子により実現できる。なお本実施形態における接続は電気的な接続である。電気的な接続は、電気信号が伝達可能に接続されていることであり、電気信号による情報の伝達が可能となる接続である。電気的な接続は能動素子等を介した接続であってもよい。
オーブン制御回路40は、振動子10に対応して設けられたヒーター2を制御する。例えばオーブン制御回路40は、恒温槽を有するオーブン型の振動子10のオーブン制御を行う。即ちオーブン制御回路40は、ヒーター2を制御することで、振動子10が設けられるオーブンである恒温槽の温度制御を行う。恒温槽はシングルオーブン型であってもよいし、ダブルオーブン型であってもよい。具体的にはオーブン制御回路40は、振動子10に対応して設けられるオーブン制御用の温度センサーからの温度検出結果に基づいて、ヒーター2の発熱を制御する。温度センサーは例えば回路装置20の外部に設けられる。なお回路装置20の内部に設けられる温度センサーを用いてもよい。例えばオーブン制御回路40は、オーブン制御用の電圧信号であるオーブン制御信号VOVをヒーター2に出力することで、ヒーター2の発熱温度を制御する。ヒーター制御信号であるオーブン制御信号VOVはパッドT3を介して、回路装置20の外部に設けられるヒーター2に出力される。そしてオーブン制御回路40は、恒温槽の温度であるオーブン温度が設定温度になるように温度調整を行う。ヒーター2は、例えばオーブン温度の調整用の発熱素子である。ヒーター2は、振動子10に対応して設けられており、振動子10に対応する場所に設けられている。具体的にはヒーター2は振動子10と共に恒温槽内に配置されている。例えばヒーター2は振動子10の近傍に配置される。
不揮発性メモリー70は各種の情報を記憶する不揮発性タイプのメモリーである。具体的には不揮発性メモリー70は制御データDCNを記憶する。制御データDCNは、回路装置20の制御用のデータであり、回路装置20の制御や動作のための各種の設定用のデータである。保持回路80は各種の情報を一時的に記憶する回路である。具体的には保持回路80は、不揮発性メモリー70から転送される制御データDCNを保持する。即ち保持回路80は制御データDCNを一時的に記憶する。不揮発性メモリー70としては、例えばデータの電気的な消去が可能なEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)や、FAMOS(Floating gate Avalanche injection MOS)などを用いたOTP(One Time Programmable)のメモリーなどを用いることができる。或いは不揮発性メモリーは、ヒューズセルを用いたメモリーであってもよい。保持回路80は後述の図2に示すようにレジスター82やRAM84により実現できる。
処理回路50は各種の処理を行う。具体的には処理回路50は、保持回路80に保持された制御データDCNに基づく処理を行う。例えば処理回路50は、回路装置20の各回路を制御するための処理を行ったり、温度補償処理やデジタルフィルター処理等のデジタル信号処理を行う。処理回路50は、例えばゲートアレイ等の自動配置配線によるASIC(Application Specific Integrated Circuit)の回路により実現できる。或いは処理回路50を、CPUやDSPなどのプロセッサーにより実現してもよい。
そして本実施形態では、処理回路50は、電源電圧が供給された後、不揮発性メモリー70から保持回路80に制御データDCNを転送する処理を行い、制御データDCNの転送が終了した後、オーブン制御回路40の動作を開始させる。具体的には後述の図2のデータ転送終了信号TENDに基づいて、オーブン制御回路40の動作を開始させる。即ち、データ転送終了信号TENDがアクティブになったときに、オーブン制御回路40の動作を開始させる。例えば処理回路50は、回路装置20に電源電圧が供給されると、不揮発性メモリー70から保持回路80に制御データDCNを転送する指示を行う。例えば電源投入によりパワーオンリセットが解除されると、制御データDCNの転送指示が行われる。これにより不揮発性メモリー70に記憶されている制御データDCNが読み出されて、保持回路80に転送される。そして制御データDCNが保持回路80に転送されて保持された後に、処理回路50はオーブン制御回路40の動作を開始させる指示を行う。これによりオーブン制御回路40が起動して、オーブン制御回路40によるヒーター2の制御が行われるようになる。即ちオーブン制御回路40が、温度センサーの温度検出結果に応じたオーブン制御信号VOVをヒーター2に出力し、これにより振動子10が設けられた恒温槽の温度が制御されるようになる。例えば恒温槽の温度が一定範囲内になるように制御される。
例えばオーブン制御の起動時には、ヒーター2に消費電流が急激に流れてしまい、これにより回路装置20に供給されるVDDの電源電圧が変動したり、GNDの電源電圧が変動して、不安定になってしまう。このように電源電圧が不安定な状態で、不揮発性メモリー70から保持回路80への制御データDCNが転送されると、データ転送エラーなどの問題が発生するおそれがある。例えば処理回路50が、OCXOにおける温度補償処理等のデジタル信号処理を行う場合には、不揮発性メモリー70から保持回路80に転送される制御データDCNのデータ量が多くなるため、データ転送期間も長くなる。例えば制御データDCNのデータ量が数百ビットである場合には、データ転送期間の長さは数μs程度であるが、高精度のデータ信号処理を行う場合には、データ転送期間の長さが数ms以上になってしまう。従って、このような長いデータ転送期間で、電源電圧が不安定になってしまうと、データ転送エラーにより、制御データDCNとして誤ったデータが転送されてしまう事態が生じる。このような誤った制御データDCNにより、回路装置20の制御が行われたり、デジタル信号処理が行われると、回路装置20が誤動作してしまったり、温度補償処理等のデジタル信号処理として誤った処理が行われてしまう問題が発生してしまう。
この点、本実施形態では、電源電圧が供給された後に、直ぐにはオーブン制御回路40の動作は開始せずに、オーブン制御回路40の動作開始前に、不揮発性メモリー70から保持回路80への制御データDCNの転送が行われる。そして保持回路80への制御データDCNの転送終了後に、オーブン制御回路40の動作開始が指示されて、オーブン制御回路40によるヒーター2の制御が開始する。このようにすれば、不揮発性メモリー70から保持回路80への制御データDCNのデータ転送期間においては、オーブン制御回路40の動作は開始せず、ヒーター2を制御するオーブン制御は行われないようになり、ヒーター2での消費電流の急激な増加が原因で電源電圧が不安定になってしまうのが防止される。従って、データ転送期間において電源電圧が不安定になることで誤った制御データDCNが保持回路80に転送されてしまう事態を抑制できるようになる。即ち、ヒーター2での急激な電流消費により電源電圧が不安定になる前に、制御データDCNのデータ転送を終了できるため、データ転送が不正確になってしまうリスクを低減できるようになる。例えば適正なオーブンのフィードバック制御が行われるまでには、数秒の時間が必要であるため、数ms程度のデータ転送期間の終了を待っても、それによる悪影響は極めて小さい。
図2に回路装置20の詳細な構成例を示す。なお本実施形態の回路装置20は図2の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。例えば温度センサーや、温度センサーからの温度検出電圧をA/D変換するA/D変換回路などを回路装置20に設けてもよい。
回路装置20はパワーオンリセット回路24を含む。パワーオンリセット回路24は、外部からの電源電圧VDDが電源端子であるパッドT5を介して供給されて、パワーオンリセット信号XPORを出力する。この電源電圧VDDは、ヒーター2にも供給される。なおGNDの電源電圧はGND端子であるパッドT6を介して回路装置20に入力され、回路装置20が備える各回路に供給される。例えば電源電圧VDDは発振器4の外部接続端子を介して入力されて、回路装置20やヒーター2に供給される。またヒーター2にはGNDの電源電圧も供給される。そしてパワーオンリセット回路24は、電源電圧VDDが供給されて、電源電圧VDDが所与の電圧以上になると、パワーオンリセット信号XPORをLレベルからHレベルに変化させて、例えば処理回路50のリセット状態を解除する。パワーオンリセット信号XPORの「X」は負論理を意味し、パワーオンリセット信号XPORがLレベルの場合には、処理回路50はリセット状態になり、パワーオンリセット信号XPORがHレベルになると、リセット状態が解除される。これにより処理回路50が動作を開始して、例えば不揮発性メモリー70から保持回路80への制御データDCNの転送を指示する。具体的には処理回路50は、転送開始信号TSTAを不揮発性メモリー70に出力することで、制御データDCNの転送開始を指示する。
また回路装置20は振幅検出回路22を含む。振幅検出回路22は、発振回路30の発振信号OSCKの振幅を検出する。振幅検出回路22は、例えば発振信号OSCKのピークを検出して保持するピーク検出回路などにより実現できる。そして振幅検出回路22は、発振回路30の動作がイネーブルになった後、発振信号OSCKの振幅が所定値を超えたことを検出したときに、検出信号DETをアクティブにする。例えば検出信号DETをLレベルからHレベルに変化させる。処理回路50は、振幅検出回路22が、発振信号OSCKの振幅が所定値を超えたことを検出したとき、不揮発性メモリー70から保持回路80への制御データDCNの転送を開始する処理を行う。例えば処理回路50は、パワーオンリセット信号XPORによるリセット状態の解除後、発振信号OSCKの振幅が所定値を超えて、振幅検出回路22からの検出信号DETがアクティブになると、転送開始信号TSTAをアクティブにして、不揮発性メモリー70から保持回路80への制御データDCNの転送を指示する。
また回路装置20は、クロック信号出力回路90を含む。クロック信号出力回路90は、発振回路30から発振信号OSCKが入力されて、発振信号OSCKに基づくクロック信号CLKを、クロック出力端子であるパッドT4を介して外部に出力する。このクロック信号CLKは例えば発振器4の外部接続端子を介して発振器4の外部に出力される。クロック信号出力回路90は、周波数調整回路92とバッファー回路94を含む。周波数調整回路92は、発振信号OSCKの周波数を調整して、所望の周波数のクロック信号CLKを生成する。バッファー回路94は、生成されたクロック信号CLKをバッファリングしてパッドT4を介して外部に出力する。
周波数調整回路92は、例えばフラクショナル−N型のPLL回路などにより実現できる。フラクショナル−N型のPLL回路は、発振信号OSCKである基準クロック信号と、フラクショナル−N型のPLL回路の出力クロック信号を分周回路により分周したフィードバッククロック信号との位相比較を行う。そしてデルタシグマ変調回路を用いて小数の分周比を設定することで、フラクショナル−N型のPLL回路が実現される。そして例えば処理回路50が、温度補償データに基づいて、周波数調整回路92であるフラクショナル−N型のPLL回路に設定される分周比データの設定処理を行うことで、温度補償処理が実現される。また分周比データの設定により、クロック信号CLKの周波数を、アプリケーションにより要求される所望の周波数に設定できる。バッファー回路94はクロック信号CLKをバッファリングして外部に出力するための回路である。なお出力されるクロック信号CLKの信号形式は、シングルエンドのCMOSの信号形式であってもよい。或いは、LVDS(Low Voltage Differential Signaling)、PECL(Positive Emitter Coupled Logic)、HCSL(High Speed Current Steering Logic)、又は差動のCMOS(Complementary MOS)などの信号形式であってもよい。またこれらの信号形式の中から所望の信号形式を選択できる構成になっていてもよい。
処理回路50は、デジタル信号処理を行うデジタル信号処理回路52を含む。デジタル信号処理回路52は、DSP(Digital Signal Processor)として動作し、例えば振動子10の発振周波数の温度補償処理を含むデジタル信号処理を行う。またデジタル信号処理回路52は、デジタル信号処理としてデジタルフィルター処理を行う。例えばFIR(Finite Impulse Response)やIIR(Infinite Impulse Response)などのデジタルフィルター処理を行う。またデジタル信号処理回路52は、エージング補正のためのデジタル信号処理を行ってもよい。例えばエージング補正のためのデジタル信号処理としてカルマンフィルター処理などを行う。またデジタル信号処理回路52は、デジタル信号処理としてニューラルネットワーク処理を行ってもよい。例えば回路装置20の外部に設けられた温度センサーや内部に設けられた温度センサーからの温度検出結果に基づいて、振動子10の温度を類推するAI(Artificial Intelligence)のニューラルネットワーク処理を行う。
また処理回路50は、起動制御回路54と転送制御回路56を含む。起動制御回路54は、オーブン制御回路40の起動制御を行う。即ちオーブン制御回路40の起動シーケンスの制御を行う。例えば起動制御回路54は、オーブン制御の開始信号STOVをオーブン制御回路40に出力することで、オーブン制御回路40の起動制御を行う。転送制御回路56は、不揮発性メモリー70の転送制御を行う。即ち不揮発性メモリー70から保持回路80への制御データDCNの転送制御を行う。例えば起動制御回路54は、転送開始信号TSTAを不揮発性メモリー70に出力することで、制御データDCNの転送制御を行う。これらの起動制御回路54、転送制御回路56の詳細については後述する。
保持回路80は、レジスター82とRAM84を含む。レジスター82は、制御データDCNとして、回路装置20の動作設定用の各種データを保持する。例えば制御データは、発振回路30の動作を制御する動作制御データと、デジタル信号処理に用いるデジタル信号処理用データを含む。そしてレジスター82は動作制御データを保持する。レジスター82は、例えばフリップフロップ回路などにより実現できる。RAM84は、制御データDCNとして各種のデータを記憶するメモリーであり、例えばSRAMなどにより実現できる。例えばRAM84は、デジタル信号処理用データを保持する。即ちRAM84は、制御データDCNとして、デジタル信号処理回路52が実行するデジタル信号処理に用いられるデジタル信号処理用データを保持する。このようにすれば、不揮発性メモリー70からレジスター82に転送された発振回路30の動作制御データを用いて、発振回路30の発振動作を開始させる制御が可能になる。具体的には処理回路50が、発振回路30に出力する発振の開始信号STOSをアクティブにすることで、発振回路30の発振動作が開始する。そして、このようにして振動子10を用いた発振回路30の発振動作が開始されて、発振信号OSCKが生成された後に、不揮発性メモリー70からRAM84に転送されたデジタル信号処理用データを用いて、デジタル信号処理回路52による温度補償処理等のデジタル信号処理を実行できるようになる。
図3にレジスター82とRAM84の記憶内容の一例を示す。図3に示すように、レジスター82には、例えば発振イネーブル、オーブン制御イネーブル、出力イネーブルなどの動作制御データが制御データDCNとして記憶される。またレジスター82には、周波数調整データが制御データDCNとして記憶される。発振イネーブルのデータは、発振回路30の動作をイネーブルにしたりディスエーブルにするビットデータであり、発振回路30の動作制御データである。オーブン制御イネーブルのデータは、オーブン制御回路40の動作をイネーブルしたりディスエーブルにするビットデータであり、オーブン制御回路40の動作制御データである。出力イネーブルのデータは、クロック信号出力回路90のクロック信号CLKの出力をイネーブルにしたりディスエーブルにするビットデータである。またレジスター82には、クロック信号CLKの周波数を調整するための周波数調整データが制御データDCNとして記憶される。この周波数調整データに基づいて、クロック信号CLKの周波数を、アプリケーションにより要求される所望の周波数に設定できる。例えば周波数調整回路92がフラクショナル−N型のPLL回路により構成される場合には、PLL回路の基準となる分周比を設定する分周比データが周波数調整データとしてレジスター82に記憶される。
RAM84には、デジタル信号処理用データとして、温度補償処理に用いる温度補償係数データや、デジタルフィルター処理に用いるデジタルフィルター係数データが記憶される。なおデジタル信号処理用データは、温度補償係数データ及びデジタルフィルター係数データの少なくとも1つを含めばよい。温度補償係数データは、デジタル信号処理回路52が行う温度補償処理用の係数データであり、振動子10の周波数温度特性を補償する温度補償電圧が多項式により近似される場合の多項式の係数のデータである。例えば5次多項式により温度補償電圧が近似される場合には、多項式の0次係数、1次係数、2次係数、3次係数、4次係数、5次係数を設定するためのデータが温度補償係数データとしてRAM84に記憶される。なお多項式の次数は5次に限定されず、4次以下であってもよいし、6次以上であってもよい。デジタルフィルター係数データは、デジタル信号処理回路52が行うデジタルフィルター処理用の係数データである。デジタルフィルター係数データは、FIRのローパスフィルター等の係数データであってもよいし、カルマンフィルター処理用の係数データであってもよい。またRAM84には、ニューラルネットワーク処理用のデータが記憶される。例えばデジタル信号処理回路52が、回路装置20の外部に設けられた温度センサーや回路装置20の内部に設けられた温度センサーからの温度検出結果に基づくニューラルネットワーク処理により、振動子10の温度を推定する場合に、このニューラルネットワーク処理に必要なデータが、RAM84に記憶される。例えばニューラルネットワーク処理の係数、ゲイン又はオフセットなどを設定するためのデータが記憶される。
このように本実施形態においてRAM84に記憶されるデジタル信号処理用データは、温度補償係数データ及びデジタルフィルター係数データの少なくとも1つを含む。例えば温度補償係数データやデジタルフィルター係数データはデータ量が大きい。そしてRAM84は、レジスター82に比べて、少ない回路面積で、より大きなデータ量のデータを記憶可能である。従って、不揮発性メモリー70から転送される制御データDCNとして、温度補償係数データやデジタルフィルター係数データをRAM84に記憶すれば、レジスター82に記憶する場合に比べて、少ない回路面積でのデータ記憶が可能になり、回路装置20の小規模化を図れる。
図4は、本実施形態の回路装置20の動作を説明する信号波形例である。電源電圧VDDが供給された後、タイミングt1において、電源電圧VDDがパワーオンリセット解除のしきい値電圧を超えると、パワーオンリセット回路24がパワーオンリセット信号XPORをLレベルからHレベルに変化させる。これにより処理回路50のリセット状態が解除されて、処理回路50が動作を開始する。そして処理回路50が発振の開始信号STOSをアクティブにすることで、発振回路30の発振動作が開始する。
またタイミングt1でリセット状態が解除されたときに、レジスター82にはレジスター値の初期値が設定されている。例えば電源電圧VDDが供給された後、レジスター82に保持されるレジスター値は初期値に設定される。具体的にはレジスター82を構成する複数のフリップフロップ回路のうち、初期値として「0」を記憶するフリップフロップ回路はリセット端子がアクティブに設定され、初期値として「1」を記憶するフリップフロップ回路はセット端子がアクティブに設定される。これにより、これらの複数のフリップフロップ回路により保持されるレジスター値が初期値に設定される。そして、レジスター82のレジスター値が初期値に設定されることで、このレジスター値により設定される回路装置20の各種の設定値も初期値に設定される。即ちレジスター82のレジスター値により設定される各種の設定信号の電圧レベルが、レジスター値の初期値に対応する電圧レベルに設定される。これにより回路装置20の各回路は、レジスター値の初期値に応じた動作を行うようになる。例えば図2の発振動作の開始信号STOSは、レジスター値の初期値によりアクティブの電圧レベルになり、発振回路30の発振動作がイネーブルになる。これにより、電源電圧VDDが供給された後、発振回路30の発振動作が開始するようになる。一方、クロック信号出力回路90のクロック信号CLKの出力については、レジスター値の初期値によりディスエーブルになり、電源電圧VDDが供給された後、直ぐにはクロック信号CLKが出力されないようになる。
このように本実施形態では、電源電圧VDDが供給された後、レジスター82に初期値が設定される。そして電源電圧VDDが供給された後、不揮発性メモリー70から保持回路80に制御データDCNが転送されるまでの間において、レジスター82に初期値として設定された動作制御データに基づいて、発振回路30の発振動作がイネーブルになる。このようにすれば、電源電圧VDDが供給された後、レジスター82に初期値として設定された動作制御データに基づいて、発振回路30の発振動作をイネーブルにして、発振動作を開始できるようになる。そして例えば発振回路30の発振信号OSCKに基づく動作クロック信号を用いて、回路装置20の各回路を動作させることが可能になる。例えば発振信号OSCKに基づく動作クロック信号により処理回路50を動作させて、不揮発性メモリー70から保持回路80への制御データDCNの転送処理を実現できるようになる。
発振回路30の発振動作が開始すると、振幅検出回路22により発振信号OSCKの振幅の検出が行われる。そしてタイミングt2において、振幅検出回路22が、発振信号OSCKの振幅が所定電圧である所定値を超えたことを検出すると、検出信号DETがLレベルからHレベルに変化する。即ちアクティブの電圧レベルになる。検出信号DETがアクティブになると、この検出信号DETを受けた処理回路50が、転送開始信号TSTAをアクティブにして、不揮発性メモリー70から保持回路80への制御データDCNの転送を開始させる。具体的には、まず不揮発性メモリー70から保持回路80のレジスター82への制御データDCNの転送が開始し、これによりレジスター82には、制御データDCNに対応するレジスター値が保持されるようになる。次にタイミングt3に示すように、レジスター82への転送が終了すると、不揮発性メモリー70から保持回路80のRAM84への制御データDCNの転送が開始し、これによりRAM84には、制御データDCNに対応するRAM値が保持されるようになる。
このように本実施形態では、回路装置20が、発振回路30の発振信号OSCKの振幅を検出する振幅検出回路22を含む。そして発振回路30の動作がイネーブルになった後、振幅検出回路22が、発振信号OSCKの振幅が所定値を超えたか否かを検出する。例えば電源電圧VDDが供給された後、発振回路30が発振動作を開始し、振幅検出回路22が、発振信号OSCKの振幅が所定値を超えたか否かを検出する。そして図4のタイミングt2に示すように、発振信号OSCKの振幅が所定値を超えたことが検出されると、処理回路50は、不揮発性メモリー70から保持回路80への制御データDCNの転送を開始する処理を行う。例えば図4では、まず不揮発性メモリー70からレジスター82への制御データDCNの転送が開始し、転送が終了すると、不揮発性メモリー70からRAM84への制御データDCNの転送が開始する。このようにすれば、発振信号OSCKの振幅が適正な振幅レベルになった後に、制御データDCNの転送処理を開始できるようになる。
例えば発振信号OSCKが十分な振幅レベルに達していないと、発振信号OSCKに基づく動作クロック信号に狭パルスが発生してしまい、この狭パルスが原因となって、処理回路50などの回路の誤動作が発生してしまうおそれがある。例えば制御データDCNの転送エラーなどが発生してしまう。この点、本実施形態では、図4のタイミングt2に示すように、発振信号OSCKの振幅が所定値を越えた後に、制御データDCNの転送処理が開始する。従って、発振信号OSCKの振幅レベルが不十分なことに起因する狭パルスを原因とする制御データDCNの転送エラーの発生を防止できるようになる。
タイミングt4に示すように、不揮発性メモリー70から保持回路80への制御データDCNの転送が終了すると、処理回路50はデータ転送終了信号TENDをLレベルからHレベルに変化させて、アクティブの電圧レベルにする。そして処理回路50は、オーブン制御の開始信号STOVをLレベルからHレベルに変化させて、アクティブの電圧レベルにする。これによりオーブン制御回路40が、オーブン制御を開始して、オーブン制御電圧の出力信号であるオーブン制御信号VOVをヒーター2に出力し、オーブン制御回路40によるヒーター2の制御が開始する。またRAM84のRAM値により設定されたデジタル信号処理用データに基づいて、処理回路50のデジタル信号処理回路52が、温度補償処理等のデジタル信号処理を開始する。これにより温度補償されたクロック信号CLKが回路装置20から出力されるようになる。
図5は本実施形態の詳細な動作の説明図である。図2、図5に示すように本実施形態では処理回路50が、不揮発性メモリー70の転送制御を行う転送制御回路56と、オーブン制御回路40の起動制御を行う起動制御回路54を含む。そして転送制御回路56は、電源電圧VDDが供給された後、不揮発性メモリー70から保持回路80への制御データDCNの転送を指示する。例えば転送制御回路56は、転送開始信号TSTAをアクティブにすることで、制御データDCNの転送を不揮発性メモリー70に指示する。具体的には転送制御回路56には、振幅検出回路22からの検出信号DETが入力されており、転送制御回路56は、検出信号DETがアクティブになったときに、転送開始信号TSTAをアクティブにして、制御データDCNの転送の開始を指示する。更に具体的には転送制御回路56には、パワーオンリセット回路24からのパワーオンリセット信号XPORが入力されている。そして転送制御回路56は、パワーオンリセット信号XPORがHレベルになってリセット状態が解除された後、検出信号DETがアクティブになると、転送開始信号TSTAをアクティブにして、制御データDCNの転送の開始を指示する。このようにすることで、図4のタイミングt2に示すように、発振回路30が発振動作を開始した後、発振信号OSCKの振幅が所定値を超えたことを検出したときに、不揮発性メモリー70から保持回路80への制御データDCNの転送を開始できるようになる。そして転送制御回路56は、制御データDCNの転送が終了した後、起動制御回路54にデータ転送終了信号TENDを出力して、オーブン制御回路40の動作を開始させる。即ちデータ転送終了信号TENDがアクティブになると、起動制御回路54がオーブン制御の開始信号STOVをアクティブにし、この開始信号STOVを受けたオーブン制御回路40が、ヒーター2を制御するオーブン制御を開始するようになる。
このようにすれば、電源電圧VDDが供給された後、転送制御回路56を用いて制御データDCNの転送を指示し、転送が終了すると、転送制御回路56がデータ転送終了信号TENDを起動制御回路54に出力することで、起動制御回路54を用いてオーブン制御回路40の動作を開始させることが可能になる。これにより、電源電圧VDDが供給された後に、不揮発性メモリー70から保持回路80への制御データDCNの転送を開始し、転送が終了した後に、オーブン制御回路40によるオーブン制御を開始できるようになる。従って、ヒーター2の消費電流の急激な増加が原因で電源電圧VDDに不安定になって、データ転送エラーなどが発生してしまう事態を効果的に防止できるようになる。
また起動制御回路54は、保持回路80の制御データによって設定されるオーブン制御のイネーブル信号ENOVがアクティブであり、且つ、データ転送終了信号TENDがアクティブになったときに、オーブン制御回路40の動作を開始させる起動制御を行う。例えばオーブン制御のイネーブル信号ENOVは、図3に示すようにレジスター82のレジスター値により設定される。そしてレジスター値の初期値では、オーブン制御のイネーブルのビットがアクティブの設定になっており、電源電圧VDDが供給された後に、オーブン制御が開始される設定になっている。従って、電源電圧VDDが供給された後、保持回路80のレジスター82のレジスター値により設定されるオーブン制御のイネーブル信号ENOVはアクティブになる。しかしながら、起動制御回路54は、オーブン制御のイネーブル信号ENOVがアクティブであっても、データ転送終了信号TENDがアクティブにならない限り、オーブン制御の開始信号STOVをアクティブにしない。そして起動制御回路54は、オーブン制御のイネーブル信号ENOVがアクティブであるときに、図4のタイミングt4に示すように、データ転送終了信号TENDがアクティブになったときに、オーブン制御の開始信号STOVをアクティブにして、オーブン制御回路40の動作を開始させる。このようにすれば、電源電圧VDDが供給された後、不揮発性メモリー70から保持回路80への制御データDCNの転送が終了したのを待って、オーブン制御回路40の動作を開始できるようになる。従って、ヒーター2の消費電流の急激な増加が原因で電源電圧VDDに不安定になって、データ転送エラーなどが発生してしまう事態を効果的に防止できるようになる。
2.オーブン制御回路、ヒーター
図6にオーブン制御回路40の構成例を示す。オーブン制御回路40は、オペアンプOPA、電流源IBA、抵抗RA1、RA2を含む。温度センサー3は、オーブン制御用の温度検出素子であり、発振器4内に設けられる。具体的には温度センサー3は振動子10と共に恒温槽内に設けられる。図6では温度センサー3はダイオードにより実現されている。即ち温度センサー3はPN接合により実現される。温度センサー3は、接続端子であるパッドT7を介してオーブン制御回路40に接続される。電流源IBAは、パッドT7を介して温度センサー3にバイアス電流を供給し、ダイオードの順方向の電圧VA2がパッドT7を介してオーブン制御回路40に入力される。電流源IBAは、例えばカレントミラー回路により実現できる。
図6にオーブン制御回路40の構成例を示す。オーブン制御回路40は、オペアンプOPA、電流源IBA、抵抗RA1、RA2を含む。温度センサー3は、オーブン制御用の温度検出素子であり、発振器4内に設けられる。具体的には温度センサー3は振動子10と共に恒温槽内に設けられる。図6では温度センサー3はダイオードにより実現されている。即ち温度センサー3はPN接合により実現される。温度センサー3は、接続端子であるパッドT7を介してオーブン制御回路40に接続される。電流源IBAは、パッドT7を介して温度センサー3にバイアス電流を供給し、ダイオードの順方向の電圧VA2がパッドT7を介してオーブン制御回路40に入力される。電流源IBAは、例えばカレントミラー回路により実現できる。
オペアンプOPA、抵抗RA1、RA2、RA3、キャパシターCAにより積分回路が構成されている。この積分回路はPI制御回路(Proportional-Integral Controller)である。抵抗RA3、キャパシターCAは、積分回路の帰還抵抗、帰還キャパシターであり、パッドT8、T9の間に並列接続される。パッドT7、T8の電圧VA2、VA1は、オペアンプOPAのイマジナリーショートにより同電圧となるように制御される。温度センサー3であるダイオードの順方向の電圧VA2が変化すると、その電圧VA2とパッドT8の電圧VA1が同一になるようにオペアンプOPAが動作して、オーブン制御信号VOVが生成される。抵抗RA1、RA2は可変抵抗であり、その可変の抵抗値によってオーブン温度が設定される。
オーブン制御回路40により生成されたオーブン制御信号VOVは、出力端子であるパッドT3を介して、発振器4内に設けられるヒーター2に出力される。ヒーター2は、発熱素子であるヒーター用トランジスターTBを含む。ヒーター用トランジスターTBは例えば発熱MOSトランジスターである。オーブン制御信号VOVによりヒーター用トランジスターTBのゲート電圧が制御されて、ヒーター2の発熱制御が実現される。
なお、図6に示すように、オーブン制御用の温度センサー3とヒーター2は、1つの半導体チップであるヒーターIC1として構成されてもよい。また温度センサー3、オーブン制御回路40の構成も図6の構成には限定されず、例えば温度センサー3としてサーミスターを用いてもよい。またヒーター2のヒーター用トランジスターとして、発熱MOSトランジスターではなく、発熱バイポーラートランジスターを用いてもよい。またヒーター2はペルチェ素子や発熱抵抗体により実現されるものであってもよい。
図7にヒーター2の構成例を示す。ヒーター2は、ヒーター用トランジスターTBと抵抗RB1、RB2を含む。オーブン制御信号VOVがヒーター用トランジスターTBのゲートに入力されて、抵抗RB1、ヒーター用トランジスターTBに電流が流れることで、ヒーター2の発熱が実現される。またヒーター用トランジスターTBのゲートノードとGNDとの間にプルダウン用の抵抗RB2が設けられることで、ゲートノードをGNDにプルダウンすることができる。これにより、オーブン制御回路40のオーブン制御が起動する前の期間において、ヒーター用トランジスターTBをオフにして、電流が流れないようにすることが可能になる。
図8にオペアンプOPAの構成例を示す。オペアンプOPAは、トランジスターTC1、T2、TC3、TC4、TC5により構成される差動部と、トランジスターTC6、TC7により構成される出力部を有する。トランジスターTC1、TC2によりカレントミラー回路が構成されており、差動対となるトランジスターTC3、TC4のゲートに電圧VA1、VA2が入力される。またバイアス電流源となるトランジスターTC5、TC7のゲートにはバイアス電圧VBSが入力される。オーブン制御の開始信号STOVが、トランジスターTC8のゲートに入力され、負論理のオーブン制御の開始信号XSTOVが、トランジスターTC9、TC10のゲートに入力される。従って、オーブン制御の開始前において、開始信号STOVがLレベルになることで、オペアンプOPAの差動部の出力ノードNC1がプルアップされ、開始信号XSTOVがHレベルになることで、バイアス電圧VBSのバイアスノードNC2及びオペアンプOPAの出力ノードNC3がプルダウンされる。これによりオペアンプOPAの動作がディスエーブルにされ、オーブン制御回路40の動作もディスエーブルにされる。そしてオーブン制御が開始されて、開始信号STOV、XSTOVが、各々、Hレベル、Lレベルになると、トランジスターTC8、TC9、TC10がオフになり、上述したプルアップ、プルダウンが解除されて、オペアンプOPAが通常動作状態に設定され、オーブン制御回路40による適切なオーブン制御が行われるようになる。
3.発振器
図9に本実施形態の発振器4の構造例を示す。発振器4は、振動子10と、回路装置20と、振動子10及び回路装置20を収容するパッケージ5を有する。パッケージ5は、例えばセラミック等により形成され、その内側に気密封止された収容空間SP1を有する。具体的にはパッケージ5は、基板6と、基板6との間に収容空間SP1を形成するように設けられたケース7とにより構成されている。基板6の外側底面には、発振器4を外部デバイスと接続するための外部接続端子が形成されている。外部接続端子は例えばVDD、GND、CLKの端子などである。
図9に本実施形態の発振器4の構造例を示す。発振器4は、振動子10と、回路装置20と、振動子10及び回路装置20を収容するパッケージ5を有する。パッケージ5は、例えばセラミック等により形成され、その内側に気密封止された収容空間SP1を有する。具体的にはパッケージ5は、基板6と、基板6との間に収容空間SP1を形成するように設けられたケース7とにより構成されている。基板6の外側底面には、発振器4を外部デバイスと接続するための外部接続端子が形成されている。外部接続端子は例えばVDD、GND、CLKの端子などである。
またパッケージ5の収容空間SP1には、恒温槽となる容器15が設けられている。容器15は、ベース16と、ベース16との間に収容空間SP2を形成するように設けられたリッド17とにより構成されている。そしてベース16とリッド17により形成される収容空間SP2に、振動子10と回路装置20とヒーター2が設けられている。また容器15のベース16は、パッケージ5の基板6の内側底面に設けられた支持部12、13により支持されている。
容器15のベース16の内側には段差部18が設けられ、この段差部18にヒーター2が配置される。具体的にはヒーター2として図6に示すようなヒーターIC1が配置される。これにより容器15の収容空間SP2である恒温槽内に温度センサー3を配置できるようになる。なおヒーター2とは別体の温度センサーを恒温槽内に配置してもよい。
振動子10は、ヒーター2を介して段差部18に支持される。そして振動子10の下方に回路装置20が配置される。ここで下方は、パッケージ5のケース7から基板6へと向かう方向である。具体的にはベース16の内側底面の凹部に、半導体チップである回路装置20が配置される。ベース16の外側底面には回路部品14が設けられる。回路部品14は、例えばコンデンサー、抵抗又は温度センサーなどである。振動子10と回路装置20とは内部配線、端子電極又は導電性バンプなどを用いて電気的に接続される。
4.電子機器、移動体
図10に、本実施形態の回路装置20を含む電子機器500の構成例を示す。電子機器500は、本実施形態の回路装置20と、回路装置20の発振回路30の発振信号OSCKに基づくクロック信号CLKにより動作する処理装置520を含む。具体的には電子機器500は、本実施形態の回路装置20を有する発振器4を含み、処理装置520は、発振器4からのクロック信号CLKに基づいて動作する。また電子機器500は、アンテナANT、通信インターフェース510、操作インターフェース530、表示部540、メモリー550を含むことができる。なお電子機器500は図10の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
図10に、本実施形態の回路装置20を含む電子機器500の構成例を示す。電子機器500は、本実施形態の回路装置20と、回路装置20の発振回路30の発振信号OSCKに基づくクロック信号CLKにより動作する処理装置520を含む。具体的には電子機器500は、本実施形態の回路装置20を有する発振器4を含み、処理装置520は、発振器4からのクロック信号CLKに基づいて動作する。また電子機器500は、アンテナANT、通信インターフェース510、操作インターフェース530、表示部540、メモリー550を含むことができる。なお電子機器500は図10の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
電子機器500は、例えば基地局又はルーター等のネットワーク関連機器、距離、時間、流速又は流量等の物理量を計測する高精度の計測機器、生体情報を測定する生体情報測定機器、或いは車載機器などである。生体情報測定機器は例えば超音波測定装置、脈波計又は血圧測定装置等である。車載機器は自動運転用の機器等である。また電子機器500は、頭部装着型表示装置や時計関連機器などのウェアラブル機器、ロボット、印刷装置、投影装置、スマートフォン等の携帯情報端末、コンテンツを配信するコンテンツ提供機器、或いはデジタルカメラ又はビデオカメラ等の映像機器などであってもよい。
また電子機器500としては、5Gなどの次世代移動通信システムに用いられる機器がある。例えば次世代移動通信システムの基地局、リモートレディオヘッド(RRH)又は携帯通信端末などの種々の機器に本実施形態の回路装置20を用いることができる。次世代移動通信システムでは、時刻同期等のために高精度のクロック周波数が要望されており、高精度のクロック信号CLKを生成できる本実施形態の回路装置20の適用例として好適である。
通信インターフェース510は、アンテナANTを介して外部からデータを受信したり、外部にデータを送信する処理を行う。プロセッサーである処理装置520は、電子機器500の制御処理や、通信インターフェース510を介して送受信されるデータの種々のデジタル処理などを行う。処理装置520の機能は、例えばマイクロコンピューターなどのプロセッサーにより実現できる。操作インターフェース530は、ユーザーが入力操作を行うためのものであり、操作ボタンやタッチパネルディスプレイなどにより実現できる。表示部540は、各種の情報を表示するものであり、液晶や有機ELなどのディスプレイにより実現できる。メモリー550は、データを記憶するものであり、その機能はRAMやROMなどの半導体メモリーにより実現できる。
図11に、本実施形態の回路装置20を含む移動体の例を示す。移動体は、本実施形態の回路装置20と、回路装置20の発振回路30の発振信号OSCKに基づくクロック信号CLKにより動作する処理装置220を含む。具体的には移動体は、本実施形態の回路装置20を有する発振器4を含み、処理装置220は、発振器4からのクロック信号CLKに基づいて動作する。本実施形態の回路装置20は、例えば、車、飛行機、バイク、自転車、或いは船舶等の種々の移動体に組み込むことができる。移動体は、例えばエンジンやモーター等の駆動機構、ハンドルや舵等の操舵機構、各種の電子機器を備えて、地上や空や海上を移動する機器・装置である。図11は移動体の具体例としての自動車206を概略的に示している。自動車206には、本実施形態の回路装置20が組み込まれる。具体的には、移動体である自動車206は、制御装置208を含み、制御装置208は、本実施形態の回路装置20を含む発振器4と、発振器4により生成されたクロック信号CLKに基づき動作する処理装置220を含む。制御装置208は、例えば車体207の姿勢に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪209のブレーキを制御する。例えば制御装置208により、自動車206の自動運転を実現してもよい。なお本実施形態の回路装置20が組み込まれる機器は、このような制御装置208には限定されず、自動車206等の移動体に設けられるメーターパネル機器やナビゲーション機器などの種々の車載機器に組み込むことが可能である。
以上に説明したように本実施形態の回路装置は、振動子を発振させて発振信号を生成する発振回路と、振動子に対応して設けられたヒーターを制御するオーブン制御回路と、制御データを記憶する不揮発性メモリーと、不揮発性メモリーから転送される制御データを保持する保持回路と、保持回路に保持された制御データに基づく処理を行う処理回路を含む。そして処理回路は、電源電圧が供給された後、不揮発性メモリーから保持回路に制御データを転送する処理を行い、制御データの転送が終了した後、データ転送終了信号に基づいて、オーブン制御回路の動作を開始させる。
本実施形態によれば、発振回路が、振動子を発振させて発振信号を生成し、オーブン制御回路が、振動子に対応して設けられたヒーターを制御する。また不揮発性メモリーが、制御データを記憶し、保持回路が、不揮発性メモリーから転送される制御データを保持し、処理回路が、保持された制御データに基づく処理を行う。そして本実施形態によれば、電源電圧が供給された後、不揮発性メモリーから保持回路に制御データが転送され、制御データの転送が終了した後、オーブン制御回路の動作が開始する。このように本実施形態では、電源電圧が供給された後に、直ぐにはオーブン制御回路の動作は開始せずに、オーブン制御回路の動作開始前に、不揮発性メモリーから保持回路への制御データの転送が行われる。そして制御データの転送終了後に、オーブン制御回路によるヒーターの制御が開始する。このようにすれば、不揮発性メモリーから保持回路への制御データのデータ転送期間においては、オーブン制御回路の動作は開始せず、ヒーターを制御するオーブン制御は行われないようになる。従って、データ転送期間において電源電圧が不安定になることで誤った制御データが保持回路に転送されてしまうなどの事態を抑制できるようになる。
また本実施形態では、処理回路は、振動子の発振周波数の温度補償処理を含むデジタル信号処理を行うデジタル信号処理回路を含み、制御データは、発振回路の動作を制御する動作制御データと、デジタル信号処理に用いるデジタル信号処理用データと、を含み、保持回路は、動作制御データを保持するレジスターと、デジタル信号処理用データを保持するRAMとを含んでもよい。
このようにすれば、不揮発性メモリーからレジスターに転送された発振回路の動作制御データを用いて、発振回路の発振動作を開始させる制御が可能になる。そして、このようにして振動子を用いた発振回路の発振動作が開始されて、発振信号が生成された後に、不揮発性メモリーからレジスターに転送されたデジタル信号処理用データを用いて、デジタル信号処理回路によるデジタル信号処理を実行できるようになる。
また本実施形態では、デジタル信号処理用データは、温度補償処理に用いる温度補償係数データと、デジタルフィルター処理に用いるデジタルフィルター係数データと、の少なくとも1つを含んでもよい。
このように不揮発性メモリーから転送される制御データとして、温度補償係数データ及びデジタルフィルター係数データの少なくとも1つをデジタル信号処理用データとしてRAMに記憶すれば、レジスターに記憶する場合に比べて、少ない回路面積でのデータ記憶が可能になり、回路装置の小規模化を図れる。
また本実施形態では、電源電圧が供給された後、レジスターに初期値が設定され、電源電圧が供給された後、不揮発性メモリーから保持回路に制御データが転送されるまでの間において、レジスターに初期値として設定された動作制御データに基づいて、発振回路の発振動作がイネーブルになってもよい。
このようにすれば、電源電圧が供給された後、レジスターに初期値として設定された動作制御データに基づいて、発振回路の発振動作をイネーブルにして、発振動作を開始できるようになる。
また本実施形態では、発振信号の振幅を検出する振幅検出回路を含み、発振回路の動作がイネーブルになった後、振幅検出回路が、発振信号の振幅が所定値を超えたことを検出したとき、処理回路は、不揮発性メモリーから保持回路への制御データの転送を開始する処理を行ってもよい。
このようにすれば、発振回路の動作がイネーブルになった後、発振信号の振幅が適正な振幅レベルになったことを条件に、制御データの転送処理を開始でき、適切なデータ転送処理を実現できるようになる。
また本実施形態では、発振信号の振幅を検出する振幅検出回路を含み、電源電圧が供給された後、発振回路が発振動作を開始し、振幅検出回路が、発振信号の振幅が所定値を超えたことを検出したとき、処理回路は、不揮発性メモリーから保持回路への制御データの転送を開始する処理を行ってもよい。
このようにすれば、電源電圧が供給されて発振回路の発振動作が開始した後、発振信号の振幅が適正な振幅レベルになったことを条件に、制御データの転送処理を開始でき、適切なデータ転送処理を実現できるようになる。
また本実施形態では、処理回路は、不揮発性メモリーの転送制御を行う転送制御回路と、オーブン制御回路の起動制御を行う起動制御回路とを含み、転送制御回路は、電源電圧が供給された後、不揮発性メモリーから保持回路への制御データの転送を指示し、制御データの転送が終了した後、起動制御回路にデータ転送終了信号を出力して、オーブン制御回路の動作を開始させてもよい。
このようにすれば、電源電圧が供給された後、転送制御回路を用いて制御データの転送を指示し、転送が終了すると、転送制御回路がデータ転送終了信号を起動制御回路に出力することで、起動制御回路を用いてオーブン制御回路の動作を開始させることが可能になる。
また本実施形態では、起動制御回路は、保持回路の制御データによって設定されるオーブン制御のイネーブル信号がアクティブであり、且つ、データ転送終了信号がアクティブになったときに、オーブン制御回路の動作を開始させてもよい。
このようにすれば、オーブン制御のイネーブル信号がアクティブに設定されている場合にも、電源電圧の供給の後に、直ぐにはオーブン制御回路の動作は開始しないようになり、不揮発性メモリーから保持回路への制御データの転送が終了したのを待って、オーブン制御回路の動作を開始できるようになる。
また本実施形態は、上記に記載の回路装置と、振動子と、ヒーターと、を含む発振器に関係する。
また本実施形態は、上記に記載の回路装置と、発振信号に基づくクロック信号により動作する処理装置とを含む電子機器に関係する。
また本実施形態は、上記に記載の回路装置と、発振信号に基づくクロック信号により動作する処理装置とを含む移動体に関係する。
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本開示の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本開示の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本開示の範囲に含まれる。また回路装置、発振器、電子機器、移動体の構成・動作等も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
1…ヒーターIC、2…ヒーター、3…温度センサー、4…発振器、5…パッケージ、
6…基板、7…ケース、10…振動子、12、13…支持部、14…回路部品、
15…容器、16…ベース、17…リッド、18…段差部、20…回路装置、
22…振幅検出回路、24…パワーオンリセット回路、30…発振回路、
40…オーブン制御回路、50…処理回路、52…デジタル信号処理回路、
54…起動制御回路、56…転送制御回路、70…不揮発性メモリー、80…保持回路、
82…レジスター、84…RAM、90…クロック信号出力回路、
92…周波数調整回路、94…バッファー回路
206…自動車、207…車体、208…制御装置、209…車輪、220…処理装置、
500…電子機器、510…通信インターフェース、520…処理装置、
530…操作インターフェース、540…表示部、550…メモリー、
CLK…クロック信号、DCN…制御データ、DET…検出信号、
ENOV…イネーブル信号、OPA…オペアンプ、OSCK…発振信号、
STOS、STOV…開始信号、T1〜T9…パッド、
TB…ヒーター用トランジスター、TEND…データ転送終了信号、
TSTA…転送開始信号、VDD…電源電圧、VOV…オーブン制御信号、
XPOR…パワーオンリセット信号
6…基板、7…ケース、10…振動子、12、13…支持部、14…回路部品、
15…容器、16…ベース、17…リッド、18…段差部、20…回路装置、
22…振幅検出回路、24…パワーオンリセット回路、30…発振回路、
40…オーブン制御回路、50…処理回路、52…デジタル信号処理回路、
54…起動制御回路、56…転送制御回路、70…不揮発性メモリー、80…保持回路、
82…レジスター、84…RAM、90…クロック信号出力回路、
92…周波数調整回路、94…バッファー回路
206…自動車、207…車体、208…制御装置、209…車輪、220…処理装置、
500…電子機器、510…通信インターフェース、520…処理装置、
530…操作インターフェース、540…表示部、550…メモリー、
CLK…クロック信号、DCN…制御データ、DET…検出信号、
ENOV…イネーブル信号、OPA…オペアンプ、OSCK…発振信号、
STOS、STOV…開始信号、T1〜T9…パッド、
TB…ヒーター用トランジスター、TEND…データ転送終了信号、
TSTA…転送開始信号、VDD…電源電圧、VOV…オーブン制御信号、
XPOR…パワーオンリセット信号
Claims (11)
- 振動子を発振させて発振信号を生成する発振回路と、
前記振動子に対応して設けられたヒーターを制御するオーブン制御回路と、
制御データを記憶する不揮発性メモリーと、
前記不揮発性メモリーから転送される前記制御データを保持する保持回路と、
前記保持回路に保持された前記制御データに基づく処理を行う処理回路と、
を含み、
前記処理回路は、
電源電圧が供給された後、前記不揮発性メモリーから前記保持回路に前記制御データを転送する処理を行い、前記制御データの転送が終了した後、データ転送終了信号に基づいて、前記オーブン制御回路の動作を開始させることを特徴とする回路装置。 - 請求項1に記載の回路装置において、
前記処理回路は、
前記振動子の発振周波数の温度補償処理を含むデジタル信号処理を行うデジタル信号処理回路を含み、
前記制御データは、
前記発振回路の動作を制御する動作制御データと、
デジタル信号処理に用いるデジタル信号処理用データと、を含み、
前記保持回路は、
前記動作制御データを保持するレジスターと、
前記デジタル信号処理用データを保持するRAMと、
を含むことを特徴とする回路装置。 - 請求項2に記載の回路装置において、
前記デジタル信号処理用データは、前記温度補償処理に用いる温度補償係数データと、デジタルフィルター処理に用いるデジタルフィルター係数データと、の少なくとも1つを含むことを特徴とする回路装置。 - 請求項2又は3に記載の回路装置において、
前記電源電圧が供給された後、前記レジスターに初期値が設定され、
前記電源電圧が供給された後、前記不揮発性メモリーから前記保持回路に前記制御データが転送されるまでの間において、前記レジスターに前記初期値として設定された前記動作制御データに基づいて、前記発振回路の発振動作がイネーブルになることを特徴とする回路装置。 - 請求項4に記載の回路装置において、
前記発振信号の振幅を検出する振幅検出回路を含み、
前記発振回路の動作がイネーブルになった後、前記振幅検出回路が、前記発振信号の振幅が所定値を超えたことを検出したとき、前記処理回路は、前記不揮発性メモリーから前記保持回路への前記制御データの転送を開始する処理を行うことを特徴とする回路装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の回路装置において、
前記発振信号の振幅を検出する振幅検出回路を含み、
前記電源電圧が供給された後、前記発振回路が発振動作を開始し、
前記振幅検出回路が、前記発振信号の振幅が所定値を超えたことを検出したとき、前記処理回路は、前記不揮発性メモリーから前記保持回路への前記制御データの転送を開始する処理を行うことを特徴とする回路装置。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の回路装置において、
前記処理回路は、
前記不揮発性メモリーの転送制御を行う転送制御回路と、
前記オーブン制御回路の起動制御を行う起動制御回路と、
を含み、
前記転送制御回路は、前記電源電圧が供給された後、前記不揮発性メモリーから前記保持回路への前記制御データの転送を指示し、前記制御データの転送が終了した後、前記起動制御回路に前記データ転送終了信号を出力して、前記オーブン制御回路の動作を開始させることを特徴とする回路装置。 - 請求項7に記載の回路装置において、
前記起動制御回路は、
前記保持回路の前記制御データによって設定されるオーブン制御のイネーブル信号がアクティブであり、且つ、前記データ転送終了信号がアクティブになったときに、前記オーブン制御回路の動作を開始させることを特徴とする回路装置。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の回路装置と、
前記振動子と、
前記ヒーターと、
を含むことを特徴とする発振器。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の回路装置と、
前記発振信号に基づくクロック信号により動作する処理装置と、
を含むことを特徴とする電子機器。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の回路装置と、
前記発振信号に基づくクロック信号により動作する処理装置と、
を含むことを特徴とする移動体。
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