JP4094576B2 - オシレータ回路 - Google Patents

Description

本発明は、オシレータ回路に関し、更に詳しくは、周囲温度に基づいて、生成する信号の周期を変化させるオシレータ回路に関する。

近年、ノートパソコン等の携帯機器では、記憶容量の増加に対応するために、容量の大きなＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）が用いられている。ＤＲＡＭでは、各メモリセルが保持するデータが時間経過と共に失われていくため、保持するデータが失われる前に、リフレッシュ動作を実行する必要がある。

ＤＲＡＭでは、リフレッシュ動作の際の動作電流により、電源を構成するバッテリを消耗する。一般に、メモリセルのデータ保持特性は、温度依存性を有しており、チップ温度が低いほどデータの保持時間が長くデータ保存特性が良い。また、ＤＲＡＭのチップ温度は、自身の動作状態に応じて変化し、ＤＲＡＭの通常動作中には高温となり、データリテンション中には低温となる。このため、データリテンション中などのチップ温度が低いときには、リフレッシュ動作を実行してから、次のリフレッシュ動作を行うまでの間の間隔（リフレッシュ周期）を長くして、一定時間内に行われるリフレッシュ動作の回数を削減し、リフレッシュ動作による消費電力を削減したいという要求がある。特に、ＤＲＡＭを搭載した携帯機器には、低消費電力性能が強く要求されるため、ＤＲＡＭのリフレッシュ動作による消費電力を削減したいという要求も強い。

リフレッシュ周期を温度に依存して変化させる技術としては、例えば特許文献１に記載された技術がある。一般に、温度に依存して周期が変化するリフレッシュ周期の生成には、オシレータ回路が用いられる。オシレータ回路を用いて、リフレッシュ周期を可変とする方式としては、一定周期の信号を出力するオシレータ回路の出力信号を分周する分周回路を設けて、その分周回路の分周数を、周囲温度に基づいて変更するデジタル方式と、オシレータ回路の出力信号の周期そのものを温度に依存してアナログ的に制御するアナログ方式とがある。

図１３（ａ）は、デジタル方式のリフレッシュ周期生成回路の構成を示している。また、同図（ｂ）は、そのリフレッシュ周期生成回路の出力信号の周期と温度との関係を示しており、グラフ（Ａ）は、要求されるリフレッシュ周期特性（リフレッシュ周期実力）を示し、グラフ（Ｂ）は、デジタル方式のリフレッシュ周期生成回路が生成するリフレッシュ周期を示している。オシレータ２０２は、温度依存性を有しない電流源２０１が発生する電流に基づいて、温度変化に依存せずに一定の周期（基本周期）で発振する。分周回路２０３は、オシレータ２０２の出力信号を、温度センサ２０４が検出する周囲温度（チップ温度）に基づいて決定した分周数で分周して、リフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦを出力する。

ＤＲＡＭで要求されるリフレッシュ周期は、図１３（ｂ）中にグラフ（Ａ）で示すように、温度に対して反比例する。リフレッシュ周期生成回路２００は、グラフ（Ｂ）で示すように、温度センサ２０４が検出したチップ温度が１０５℃から８５℃の範囲にあるときには、分周回路２０３は、分周数を「１」（分周なし）にセットして、基本周期で発振するオシレータ２０２の出力信号を、リフレッシュ周期信号としてそのまま出力する。分周回路２０３は、検出されたチップ温度が低くなるにつれて分周数を増加させ、分周数を「２」、「４」、・・・とすることで、基本周期の２倍、４倍、・・・の周期を持つリフレッシュ周期信号を出力する。このデジタル方式のリフレッシュ周期生成回路では、オシレータ２０２の基本周期に対して大きな倍率のリフレッシュ周期信号を得ることができ、要求されるリフレッシュ周期に近い周期のリフレッシュ周期信号を得ることができる。

図１４（ａ）は、アナログ方式のリフレッシュ周期生成回路の構成を示し、同図（ｂ）は、そのリフレッシュ周期生成回路の出力信号の周期と温度との関係を示している。電流源２０１ａは、出力する電流値が、温度に依存して増減させることができるように構成される。オシレータ２０２ａは、温度依存性を有する電流源２０１ａが発生する電流に基づいて、温度変化に依存した周期で発振する。分周回路２０３ａは、オシレータ２０２ａの出力信号を、一定の分周数で分周してリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦを出力する。このような構成を採用することにより、アナログ方式のリフレッシュ周期生成回路２００ａは、同図（ｂ）にグラフ（Ｂ）で示すように、温度の減少に対して１次関数的に増加するリフレッシュ周期信号を出力する。

特開２００３−１０００７４号公報

ところで、デジタル方式のリフレッシュ周期生成回路では、分周回路２０３の分周数の切り替え温度付近で、温度センサ２０４が検出したチップ温度にばらつきが生じると、分周回路２０３が出力するリフレッシュ周期信号の周期に生じるばらつきが大きいという問題がある。このため、温度センサ２０４には、高精度な温度検出が要求される。

例えば、実際にはチップ温度が５０℃のとき、温度センサ２０４が、チップ温度が４５℃以下と認識すると、リフレッシュ周期は基本周期Ｔ０の８倍の周期となり、図１３（ｂ）中に点線で示したように、グラフ（Ａ）とグラフ（Ｂ）との差が小さくなって、要求されるリフレッシュ周期に対するマージンが少なくなるという問題が発生する。また、逆に、チップ温度が実際には４５℃であるのに、温度センサ２０４がチップ温度を５０℃と検出すると、リフレッシュ周期は基本周期Ｔ０の４倍の周期となり、不必要にリフレッシュ周期が短くなって、消費電力が増加するという問題が発生する。

アナログ方式では、リフレッシュ周期を電流源２０１ａの電流値の増減に従ってアナログ的に変化させるため、検出温度がばらついても、デジタル方式のように、リフレッシュ周期が大きくばらつくことはない。しかし、アナログ方式において、リフレッシュ周期を大きく変化させたいときには、電流源２０１ａの電流値を大きく変化させる必要がある。この場合、高温時のオシレータ２０２ａの消費電流を抑制するために、高温時の電流値を低く設定すると、低温時では、電流量が減少し過ぎてオシレータ２０２の動作が不安定となる。また、逆に低温時の動作を保証するために、低温時の電流値を高く設定すると、高温時の消費電流が増加するという問題が生じる。このため、アナログ方式では、実際には、リフレッシュ周期を大きく変化させることはできず、通常、アナログ方式のリフレッシュ周期の変化量は数倍程度に抑えられる。従って、アナログ方式では、チップ温度が低い範囲では、要求されるリフレッシュ周期（図１４（ｂ）のグラフ（Ａ））と、分周回路２０３ａが出力するリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦの周期（グラフ（Ｂ））との間には大きな差が生じるという問題が発生する。

本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、検出温度に依存した周期の信号を生成するオシレータ回路であって、検出温度のばらつきに対してリフレッシュ周期のばらつきが少なく、かつ、高温時に生成する周期と、低温時に生成する周期との間の差を大きくできるオシレータ回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のオシレータ回路は、周囲温度に依存した周期で発振する発振部と、周囲温度を検出する温度検出器と、複数のうちから選択された分周数で、前記発信部の出力周期を分周する分周回路とを備え、前記分周回路の分周数は、前記温度検出器で検出された周囲温度が高いほど小さな値が選択されることを特徴とする。

本発明のオシレータ回路では、温度が高くなるほど出力信号の周期が短くなるように、分周回路の分周数を、温度検出器が検出した周囲温度が高いほど小さな値とするため、出力信号の周期を、周囲温度の変化に合わせて、大きな範囲で変動させることができる。また、発振部の発振周期が周囲温度の変化に依存して変化するため、温度検出器の検出温度がばらついたときでも、発振部が温度に依存して周期を変化させない場合に比して、出力信号の周期のばらつきを小さくできる。

本発明のオシレータ回路では、前記発振部が、周囲温度の上昇に依存して増加する電流を生成する電流源と、それぞれが前記電流源で生成される電流に依存した周期で発振し、周囲温度と発振周期との関係が相互に異なる複数のオシレータと、前記温度検出器で検出された周囲温度に依存して前記複数のオシレータから１つを選択するオシレータ選択部とを備える構成とすることができる。この場合、複数のオシレータをオシレータ選択部の選択によって切り替えて使用することで、発振部から出力する信号の周期と、周囲温度との関係を、所望の関係に制御できる。

また、前記分周回路における分周数の選択と、前記オシレータ選択部におけるオシレータの選択とを、前記温度検出器によって検出された周囲温度が予め設定された複数の温度区分の何れに属するかによって制御するように構成できる。この場合、分周回路の分周数の選択と、オシレータ選択部によるオシレータの選択とを、温度区分に応じて、連動して制御することで、オシレータ回路の出力信号の周期を所望の値とすることができる。

本発明のオシレータ回路では、前記発振部が、それぞれが周囲温度の上昇に依存して増加する電流を生成し、周囲温度と電流値との関係が相互に異なる複数の電流源と、前記温度検出器で検出された周囲温度に依存して前記複数の電流源から１つを選択する電流源選択部とを備え、該電流源選択部で選択された電流源の電流に依存した周期で発振するオシレータとを備える構成とすることができる。この場合、電流源選択部の選択によって、オシレータに電流を入力する電流源を切り替えて使用することで、発振周期と周囲温度との関係が相互に異なる複数のオシレータを設けなくても、発振部から出力する信号の周期と、周囲温度との関係を、所望の関係に制御できる。

また、前記分周回路における分周数の選択と、前記電流源選択部における電流源の選択とを、記温度検出器によって検出された周囲温度が予め設定された複数の温度区分の何れに属するかによって制御するように構成できる。この場合、分周回路の分周数の選択と、電流源選択部による電流源の選択とを、温度区分に応じて、連動して制御することで、オシレータ回路の出力信号の周期を所望の値とすることができる。

各温度区分における発振部の周期の変化比率をＮとすると、前記各温度区分に対応して選択される分周数を、当該温度区分の直近下位の温度区分に対応して選択される分周数の１／Ｎとすることができる。例えば、各温度区分において、温度区分内の最高温度での発振部の出力信号の周期をＴ０（基本周期）として、温度区分内の最低温度での発振部の出力信号の周期が２×Ｔ０であるとき（周期の変化比率は「２」）、ある温度区分での分周数が「４」であれば、その直近下位の温度区分での分周数を「８」、直近上位の温度区分での分周数を「２」とすれば、温度区分の切り替わり温度において、オシレータ回路の出力信号の周期に段差を生じさせないようにすることができる。

本発明のオシレータ回路では、温度に依存して発振周期が変化する発振部の発振周期を、分周回路により、温度検出器が検出した周囲温度に依存した分周数で分周する。このため、オシレータ回路の出力信号の周期を、周囲温度が低温のときの出力信号の周期と、周囲温度が高温のときの出力信号の周期との間に大きな差をつけることができ、また、温度検出器の検出温度がばらついたときでも、発振部が温度に依存して周期を変化させない場合に比して、出力信号の周期のばらつきを小さくできる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態例に基づいて、本発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態例のオシレータ回路の構成を示している。同図に示すように、オシレータ回路１００は、電流源１０１、オシレータ１０２（０）〜（３）、周期切替回路（オシレータ選択部）１０３、分周回路１０４、及び、温度センサ１０５を備える。電流源１０１、オシレータ１０２（０）〜（３）、及び、周期切替回路１０３は、発振部を構成する。オシレータ回路１００は、例えば、ＤＲＡＭメモリセルと共に、汎用ＤＲＡＭ装置、擬似ＳＲＡＭ装置、又は、システムＬＳＩと同じチップに搭載される。

電流源１０１は、温度に依存した電流値の電流を出力する。より詳細には、電流源１０１は、温度が低いほど、低い電流値の電流を出力する。各オシレータ１０２は、それぞれ、温度に依存して電流値を変化させる電流源１０１の電流値に従って、温度が低下するにつれて周期が単調に増加する信号を出力する。各オシレータ１０２の発振周期と、周囲温度との関係は、オシレータ相互間で異なるように設定されている。温度センサ１０５は、周囲温度（チップ温度）を検出する。周囲温度は、複数の温度区分に区分されており、オシレータ１０２は、温度センサ１０５が検出する周囲温度に基き、温度区分に従って、複数のうちの何れかが起動するように制御される。

周期切替回路１０３は、温度センサ１０５が検出する周囲温度に基づいて、複数のオシレータ１０２のうちで起動したオシレータ１０２を選択し、その選択したオシレータ１０２の出力信号を、信号Ｓ１として出力する。分周回路（倍周カウンタ）１０４は、周期切替回路１０３の出力信号Ｓ１を、温度センサ１０５が検出した周囲温度に基づいた分周数で分周し、信号Ｓ１の周期を分周数倍した周期を有するリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦを出力する。

図２（ａ）は、オシレータ回路１００内の各種回路で使用されるバイアス回路の構成を示し、同図（ｂ）は、基準電圧発生回路・レベル変換回路の構成を示している。また、図３は、温度センサの構成を示し、図４は、電流源、オシレータ回路、及び周期切替回路の構成を示している。図２（ａ）に示すバイアス回路１０７は、電流源１０１、温度センサ１０５、及び、基準電圧発生・レベル変換回路１０８で使用する電圧ＶＢＩＡＳ０およびＶＢＩＡＳ１を生成する。基準電圧発生・レベル変換回路１０８は、電流源１０１及び温度センサ１０５で使用する電圧ＶＴ０〜ＶＴ３を生成する。

図３に示すように、温度センサ１０５は、第１温度レベル検出部１５１、第２温度レベル検出部１５２、及び、第３温度レベル検出部１５３を備える。第１温度レベル検出部１５１は、周囲温度が８５℃を超えるとＨレベルとなり、８５℃以下ではＬレベルとなる検出信号ＳＴ０を出力する。第２温度レベル検出部１５２は、周囲温度が６５℃を超えるとＨレベルとなり、６５℃以下ではＬレベルとなる検出信号ＳＴ１を出力する。第３温度レベル検出部１５３は、周囲温度が４５℃を超えるとＨレベルとなり、４５℃以下ではＬレベルとなる検出信号ＳＴ２を出力する。

温度センサ１０５が出力する温度区分信号ＳＴＴ０〜ＳＴＴ３は、検出信号ＳＴ０〜ＳＴ２に基づいて、その何れかが活性化されるように構成されている。ＮＡＮＤ１は、検出信号ＳＴ０、ＳＴ１、及び、ＳＴ２を入力しその否定論理積を出力する。ＮＡＮＤ１は、検出信号ＳＴ０〜ＳＴ２が全てＨレベルのとき、つまり、周囲温度＞８５℃のとき、温度区分信号ＳＴＴ０をＨレベルに活性化させる。ＮＡＮＤ２は、検出信号ＳＴ０がＬレベルで、かつ、検出信号ＳＴ１及びＳＴ２がＨレベルのとき、つまり、６５℃＜周囲温度≦８５℃のとき、温度区分信号ＳＴＴ１をＨレベルに活性化させる。

ＮＡＮＤ３は、検出信号ＳＴ０及びＳＴ１がＬレベルで、かつ、検出信号ＳＴ２がＨレベルのとき、つまり、４５℃＜周囲温度≦６５℃のとき、温度区分信号ＳＴＴ２をＨレベルに活性化させる。ＮＡＮＤ４は、検出信号ＳＴ０〜ＳＴ２が全てＬレベルのとき、つまり、周囲温度≦４５℃のとき、温度区分信号ＳＴＴ４をＨレベルに活性化させる。オシレータ１０２（０）〜（３）は、対応する温度区分信号ＳＴＴ０〜ＳＴＴ３がＨレベルに活性化されると発振を開始する。

図５は、オシレータ回路１００の出力信号の周期と温度との関係を示している。同図において、グラフ（Ａ）は、ＤＲＡＭに要求されるリフレッシュ周期と周囲温度との関係を示している。また、グラフ（Ｃ）〜（Ｆ）は、それぞれオシレータ１０２（０）〜（３）の出力信号の周期と周囲温度との関係を示している。オシレータ１０２（０）〜（３）は、それぞれ、温度１０５℃、温度８５℃、温度６５℃、温度４５℃のとき、基本周期Ｔ０で発振するように構成される。また、オシレータ１０２（０）〜（３）は、それぞれ、温度８５℃、温度６５℃、温度４５℃、温度２５℃のとき、基本周期Ｔ０の２倍の周期で発振するように構成される。

周囲温度が８５℃を超え、温度区分信号ＳＴＴ０が活性化されると、周期切替回路１０３（図４）は、オシレータ１０２（０）の出力を選択する。周期切替回路１０３によって選択されたオシレータ１０２（０）の出力信号は、分周回路１０４に入力される。分周回路１０４は、活性化された温度区分信号ＳＴＴ０に基づいて分周数を「１」にセットし、オシレータ１０２（０）の出力信号の周期と同じ周期のリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦを出力する。

周囲温度が６５℃〜８５℃の範囲にあり、温度区分信号ＳＴＴ１が活性化されると、周期切替回路１０３は、オシレータ１０２（１）の出力を選択する。分周回路１０４は、活性化された温度区分信号ＳＴＴ１に基づいて分周数を「２」にセットし、オシレータ１０２（１）の出力信号の周期を２倍した周期のリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦを出力する。また、周囲温度が４５℃〜６５℃の範囲にあり、温度区分信号ＳＴＴ２が活性化されると、周期切替回路１０３は、オシレータ１０２（２）の出力を選択する。分周回路１０４は、活性化された温度区分信号ＳＴＴ２に基づいて分周数を「４」にセットし、オシレータ１０２（２）の出力信号の周期を４倍した周期のリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦを出力する。

周囲温度が４５℃以下であり、温度区分信号ＳＴＴ３が活性化されると、周期切替回路１０３は、オシレータ１０２（３）の出力を選択する。分周回路１０４は、活性化された温度区分信号ＳＴＴ３に基づいて分周数を「８」にセットし、オシレータ１０２（３）の出力信号の周期を８倍した周期のリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦを出力する。このような動作により、オシレータ回路１００が出力するリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦは、周囲温度の変化に対して、周期が図５のグラフ（Ｂ）に示すように変化する。

本実施形態例では、周期切替回路１０３による複数のオシレータ１０２の選択の切替温度で、リフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦが滑らかに変化するように、切替前後のオシレータ１０２の出力周期を設定し、かつ、分周回路１０４の分周数を設定することで、リフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦの周期の変化の段差をなくしている。このため、図１３に示す従来のデジタル方式のリフレッシュ周期生成回路２００とは異なり、切替温度付近で温度センサ１０５が検出する温度がばらついたときでも、リフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦの周期のばらつきを小さくできる。

図６は、実際の温度よりも検出温度が低めにシフトした際のオシレータ回路１００の出力信号の周期と温度との関係を示している。例えば、周囲温度が実際には５０℃のときに、温度センサ１０５が４５℃以下の温度を検出する場合について考える。この場合、周囲温度が５０℃となると、温度センサ１０５が出力する温度区分信号に基づいて、周期切替回路１０３が選択するオシレータ１０２が、オシレータ１０２（２）とオシレータ１０２（３）との間で切り替わる。周囲温度５０℃では、オシレータ１０２（３）（グラフ（Ｆ））の出力信号の周期は、基本周期Ｔ０よりも短い周期であり、それを分周回路１０４で８倍した周期は、図６に示すように、同じ温度におけるオシレータ１０２（２）の出力信号の周期を４倍した周期よりは短くなるが、要求されるリフレッシュ周期に対して大幅に短くなることはない。

図７は、実際の温度よりも検出温度が高めにシフトした際のオシレータ回路１００の出力信号の周期と温度との関係を示している。上記とは逆に、周囲温度が実際には４０℃となったときに、温度センサ１０５が４５℃以下の温度を検出する場合について考える。この場合、周囲温度が４０℃となると、周期切替回路１０３が選択するオシレータ１０２が、オシレータ１０２（２）とオシレータ１０２（３）との間で切り替わる。温度４０℃では、オシレータ１０２（２）（グラフ（Ｅ））の出力信号の周期は、基本周期Ｔ０の２倍よりも長い周期であり、それを分周回路１０４で４倍した周期は、図６に示すように、同じ温度におけるオシレータ１０２（３）の出力信号の周期を８倍した周期よりは短くなるが、要求されるリフレッシュ周期に対して大幅に短くなることはない。

上記のように、本実施形態例では、検出温度が低めにシフトしたとしても、生成するリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦの周期が短くなるため、要求されるリフレッシュ周期に対するマージンは狭くならない。また、検出温度が高めにシフトしたとしても、リフレッシュ周期が短くなりすぎることはないため、消費電力が大幅に増加することもない。このため、本実施形態例のオシレータ回路１００では、温度センサ１０５の検出温度のばらつきの影響が小さく、従って、温度センサ１０５に、高精度な温度検出が要求されない。

また、本実施形態例では、温度に依存して出力信号の周期が変化するオシレータ１０２の出力信号を分周する分周回路１０４の分周数を、周囲温度に応じて変化させている。このため、オシレータ１０２の出力周期自体を大きく変化させなくても、分周回路１０４の分周数を大きくすることで、リフレッシュ周期信号ＳｉＧＲＥＦの周期を大きく変化させることができる。従って、本実施形態例のオシレータ回路１００は、従来のアナログ方式のリフレッシュ周期生成回路２００ａ（図１４）とは異なり、消費電力を増大させずに、かつ、低温時の動作を不安定とさせずに、リフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦの周期を、一桁を超えるような広い範囲で変化させることができる。

図８は、本発明の第２実施形態例のオシレータ回路１００ａの構成を示している。本実施形態例では、複数の電流源１０１ａ（０）〜（３）と、１つのオシレータ１０２とを使用して、周囲温度に応じて周期が変化するリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦを生成する点で第１実施形態例と相違する。

電流源１０１ａ（０）〜（３）、周期切替回路１０３ａ、及び、オシレータ１０２は、発振部を構成する。各電流源１０１ａは、それぞれ、温度に依存した電流値の電流を出力する。周期切替回路（電流源選択部）１０３ａは、温度センサ１０５が検出する周囲温度に基き、温度区分に従って、複数の電流源１０１ａの何れかを選択し、選択した電流源１０１ａが生成する電流を、オシレータ１０２に入力する。各電流源１０１ａの電流値と周囲温度との関係は、電流源１０１ａごとに異なっており、オシレータ１０２は、周期切替回路１０３ａを介して入力する電流に基づいた周期で発振する。分周回路１０４は、オシレータ１０２の出力周期を、温度センサ１０５が検出した周囲温度に基づく分周数で分周し、リフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦを出力する。

電流源１０１ａ（０）は、温度が１０５℃から８５℃の範囲において、オシレータ１０２の出力周期が、基本周期Ｔ０から基本周期Ｔ０の２倍の周期までの間で変化するような電流を生成する。同様に、電流源１０１ａ（１）〜（３）は、それぞれ、各温度区分において、オシレータ１０２の出力周期が基本周期Ｔ０から基本周期Ｔ０の２倍の周期の間で変化するような電流を生成する。これにより、オシレータ１０２は、各温度区分において、図５中にグラフ（Ｃ）〜（Ｆ）に示すような周期で発振する。

図９は、本実施形態例の電流源、周期切替回路、及びオシレータの具体的構成を回路図で示している。図８に示す電流源１０１ａ（０）〜（３）、及び、周期切替回路１０３ａは、図９に示すような回路構成を有する定電流部１１１及び周期切替部１１２で構成できる。定電流部１１１は、温度変化に依存して、電流値が変化する電流源として構成される。周期切替部１１２は、トランジスタＴｒ０〜Ｔｒ３を有する。周期切替部１１２は、定電流部１１１が生成する電流を入力し、温度センサ１０５（図３）から入力する検出信号ＳＴ０〜ＳＴ３に基づいて、オシレータ１０２に入力する電流の値を変化させる。

周囲温度が８５℃を超えるとき、図３に示す温度センサ１０５では、第１温度レベル検出部１５１、第２温度レベル検出部１５２、及び、第３温度レベル検出部１５３は、それぞれ、Ｈレベルの検出信号ＳＴ０〜ＳＴ２を出力する。周期切替部１１２では、トランジスタＴｒ０〜Ｔｒ３のうち、ゲートが接地されるトランジスタＴｒ３のみがオンとなって、オシレータ１０２には、トランジスタＴｒ３を流れる電流Ｉ３に応じた電流値の電流が入力される。定電流部１１１が生成する電流値は、周囲温度の低下するに従って低下するため、電流Ｉ３も温度低下に従って低下し、オシレータ１０２の発振周期は、周囲温度の低下と共に長くなっていく。

周囲温度が低下し、周囲温度が、６５℃＜周囲温度≦８５℃の範囲となると、検出信号ＳＴ０がＨレベルからＬレベルに変化する。周期切替部１１２では、トランジスタＴｒ３に加えて、ゲートに検出信号ＳＴ０が入力されるトランジスタＴｒ０がオンとなり、オシレータ１０２には、トランジスタＴｒ０及びＴｒ３を流れる電流（Ｉ０＋Ｉ３）に応じた電流値の電流が入力される。オシレータ１０２に入力される電流が、電流Ｉ０に応じた電流だけ増加することで、オシレータ１０２は、周囲温度が８５℃を少し超える温度のときの発振周期に比して、短い周期で発振する。

周囲温度が、４５℃＜周囲温度≦６５℃の範囲まで低下すると、検出信号ＳＴ１もＨレベルからＬレベルに変化し、周期切替部１１２では、トランジスタＴｒ０及びＴｒ３に加えて、ゲートに検出信号ＳＴ１が入力されるトランジスタＴｒ１もオンとなる。これにより、オシレータ１０２には、トランジスタＴｒ０及びＴｒ１とトランジスタＴｒ３を流れる電流（Ｉ０＋Ｉ１＋Ｉ３）に応じた電流値の電流が入力される。従って、オシレータ１０２は、周囲温度が６５℃を少し超える温度のときの発振周期に比して、短い周期で発振する。

周囲温度が更に低下し、周囲温度が４５℃以下となると、検出信号ＳＴ２もＨレベルからＬレベルに変化し、周期切替部１１２では、４つのトランジスタＴｒ０〜３の全てがオンとなる。これにより、オシレータ１０２には、トランジスタＴｒ０〜Ｔｒ３を流れる電流（Ｉ０＋Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）に応じた電流値の電流が入力される。このため、オシレータ１０２は、周囲温度が４５℃を少し超える温度のときの発振周期に比して、短い周期で発振する。

本実施形態例では、１つのオシレータ１０２と、複数の電流源１０１ａとを使用することにより、リフレッシュ周期信号ＳｉＧＲＥＦを生成する。このような構成を採用する場合でも、第１実施形態例と同様な温度依存性を有するリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦを生成することができる。本実施形態例では、複数のオシレータ１０２を使用する必要がないため、第１実施形態例に比して、回路構成を簡素にすることができる。その他の効果については、第１実施形態例と同様である。

図１０は、本発明の第３実施形態例のオシレータ回路の構成を示している。本実施形態例では、温度依存性を有する１つの電流源１０１と、１つのオシレータ１０２とを使用して、周囲温度に応じて周期が変化するリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦを生成する。第１実施形態例では、分周回路１０４は、温度センサ１０５が検出した周囲温度に基づいて、分周数を、「１」、「２」、「４」、・・・と変化させるが、本実施形態例では、分周回路１０４ｂは、温度センサ１０５が検出した周囲温度に基づいて、分周数を、「１」、「２」、「３」、・・・と変化させる。

図１１は、図１０に示すオシレータ回路１００ｂが生成するリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦの周期と温度との関係を示している。オシレータ１０２は、温度依存性を有する電流源１０１の電流値に応じて、例えば周囲温度が１０５℃のとき、基本周期Ｔ０で発振し、５℃のとき、基本周期Ｔ０の約３倍の周期で発振する。分周回路１０４ｂは、温度センサ１０５が周囲温度が８５℃を超えていることを検出すると、分周数を「１」にセットして、オシレータ１０２の出力周期と同じ周期のリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦを出力する。

分周回路１０４ｂは、温度センサ１０５が周囲温度が６５℃〜８５℃の範囲にあると検出すると、分周数を「２」にセットして、オシレータ１０２の出力周期を２倍した周期のリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦを出力する。温度センサ１０５が周囲温度が４５℃〜６５℃の範囲にあると検出すると、分周数を「３」にセットして、オシレータ１０２の出力周期を３倍した周期のリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦを出力する。

分周回路１０４ｂは、周囲温度が４５℃〜２５℃の範囲であると検出すると、分周数を「４」にセットして、オシレータ１０２の出力周期を４倍した周期のリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦを出力し、温度センサ１０５が周囲温度が５℃〜２５℃の範囲にあると検出すると、分周数を「５」にセットして、オシレータ１０２の出力周期を５倍した周期のリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦを出力する。このような動作により、周囲温度の変化に対して、周期がグラフ（Ｂ）に示すように変化するリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦが得られる。

本実施形態例では、温度に依存して電流値が変化する電流源１０１を使用しているため、従来のデジタル方式のリフレッシュ周期生成回路２００（図１３）に比して、分周回路１０４ｂの分周数を変化させる際のリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦの周期の段差を小さくできる。また、温度センサの検出温度が高めにシフトした場合でも、要求される周期に対するマージンを広くとることができる。本実施形態例では、温度センサ１０５の検出温度が低くなるに従って、分周回路１０４ｂの分周数を大きくする。このため、従来のアナログ方式のリフレッシュ周期生成回路２００ａ（図１４）とは異なり、温度変化に対する電流源１０１の電流値の変化自体を低く抑えしつつも、リフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦの周期を、一桁を超えるような広い範囲で変化させることができる。

なお、第１実施形態例では、各温度区分において、オシレータ１０２の出力周期が、基本周期Ｔ０から基本周期Ｔ０の２倍の間で変化する例について示したが、これには限定されない。分周回路１０４の分周数を、各温度区分におけるオシレータの周期の変化比率（温度が最も低いときの発振周期と温度が最も高いときの発振周期との比）をＮとするとき、角温度区分における分周数を、その温度区分の直近下位の温度区分における分周回路の分周数の１／Ｎ倍とすることで、温度区分の切り替わり温度で、リフレッシュ周期信号の周期に段差を生じさせないようにすることができる。

図１２は、各温度区分でオシレータ１０２の出力周期が基本周期Ｔ０から基本周期Ｔ０の３倍の周期の間で変化する例について示している。この場合には、同図に示すように、分周回路１０４の分周数を、温度が高い方の温度区分から順に、「１」、「３」、「９」と変化させることにより、温度区分の切り替わり時に、リフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦ（グラフ（Ｂ））の周期の変化に段差を生じさせないようにすることができる。

上記実施形態例では、オシレータ１０２の発振周期を、分周回路１０４で分周する例について示したが、分周回路１０４の前段に、オシレータ１０２の発振周期を所定数倍する別の分周回路（周期逓倍回路）を設けることもできる。例えば、図１において、周期切替回路１０３と分周回路１０４との間に、分周回路１０４に入力する信号の周期を粗調する周期逓倍回路を設け、分周回路１０４に、周期切替回路１０３から出力される信号の周期を２倍、３倍した信号を入力する構成とすることもできる。

以上、本発明をその好適な実施形態例に基づいて説明したが、本発明のオシレータ回路は、上記実施形態例にのみ限定されるものではなく、上記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。

本発明の第１実施形態例のオシレータ回路の構成を示すブロック図。 （ａ）は、オシレータ回路内の各種回路で使用されるバイアス回路の構成を示す回路図、（ｂ）は、基準電圧発生回路・レベル変換回路の構成を示す回路図。 温度センサの構成を示す回路図。 電流源、オシレータ回路、及び周期切替回路の構成を示す回路図。 オシレータ回路の出力信号の周期と温度との関係を示すグラフ。 実際の温度よりも検出温度が低めにシフトした際のオシレータ回路の出力信号の周期と温度との関係を示すグラフ。 実際の温度よりも検出温度が高めにシフトした際のオシレータ回路の出力信号の周期と温度との関係を示すグラフ。 本発明の第２実施形態例のオシレータ回路の構成を示すブロック図。 本実施形態例の電流源、周期切替回路、及びオシレータの具体的構成を示す回路図。 本発明の第３実施形態例のオシレータ回路の構成を示すブロック図。 図１０に示すオシレータ回路が生成するリフレッシュ周期信号ＳｉｇＲＥＦの周期と温度との関係を示すグラフ。 各温度区分でオシレータの出力周期が基本周期Ｔ０から基本周期Ｔ０の３倍の周期の間で変化する例について示すグラフ。 （ａ）は、従来のデジタル方式のリフレッシュ周期生成回路の構成を示すブロック図、（ｂ）は、そのリフレッシュ周期生成回路の出力信号の周期と温度との関係を示すグラフ。 （ａ）は、従来のアナログ方式のリフレッシュ周期生成回路の構成を示すブロック図、（ｂ）は、そのリフレッシュ周期生成回路の出力信号の周期と温度との関係を示すグラフ。

符号の説明

１００：オシレータ回路
１０１：電流源
１０２：オシレータ
１０３：周期切替回路
１０４：分周回路
１０５：温度センサ
１０７：バイアス回路
１０８：基準電圧発生・レベル変換回路
１１１：定電流部
１１２：周期切替部
１５１〜１５３：温度レベル検出部

Claims (15)

1. 周囲温度に依存して、温度が高くなるほど短い周期で発振する発振部と、周囲温度を検出する温度検出器と、複数のうちから選択された分周数で、前記発振部の出力周期を分周する分周回路とを備え、
   前記分周回路の分周数は、前記温度検出器で検出された周囲温度が高いほど小さな値が選択されることを特徴とするオシレータ回路。
2. 前記発振部は、周囲温度に依存して出力電流が変化する電流源を有し、該電流源の出力電流に依存して発振周期が変化する、請求項１に記載のオシレータ回路。
3. 前記電流源の出力電流が、前記周囲温度の低下に依存して低下する、請求項２に記載のオシレータ回路。
4. 前記発振部は、前記電流源の出力電流の低下に依存して、発振周期が短くなる、請求項３に記載のオシレータ回路。
5. 周囲温度に依存して出力電流が変化する電流源を有し、該電流源の出力電流に依存して発振周期が変化するオシレータを備えた発振部と、
   周囲温度を検出する温度検出器と、
   前記発振部の出力信号を分周する分周回路とを備え、
   前記温度検出器が検出した温度の温度区分に基づいて前記分周回路の分周数が決定されることを特徴とするオシレータ回路。
6. 前記発振部が、前記周囲温度と前記発振周期との関係が相互に異なる複数のオシレータと、前記温度検出器が検出した温度の温度区分に基づいて前記複数のオシレータから１つを選択するオシレータ選択部とを備える、請求項５に記載のオシレータ回路。
7. 前記発振部が、前記周囲温度と前記出力電流との関係が相互に異なる複数の前記電流源と、前記温度検出器が検出した温度の温度区分に基づいて複数の前記電流源から１つを選択する電流源選択部と、該電流源選択部で選択された前記電流源の出力電流に依存した周期で発振するオシレータとを備える、請求項５に記載のオシレータ回路。
8. 前記電流源の出力電流が、前記周囲温度の低下に依存して低下する、請求項５〜７の何れか一に記載のオシレータ回路。
9. 前記発振部の発振周期が、前記電流源の出力電流の低下に依存して増加する、請求項５〜８の何れか一に記載のオシレータ回路。
10. 前記分周回路の分周数は、前記周囲温度の低下に依存して増加するように設定される、請求項５に記載のオシレータ回路。
11. 周囲温度に依存した周期で発振する発振部と、周囲温度を検出する温度検出器と、複数のうちから選択された分周数で、前記発振部の出力周期を分周する分周回路とを備え、
    前記分周回路の分周数は、前記温度検出器で検出された周囲温度が高いほど小さな値が選択され、
    前記発振部は、周囲温度の上昇に依存して増加する電流を生成する電流源と、それぞれが前記電流源で生成される電流に依存した周期で発振し、周囲温度と発振周期との関係が相互に異なる複数のオシレータと、前記温度検出器で検出された周囲温度に依存して前記複数のオシレータから１つを選択するオシレータ選択部とを備えることを特徴とするオシレータ回路。
12. 前記分周回路における分周数の選択と、前記オシレータ選択部におけるオシレータの選択とが、前記温度検出器によって検出された周囲温度が予め設定された複数の温度区分の何れに属するかによって制御される、請求項１１に記載のオシレータ回路。
13. 周囲温度に依存した周期で発振する発振部と、周囲温度を検出する温度検出器と、複数のうちから選択された分周数で、前記発振部の出力周期を分周する分周回路とを備え、
    前記分周回路の分周数は、前記温度検出器で検出された周囲温度が高いほど小さな値が選択され、
    前記発振部は、それぞれが周囲温度の上昇に依存して増加する電流を生成し、周囲温度と電流値との関係が相互に異なる複数の電流源と、前記温度検出器で検出された周囲温度に依存して前記複数の電流源から１つを選択する電流源選択部と、該電流源選択部で選択された電流源の電流に依存した周期で発振するオシレータとを備えることを特徴とするオシレータ回路。
14. 前記分周回路における分周数の選択と、前記電流源選択部における電流源の選択とが、前記温度検出器によって検出された周囲温度が、予め設定された複数の温度区分の何れに属するかによって制御される、請求項１３に記載のオシレータ回路。
15. 各温度区分における前記発振部の出力周期の変化比率をＮとすると、前記各温度区分に対応して選択される分周数は、当該温度区分の直近下位の温度区分に対応して選択される分周数の１／Ｎである、請求項１２又は１４に記載のオシレータ回路。

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