JP6862900B2 - 回路装置、物理量測定装置、電子機器及び移動体 - Google Patents
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Description
図1に本実施形態の回路装置10の構成例を示す。回路装置10は時間デジタル変換回路20とPLL回路120、130(第1、第2のPLL回路。同期化回路)を含む。また発振回路101、102(第1、第2の発振回路)を含むことができる。なお回路装置10は図1の構成に限定されず、これらの一部の構成要素(例えば発振回路)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5に本実施形態の回路装置10の詳細な第1の構成例を示す。図5ではPLL回路120、130の具体的な構成例が示されている。
このようにすれば、時間デジタル変換に要求される分解能Δtに応じてN=N1×M2、M=N2×M1を設定して、クロック信号CK1、CK2を位相同期させることが可能になる。
図11に本実施形態の回路装置10の第2の構成例を示す。図11の第2の構成例は図5の第1の構成例に比べて、PLL回路120、130の回路構成が異なっている。例えば図5のPLL回路120、130はアナログ方式の回路構成になっているのに対して、図11のPLL回路120、130はデジタル方式(ADPLL)の回路構成になっている。
図12に発振回路100の第1の構成例を示す。ここでは発振回路101、102を代表して、発振回路100と記載している。
図14に時間デジタル変換回路20の構成例を示す。時間デジタル変換回路20は、位相検出器21、22、処理部30、カウンター部40を含む。なお時間デジタル変換回路20は図14の構成には限定されず、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。
次に本実施形態の時間デジタル変換手法の種々の例について説明する。まず、信号STAをクロックサイクル毎に繰り返して生成する手法について説明する。
次に本実施形態の時間デジタル変換手法として、クロックサイクル指定値(広義にはクロックサイクル指定情報)の更新により時間デジタル変換を実現する手法について説明する。
次に本実施形態の時間デジタル変換手法として、バイナリーサーチ手法について説明する。
図22に本実施形態の物理量測定装置400の構成例を示す。物理量測定装置400は、本実施形態の回路装置10と、クロック信号CK1を生成するための発振子XTAL1(第1の発振子、第1の振動片)と、クロック信号CK2を生成するための発振子XTAL2(第2の発振子、第2の振動片)を含む。また基準クロック信号CKRを生成するための発振子XTAL3(第3の発振子、第3の振動片)を含むことができる。また物理量測定装置400は、回路装置10、発振子XTAL1、XTAL2、XTAL3が収容されるパッケージ410を含むことができる。パッケージ410は、例えばベース部412とリッド部414により構成される。ベース部412は、セラミック等の絶縁材料からなる例えば箱型等の部材であり、リッド部414は、ベース部412に接合される例えば平板状等の部材である。ベース部412の例えば底面には外部機器と接続するための外部接続端子(外部電極)が設けられている。ベース部412とリッド部414により形成される内部空間(キャビティー)に、回路装置10、発振子XTAL1、XTAL2、XTAL3が収容される。そしてリッド部414により密閉することで、回路装置10、発振子XTAL1、XTAL2、XTAL3がパッケージ410内に気密に封止される。
f1、f2…クロック周波数(第1、第2のクロック周波数)、
CKR…基準クロック信号、fr…基準クロック信号のクロック周波数、
XTAL1、XTAL2、XTAL3…発振子(第1、第2、第3の発振子)、
Δt…分解能、STA、STP…信号(第1、第2の信号)、
CIN…クロックサイクル指定値(クロックサイクル指定情報)、
CCT…クロックサイクル値、DQ…デジタル値、TDF…時間差、
TR…クロック間時間差、TCNT…カウント値、TS…測定期間、
TM、TMA、TMB…位相同期タイミング、
TP、TP1〜TP4…更新期間、N、M…クロック数、
DCK1〜DCK4…分周クロック信号(第1〜第4の分周クロック信号)、
10…回路装置、20…時間デジタル変換回路、
21、22…位相検出器(第1、第2の位相検出器)、30…処理部、
31…出力コード生成部、32…信号出力部、33…レジスター部、40…カウンター部、
100…発振回路、101、102、103…発振回路(第1、第2、第3の発振回路)、
120…PLL回路(第1のPLL回路)、
122、124…分周回路(第1、第2の分周回路)、
126…位相検出器(第1の位相検出器)、128…チャージポンプ回路、
130…PLL回路(第2のPLL回路)、
132、134…分周回路(第3、第4の分周回路)、
136…位相検出器(第2の位相検出器)、138…チャージポンプ回路、
140…位相検出器、142…カウンター、144…TDC、146…デジタル演算部、
150…位相検出器、152…カウンター、154…TDC、156…デジタル演算部、
206…自動車(移動体)、207…車体、208…制御装置、209…車輪、
400…物理量測定装置、410…パッケージ、412…ベース部、414…リッド部、
500…電子機器、510…通信部、520…処理部、530…操作部、
540…表示部、550…記憶部
Claims (15)
- 第1の発振子を用いて生成された第1のクロック周波数の第1のクロック信号と、基準クロック信号とが入力され、前記第1のクロック信号と前記基準クロック信号との位相同期を行う第1のPLL回路と、
第2の発振子を用いて生成され、前記第1のクロック周波数と異なる第2のクロック周波数の第2のクロック信号と、前記基準クロック信号とが入力され、前記第2のクロック信号と前記基準クロック信号との位相同期を行う第2のPLL回路と、
前記第1のクロック信号と前記第2のクロック信号とを用いて時間をデジタル値に変換する時間デジタル変換回路と、
を含み、
前記第1のクロック周波数をf1とし、前記第2のクロック周波数をf2とし、前記基準クロック信号のクロック周波数をfrとし、N1及びM1を2以上の互いに異なる整数とし、N2及びM2を2以上の互いに異なる整数とした場合に、
前記第1のPLL回路は、
N1/f1=M1/frとなるように、前記第1のクロック信号と前記基準クロック信号との位相同期を行い、
前記第2のPLL回路は、
N2/f2=M2/frとなるように、前記第2のクロック信号と前記基準クロック信号との位相同期を行う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、
前記時間デジタル変換回路は、
前記第1のPLL回路及び前記第2のPLL回路による前記第1のクロック信号と前記第2のクロック信号の位相同期タイミングの後、前記第1のクロック信号に基づいて第1の信号の信号レベルを遷移させ、前記第1の信号に対応して信号レベルが遷移する第2の信号と、前記第2のクロック信号との位相比較を行うことで、前記第1の信号と前記第2の信号の遷移タイミングの時間差をデジタル値に変換する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、
前記時間デジタル変換回路は、
前記位相同期タイミングの後、前記第1のクロック信号のクロックサイクル毎に、前記第1の信号の信号レベルを遷移させる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、
前記時間デジタル変換回路は、
前記第1の信号に対応して信号レベルが遷移する前記第2の信号と、前記第2のクロック信号との位相比較を行い、位相比較の結果に基づいて、前記第1の信号の信号レベルを遷移させる前記第1のクロック信号のクロックサイクルを指定するクロックサイクル指定情報を更新することを特徴とする回路装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の回路装置において、
前記基準クロック信号は、第3の発振子を用いて生成されたクロック信号であることを特徴とする回路装置。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の回路装置において、
前記時間デジタル変換回路は、
前記第1のクロック周波数と前記第2のクロック周波数との周波数差に対応する分解能で時間をデジタル値に変換することを特徴とする回路装置。 - 請求項6に記載の回路装置において、
前記時間デジタル変換回路は、
前記第1のクロック周波数をf1とし、前記第2のクロック周波数をf2とした場合に、Δt=|f1−f2|/(f1×f2)となる分解能Δtで、時間をデジタル値に変換することを特徴とする回路装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の回路装置において、
|N1×M2−N2×M1|=1の関係が成り立つようにN1、M1、N2、M2が設定されてい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において、
時間デジタル変換の分解能をΔtとし、N=N1×M2、M=N2×M1とした場合に、Δt=|N−M|/(N×f2)=|N−M|/(M×f1)となるように、前記第1のPLL回路及び前記第2のPLL回路により前記第1のクロック信号と前記第2のクロック信号の位相同期が行われることを特徴とする回路装置。 - 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の回路装置において、
前記第1のPLL回路は、
前記第1のクロック信号又は前記第1のクロック信号に基づく信号と、前記基準クロック信号又は前記基準クロック信号に基づく信号との位相比較を行う第1の位相検出器を含み、
前記第2のPLL回路は、
前記第2のクロック信号又は前記第2のクロック信号に基づく信号と、前記基準クロック信号又は前記基準クロック信号に基づく信号との位相比較を行う第2の位相検出器を含むことを特徴とする回路装置。 - 請求項10に記載の回路装置において、
前記第1のPLL回路は、
前記第1のクロック信号を分周して、第1の分周クロック信号を前記第1のクロック信号に基づく信号として前記第1の位相検出器に出力する第1の分周回路と、
前記基準クロック信号を分周して、第2の分周クロック信号を前記基準クロック信号に基づく信号として前記第1の位相検出器に出力する第2の分周回路と、
を含み、
前記第2のPLL回路は、
前記第2のクロック信号を分周して、第3の分周クロック信号を前記第2のクロック信号に基づく信号として前記第2の位相検出器に出力する第3の分周回路と、
前記基準クロック信号を分周して、第4の分周クロック信号を前記基準クロック信号に基づく信号として前記第2の位相検出器に出力する第4の分周回路と、
を含むことを特徴とする回路装置。 - 請求項11に記載の回路装置において、
前記第1のクロック周波数をf1とし、前記第2のクロック周波数をf2とし、前記基準クロック信号の周波数をfrとした場合に、
N1/f1=M1/frとなるように、前記第1の分周回路が前記第1のクロック信号を分周し、前記第2の分周回路が前記基準クロック信号を分周し、
N2/f2=M2/frとなるように、前記第3の分周回路が前記第2のクロック信号を分周し、前記第4の分周回路が前記基準クロック信号を分周することを特徴とする回路装置。 - 請求項1乃至12のいずれか一項に記載の回路装置と、
前記第1のクロック信号を生成するための前記第1の発振子と、
前記第2のクロック信号を生成するための前記第2の発振子と、
を含むことを特徴とする物理量測定装置。 - 請求項1乃至12のいずれか一項に記載の回路装置を含むことを特徴とする電子機器。
- 請求項1乃至12のいずれか一項に記載の回路装置を含むことを特徴とする移動体。
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