JP6878943B2 - Circuit devices, physical quantity measuring devices, electronic devices and mobile objects - Google Patents

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Description

本発明は、回路装置、物理量測定装置、電子機器及び移動体等に関する。 The present invention relates to a circuit device, a physical quantity measuring device, an electronic device, a mobile body, and the like.

送信信号と受信信号の位相差を検出し、その位相差に基づいてTOF(Time Of Flight)の測定等を行う位相差検出方式の時間デジタル変換器が知られている。従来の位相差検出方式では、送信信号と受信信号の位相差をセンサーで電荷に変換(位相差の積分値に相当する電荷量を蓄積)し、その電荷に基づいて位相差を検出している。 A phase difference detection type time digital converter that detects the phase difference between a transmission signal and a reception signal and measures TOF (Time Of Flight) based on the phase difference is known. In the conventional phase difference detection method, the phase difference between the transmitted signal and the received signal is converted into an electric charge by a sensor (the amount of electric charge corresponding to the integrated value of the electric charge is accumulated), and the phase difference is detected based on the electric charge. ..

例えば特許文献1〜3には、測定対象に向けて発光し、測定対象物からの反射光をセンサーで受光し、発光タイミングと受光タイミングの位相差に対応する電荷量がセンサーに蓄積され、センサーから読み出した電荷量に基づいて測定対象の距離を測定する手法が開示されている。 For example, in Patent Documents 1 to 3, light is emitted toward a measurement target, the reflected light from the measurement target is received by the sensor, and the amount of charge corresponding to the phase difference between the light emission timing and the light reception timing is accumulated in the sensor. A method of measuring the distance to be measured based on the amount of charge read from is disclosed.

特開2012−93256号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-93256 特開2008−164496号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-164496 特開2011−53216号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-53216

上述した従来技術では、送信信号と受信信号の位相差をセンサーで電荷(積分値)に変換し、その電荷によって表される位相差に基づいて距離を測定している。そのため、位相差検出方式をTOF以外の用途に適用する(汎用的な時間デジタル変換器として用いる)ことが困難だった。 In the above-mentioned conventional technique, the phase difference between the transmission signal and the reception signal is converted into an electric charge (integral value) by a sensor, and the distance is measured based on the phase difference represented by the electric charge. Therefore, it has been difficult to apply the phase difference detection method to applications other than TOF (used as a general-purpose time-digital converter).

本発明は、上記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、以下の形態又は態様として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve at least a part of the above problems, and can be realized as the following forms or embodiments.

本発明の一態様は、入力信号に基づいて、基準クロック信号のパルス幅に対応するパルス幅のパルス信号を生成するパルス信号生成部と、前記基準クロック信号と前記パルス信号とに基づく積分処理を行い、前記基準クロック信号と前記入力信号との位相差を表す位相差信号を生成する積分処理部と、を含む回路装置に関係する。 One aspect of the present invention is a pulse signal generation unit that generates a pulse signal having a pulse width corresponding to the pulse width of the reference clock signal based on the input signal, and an integration process based on the reference clock signal and the pulse signal. The present invention relates to a circuit device including an integration processing unit that generates a phase difference signal representing a phase difference between the reference clock signal and the input signal.

本発明の一態様によれば、基準クロック信号のパルス幅に対応するパルス幅のパルス信号が生成される。このようなパルス幅のパルス信号と基準クロック信号に基づく積分処理を行うことで、基準クロック信号と入力信号の位相差を表す積分値を位相差信号として生成することが可能になる。そして、このような手法で位相差信号を生成することで、位相差検出方式を汎用的な時間デジタル変換器に適用することが可能になる。 According to one aspect of the present invention, a pulse signal having a pulse width corresponding to the pulse width of the reference clock signal is generated. By performing the integration process based on the pulse signal having such a pulse width and the reference clock signal, it is possible to generate an integrated value representing the phase difference between the reference clock signal and the input signal as a phase difference signal. Then, by generating the phase difference signal by such a method, the phase difference detection method can be applied to a general-purpose time digital converter.

また本発明の一態様では、回路装置は遅延制御回路を含み、前記パルス信号生成部は遅延回路を有し、前記遅延制御回路は、前記遅延回路の遅延時間を、前記基準クロック信号の前記パルス幅に対応する遅延時間に設定してもよい。 Further, in one aspect of the present invention, the circuit device includes a delay control circuit, the pulse signal generation unit has a delay circuit, and the delay control circuit sets the delay time of the delay circuit to the pulse of the reference clock signal. The delay time corresponding to the width may be set.

このようにすれば、基準クロック信号のパルス幅に対応する遅延時間に設定された遅延回路を用いて、基準クロック信号のパルス幅に対応するパルス幅のパルス信号を生成できる。 In this way, a pulse signal having a pulse width corresponding to the pulse width of the reference clock signal can be generated by using the delay circuit set to the delay time corresponding to the pulse width of the reference clock signal.

また本発明の一態様では、回路装置は、パルス幅測定モードでは、前記遅延回路に前記基準クロック信号を出力し、位相差検出モードでは、前記パルス信号生成部に前記入力信号を出力するセレクターを含んでもよい。 Further, in one aspect of the present invention, the circuit device outputs the reference clock signal to the delay circuit in the pulse width measurement mode, and outputs the input signal to the pulse signal generation unit in the phase difference detection mode. It may be included.

このようにすれば、パルス幅測定モードにおいて遅延回路と遅延制御回路により遅延回路の遅延時間を設定できる。そして、位相差検出モードにおいてパルス信号生成部が遅延回路の遅延時間を用いて入力信号からパルス信号を生成し、そのパルス信号に基づいて位相差信号を生成できる。 In this way, the delay time of the delay circuit can be set by the delay circuit and the delay control circuit in the pulse width measurement mode. Then, in the phase difference detection mode, the pulse signal generation unit can generate a pulse signal from the input signal using the delay time of the delay circuit, and can generate a phase difference signal based on the pulse signal.

また本発明の一態様では、回路装置は、前記基準クロック信号に基づいて、互いに位相が異なる第1〜第nのクロック信号(nは2以上の整数)を生成するクロック信号生成部を含み、前記積分処理部は、前記第1〜第nのクロック信号と前記入力信号に基づく積分処理を行う第1〜第nの積分器を有してもよい。 Further, in one aspect of the present invention, the circuit device includes a clock signal generation unit that generates first to nth clock signals (n is an integrator of 2 or more) having different phases from each other based on the reference clock signal. The integrator may include the first to nth clock signals and the first to nth integrators that perform integrator processing based on the input signal.

このようにすれば、互いに位相が異なる第1〜第nの積分値の特性が得られる。これにより、入力位相差に対して、位相が異なるn個の特性に基づくn個の積分値が得られる。積分処理は積分器の特性ばらつき等によって非線形性を有する可能性があり、それによって入力位相差と出力位相差の間に非線形性が生じる可能性がある。この点、本発明の一態様によれば、n個の積分値を例えば平均して位相差を求めることで、入力位相差と出力位相差の間の非線形性を低減できる。 In this way, the characteristics of the first to nth integrated values having different phases from each other can be obtained. As a result, n integral values based on n characteristics having different phases can be obtained with respect to the input phase difference. The integration process may have non-linearity due to variations in the characteristics of the integrator, etc., which may cause non-linearity between the input phase difference and the output phase difference. In this regard, according to one aspect of the present invention, the non-linearity between the input phase difference and the output phase difference can be reduced by, for example, averaging n integrated values to obtain the phase difference.

また本発明の一態様では、回路装置は、前記第1〜第nの積分器の出力信号に基づいて、前記基準クロック信号と前記入力信号との前記位相差を測定する測定部を含んでもよい。 Further, in one aspect of the present invention, the circuit device may include a measuring unit that measures the phase difference between the reference clock signal and the input signal based on the output signals of the first to nth integrators. ..

このようにすれば、基準クロック信号と入力信号との位相差に対して、位相が異なるn個の特性に基づくn個の積分値(第1〜第nの積分器の出力信号)が得られる。そして、このn個の積分値に基づいて位相差を測定することで、入力位相差と出力位相差の間の非線形性を低減できる。 In this way, n integrated values (output signals of the first to nth integrators) based on n characteristics having different phases can be obtained with respect to the phase difference between the reference clock signal and the input signal. .. Then, by measuring the phase difference based on the n integral values, the non-linearity between the input phase difference and the output phase difference can be reduced.

また本発明の一態様では、前記クロック信号生成部は、前記第1〜第nのクロック信号の第iのクロック信号(iは1以上n以下の整数)として、前記基準クロック信号に対して位相が(i−1)×Δθ異なるクロック信号を生成し、前記第1〜第nの積分器の第iの積分器は、前記第iのクロック信号と前記パルス信号に基づく積分処理を行い、前記測定部は、前記第1〜第nの積分器の出力信号に基づいて第1〜第nの位相差を求め、前記第1〜第nの位相差の平均処理を行って前記位相差を求めてもよい。 Further, in one aspect of the present invention, the clock signal generation unit has a phase with respect to the reference clock signal as the i-th clock signal (i is an integrator of 1 or more and n or less) of the first to nth clock signals. (I-1) × Δθ Different clock signals are generated, and the integrator i of the first to nth integrators performs an integrating process based on the i-th clock signal and the pulse signal, and the integrator is described. The measuring unit obtains the first to nth phase differences based on the output signals of the first to nth integrators, and performs the averaging processing of the first to nth phase differences to obtain the phase difference. You may.

このようにすれば、位相が異なるn個の特性に基づくn個の積分値に基づいて第1〜第nの位相差が求められ、その第1〜第nの位相差の平均処理を行って位相差が求められる。このような平均処理によって、積分器のばらつきが平均化され、入力位相差と出力位相差の間の非線形性を低減できる。 In this way, the first to nth phase differences are obtained based on the n integral values based on the n characteristics having different phases, and the averaging of the first to nth phase differences is performed. The phase difference is required. By such averaging processing, the variation of the integrator can be averaged and the non-linearity between the input phase difference and the output phase difference can be reduced.

また本発明の一態様では、回路装置は、前記基準クロック信号に基づいて、互いに位相が90度異なる第1相のクロック信号と第2相のクロック信号を生成するクロック信号生成部と、前記位相差を測定する測定部と、を含み、前記積分処理部は、前記第1相のクロック信号と前記入力信号に基づく積分処理を行う第1相用の積分器と、前記第2相のクロック信号と前記入力信号に基づく積分処理を行う第2相用の積分器とを有し、前記測定部は、前記第1相用の積分器と前記第2相用の積分器の間のばらつきを補正する補正処理を行って、前記位相差を測定してもよい。 Further, in one aspect of the present invention, the circuit device includes a clock signal generation unit that generates a first phase clock signal and a second phase clock signal that are 90 degrees out of phase with each other based on the reference clock signal, and the above-mentioned position. The integrator including the measuring unit for measuring the phase difference, the integrator for the first phase which performs the integrating process based on the clock signal of the first phase and the input signal, and the clock signal of the second phase. And an integrator for the second phase that performs integrator processing based on the input signal, and the measuring unit corrects the variation between the integrator for the first phase and the integrator for the second phase. The phase difference may be measured by performing the correction process.

第1相用の積分器と第2相用の積分器の間のばらつきにより、入力位相差に対する出力位相差の線形性が低下する(非線形性が生じる)可能性がある。この点、本発明の一態様によれば、第1相用の積分器と第2相用の積分器の間のばらつきを補正する補正処理が行われるので、その補正処理後の積分値で位相差を求めることで、入力位相差に対する出力位相差の線形性を向上できる。 Due to the variation between the integrator for the first phase and the integrator for the second phase, the linearity of the output phase difference with respect to the input phase difference may decrease (non-linearity occurs). In this regard, according to one aspect of the present invention, a correction process for correcting the variation between the integrator for the first phase and the integrator for the second phase is performed. By obtaining the phase difference, the linearity of the output phase difference with respect to the input phase difference can be improved.

また本発明の一態様では、前記測定部は、前記第1相用の積分器の出力信号と前記第2相用の積分器の出力信号のいずれかを選択する第2のセレクターと、前記第2のセレクターからの信号をA/D変換し、A/D変換された前記第1相用の積分器の出力信号と前記第2相用の積分器の出力信号である位相差データを出力するA/D変換回路と、前記位相差データに対して前記補正処理を行い、前記補正処理後の前記位相差データに基づいて前記位相差を求める処理部と、を有してもよい。 Further, in one aspect of the present invention, the measuring unit has a second selector for selecting either an output signal of the integrator for the first phase or an output signal of the integrator for the second phase, and the first. The signal from the selector 2 is A / D converted, and the A / D converted output signal of the integrator for the first phase and the phase difference data which is the output signal of the integrator for the second phase are output. It may have an A / D conversion circuit and a processing unit that performs the correction processing on the phase difference data and obtains the phase difference based on the phase difference data after the correction processing.

このようにすれば、第1相の積分器の出力信号及び第2相の積分器の出力信号を時分割にA/D変換できる。これにより、回路規模を節約できる。また、このようなA/D変換を行うことで、デジタル信号処理により積分器の出力信号(積分値)に基づいて位相差を求めることができる。また、デジタル信号処理により補正処理を行うことで、積分器のばらつき補正を簡素な構成で実現できる。 In this way, the output signal of the integrator of the first phase and the output signal of the integrator of the second phase can be A / D converted into time division. As a result, the circuit scale can be saved. Further, by performing such A / D conversion, the phase difference can be obtained based on the output signal (integrated value) of the integrator by digital signal processing. Further, by performing the correction processing by the digital signal processing, the variation correction of the integrator can be realized with a simple configuration.

また本発明の他の態様は、上記のいずれかに記載の回路装置を含む物理量測定装置に関係する。 Further, another aspect of the present invention relates to a physical quantity measuring device including the circuit device according to any one of the above.

また本発明の更に他の態様は、上記のいずれかに記載の回路装置を含む電子機器に関係する。 Yet another aspect of the present invention relates to an electronic device including the circuit device according to any of the above.

また本発明の更に他の態様は、上記のいずれかに記載の回路装置を含む移動体に関係する。 Yet another aspect of the invention relates to a mobile body comprising the circuit device according to any of the above.

本実施形態の回路装置の第1の構成例。A first configuration example of the circuit device of this embodiment. 本実施形態における時間差測定の手法を説明する図。The figure explaining the method of time difference measurement in this embodiment. 第1の位相差信号出力部の動作を説明するタイミングチャート。A timing chart for explaining the operation of the first phase difference signal output unit. 積分値の特性を示す図。The figure which shows the characteristic of the integrated value. 本実施形態の回路装置の第2の構成例。A second configuration example of the circuit device of this embodiment. 第2の構成例の回路装置の動作を説明するタイミングチャート。A timing chart for explaining the operation of the circuit device of the second configuration example. 本実施形態の回路装置の詳細な構成例。A detailed configuration example of the circuit device of this embodiment. 詳細な構成例の回路装置の動作を説明するフローチャート。The flowchart explaining the operation of the circuit apparatus of the detailed configuration example. パルス幅測定モードにおける第1の位相差信号出力部の動作を説明する図。The figure explaining the operation of the 1st phase difference signal output part in a pulse width measurement mode. 位相差検出モードにおける第1の位相差信号出力部の動作を説明する図。The figure explaining the operation of the 1st phase difference signal output part in the phase difference detection mode. 第1の積分処理部の詳細な構成例。A detailed configuration example of the first integration processing unit. クロック信号生成部が生成するクロック信号のタイミングチャート。A timing chart of the clock signal generated by the clock signal generator. 多相クロックによる積分処理の積分値の特性を示す図。The figure which shows the characteristic of the integral value of the integral processing by a polyphase clock. 多相クロックによる積分処理の積分値の特性を示す図。The figure which shows the characteristic of the integral value of the integral processing by a polyphase clock. 多相クロックによる積分処理の積分値の特性を示す図。The figure which shows the characteristic of the integral value of the integral processing by a polyphase clock. 測定部の詳細な構成例。Detailed configuration example of the measuring unit. 積分器の詳細な構成例。Detailed configuration example of the integrator. 積分器の動作を説明するタイミングチャート。A timing chart that illustrates the operation of the integrator. 積分器間における積分値の特性のばらつきを説明する図。The figure explaining the variation of the characteristic of the integrated value among the integrators. 入力位相差に対する出力位相差の特性例。An example of the characteristics of the output phase difference with respect to the input phase difference. 積分器のばらつき補正を説明する図。The figure explaining the variation correction of an integrator. 本実施形態の手法をPLLに適用した場合の回路装置の構成例。A configuration example of a circuit device when the method of this embodiment is applied to a PLL. 物理量測定装置の構成例。Configuration example of physical quantity measuring device. 電子機器の構成例。Configuration example of electronic equipment. 移動体の構成例。Configuration example of a moving body.

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。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く、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The present embodiment described below does not unreasonably limit the content of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are indispensable as a means for solving the present invention. Not necessarily.

1.第1の構成例
上述したように、従来の位相差検出方式では信号の積分がセンサーで行われており、センサーの出力信号が位相差信号となっている。この方式は、例えば3次元計測等に利用されている。即ち、2次元センサーを用いて各画素での測距を行い、測定対象の3次元情報を取得する。
1. 1. First Configuration Example As described above, in the conventional phase difference detection method, the signal is integrated by the sensor, and the output signal of the sensor is the phase difference signal. This method is used for, for example, three-dimensional measurement. That is, the distance is measured at each pixel using the two-dimensional sensor, and the three-dimensional information of the measurement target is acquired.

位相差検出方式は、送信信号と受信信号の位相差(時間差)を測定するので、一種の時間デジタル変換器と考えられる。しかしながら、送信信号を自発する必要があることや、センサーで位相差に変換していることから、時間デジタル変換器として用途が限られている。例えば、2つの信号経路の遅延差の測定や、PLLにおける位相差検出等に従来の位相差検出方式の時間デジタル変換器を適用することは困難である。 Since the phase difference detection method measures the phase difference (time difference) between the transmitted signal and the received signal, it can be considered as a kind of time digital converter. However, since it is necessary to spontaneously generate a transmission signal and it is converted into a phase difference by a sensor, its use as a time digital converter is limited. For example, it is difficult to apply a time digital converter of a conventional phase difference detection method to measurement of the delay difference between two signal paths, phase difference detection in a PLL, and the like.

図1は、本実施形態の回路装置の第1の構成例である。回路装置100は、パルス信号生成部40(パルス信号生成回路)、積分処理部60(積分処理回路)、測定部30(測定回路)を含む。なお、本実施形態は図1の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加したりする等の種々の変形実施が可能である。例えば、図1では基準クロック信号RFCKがパルス信号生成部40に入力されているが、これに限定されず、基準クロック信号RFCKを位相又は周波数の基準として生成されたクロック信号がパルス信号生成部40に入力されてもよい。 FIG. 1 is a first configuration example of the circuit device of the present embodiment. The circuit device 100 includes a pulse signal generation unit 40 (pulse signal generation circuit), an integration processing unit 60 (integration processing circuit), and a measurement unit 30 (measurement circuit). The present embodiment is not limited to the configuration shown in FIG. 1, and various modifications such as omitting a part of the constituent elements or adding other constituent elements are possible. For example, in FIG. 1, the reference clock signal RFCK is input to the pulse signal generation unit 40, but the present invention is not limited to this, and the clock signal generated using the reference clock signal RFCK as a phase or frequency reference is the pulse signal generation unit 40. May be entered in.

図1の回路装置100は、入力信号SG1と基準クロック信号RFCKの位相差を検出し、入力信号SG1と基準クロック信号RFCKの遷移タイミングの時間差をデジタル値(時間差データTQ)に変換する時間デジタル変換回路である。 The circuit device 100 of FIG. 1 detects the phase difference between the input signal SG1 and the reference clock signal RFCK, and converts the time difference between the transition timings of the input signal SG1 and the reference clock signal RFCK into a digital value (time difference data TQ). It is a circuit.

図2は、本実施形態における位相差(時間差)測定の手法を説明する図である。なお以下では、各信号の遷移タイミングが信号の立ち上がりエッジである場合を例に説明するが、信号の遷移タイミングはこれに限定されない。即ち、遷移タイミングは信号レベルが変化するタイミングであればよい。 FIG. 2 is a diagram illustrating a method of measuring the phase difference (time difference) in the present embodiment. In the following, the case where the transition timing of each signal is the rising edge of the signal will be described as an example, but the transition timing of the signal is not limited to this. That is, the transition timing may be any timing at which the signal level changes.

パルス信号生成部40は、基準クロック信号RFCK及び入力信号SG1に基づいて、パルス信号PSG1を生成する。また、積分処理部60は、パルス信号PSG1に基づいて、基準クロック信号RFCKの立ち上がりエッジと入力信号SG1の立ち上がりエッジの間の位相差に対応する位相差信号PH1を生成する。測定部30は、位相差信号PH1から、基準クロック信号RFCKの立ち上がりエッジと入力信号SG1の立ち上がりエッジの間の位相差を求める。例えば、基準クロック信号RFCKの1周期を360度として、位相差が60度だったとする。測定部30は、位相差信号PH1から位相差60度を求め、その位相差60度を表すデジタル値を時間差データTQとして出力する。或いは、基準クロック信号RFCKの1周期をTRFとした場合に、位相差60度を時間差TDF=(60度/360度)×TRFに変換し、その時間差TDFを表す時間差データTQを出力する。 The pulse signal generation unit 40 generates the pulse signal PSG1 based on the reference clock signal RFCK and the input signal SG1. Further, the integration processing unit 60 generates a phase difference signal PH1 corresponding to the phase difference between the rising edge of the reference clock signal RFCK and the rising edge of the input signal SG1 based on the pulse signal PSG1. The measuring unit 30 obtains the phase difference between the rising edge of the reference clock signal RFCK and the rising edge of the input signal SG1 from the phase difference signal PH1. For example, assume that one cycle of the reference clock signal RFCK is 360 degrees and the phase difference is 60 degrees. The measuring unit 30 obtains a phase difference of 60 degrees from the phase difference signal PH1, and outputs a digital value representing the phase difference of 60 degrees as time difference data TQ. Alternatively, when one cycle of the reference clock signal RFCK is TRF, the phase difference of 60 degrees is converted into the time difference TDF = (60 degrees / 360 degrees) × TRF, and the time difference data TQ representing the time difference TDF is output.

入力信号SG1としては種々の信号を想定できる。例えば、入力信号SG1は、TOF方式の測距センサーにおけるストップ信号であってもよい。この場合、基準クロック信号RFCKに基づいてスタート信号が生成され、そのスタート信号とストップ信号の間の時間を測定することになる。或いは、入力信号SG1は、基準信号(例えば基準クロック、時刻パルス等)に同期すべき信号(例えば、基準クロック又は時刻パルスに同期するタイミング信号、クロック信号等)であってもよい。この場合、基準信号が基準クロック信号RFCKに相当し、基準信号とそれに同期すべき信号との間の時間差を測定することになる。この例では、基準クロック信号RFCKと入力信号SG1の前後関係は決まっていない。例えば、基準クロック信号RFCKの遷移タイミング、入力信号SG1の遷移タイミングの順に入力された場合には正の値の位相差(時間差TDF)を出力し、入力信号SG1の遷移タイミング、基準クロック信号RFCKの遷移タイミングの順に入力された場合には負の値の位相差(時間差TDF)を出力する。 Various signals can be assumed as the input signal SG1. For example, the input signal SG1 may be a stop signal in the TOF type ranging sensor. In this case, a start signal is generated based on the reference clock signal RFCK, and the time between the start signal and the stop signal is measured. Alternatively, the input signal SG1 may be a signal to be synchronized with a reference signal (for example, a reference clock, a time pulse, etc.) (for example, a timing signal, a clock signal, etc., which is synchronized with the reference clock or the time pulse). In this case, the reference signal corresponds to the reference clock signal RFCK, and the time difference between the reference signal and the signal to be synchronized with the reference signal is measured. In this example, the context of the reference clock signal RFCK and the input signal SG1 is not determined. For example, when the transition timing of the reference clock signal RFCK and the transition timing of the input signal SG1 are input in this order, a positive phase difference (time difference TDF) is output, and the transition timing of the input signal SG1 and the reference clock signal RFCK are output. When input in the order of transition timing, a negative phase difference (time difference TDF) is output.

位相差信号PH1は、信号値が0度〜360度の位相差に対応した信号であり、例えば信号値と0度〜360度の位相差が1対1に対応する信号である。例えば、位相差信号は、位相差のサインとコサインの組み合わせ、又はそれらに類似した信号の組み合わせ(例えば図4のPHQ、PHI)である。なお、位相差信号はこれに限定されず、位相差信号から位相差を特定できる信号であればよい。 The phase difference signal PH1 is a signal whose signal value corresponds to a phase difference of 0 degrees to 360 degrees, and is, for example, a signal whose phase difference of 0 degrees to 360 degrees corresponds to 1: 1. For example, the phase difference signal is a combination of phase difference sine and cosine, or a combination of signals similar thereto (for example, PHQ, PHI in FIG. 4). The phase difference signal is not limited to this, and any signal that can specify the phase difference from the phase difference signal may be used.

より具体的には、本実施形態では、パルス信号生成部40は、入力信号SG1に基づいて、基準クロック信号RFCKのパルス幅に対応するパルス幅のパルス信号PSG1を生成する。積分処理部60は、基準クロック信号RFCKとパルス信号PSG1とに基づく積分処理を行い、基準クロック信号RFCKと入力信号SG1の位相差を表す位相差信号PH1を生成する。 More specifically, in the present embodiment, the pulse signal generation unit 40 generates a pulse signal PSG1 having a pulse width corresponding to the pulse width of the reference clock signal RFCK based on the input signal SG1. The integration processing unit 60 performs integration processing based on the reference clock signal RFCK and the pulse signal PSG1 to generate a phase difference signal PH1 representing the phase difference between the reference clock signal RFCK and the input signal SG1.

図3は、パルス信号生成部及び積分処理部の動作を説明するタイミングチャートである。 FIG. 3 is a timing chart illustrating the operations of the pulse signal generation unit and the integration processing unit.

パルス信号生成部40は、入力信号SG1からパルス信号PSG1を生成する。入力信号SG1とパルス信号PSG1の立ち上がりエッジ(遷移タイミング)は、同じタイミングであり、パルス信号PSG1のパルス幅TPSは、基準クロック信号RFCKのパルス幅TH(ハイレベルの期間)と同じである。積分処理部60は、パルス信号PSG1がアクティブ(ハイレベル、第1の論理レベル)である積分期間において基準クロック信号RFCKを積分する。具体的には、積分期間において基準クロック信号RFCKがローレベルの期間TAMでは負の信号レベルを積分し、基準クロック信号RFCKがハイレベルの期間TAPでは正の信号レベルを積分し、その積分値PHI(信号)を出力する。積分される負の信号レベルと正の信号レベルは絶対値が同じ信号レベルである。また積分処理部60は、基準クロック信号RFCKと位相が90度異なるクロック信号RFCK’を積分期間において積分する。具体的には、積分期間においてクロック信号RFCK’がローレベルの期間TBMでは負の信号レベルを積分し、クロック信号RFCK’がハイレベルの期間TBPでは正の信号レベルを積分し、その積分値PHQ(信号)を出力する。積分処理部60は、積分値PHI、PHQを位相差信号PH1として出力する。 The pulse signal generation unit 40 generates the pulse signal PSG1 from the input signal SG1. The rising edge (transition timing) of the input signal SG1 and the pulse signal PSG1 is the same timing, and the pulse width TPS of the pulse signal PSG1 is the same as the pulse width TH (high level period) of the reference clock signal RFCK. The integration processing unit 60 integrates the reference clock signal RFCK during the integration period in which the pulse signal PSG1 is active (high level, first logic level). Specifically, during the integration period, the negative signal level is integrated during the period when the reference clock signal RFCK is low level TAM, and the positive signal level is integrated during the period TAP when the reference clock signal RFCK is high level, and the integrated value PHI. (Signal) is output. The integrated negative signal level and positive signal level are signal levels with the same absolute value. Further, the integration processing unit 60 integrates the clock signal RFCK'in which the phase is 90 degrees different from that of the reference clock signal RFCK in the integration period. Specifically, in the integration period, the negative signal level is integrated in the period TBM where the clock signal RFCK'is low level, and the positive signal level is integrated in the period TBP when the clock signal RFCK' is high level, and the integrated value PHQ (Signal) is output. The integration processing unit 60 outputs the integrated values PHI and PHQ as the phase difference signal PH1.

図4は、積分値の特性を示す図である。積分値が変化する範囲の上限を+VPとし、下限を−VPとする。積分値PHIは疑似的なコサイン波の特性を有する。具体的には、コサイン波と同位相の三角波であり、コサイン波の頂点(0度、180度、360度)とゼロクロス点(90度、270度)の間を直線補間(直線近似)した波形である。また積分値PHQは疑似的なサイン波の特性を有する。具体的には、サイン波と同位相の三角波であり、サイン波のゼロクロス点(0度、180度、360度)と頂点(90度、270度)の間を直線補間(直線近似)した波形である。サインとコサインの値に対して、0度〜360度の範囲で角度(位相差)を一意に決めることができるので、積分値PHI、PHQから位相差を決定できる。例えば、図4に示すように積分値(PHI,PHQ)=(−VP/2、+VP/2)の場合、位相差は135度と決定できる。 FIG. 4 is a diagram showing the characteristics of the integrated value. The upper limit of the range in which the integrated value changes is + VP, and the lower limit is -VP. The integrated value PHI has the characteristics of a pseudo cosine wave. Specifically, it is a triangular wave having the same phase as the cosine wave, and is a waveform obtained by linearly interpolating (straight line approximation) between the vertices of the cosine wave (0 degrees, 180 degrees, 360 degrees) and the zero crossing point (90 degrees, 270 degrees). Is. Further, the integrated value PHQ has a pseudo sine wave characteristic. Specifically, it is a triangular wave having the same phase as the sine wave, and is a waveform obtained by linearly interpolating (straight line approximation) between the zero cross point (0 degree, 180 degree, 360 degree) and the apex (90 degree, 270 degree) of the sine wave. Is. Since the angle (phase difference) can be uniquely determined in the range of 0 degrees to 360 degrees with respect to the sine and cosine values, the phase difference can be determined from the integrated values PHI and PHQ. For example, when the integral value (PHI, PHQ) = (-VP / 2, + VP / 2) as shown in FIG. 4, the phase difference can be determined to be 135 degrees.

以上の本実施形態によれば、基準クロック信号RFCKのパルス幅に対応するパルス幅のパルス信号PSG1が生成される。これにより、パルス信号PSG1のパルス幅で規定される積分期間において基準クロック信号RFCKを積分する積分処理が可能となり、基準クロック信号RFCKと入力信号SG1の位相差に対応した積分値を位相差信号PH1として生成できるようになる。そして、このような手法で位相差検出することで、従来の位相差検出方式のようにTOF方式の測距センサーに限らず、種々の用途に適用可能な時間デジタル変換回路を実現できる。 According to the above embodiment, the pulse signal PSG1 having a pulse width corresponding to the pulse width of the reference clock signal RFCK is generated. As a result, the integration process for integrating the reference clock signal RFCK in the integration period defined by the pulse width of the pulse signal PSG1 becomes possible, and the integrated value corresponding to the phase difference between the reference clock signal RFCK and the input signal SG1 is converted into the phase difference signal PH1. Can be generated as. Then, by detecting the phase difference by such a method, it is possible to realize a time digital conversion circuit applicable to various applications, not limited to the TOF type ranging sensor as in the conventional phase difference detection method.

また本実施形態では、パルス信号生成部40は遅延回路(図7の遅延回路41)を有する。回路装置100は、遅延回路の遅延時間を、基準クロック信号RFCKのパルス幅THに対応する遅延時間に設定する遅延制御回路(図7の遅延制御回路50)を含む。そして、遅延回路と遅延制御回路を含んでDLL(Delay Locked Loop)回路(図7のDLL回路130)が構成される。 Further, in the present embodiment, the pulse signal generation unit 40 has a delay circuit (delay circuit 41 in FIG. 7). The circuit device 100 includes a delay control circuit (delay control circuit 50 in FIG. 7) that sets the delay time of the delay circuit to a delay time corresponding to the pulse width TH of the reference clock signal RFCK. Then, a DLL (Delay Locked Loop) circuit (DLL circuit 130 in FIG. 7) is configured including a delay circuit and a delay control circuit.

このようにすれば、基準クロック信号RFCKのパルス幅THに対応する遅延時間に設定された遅延回路により、基準クロック信号RFCKのパルス幅THに対応するパルス幅TPSのパルス信号PSG1を生成できる。 In this way, the pulse signal PSG1 having the pulse width TPS corresponding to the pulse width TH of the reference clock signal RFCK can be generated by the delay circuit set to the delay time corresponding to the pulse width TH of the reference clock signal RFCK.

また本実施形態では、回路装置100はセレクター(図7のセレクター15)を有する。セレクターは、パルス幅測定モードでは、遅延回路に基準クロック信号RFCKを出力し、位相差検出モードでは、パルス信号生成部40に入力信号SG1を出力する。 Further, in the present embodiment, the circuit device 100 has a selector (selector 15 in FIG. 7). The selector outputs the reference clock signal RFCK to the delay circuit in the pulse width measurement mode, and outputs the input signal SG1 to the pulse signal generation unit 40 in the phase difference detection mode.

例えば、パルス幅測定モードは間欠的に設定される。即ち、パルス幅測定モードが設定される第1の期間と、位相差検出モードが設定される第2の期間が交互に繰り返され、第2の期間において位相差の検出(時間差の測定)が行われる。第2の期間は入力信号SG1の入力を待機する待機期間に相当する。この待機期間中に入力信号SG1が入力されると、位相差(時間差)が測定される。1つの第2の期間中に1回の測定が行われてもよいし、複数回の測定が行われてもよい。 For example, the pulse width measurement mode is set intermittently. That is, the first period in which the pulse width measurement mode is set and the second period in which the phase difference detection mode is set are alternately repeated, and the phase difference is detected (measurement of the time difference) in the second period. It is said. The second period corresponds to a waiting period for waiting for the input of the input signal SG1. When the input signal SG1 is input during this standby period, the phase difference (time difference) is measured. One measurement may be made during one second period, or multiple measurements may be made.

このようにすれば、パルス幅測定モードにおいて遅延回路と遅延制御回路により遅延回路の遅延時間を設定できる。そして、位相差検出モードにおいてパルス信号生成部40が入力信号SG1に基づいてパルス信号PSG1を生成し、そのパルス信号PSG1に基づいて位相差を検出(時間差を測定)できる。 In this way, the delay time of the delay circuit can be set by the delay circuit and the delay control circuit in the pulse width measurement mode. Then, in the phase difference detection mode, the pulse signal generation unit 40 can generate a pulse signal PSG1 based on the input signal SG1 and detect the phase difference (measure the time difference) based on the pulse signal PSG1.

また本実施形態では、回路装置100は、基準クロック信号RFCKに基づいて、互いに位相が異なる第1〜第nのクロック信号(図12のクロック信号CKAI1、CKBI1、CKCI1)を生成するクロック信号生成部(図7のクロック信号生成部120)を含む。積分処理部60は、第1〜第nのクロック信号と入力信号SG1に基づく積分処理を行う第1〜第nの積分器(図11の積分器61〜63)を有する。 Further, in the present embodiment, the circuit device 100 is a clock signal generation unit that generates first to nth clock signals (clock signals CKAI1, CKBI1, CKCI1 in FIG. 12) having different phases from each other based on the reference clock signal RFCK. (Clock signal generation unit 120 in FIG. 7) is included. The integration processing unit 60 has first to nth integrators (integrators 61 to 63 in FIG. 11) that perform integration processing based on the first to nth clock signals and the input signal SG1.

具体的には、第1〜第nのクロック信号の位相は、基準クロック信号RFCKを基準として360度/n刻みである。例えば、図12ではn=3であり、第1〜第3のクロック信号(CKAI1、CKBI1、CKCI1)の位相は360度/3=120度刻みである。なお、第1〜第3のクロック信号(CKAI1、CKBI1、CKCI1)と位相が90度異なるクロック信号(CKAQ1、CKBQ1、CKCQ1)、それらと位相が180度異なるクロック信号(CKAI2、CKBI2、CKCI2、CKAQ2、CKBQ2、CKCQ2)を加えると、360度/12=30度の多相クロックになっている。 Specifically, the phase of the first to nth clock signals is in increments of 360 degrees / n with reference to the reference clock signal RFCK. For example, in FIG. 12, n = 3, and the phases of the first to third clock signals (CKAI1, CKBI1, CKCI1) are in 360 degree / 3 = 120 degree increments. The clock signals (CKAQ1, CKBQ1, CKCQ1) whose phase is 90 degrees different from that of the first to third clock signals (CKAI1, CKBI1, CKCI1), and the clock signals (CKAI2, CKBI2, CKCI2, CKAQ2) whose phase is 180 degrees different from them. , CKBQ2, CCKQ2), it becomes a multi-phase clock of 360 degrees / 12 = 30 degrees.

このようにすれば、図13〜図15で後述するように、互いに位相が異なる第1〜第nの積分値の特性(PHAI1、PHBI1、PHCI1)が得られる。これにより、入力位相差に対して、位相が異なるn個の特性に基づくn個の積分値が得られる。積分処理は積分器の特性ばらつき等によって非線形性を有する可能性があり、それによって入力位相差と出力位相差の間に非線形性が生じる可能性がある。この点、本実施形態によれば、n個の積分値を例えば平均して位相差を求めることで、入力位相差と出力位相差の間の非線形性を低減できる。 In this way, as will be described later in FIGS. 13 to 15, the characteristics (PHAI1, PHBI1, PHCI1) of the first to nth integrated values having different phases from each other can be obtained. As a result, n integral values based on n characteristics having different phases can be obtained with respect to the input phase difference. The integration process may have non-linearity due to variations in the characteristics of the integrator, etc., which may cause non-linearity between the input phase difference and the output phase difference. In this regard, according to the present embodiment, the non-linearity between the input phase difference and the output phase difference can be reduced by, for example, averaging n integrated values to obtain the phase difference.

また本実施形態では、測定部30は、第1〜第nの積分器(図11の積分器61〜63)の出力信号に基づいて、基準クロック信号RFCKと入力信号SG1との位相差を測定する。 Further, in the present embodiment, the measuring unit 30 measures the phase difference between the reference clock signal RFCK and the input signal SG1 based on the output signals of the first to nth integrators (integrators 61 to 63 in FIG. 11). To do.

このようにすれば、基準クロック信号RFCKと入力信号SG1との位相差に対して、位相が異なるn個の特性に基づくn個の積分値(第1〜第nの積分器の出力信号)が得られる。そして、このn個の積分値に基づいて位相差を測定することで、上述のように入力位相差と出力位相差の間の非線形性を低減できる。 In this way, with respect to the phase difference between the reference clock signal RFCK and the input signal SG1, n integral values (output signals of the first to nth integrators) based on n characteristics having different phases are obtained. can get. Then, by measuring the phase difference based on the n integral values, the non-linearity between the input phase difference and the output phase difference can be reduced as described above.

また本実施形態では、クロック信号生成部は、第1〜第nのクロック信号の第iのクロック信号(iは1以上n以下の整数)として、基準クロック信号RFCKに対して位相が(i−1)×Δθ異なるクロック信号を生成する。第1〜第nの積分器の第iの積分器は、第iのクロック信号とパルス信号PSG1に基づく積分処理を行う。測定部30は、第1〜第nの積分器の出力信号に基づいて第1〜第nの位相差を求め、第1〜第nの位相差の平均処理を行って位相差を求める。 Further, in the present embodiment, the clock signal generator has a phase (i-) with respect to the reference clock signal RFCK as the i-th clock signal (i is an integer of 1 or more and n or less) of the first to nth clock signals. 1) × Δθ Generate different clock signals. The i-th integrator of the first to n-th integrators performs integration processing based on the i-th clock signal and the pulse signal PSG1. The measuring unit 30 obtains the first to nth phase differences based on the output signals of the first to nth integrators, and performs averaging processing of the first to nth phase differences to obtain the phase difference.

例えば、図12ではn=3であり、第1〜第3のクロック信号はCKAI1、CKBI1、CKCI1である。またΔθ=360度/3=120度である。第1のクロック信号CKAI1、第2のクロック信号CKBI1、第3のクロック信号CKCI1は、基準クロック信号RFCKに対して位相が0×120度=0度、1×120度=120度、2×120度=240度異なっている。測定部30は、第1〜第3の積分器(積分器61〜63)の出力信号(積分値PHAI1、PHBI1、PHCI1)に基づいて第1〜第3の位相差を求め、第1〜第3の位相差の平均処理を行って位相差を求める。 For example, in FIG. 12, n = 3, and the first to third clock signals are CKAI1, CKBI1, and CKCI1. Further, Δθ = 360 degrees / 3 = 120 degrees. The first clock signal CKAI1, the second clock signal CKBI1, and the third clock signal CKCI1 have a phase of 0 × 120 degrees = 0 degrees, 1 × 120 degrees = 120 degrees, and 2 × 120 with respect to the reference clock signal RFCK. Degree = 240 degrees different. The measuring unit 30 obtains the first to third phase differences based on the output signals (integrated values PHAI1, PHBI1, PHCI1) of the first to third integrators (integrators 61 to 63), and obtains the first to third phase differences. The phase difference is obtained by performing the averaging process of the phase difference of 3.

本実施形態によれば、位相が異なるn個の特性に基づくn個の積分値に基づいて第1〜第nの位相差が求められ、その第1〜第nの位相差の平均処理を行って位相差が求められる。このような平均処理によって、積分器のばらつきが平均化され、入力位相差と出力位相差の間の非線形性を低減できる。 According to the present embodiment, the first to nth phase differences are obtained based on n integral values based on n characteristics having different phases, and the averaging of the first to nth phase differences is performed. The phase difference is obtained. By such averaging processing, the variation of the integrator can be averaged and the non-linearity between the input phase difference and the output phase difference can be reduced.

また本実施形態では、クロック信号生成部は、基準クロック信号RFCKに基づいて、互いに位相が90度異なる第1相のクロック信号(図12のCKAI1)と第2相のクロック信号(図12のCKAQ1)を生成する。積分処理部60は、第1相のクロック信号と入力信号SG1に基づく積分処理を行う第1相用の積分器(図11の積分器61)と、第2相のクロック信号と入力信号SG1に基づく積分処理を行う第2相用の積分器(図11の積分器64)とを有する。測定部30(図16の補正処理部36)は、第1相用の積分器と第2相用の積分器の間のばらつきを補正する補正処理を行って、位相差を測定する。 Further, in the present embodiment, the clock signal generation unit has a first phase clock signal (CKAI1 in FIG. 12) and a second phase clock signal (CKAQ1 in FIG. 12) which are 90 degrees out of phase with each other based on the reference clock signal RFCK. ) Is generated. The integrator processing unit 60 uses the integrator for the first phase (integrator 61 in FIG. 11) that performs integrative processing based on the integrator of the first phase and the input signal SG1 and the integrator 61 of the second phase in the integrator and the input signal SG1. It has an integrator for the second phase (integrator 64 in FIG. 11) that performs integrator processing based on the above. The measuring unit 30 (correction processing unit 36 in FIG. 16) performs correction processing for correcting the variation between the integrator for the first phase and the integrator for the second phase, and measures the phase difference.

具体的には、測定部30は、第1相用の積分器と第2相用の積分器の間のフルスケールばらつきを低減する補正、及び第1相用の積分器と第2相用の積分器の間のオフセットばらつきを低減する補正のうち、少なくとも一方を補正処理として行う。 Specifically, the measuring unit 30 makes corrections for reducing the full-scale variation between the integrator for the first phase and the integrator for the second phase, and for the integrator for the first phase and the integrator for the second phase. At least one of the corrections for reducing the offset variation between the integrators is performed as the correction process.

図19、図20で後述するように、第1相用の積分器と第2相用の積分器の間のばらつきにより、入力位相差に対する出力位相差の線形性が低下する(非線形性が生じる)可能性がある。この点、本実施形態によれば、第1相用の積分器と第2相用の積分器の間のばらつきを補正する補正処理が行われるので、その補正処理後の積分値で位相差を求めることで、入力位相差に対する出力位相差の線形性を向上できる。 As will be described later in FIGS. 19 and 20, the variation between the integrator for the first phase and the integrator for the second phase reduces the linearity of the output phase difference with respect to the input phase difference (non-linearity occurs). )there is a possibility. In this regard, according to the present embodiment, the correction process for correcting the variation between the integrator for the first phase and the integrator for the second phase is performed, so that the phase difference is calculated by the integrated value after the correction process. By finding it, the linearity of the output phase difference with respect to the input phase difference can be improved.

また本実施形態では、測定部30は、第2のセレクター(図16のセレクター31)と、A/D変換回路(図16のA/D変換回路32)と、処理部(図16の処理部33)と、を含む。第2のセレクターは、第1相用の積分器の出力信号と第2相用の積分器の出力信号のいずれかを選択する。A/D変換回路は、第2のセレクターからの信号(MXQ)をA/D変換し、A/D変換された第1相用の積分器の出力信号と第2相用の積分器の出力信号である位相差データ(ADQ)を出力する。処理部は、位相差データに対して補正処理を行い、補正処理後の位相差データに基づいて位相差を求める。 Further, in the present embodiment, the measuring unit 30 includes a second selector (selector 31 in FIG. 16), an A / D conversion circuit (A / D conversion circuit 32 in FIG. 16), and a processing unit (processing unit in FIG. 16). 33) and. The second selector selects either the output signal of the integrator for the first phase or the output signal of the integrator for the second phase. The A / D conversion circuit A / D-converts the signal (MXQ) from the second selector, and A / D-converted the output signal of the integrator for the first phase and the output of the integrator for the second phase. The phase difference data (ADQ) which is a signal is output. The processing unit performs correction processing on the phase difference data, and obtains the phase difference based on the phase difference data after the correction processing.

このようにすれば、第1相の積分器の出力信号及び第2相の積分器の出力信号を時分割にA/D変換できる。これにより、回路規模を節約できる。また、このようなA/D変換を行うことで、デジタル信号処理により積分器の出力信号(積分値)に基づいて位相差(時間差)を求めることができる。また、デジタル信号処理により補正処理を行うことで、積分器のばらつき補正を簡素な構成で実現できる。 In this way, the output signal of the integrator of the first phase and the output signal of the integrator of the second phase can be A / D converted into time division. As a result, the circuit scale can be saved. Further, by performing such A / D conversion, the phase difference (time difference) can be obtained based on the output signal (integrated value) of the integrator by digital signal processing. Further, by performing the correction processing by the digital signal processing, the variation correction of the integrator can be realized with a simple configuration.

2.第2の構成例
図5は、本実施形態の回路装置の第2の構成例である。図5の回路装置100は、第1の位相差信号出力部10、第2の位相差信号出力部20、測定部30、カウンター110を含む。なお、本実施形態は図5の構成に限定されず、その構成要素の一部(例えばカウンター110等)を省略したり、他の構成要素を追加したりする等の種々の変形実施が可能である。
2. Second Configuration Example FIG. 5 is a second configuration example of the circuit device of the present embodiment. The circuit device 100 of FIG. 5 includes a first phase difference signal output unit 10, a second phase difference signal output unit 20, a measurement unit 30, and a counter 110. The present embodiment is not limited to the configuration shown in FIG. 5, and various modifications such as omitting a part of the component (for example, counter 110 or the like) or adding another component can be performed. is there.

第1の位相差信号出力部10は、パルス信号生成部40(第1のパルス信号生成部)、積分処理部60(第1の積分処理部)を含む。パルス信号生成部40は、入力信号SG1(第1の信号)に基づいて、基準クロック信号RFCKのパルス幅に対応するパルス幅のパルス信号PSG1(第1のパルス信号)を生成する。積分処理部60は、基準クロック信号RFCKとパルス信号PSG1とに基づく積分処理を行い、基準クロック信号RFCKと入力信号SG1の位相差を表す位相差信号PH1(第1の位相差信号)を生成する。 The first phase difference signal output unit 10 includes a pulse signal generation unit 40 (first pulse signal generation unit) and an integration processing unit 60 (first integration processing unit). The pulse signal generation unit 40 generates a pulse signal PSG1 (first pulse signal) having a pulse width corresponding to the pulse width of the reference clock signal RFCK based on the input signal SG1 (first signal). The integration processing unit 60 performs integration processing based on the reference clock signal RFCK and the pulse signal PSG1 to generate a phase difference signal PH1 (first phase difference signal) representing the phase difference between the reference clock signal RFCK and the input signal SG1. ..

第2の位相差信号出力部20は、第2のパルス信号生成部70、第2の積分処理部80を含む。第2のパルス信号生成部70は、第2の信号SG2に基づいて、基準クロック信号RFCKのパルス幅に対応するパルス幅の第2のパルス信号PSG2を生成する。第2の積分処理部80は、基準クロック信号RFCKと第2のパルス信号PSG2とに基づく積分処理を行い、基準クロック信号RFCKと第2の信号SG2の位相差を表す第2の位相差信号PH2を生成する。 The second phase difference signal output unit 20 includes a second pulse signal generation unit 70 and a second integration processing unit 80. The second pulse signal generation unit 70 generates a second pulse signal PSG2 having a pulse width corresponding to the pulse width of the reference clock signal RFCK based on the second signal SG2. The second integration processing unit 80 performs integration processing based on the reference clock signal RFCK and the second pulse signal PSG2, and the second phase difference signal PH2 representing the phase difference between the reference clock signal RFCK and the second signal SG2. To generate.

カウンター110は、入力信号SG1がアクティブになってから、第2の信号SG2がアクティブになるまでの基準クロック信号RFCKのクロック数をカウントする。そして、測定部30は、カウンター110のカウント値CNQと位相差信号PH1と第2の位相差信号PH2に基づいて、入力信号SG1と第2の信号SG2の時間差を測定する。 The counter 110 counts the number of clocks of the reference clock signal RFCK from the time when the input signal SG1 becomes active until the second signal SG2 becomes active. Then, the measuring unit 30 measures the time difference between the input signal SG1 and the second signal SG2 based on the count value CNQ of the counter 110, the phase difference signal PH1 and the second phase difference signal PH2.

図6は、第2の構成例の回路装置の動作を説明するタイミングチャートである。カウンター110は、入力信号SG1がアクティブになったことを検出してカウント動作を開始し、第2の信号SG2がアクティブになったことを検出してカウント動作を停止する。図6の例では、入力信号SG1の立ち上がりエッジから第2の信号SG2の立ち上がりエッジまでの間に基準クロック信号RFCKが1クロック入力されるので、カウント値CNQ=1となる。 FIG. 6 is a timing chart illustrating the operation of the circuit device of the second configuration example. The counter 110 detects that the input signal SG1 has become active and starts the counting operation, and detects that the second signal SG2 has become active and stops the counting operation. In the example of FIG. 6, since one clock of the reference clock signal RFCK is input between the rising edge of the input signal SG1 and the rising edge of the second signal SG2, the count value CNQ = 1.

図6に示すように、入力信号SG1と基準クロック信号RFCKの位相差が60度と検出され、第2の信号SG2と基準クロック信号RFCKの位相差が270度と検出されたとする。この場合、測定部30は、入力信号SG1と第2の信号SG2の位相差を、−60度+(CNQ×360度)+270度と求める。図6ではCNQ=1なので、入力信号SG1と第2の信号SG2の位相差は570度となる。測定部30は、入力信号SG1と第2の信号SG2の位相差570度を表すデジタル値を時間差データTQとして出力する。或いは、基準クロック信号RFCKの1周期をTRFとした場合に、位相差570度を時間差TDF=(570度/360度)×TRFに変換し、その時間差TDFを表す時間差データTQを出力する。 As shown in FIG. 6, it is assumed that the phase difference between the input signal SG1 and the reference clock signal RFCK is detected as 60 degrees, and the phase difference between the second signal SG2 and the reference clock signal RFCK is detected as 270 degrees. In this case, the measuring unit 30 determines the phase difference between the input signal SG1 and the second signal SG2 as −60 degrees + (CNQ × 360 degrees) + 270 degrees. Since CNQ = 1 in FIG. 6, the phase difference between the input signal SG1 and the second signal SG2 is 570 degrees. The measuring unit 30 outputs a digital value representing a phase difference of 570 degrees between the input signal SG1 and the second signal SG2 as time difference data TQ. Alternatively, when one cycle of the reference clock signal RFCK is TRF, the phase difference 570 degrees is converted into the time difference TDF = (570 degrees / 360 degrees) × TRF, and the time difference data TQ representing the time difference TDF is output.

第2の信号SG2が入力信号SG1よりも前に入力された場合には、カウンター110は、第2の信号SG2がアクティブになったことを検出してカウント動作を開始し、入力信号SG1がアクティブになったことを検出してカウント動作を停止する。この場合、カウント値CNQの符号を負にする。 When the second signal SG2 is input before the input signal SG1, the counter 110 detects that the second signal SG2 has become active and starts the counting operation, and the input signal SG1 becomes active. Detects that the value has become and stops the counting operation. In this case, the sign of the count value CNQ is made negative.

本実施形態によれば、基準クロック信号RFCKと入力信号SG1(第1の信号)の位相差が検出され、基準クロック信号RFCKと第2の信号SG2の位相差が検出され、それらの位相差に基づいて、入力信号SG1と第2の信号SG2の遷移タイミングの時間差が測定される。これにより、入力信号SG1(例えばスタート信号)を時間デジタル変換回路が自発しない場合であっても、入力信号SG1と第2の信号SG2の遷移タイミングの時間差を測定できる。 According to the present embodiment, the phase difference between the reference clock signal RFCK and the input signal SG1 (first signal) is detected, the phase difference between the reference clock signal RFCK and the second signal SG2 is detected, and the phase difference between them is determined. Based on this, the time difference between the transition timings of the input signal SG1 and the second signal SG2 is measured. Thereby, even when the time digital conversion circuit does not spontaneously generate the input signal SG1 (for example, the start signal), the time difference between the transition timings of the input signal SG1 and the second signal SG2 can be measured.

また、従来の位相差検出方式ではセンサーで積分処理を行うため、ダイナミックレンジ(測定できる位相差や距離、時間のレンジ)を広げることが困難である。この点、本実施形態によれば、入力信号SG1(第1の信号)と第2の信号SG2の位相差が360度より大きい(時間差が基準クロック信号RFCKの1周期より大きい)場合であっても、位相差を検出できる。これにより、広いダイナミックレンジの測定が可能になる。 Further, in the conventional phase difference detection method, since the integration process is performed by the sensor, it is difficult to widen the dynamic range (measureable phase difference, distance, and time range). In this regard, according to the present embodiment, the phase difference between the input signal SG1 (first signal) and the second signal SG2 is larger than 360 degrees (the time difference is larger than one cycle of the reference clock signal RFCK). Can also detect the phase difference. This makes it possible to measure a wide dynamic range.

3.詳細な構成例
図7は、本実施形態の回路装置の詳細な構成例である。回路装置100は、位相差信号出力部10(位相差信号出力回路)、測定部30、クロック信号生成部120(クロック信号生成回路)を含む。なお、本実施形態は図7の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加したりする等の種々の変形実施が可能である。
3. 3. Detailed Configuration Example FIG. 7 is a detailed configuration example of the circuit device of the present embodiment. The circuit device 100 includes a phase difference signal output unit 10 (phase difference signal output circuit), a measurement unit 30, and a clock signal generation unit 120 (clock signal generation circuit). The present embodiment is not limited to the configuration shown in FIG. 7, and various modifications such as omitting a part of the constituent elements or adding other constituent elements can be performed.

クロック信号生成部120は、クロック信号MCK(マスタークロック信号)からクロック信号RFCK2、CKI、CKQを生成する。クロック信号RFCK2は、基準クロック信号RFCKの2倍の周波数を有するクロック信号である。クロック信号CKI、CKQは、基準クロック信号RFCKから位相がシフトされたクロック信号(多相クロック信号)である。クロック信号MCKは、基準クロック信号RFCKよりも周波数が高いクロック信号であり、回路装置100の内部で生成されるクロック信号、又は回路装置100の外部から供給されるクロック信号である。例えば、クロック信号生成部120は分周器等から構成される。 The clock signal generation unit 120 generates clock signals RFCK2, CKI, and CKQ from the clock signal MCK (master clock signal). The clock signal RFCK2 is a clock signal having a frequency twice that of the reference clock signal RFCK. The clock signals CKI and CKQ are clock signals (multiphase clock signals) whose phase is shifted from the reference clock signal RFCK. The clock signal MCK is a clock signal having a frequency higher than that of the reference clock signal RFCK, and is a clock signal generated inside the circuit device 100 or a clock signal supplied from the outside of the circuit device 100. For example, the clock signal generation unit 120 is composed of a frequency divider and the like.

位相差信号出力部10は、セレクター15、DLL回路130、積分処理部60を含む。DLL回路130は、パルス信号生成部40、遅延制御回路50を含む。 The phase difference signal output unit 10 includes a selector 15, a DLL circuit 130, and an integration processing unit 60. The DLL circuit 130 includes a pulse signal generation unit 40 and a delay control circuit 50.

セレクター15は、入力信号SG1とクロック信号RFCK2のいずれかを選択し、その選択した信号SLQ1を出力する。パルス信号生成部40は、遅延回路41を含み、パルス幅が遅延回路41の遅延時間で設定されるパルス信号PSG1を生成する。遅延制御回路50は、遅延回路41の遅延時間を制御する制御信号CT1を出力し、その遅延時間が基準クロック信号RFCKのパルス幅となるように制御する。例えば、遅延回路41は、複数の遅延素子が直列に接続された回路である。遅延素子は、例えばインバーターと、インバーターの出力に設けられた可変容量キャパシター(負荷容量)である。そして可変容量キャパシターの容量値が制御信号CT1により制御され、遅延回路41の遅延時間が制御される。遅延制御回路50は、遅延回路41の出力信号DLQ1とクロック信号RFCK2との位相差を検出して信号DT1を出力する位相差検出部51(位相差検出回路)と、信号DT1に基づいて制御信号CT1を出力する制御部52(制御回路)とを含む。積分処理部60は、パルス信号PSG1とクロック信号CKI、CKQに基づいて積分処理を行い、位相差信号PH1を出力する。 The selector 15 selects either the input signal SG1 or the clock signal RFCK2, and outputs the selected signal SLQ1. The pulse signal generation unit 40 includes the delay circuit 41 and generates the pulse signal PSG1 whose pulse width is set by the delay time of the delay circuit 41. The delay control circuit 50 outputs a control signal CT1 that controls the delay time of the delay circuit 41, and controls the delay time so that it becomes the pulse width of the reference clock signal RFCK. For example, the delay circuit 41 is a circuit in which a plurality of delay elements are connected in series. The delay element is, for example, an inverter and a variable capacitance capacitor (load capacitance) provided at the output of the inverter. Then, the capacitance value of the variable capacitance capacitor is controlled by the control signal CT1, and the delay time of the delay circuit 41 is controlled. The delay control circuit 50 is a control signal based on the phase difference detection unit 51 (phase difference detection circuit) that detects the phase difference between the output signal DLQ1 of the delay circuit 41 and the clock signal RFCK2 and outputs the signal DT1 and the signal DT1. It includes a control unit 52 (control circuit) that outputs CT1. The integration processing unit 60 performs integration processing based on the pulse signal PSG1 and the clock signals CKI and CKQ, and outputs the phase difference signal PH1.

図8は、詳細な構成例の回路装置の動作を説明するフローチャートである。動作を開始すると測定部30(図16の処理部33)はパルス幅測定モードを設定する(S1)。パルス幅測定モードでは、位相差信号出力部10は、基準クロック信号RFCKのパルス幅を測定して遅延回路の遅延時間(遅延量)を設定(ロック)する。 FIG. 8 is a flowchart illustrating the operation of the circuit device of the detailed configuration example. When the operation is started, the measurement unit 30 (processing unit 33 in FIG. 16) sets the pulse width measurement mode (S1). In the pulse width measurement mode, the phase difference signal output unit 10 measures (locks) the delay time (delay amount) of the delay circuit by measuring the pulse width of the reference clock signal RFCK.

図9は、パルス幅測定モードにおける位相差信号出力部の動作を説明する図である。なお、図9では動作に関わる構成要素を図示し、他の構成要素は図示を省略する。 FIG. 9 is a diagram illustrating the operation of the phase difference signal output unit in the pulse width measurement mode. Note that FIG. 9 illustrates the components related to the operation, and the other components are not shown.

パルス幅測定モードでは、セレクター15は、クロック信号RFCK2を選択し、信号SLQ1として出力する。遅延回路41は、信号SLQ1(=RFCK2)を遅延させた信号DLQ1を出力する。位相差検出部51は、クロック信号RFCK2と信号DLQ1の位相差を検出し、その検出された位相差を表す信号DT1を出力する。制御部52は、信号DT1に基づいて、クロック信号RFCK2と信号DLQ1の位相差がゼロとなるように制御信号CT1を生成する。クロック信号RFCK2の周波数は、基準クロック信号RFCKの周波数の2倍なので、遅延回路41の遅延時間は、基準クロック信号RFCKの半周期(基準クロック信号RFCKのデューティーが50%の場合において基準クロック信号RFCKのハイパルスの幅)にロックされる。 In the pulse width measurement mode, the selector 15 selects the clock signal RFCK2 and outputs it as the signal SLQ1. The delay circuit 41 outputs the signal DLQ1 in which the signal SLQ1 (= RFCK2) is delayed. The phase difference detection unit 51 detects the phase difference between the clock signal RFCK2 and the signal DLQ1, and outputs a signal DT1 representing the detected phase difference. Based on the signal DT1, the control unit 52 generates the control signal CT1 so that the phase difference between the clock signal RFCK2 and the signal DLQ1 becomes zero. Since the frequency of the clock signal RFCK2 is twice the frequency of the reference clock signal RFCK, the delay time of the delay circuit 41 is a half cycle of the reference clock signal RFCK (when the duty of the reference clock signal RFCK is 50%, the reference clock signal RFCK Locked to the width of the high pulse).

図8に示すように、測定部30は、基準クロック信号RFCKと入力信号SG1の位相差を検出する位相差検出モードを設定する(S2)。 As shown in FIG. 8, the measuring unit 30 sets a phase difference detection mode for detecting the phase difference between the reference clock signal RFCK and the input signal SG1 (S2).

図10は、位相差検出モードにおける位相差信号出力部の動作を説明する図である。なお、図10では動作に関わる構成要素を図示し、他の構成要素は図示を省略する。 FIG. 10 is a diagram illustrating the operation of the phase difference signal output unit in the phase difference detection mode. Note that FIG. 10 illustrates the components involved in the operation, and the other components are not shown.

パルス信号生成部40は、遅延回路41、ラッチ回路42、NOR回路43を含む。位相差検出モードでは、セレクター15は、入力信号SG1を選択し、信号SLQ1として出力する。ラッチ回路42は、信号SLQ1(=SG1)の立ち上がりエッジでハイレベルを取り込み、信号LQ1をローレベルからハイレベルに変化させ、信号LQB1(LQ1の論理反転信号)をハイレベルからローレベルに変化させる。遅延回路41は、制御信号CT1で設定される遅延時間で信号LQ1を遅延させ、信号DLQ1を出力する。制御信号CT1は、パルス幅測定モードで設定された値が維持されている。NOR回路43は、信号LQB1と信号DLQ1の否定論理和信号をパルス信号PSG1として出力する。制御信号CT1は、パルス幅測定モードで設定された値が維持されており、パルス信号PSG1のパルス幅は基準クロック信号RFCKのパルス幅と同じになる。積分処理部60は、パルス信号PSG1に基づいて積分処理を行い、位相差信号PH1を出力する。 The pulse signal generation unit 40 includes a delay circuit 41, a latch circuit 42, and a NOR circuit 43. In the phase difference detection mode, the selector 15 selects the input signal SG1 and outputs it as the signal SLQ1. The latch circuit 42 captures a high level at the rising edge of the signal SLQ1 (= SG1), changes the signal LQ1 from low level to high level, and changes the signal LQB1 (logical inversion signal of LQ1) from high level to low level. .. The delay circuit 41 delays the signal LQ1 by the delay time set by the control signal CT1 and outputs the signal DLQ1. The control signal CT1 maintains the value set in the pulse width measurement mode. The NOR circuit 43 outputs the NOR signal of the signal LQB1 and the signal DLQ1 as the pulse signal PSG1. The value set in the pulse width measurement mode is maintained for the control signal CT1, and the pulse width of the pulse signal PSG1 becomes the same as the pulse width of the reference clock signal RFCK. The integration processing unit 60 performs integration processing based on the pulse signal PSG1 and outputs a phase difference signal PH1.

図8に示すように、測定部30は、位相差検出モードにおいて出力される位相差信号PH1を位相差データにA/D変換する(S3)。次に、測定部30は、デジタル信号処理により位相差データから基準クロック信号RFCKと入力信号SG1の遷移タイミングの位相差(時間差)を求める(S4)。 As shown in FIG. 8, the measuring unit 30 A / D-converts the phase difference signal PH1 output in the phase difference detection mode into the phase difference data (S3). Next, the measuring unit 30 obtains the phase difference (time difference) of the transition timing between the reference clock signal RFCK and the input signal SG1 from the phase difference data by digital signal processing (S4).

4.積分処理部
図11は、積分処理部の詳細な構成例である。積分処理部60は、積分器61〜66(複数の積分器、第1〜第6の積分器)を含む。
4. Integral processing unit FIG. 11 is a detailed configuration example of the integral processing unit. The integrator processing unit 60 includes integrators 61 to 66 (a plurality of integrators, first to sixth integrators).

クロック信号生成部120は、クロック信号CKAI、CKBI、CKCI、CKAQ、CKBQ、CKCQを生成し、積分器61、62、63、64、65、66に供給する。クロック信号CKAI、CKBI、CKCIは図7のクロック信号CKIに対応し、クロック信号CKAQ、CKBQ、CKCQは図7のクロック信号CKQに対応する。積分器61、62、63、64、65、66は、供給されるクロック信号とパルス信号PSG1に基づいて積分処理を行い、積分値PHAI1、PHBI1、PHCI1、PHAQ1、PHBQ1、PHCQ1を出力する。積分値PHAI1、PHBI1、PHCI1、PHAQ1、PHBQ1、PHCQ1は、図7の位相差信号PH1に対応する。 The clock signal generation unit 120 generates clock signals CKAI, CKBI, CKCI, CKAQ, CKBQ, and CKCQ and supplies them to the integrators 61, 62, 63, 64, 65, and 66. The clock signals CKAI, CKBI, and CKCI correspond to the clock signals CKI of FIG. 7, and the clock signals CKAQ, CKBQ, and CKCQ correspond to the clock signals CKQ of FIG. The integrators 61, 62, 63, 64, 65, 66 perform integration processing based on the supplied clock signal and pulse signal PSG1, and output integrated values PHAI1, PHBI1, PHCI1, PHAQ1, PHBQ1, and PHCQ1. The integrated values PHAI1, PHBI1, PHCI1, PHAQ1, PHBQ1, and PHCQ1 correspond to the phase difference signal PH1 in FIG.

図12は、クロック信号生成部が生成するクロック信号のタイミングチャートである。 FIG. 12 is a timing chart of the clock signal generated by the clock signal generation unit.

クロック信号CKAI、CKBI、CKCI、CKAQ、CKBQ、CKCQの各々は、位相が反転した(位相が180度異なる)2つのクロック信号の組み合わせである。例えば、クロック信号CKAIは、クロック信号CKAI1、CKAI2から構成される。そして、これら12個のクロック信号は、基準クロック信号RFCKに対して30度(=360度/12)ずつ位相がずれた多相クロック信号になっている。 Clock signals Each of CKAI, CKBI, CKCI, CKAQ, CKBQ, and CKCQ is a combination of two clock signals whose phases are inverted (phases differ by 180 degrees). For example, the clock signal CKAI is composed of clock signals CKAI1 and CKAI2. The 12 clock signals are multi-phase clock signals that are out of phase by 30 degrees (= 360 degrees / 12) with respect to the reference clock signal RFCK.

具体的には、クロック信号CKAI1は基準クロック信号RFCKと同位相であり、クロック信号CKBI1、CKCI1は、基準クロック信号RFCKに対して位相が120度、240度だけ遅れている。クロック信号CKAQ1、CKBQ1、CKCQ1は、クロック信号CKAI1、CKBI1、CKCI1に対して位相が90度だけ遅れている。そしてクロック信号CKAI2、CKBI2、CKCI2、CKAQ2、CKBQ2、CKCQ2は、クロック信号CKAI1、CKBI1、CKCI1、CKAQ1、CKBQ1、CKCQ1に対して位相が反転されている(位相が180度異なっている)。 Specifically, the clock signal CKAI1 has the same phase as the reference clock signal RFCK, and the clock signals CKBI1 and CKCI1 are delayed by 120 degrees and 240 degrees from the reference clock signal RFCK. The clock signals CKAQ1, CKBQ1, and CKCQ1 are 90 degrees out of phase with the clock signals CKAI1, CKBI1, and CKCI1. The phases of the clock signals CKAI2, CKBI2, CKCI2, CKAQ2, CKBQ2, and CKCQ2 are inverted with respect to the clock signals CKAI1, CKBI1, CKCI1, CKAQ1, CKBQ1, and CKCQ1 (the phases are 180 degrees different).

図13〜図15は、多相クロックによる積分処理の積分値の特性を示す図である。横軸の位相差は、基準クロック信号RFCKと入力信号SG1の位相差である。図12で説明したように、基準クロック信号RFCKを基準としてクロック信号CKAI、CKBI、CKCIの位相は0度、120度、240度になっている。そのため、図13〜図15に示すように、積分値PHAI1の特性に対して、積分値PHBI1、PHCI1の特性は120度、240度ずれている。同様に、積分値PHAQ1の特性に対して、積分値PHBQ1、PHCQ1の特性は120度、240度ずれている。 13 to 15 are diagrams showing the characteristics of the integrated value of the integral processing by the polymorphic clock. The phase difference on the horizontal axis is the phase difference between the reference clock signal RFCK and the input signal SG1. As described with reference to FIG. 12, the phases of the clock signals CKAI, CKBI, and CKCI are 0 degrees, 120 degrees, and 240 degrees with reference to the reference clock signal RFCK. Therefore, as shown in FIGS. 13 to 15, the characteristics of the integrated values PHBI1 and PHCI1 deviate from the characteristics of the integrated value PHAI1 by 120 degrees and 240 degrees. Similarly, the characteristics of the integrated values PHBQ1 and PHCQ1 deviate from the characteristics of the integrated value PHAQ1 by 120 degrees and 240 degrees.

測定部30は、積分値PHAI1、PHAQ1から第1の位相差を求め、積分値PHBI1、PHBQ1から第2の位相差を求め、積分値PHCI1、PHCQ1から第3の位相差を求める。そして、第1〜第3の位相差の平均値を、入力信号SG1と基準クロック信号RFCKの位相差として求める。 The measuring unit 30 obtains the first phase difference from the integrated values PHAI1 and PHAQ1, obtains the second phase difference from the integrated values PHBI1 and PHBQ1, and obtains the third phase difference from the integrated values PHCI1 and PHCQ1. Then, the average value of the first to third phase differences is obtained as the phase difference between the input signal SG1 and the reference clock signal RFCK.

理想的には、積分値PHAI1、PHAQ1の組だけでも、入力位相差に対して線形な特性の出力位相差が得られる。入力位相差は、入力された基準クロック信号RFCKと入力信号SG1の位相差であり、出力位相差は、積分処理に基づく位相差である。しかしながら、積分器の誤差(例えば積分値のフルスケール誤差やオフセット等)によって、入力位相差と出力位相差が線形にならない可能性がある。 Ideally, the output phase difference having a characteristic linear with respect to the input phase difference can be obtained only with the set of the integrated values PHAI1 and PHAQ1. The input phase difference is the phase difference between the input reference clock signal RFCK and the input signal SG1, and the output phase difference is the phase difference based on the integration process. However, there is a possibility that the input phase difference and the output phase difference will not be linear due to the error of the integrator (for example, the full-scale error of the integrated value, the offset, etc.).

この点、本実施形態では、位相を異ならせた多相クロックで積分処理を行って複数の位相差(第1〜第3の位相差)を求め、その複数の位相差を平均するので、入力位相差と出力位相差の間の非線形性を平均化できる。例えば、入力位相差が180度の場合、図13において積分値PHAI1の特性が−VPで折り返す点になっている。このような特性が折り返す点では非線形性が出やすくなる。しかし、図14、図15では、位相差180度における積分値PHBI1、PHCI1の特性は直線になっている。このため、第1〜第3の位相差を平均することで、非線形性を低減できる。 In this regard, in the present embodiment, a plurality of phase differences (first to third phase differences) are obtained by performing integration processing with polyphase clocks having different phases, and the plurality of phase differences are averaged. The non-linearity between the phase difference and the output phase difference can be averaged. For example, when the input phase difference is 180 degrees, the characteristic of the integrated value PHAI1 in FIG. 13 is a point that folds back at −VP. Non-linearity is likely to occur at the point where such characteristics are folded back. However, in FIGS. 14 and 15, the characteristics of the integrated values PHBI1 and PHCI1 at a phase difference of 180 degrees are linear. Therefore, the non-linearity can be reduced by averaging the first to third phase differences.

5.測定部
図16は、測定部の詳細な構成例である。測定部30は、セレクター31(マルチプレクサー)、A/D変換回路32、処理部33(デジタル信号処理部、処理回路、ロジック回路)を含む。
5. Measuring unit FIG. 16 is a detailed configuration example of the measuring unit. The measuring unit 30 includes a selector 31 (multiplexer), an A / D conversion circuit 32, and a processing unit 33 (digital signal processing unit, processing circuit, logic circuit).

セレクター31には、位相差信号出力部10から積分値PHAI1、PHAQ1、PHBI1、PHBQ1、PHCI1、PHCQ1が入力される。セレクター31は、これらの信号を1つずつ時分割に選択し、その選択した信号を信号MXQとして出力する。A/D変換回路32は、信号MXQとして入力される積分値PHAI1、PHAQ1、PHBI1、PHBQ1、PHCI1、PHCQ1を時分割にA/D変換し、そのA/D変換された積分値(積分データ)をデータADQとして出力する。処理部33は、デジタル信号処理により、データADQに基づいて時間差データTQを求める。 Integral values PHAI1, PHAQ1, PHBI1, PHBQ1, PHCI1, and PHCQ1 are input to the selector 31 from the phase difference signal output unit 10. The selector 31 selects these signals one by one in a time division manner, and outputs the selected signal as a signal MXQ. The A / D conversion circuit 32 A / D-converts the integrated values PHAI1, PHAQ1, PHBI1, PHBQ1, PHCI1, and PHCHQ1 input as the signal MXQ into time divisions, and the A / D-converted integrated value (integrated data). Is output as data ADQ. The processing unit 33 obtains the time difference data TQ based on the data ADQ by digital signal processing.

具体的には、処理部33は、位相差算出部34と補正処理部36を含む。補正処理部36は、積分器のばらつき補正を補正する補正処理を、A/D変換された積分値PHAI1、PHAQ1、PHBI1、PHBQ1、PHCI1、PHCQ1に対して行う。この補正処理は、図19〜図21で後述する。位相差算出部34は、補正処理された積分値PHAI1、PHAQ1から第1の位相差を求め、補正処理された積分値PHBI1、PHBQ1から第2の位相差を求め、補正処理された積分値PHCI1、PHCQ1から第3の位相差を求める。位相差算出部34は、第1〜第3の位相差を平均して、入力信号SG1と基準クロック信号RFCKの位相差を求める。処理部33は、その位相差に基づいて時間差データTQを出力する。位相差を時間差に変換する手法は、図2等で説明した手法と同様である。 Specifically, the processing unit 33 includes a phase difference calculation unit 34 and a correction processing unit 36. The correction processing unit 36 performs correction processing for correcting the variation correction of the integrator on the A / D converted integrated values PHAI1, PHAQ1, PHBI1, PHBQ1, PHCI1, and PHCQ1. This correction process will be described later in FIGS. 19 to 21. The phase difference calculation unit 34 obtains the first phase difference from the corrected integrated values PHAI1 and PHAQ1, obtains the second phase difference from the corrected integrated values PHBI1 and PHBQ1, and corrects the integrated value PHCI1. , The third phase difference is obtained from PHCQ1. The phase difference calculation unit 34 averages the first to third phase differences to obtain the phase difference between the input signal SG1 and the reference clock signal RFCK. The processing unit 33 outputs the time difference data TQ based on the phase difference. The method of converting the phase difference into the time difference is the same as the method described with reference to FIG. 2 and the like.

6.積分器
図17は、積分器の詳細な構成例である。また図18は、積分器の動作を説明するタイミングチャートである。なお、ここでは図11の積分器61を例に説明するが、他の積分器(図11の積分器62〜66)も同様の構成である。
6. The integrator FIG. 17 is a detailed configuration example of the integrator. Further, FIG. 18 is a timing chart illustrating the operation of the integrator. Although the integrator 61 of FIG. 11 will be described here as an example, other integrators (integrators 62 to 66 of FIG. 11) have the same configuration.

図17に示すように、積分器61は、積分信号生成部GIS、電流生成部IGEN、積分部CINTを含む。 As shown in FIG. 17, the integrator 61 includes an integrator signal generation unit GIS, a current generation unit IGEN, and an integrator unit CINT.

積分信号生成部GISは、パルス信号PSG1とクロック信号CKAI(CKAI1、CKAI2)から積分信号INCKA、INCKBを生成する。図18に示すように、パルス信号PSG1とクロック信号CKAI1の論理積を積分信号INCKAとして出力し、パルス信号PSG1とクロック信号CKAI2の論理積を積分信号INCKBとして出力する。 The integration signal generation unit GIS generates integration signals INCKA and INCKB from the pulse signal PSG1 and the clock signals CKAI (CKAI1, CKAI2). As shown in FIG. 18, the logical product of the pulse signal PSG1 and the clock signal CKAI1 is output as the integrated signal INCKA, and the logical product of the pulse signal PSG1 and the clock signal CKAI2 is output as the integrated signal INCKB.

電流生成部IGENは、積分信号INCKA、INCKBに基づいて電流IP、INを生成し、その電流IP、INを積分部CINTの入力ノードNINP、NINNに供給する。具体的には、積分信号INCKAがハイレベル(アクティブ)であり、積分信号INCKBがローレベル(非アクティブ)である場合には、スイッチ素子SWA1、SWA2がオンになり、スイッチ素子SWB1、SWB2がオフになる。そして、電流源IBBから一定電流値の負電流が電流IPとしてノードNINPに供給され、電流源IBAから一定電流値の正電流が電流INとしてノードNINNに供給され、IP−IN<0となる。一方、積分信号INCKAがローレベル(非アクティブ)であり、積分信号INCKBがハイレベル(アクティブ)である場合には、スイッチ素子SWA1、SWA2がオフになり、スイッチ素子SWB1、SWB2がオンになる。そして、電流源IBAから一定電流値の正電流が電流IPとしてノードNINPに供給され、電流源IBBから一定電流値の負電流が電流INとしてノードNINNに供給され、IP−IN>0となる。 The current generation unit IGEN generates currents IP and IN based on the integration signals INCKA and INCKB, and supplies the currents IP and IN to the input nodes NINP and NINN of the integration unit CINT. Specifically, when the integration signal INCKA is high level (active) and the integration signal INCKB is low level (inactive), the switch elements SWA1 and SWA2 are turned on, and the switch elements SWB1 and SWB2 are turned off. become. Then, a negative current having a constant current value is supplied to the node NINP as a current IP from the current source IBB, and a positive current having a constant current value is supplied to the node NINN as a current IN from the current source IBA, so that IP-IN <0. On the other hand, when the integration signal INCKA is low level (inactive) and the integration signal INCKB is high level (active), the switch elements SWA1 and SWA2 are turned off, and the switch elements SWB1 and SWB2 are turned on. Then, a positive current having a constant current value is supplied to the node NINP as a current IP from the current source IBA, and a negative current having a constant current value is supplied to the node NINN as a current IN from the current source IBB, and IP-IN> 0.

積分部CINTは、差動入力された電流IP、INを積分し、その積分値を電圧VOUT、VOUTNとして差動出力する。即ち、電流IP、INにより供給される電荷を電圧VOUTP、VOUTNに変換する電荷電圧変換を行う。積分部CINTは、負の入力電荷を正の電圧に変換する反転増幅を行う。即ち、積分信号INCKAがハイレベルであり、積分信号INCKBがローレベルである場合、上述のようにIP−IN<0なので、図18に示すようにVOUTP−VOUTNが増加する方向に電圧VOUTP、VOUTNが変化する。一方、積分信号INCKAがローレベルであり、積分信号INCKBがハイレベルである場合、上述のようにIP−IN>0なので、図18に示すようにVOUTP−VOUTNが減少する方向に電圧VOUTP、VOUTNが変化する。このようにしてパルス信号PSG1が積分値PHAI1に変換され、図13に示す積分値PHAI1の特性が得られる。 The integrating unit CINT integrates the differentially input currents IP and IN, and differentially outputs the integrated values as voltages VOUT and VOUTN. That is, charge-voltage conversion is performed to convert the electric charge supplied by the currents IP and IN into the voltages VOUTP and VOUTN. The integrator CINT performs inverting amplification that converts a negative input charge into a positive voltage. That is, when the integration signal INCKA is at a high level and the integration signal INCKB is at a low level, since IP-IN <0 as described above, the voltages VOUTP and VOUTN increase in the direction in which VOUTP-VOUTN increases as shown in FIG. Changes. On the other hand, when the integration signal INCKA is at a low level and the integration signal INCKB is at a high level, IP-IN> 0 as described above, so that the voltages VOUTP and VOUTN decrease in the direction in which VOUTP-VOUTN decreases as shown in FIG. Changes. In this way, the pulse signal PSG1 is converted into the integrated value PHAI1, and the characteristics of the integrated value PHAI1 shown in FIG. 13 are obtained.

積分部CINTにおいて、制御信号APCK(クロック信号)がローレベル(非アクティブ)であり、制御信号APCKの論理反転信号である制御信号XAPCK(クロック信号)がハイレベル(アクティブ)である場合、スイッチ素子SWP1〜SWP4がオフになり、スイッチ素子SWP5〜SWP8がオンになる。この場合、キャパシターCP1〜CP4、アンプ回路AMPにより差動の積分回路(差動の電荷電圧変換回路)が構成され、上述の積分動作が行われる。一方、制御信号APCKがハイレベル(アクティブ)であり、制御信号XAPCKがローレベル(非アクティブ)である場合、スイッチ素子SWP1〜SWP4がオンになり、スイッチ素子SWP5〜SWP8がオフになる。この場合、入力ノードNINP、NINNがコモン電圧VCMに設定され、入力電荷がリセットされ、電圧VOUTP、VOUTNがコモン電圧VCMにリセットされる。 In the integrating unit CINT, when the control signal APCK (clock signal) is low level (inactive) and the control signal XAPCK (clock signal) which is a logical inversion signal of the control signal APCK is high level (active), the switch element. SWP1 to SWP4 are turned off, and switch elements SWP5 to SWP8 are turned on. In this case, the capacitors CP1 to CP4 and the amplifier circuit AMP form a differential integrator circuit (differential charge-voltage conversion circuit), and the above-mentioned integration operation is performed. On the other hand, when the control signal APCK is at a high level (active) and the control signal XAPCK is at a low level (inactive), the switch elements SWP1 to SWP4 are turned on and the switch elements SWP5 to SWP8 are turned off. In this case, the input nodes NINP and NINN are set to the common voltage VCM, the input charge is reset, and the voltages VOUTP and VOUTN are reset to the common voltage VCM.

7.積分器のばらつき補正
図19は、積分器間における積分値の特性のばらつきを説明する図である。図20は、入力位相差に対する出力位相差の特性例である。
7. Correction of integrator variation FIG. 19 is a diagram illustrating variations in the characteristics of integrated values among integrators. FIG. 20 is an example of the characteristics of the output phase difference with respect to the input phase difference.

図19に示すように、積分値PHAQ1の変化範囲の上限が+VPであり、下限が−VPであるとする。即ち、積分値PHAQ1のフルスケール(出力フルスケール)が2VPであるとする。このとき、積分値PHAI1’のように、積分値PHAI1も同一のフルスケール2VPであることが理想である。この理想の場合には、図20の特性CHAのように、入力位相差に対して出力位相差が線形な特性となる。 As shown in FIG. 19, it is assumed that the upper limit of the change range of the integrated value PHAQ1 is + VP and the lower limit is −VP. That is, it is assumed that the full scale (output full scale) of the integrated value PHAQ1 is 2VP. At this time, it is ideal that the integrated value PHAI1 is also the same full-scale 2VP as in the integrated value PHAI1'. In this ideal case, as shown in the characteristic CHA of FIG. 20, the output phase difference has a linear characteristic with respect to the input phase difference.

しかしながら、図19に示す積分値PHAI1”のように、積分値PHAI1のフルスケールが2VP’≠2VPとなる可能性がある。例えば、図17において電流源IBA、IBBが出力する電流の大きさが積分器間でばらつくことで、積分器間でのフルスケールのばらつきが生じる。このようなフルスケールのばらつきが生じた場合、図20の特性CHA’のように、入力位相差に対して出力位相差が非線形な特性となる。 However, as shown in FIG. 19, the full scale of the integrated value PHAI1 may be 2VP'≠ 2VP. For example, in FIG. 17, the magnitude of the current output by the current sources IBA and IBB is large. The variation between the integrators causes a full-scale variation between the integrators. When such a full-scale variation occurs, the output position is relative to the input phase difference as shown in the characteristic CHA'in FIG. The phase difference has a non-linear characteristic.

またフルスケールのばらつきだけでなく、オフセットのばらつきが生じる可能性がある。オフセットのばらつきによっても、入力位相差に対して出力位相差が非線形な特性となる可能性がある。 Moreover, not only full-scale variation but also offset variation may occur. Due to the variation in offset, the output phase difference may have a non-linear characteristic with respect to the input phase difference.

図21は、積分器のばらつき補正を説明する図である。なお、図21では参考にパルス信号PSG1を図示しているが、ばらつき補正時にはパルス信号PSG1は積分器に供給されなくてよい。 FIG. 21 is a diagram illustrating variation correction of the integrator. Although the pulse signal PSG1 is shown in FIG. 21 for reference, the pulse signal PSG1 does not have to be supplied to the integrator at the time of variation correction.

図21に示すように、回路装置100は各積分器について上限測定、下限測定、オフセット測定を行う。これらの測定は、基準クロック信号RFCKと入力信号SG1の位相差(時間差)を測定する前に行っておく。例えば回路装置100の電源投入時などに行う。 As shown in FIG. 21, the circuit device 100 performs upper limit measurement, lower limit measurement, and offset measurement for each integrator. These measurements are performed before measuring the phase difference (time difference) between the reference clock signal RFCK and the input signal SG1. For example, this is performed when the power of the circuit device 100 is turned on.

上限測定時には、積分信号生成部GISが、パルス信号PSG1と同じパルス幅でハイレベルになる積分信号INCKAを出力し、ローレベルの積分信号INCKBを出力する。これは積分値の上限を測定することに相当するので、例えば図19では+VP’が積分値として得られる。下限測定時には、積分信号生成部GISが、ローレベルの積分信号INCKAを出力し、パルス信号PSG1と同じパルス幅でハイレベルになる積分信号INCKBを出力する。これは積分値の下限を測定することに相当するので、例えば図19では−VP’が積分値として得られる。オフセット測定時には、積分信号生成部GISが、ローレベルの積分信号INCKA、INCKBを出力する。これは積分値のオフセットを測定することに相当するので、例えば図19では0が積分値として得られる。 At the time of upper limit measurement, the integration signal generation unit GIS outputs an integration signal INCKA that has the same pulse width as the pulse signal PSG1 and has a high level, and outputs a low-level integration signal INCKB. Since this corresponds to measuring the upper limit of the integrated value, for example, in FIG. 19, + VP'is obtained as the integrated value. At the time of lower limit measurement, the integration signal generation unit GIS outputs a low-level integration signal INCKA and outputs an integration signal INCKB that becomes a high level with the same pulse width as the pulse signal PSG1. Since this corresponds to measuring the lower limit of the integrated value, for example, in FIG. 19, -VP'is obtained as the integrated value. At the time of offset measurement, the integration signal generation unit GIS outputs low-level integration signals INCKA and INCKB. Since this corresponds to measuring the offset of the integrated value, for example, in FIG. 19, 0 is obtained as the integrated value.

上記の測定で得られた積分値の上限をIMAXとし、下限をIMINとし、オフセットをIOFとし、フルスケールの期待値をFLSとする。また、基準クロック信号RFCKと入力信号SG1の時間差を測定した際に得られた積分値をMESとする。測定部30の処理部33は、補正された積分値MES’を例えばMES’=(FLS/(IMAX−IMIN))×(MES−IOF)により求める。例えば図19の例ではMES’=(VP/VP’)×MESとなる。このような補正を、各積分器について行う。そして、この補正された積分値に基づいて位相差を求め、その位相差に基づいて時間差を求める。 The upper limit of the integrated value obtained in the above measurement is IMAX, the lower limit is IMIN, the offset is IOF, and the expected value of full scale is FLS. Further, the integrated value obtained when the time difference between the reference clock signal RFCK and the input signal SG1 is measured is defined as MES. The processing unit 33 of the measuring unit 30 obtains the corrected integrated value MES'by, for example, MES'= (FLS / (IMAX-IMIN)) × (MES-IOF). For example, in the example of FIG. 19, MES'= (VP / VP') × MES. Such correction is made for each integrator. Then, the phase difference is obtained based on the corrected integral value, and the time difference is obtained based on the phase difference.

なお、オフセット測定を行わず、上限と下限の測定値で積分値を補正してもよい。この場合、MES’=(FLS/(IMAX−IMIN))×MESである。 The integrated value may be corrected by the measured values of the upper limit and the lower limit without performing the offset measurement. In this case, MES'= (FLS / (IMAX-IMIN)) × MES.

8.PLLへの適用例
図22は、本実施形態の手法をPLL(Phase Locked Loop)に適用した場合の回路装置の構成例である。図22の回路装置100は、位相比較部260(位相比較回路)、処理部250(処理回路)、デジタル制御発振器230、分周器240を含む。
8. Example of application to PLL FIG. 22 is a configuration example of a circuit device when the method of this embodiment is applied to a PLL (Phase Locked Loop). The circuit device 100 of FIG. 22 includes a phase comparison unit 260 (phase comparison circuit), a processing unit 250 (processing circuit), a digitally controlled oscillator 230, and a frequency divider 240.

位相比較部260は、図1、図7等で説明したパルス信号生成部40、積分処理部60、測定部30を含む。位相比較部260には、基準クロック信号CKINと分周クロック信号CKDVが入力される。基準クロック信号CKINは図7のマスタークロック信号MCKとしてクロック信号生成部120に入力される。また分周クロック信号CKDVは入力信号SG1としてパルス信号生成部40に入力される。位相比較部260は、基準クロック信号RFCK(CKIN)と分周クロック信号CKDVの位相差を検出し、その位相差に対応した時間差データTQを出力する。 The phase comparison unit 260 includes the pulse signal generation unit 40, the integration processing unit 60, and the measurement unit 30 described with reference to FIGS. 1, 7, and the like. The reference clock signal CKIN and the frequency dividing clock signal CKDV are input to the phase comparison unit 260. The reference clock signal CKIN is input to the clock signal generation unit 120 as the master clock signal MCK of FIG. 7. Further, the frequency dividing clock signal CKDV is input to the pulse signal generation unit 40 as an input signal SG1. The phase comparison unit 260 detects the phase difference between the reference clock signal RFCK (CKIN) and the divided clock signal CKDV, and outputs the time difference data TQ corresponding to the phase difference.

処理部250は、時間差データTQに基づいて発振制御データCTDを生成する。発振制御データCTDの値は、基準クロック信号RFCK(CKIN)と分周クロック信号CKDVの位相差をゼロにする(ゼロに近づける)ように制御される。 The processing unit 250 generates oscillation control data CTD based on the time difference data TQ. The value of the oscillation control data CTD is controlled so that the phase difference between the reference clock signal RFCK (CKIN) and the frequency-divided clock signal CKDV becomes zero (approaches zero).

デジタル制御発振器230は、発振制御データCTDに対応する発振周波数のクロック信号CKOUTを生成する。例えば、デジタル制御発振器230は、発振制御データCTDに対応する発振周波数で振動子を発振させる発振器である。例えば、デジタル制御発振器230は、発振制御データCTDをD/A変換するD/A変換回路と、そのD/A変換回路の出力電圧(制御電圧)に対応した発振周波数で発振する電圧制御発振器と、を含む。 The digitally controlled oscillator 230 generates a clock signal CKOUT with an oscillation frequency corresponding to the oscillation control data CTD. For example, the digitally controlled oscillator 230 is an oscillator that oscillates the oscillator at an oscillation frequency corresponding to the oscillation control data CTD. For example, the digital control oscillator 230 includes a D / A conversion circuit that D / A-converts oscillation control data CTD, and a voltage-controlled oscillator that oscillates at an oscillation frequency corresponding to the output voltage (control voltage) of the D / A conversion circuit. ,including.

分周器240は、デジタル制御発振器230が生成したクロック信号CKOUTを所定の分周比で分周し、その分周クロック信号CKDVを位相比較部260に帰還させる。 The frequency divider 240 divides the clock signal CKOUT generated by the digitally controlled oscillator 230 by a predetermined division ratio, and returns the divided clock signal CKDV to the phase comparison unit 260.

9.物理量測定装置、電子機器、移動体
図23は、本実施形態の回路装置を含む物理量測定装置の構成例である。物理量測定装置200は、信号供給部210(信号供給回路)、回路装置100、処理部220(処理回路、処理装置)を含む。なお、本実施形態は図23の構成に限定されず、その構成要素の一部(例えば信号供給部)を省略したり、他の構成要素を追加したりする等の種々の変形実施が可能である。
9. Physical quantity measuring device, electronic device, mobile body FIG. 23 is a configuration example of a physical quantity measuring device including the circuit device of the present embodiment. The physical quantity measuring device 200 includes a signal supply unit 210 (signal supply circuit), a circuit device 100, and a processing unit 220 (processing circuit, processing device). The present embodiment is not limited to the configuration shown in FIG. 23, and various modifications such as omitting a part of the component (for example, a signal supply unit) or adding another component can be performed. is there.

図23の物理量測定装置200は、時間デジタル変換の結果に基づいて種々の物理量を測定する装置である。例えば、測定される物理量は時間や距離等であるが、これらに限定されない。 The physical quantity measuring device 200 of FIG. 23 is a device that measures various physical quantities based on the result of time digital conversion. For example, the physical quantity to be measured is, but is not limited to, time, distance, and the like.

信号供給部210は、回路装置100から基準クロック信号RFCKが入力され、回路装置100に入力信号SG1を供給する。基準クロック信号RFCKは例えば図7のクロック信号生成部120が生成する。例えば物理量測定装置200が測距センサーである場合、信号供給部210は、発光部、受光部、制御部を含む。そして、制御部が基準クロック信号RFCKに基づいて送信信号を生成し、その送信信号により発光部を発光させる。また制御部は、受光部からの受光信号を波形成形して受信信号を生成し、その受信信号を入力信号SG1として回路装置100に供給する。 The signal supply unit 210 receives the reference clock signal RFCK from the circuit device 100, and supplies the input signal SG1 to the circuit device 100. The reference clock signal RFCK is generated, for example, by the clock signal generation unit 120 of FIG. For example, when the physical quantity measuring device 200 is a distance measuring sensor, the signal supply unit 210 includes a light emitting unit, a light receiving unit, and a control unit. Then, the control unit generates a transmission signal based on the reference clock signal RFCK, and causes the light emitting unit to emit light by the transmission signal. Further, the control unit generates a received signal by waveform-forming the received signal from the light receiving unit, and supplies the received signal as an input signal SG1 to the circuit device 100.

回路装置100は、基準クロック信号RFCKと入力信号SG1の遷移タイミングの時間差を測定し、時間差データTQを出力する。処理部220は、時間差データTQに基づいて種々のデジタル信号処理を行う。例えば、処理部220は、時間差データTQを物理量に変換する処理を行い、その物理量のデータを出力する。 The circuit device 100 measures the time difference between the transition timings of the reference clock signal RFCK and the input signal SG1, and outputs the time difference data TQ. The processing unit 220 performs various digital signal processing based on the time difference data TQ. For example, the processing unit 220 performs a process of converting the time difference data TQ into a physical quantity, and outputs the data of the physical quantity.

なお、本実施形態の回路装置を含む物理量測定装置の構成は図23に限定されない。例えば、物理量測定装置は、図22のPLLを含み、そのPLLが出力するクロック信号CKOUTに基づいて動作して物理量を測定する物理量測定回路を含んでもよい。 The configuration of the physical quantity measuring device including the circuit device of the present embodiment is not limited to FIG. 23. For example, the physical quantity measuring device may include the PLL of FIG. 22, and may include a physical quantity measuring circuit that operates based on the clock signal CKOUT output by the PLL to measure the physical quantity.

図24は、本実施形態の回路装置を含む電子機器の構成例である。電子機器300は、回路装置100、アンテナANT、通信部510(通信装置)、処理部520(処理装置)を含む。また操作部530(操作装置)、表示部540(表示装置)、記憶部550(メモリー)を含むことができる。例えば回路装置100と処理部520により物理量測定装置が構成される。或いは、回路装置100が図22のようなPLLを含んでもよい。なお電子機器300は図24の構成に限定されず、これらの一部の構成要素(例えばアンテナANT、通信部510等)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。 FIG. 24 is a configuration example of an electronic device including the circuit device of the present embodiment. The electronic device 300 includes a circuit device 100, an antenna ANT, a communication unit 510 (communication device), and a processing unit 520 (processing device). Further, the operation unit 530 (operation device), the display unit 540 (display device), and the storage unit 550 (memory) can be included. For example, a physical quantity measuring device is composed of a circuit device 100 and a processing unit 520. Alternatively, the circuit device 100 may include a PLL as shown in FIG. The electronic device 300 is not limited to the configuration shown in FIG. 24, and various modifications such as omitting some of these components (for example, antenna ANT, communication unit 510, etc.) or adding other components can be performed. It is possible.

図24の電子機器300としては、例えば、ECU(Electronic Control Unit)等の車載の電子装置や、医療用又は工業用の超音波検査装置等の超音波測定装置や、電波や超音波を用いたレーダーを想定できる。また、電子機器300として、ゲーム装置や、デジタルカメラ又はビデオカメラ等の映像機器や、スマートフォン、携帯電話機、携帯型ゲーム装置、ノートPC又はタブレットPC等の携帯情報端末(移動端末)や、コンテンツを配信するコンテンツ提供端末や、或いは基地局又はルーター等のネットワーク関連機器などの種々の機器を想定できる。 As the electronic device 300 of FIG. 24, for example, an in-vehicle electronic device such as an ECU (Electronic Control Unit), an ultrasonic measuring device such as a medical or industrial ultrasonic inspection device, and radio waves or ultrasonic waves are used. You can imagine a radar. Further, as the electronic device 300, a game device, a video device such as a digital camera or a video camera, a mobile information terminal (mobile terminal) such as a smartphone, a mobile phone, a portable game device, a notebook PC or a tablet PC, and contents can be used. Various devices such as content providing terminals to be distributed or network-related devices such as base stations or routers can be assumed.

通信部510(無線回路)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。処理部520は、電子機器300の制御処理や、通信部510を介して送受信されるデータの種々のデジタル処理を行う。例えば、回路装置100が時間差データを出力し、処理部520が時間差データを用いたデジタル処理を行う。或いは、回路装置100がPLLによりクロック信号を出力し、そのクロック信号に基づいて電子機器300の各部が動作してもよい。処理部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。操作部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を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。なお操作部530としてタッチパネルディスプレイを用いる場合には、このタッチパネルディスプレイが操作部530及び表示部540の機能を兼ねることになる。記憶部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やHDD(ハードディスクドライブ)などにより実現できる。 The communication unit 510 (wireless circuit) performs a process of receiving data from the outside or transmitting data to the outside via the antenna ANT. The processing unit 520 performs control processing of the electronic device 300 and various digital processes of data transmitted and received via the communication unit 510. For example, the circuit device 100 outputs the time difference data, and the processing unit 520 performs digital processing using the time difference data. Alternatively, the circuit device 100 may output a clock signal by the PLL, and each part of the electronic device 300 may operate based on the clock signal. The function of the processing unit 520 can be realized by a processor such as a microcomputer. The operation unit 530 is for the user to perform an input operation, and can be realized by an operation button, a touch panel display, or the like. The display unit 540 displays various types of information, and can be realized by a display such as a liquid crystal or an organic EL. When a touch panel display is used as the operation unit 530, the touch panel display also has the functions of the operation unit 530 and the display unit 540. The storage unit 550 stores data, and its function can be realized by a semiconductor memory such as RAM or ROM, an HDD (hard disk drive), or the like.

図25は、本実施形態の回路装置を含む移動体の例を示す。本実施形態の回路装置100(物理量測定装置、PLL)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(車載機器)を備えて、地上や空や海上を移動する機器・装置である。図25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。例えば、自動車206には、本実施形態の回路装置100を有する物理量測定装置(不図示)が組み込まれる。制御装置208は、この物理量測定装置により生成された物理量に基づいて動作する。例えば、制御装置208は、自動車206と物体との距離に応じて運転アシスト制御や自動運転制御を行うECUであってもよい。或いは、自動車206には、図22のようなPLLを含む回路装置100が組み込まれる。制御装置208は、PLLが出力するクロック信号に基づいて種々の制御を行う。なお本実施形態の回路装置や物理量測定装置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種々の機器(車載機器)に組み込むことが可能である。 FIG. 25 shows an example of a mobile body including the circuit device of the present embodiment. The circuit device 100 (physical quantity measuring device, PLL) of the present embodiment can be incorporated into various moving objects such as a car, an airplane, a motorcycle, a bicycle, or a ship. A moving body is a device / device that is provided with, for example, a drive mechanism such as an engine or a motor, a steering mechanism such as a handle or a rudder, and various electronic devices (vehicle-mounted devices), and moves on the ground, in the air, or on the sea. FIG. 25 schematically shows an automobile 206 as a specific example of a moving body. For example, the automobile 206 incorporates a physical quantity measuring device (not shown) having the circuit device 100 of the present embodiment. The control device 208 operates based on the physical quantity generated by this physical quantity measuring device. For example, the control device 208 may be an ECU that performs driving assist control or automatic driving control according to the distance between the automobile 206 and the object. Alternatively, the automobile 206 incorporates a circuit device 100 including a PLL as shown in FIG. The control device 208 performs various controls based on the clock signal output by the PLL. The device into which the circuit device and the physical quantity measuring device of the present embodiment are incorporated is not limited to such a control device 208, and can be incorporated into various devices (vehicle-mounted devices) provided in a moving body such as an automobile 206. Is.

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、本発明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発明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、本発明の範囲に含まれる。また回路装置、物理量測定装置、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。 Although the present embodiment has been described in detail as described above, those skilled in the art will easily understand that many modifications that do not substantially deviate from the novel matters and effects of the present invention are possible. Therefore, all such modifications are included in the scope of the present invention. For example, a term described at least once in a specification or drawing with a different term in a broader or synonymous manner may be replaced by that different term anywhere in the specification or drawing. All combinations of the present embodiment and modifications are also included in the scope of the present invention. Further, the configuration / operation of the circuit device, the physical quantity measuring device, the electronic device, the moving body, and the like are not limited to those described in the present embodiment, and various modifications can be performed.

10…位相差信号出力部、15…セレクター、20…第2の位相差信号出力部、
30…測定部、31…セレクター、32…A/D変換回路、33…処理部、
34…位相差算出部、36…補正処理部、40…パルス信号生成部、41…遅延回路、
42…ラッチ回路、43…NOR回路、50…遅延制御回路、51…位相差検出部、
52…制御部、60…積分処理部、61〜66…積分器、
70…第2のパルス信号生成部、80…第2の積分処理部、100…回路装置、
110…カウンター、120…クロック信号生成部、130…DLL回路、
200…物理量測定装置、206…自動車(移動体)、208…制御装置、
210…信号供給部、220…処理部、230…デジタル制御発振器、
240…分周器、250…処理部、260…位相比較部、300…電子機器、
510…通信部、520…処理部、530…操作部、540…表示部、550…記憶部、
CKAI1…第1のクロック信号(第1相のクロック信号)、
CKAQ1…第2相のクロック信号、CKBI1…第2のクロック信号、
CKCI1…第3のクロック信号、PH1…位相差信号、PH2…第2の位相差信号、
PSG1…パルス信号、PSG2…第2のパルス信号、RFCK…基準クロック信号、
SG1…入力信号(第1の信号)、SG2…第2の信号、TDF…時間差、
TH…パルス幅、TPS…パルス幅、TQ…時間差データ
10 ... Phase difference signal output unit, 15 ... Selector, 20 ... Second phase difference signal output unit,
30 ... Measuring unit, 31 ... Selector, 32 ... A / D conversion circuit, 33 ... Processing unit,
34 ... Phase difference calculation unit, 36 ... Correction processing unit, 40 ... Pulse signal generation unit, 41 ... Delay circuit,
42 ... Latch circuit, 43 ... NOR circuit, 50 ... Delay control circuit, 51 ... Phase difference detector,
52 ... control unit, 60 ... integrator processing unit, 61-66 ... integrator,
70 ... 2nd pulse signal generation unit, 80 ... 2nd integration processing unit, 100 ... circuit device,
110 ... counter, 120 ... clock signal generator, 130 ... DLL circuit,
200 ... Physical quantity measuring device, 206 ... Automobile (moving body), 208 ... Control device,
210 ... Signal supply unit, 220 ... Processing unit, 230 ... Digitally controlled oscillator,
240 ... frequency divider, 250 ... processing unit, 260 ... phase comparison unit, 300 ... electronic equipment,
510 ... Communication unit, 520 ... Processing unit, 530 ... Operation unit, 540 ... Display unit, 550 ... Storage unit,
CKAI1 ... 1st clock signal (1st phase clock signal),
CKAQ1 ... Phase 2 clock signal, CKBI1 ... Second clock signal,
CKCI1 ... 3rd clock signal, PH1 ... phase difference signal, PH2 ... second phase difference signal,
PSG1 ... pulse signal, PSG2 ... second pulse signal, RFCK ... reference clock signal,
SG1 ... Input signal (first signal), SG2 ... Second signal, TDF ... Time difference,
TH ... pulse width, TPS ... pulse width, TQ ... time difference data

Claims (11)

入力信号に基づいて、基準クロック信号のパルス幅に対応するパルス幅のパルス信号を生成するパルス信号生成部と、
前記基準クロック信号と前記パルス信号とに基づく積分処理を行い、前記基準クロック信号と前記入力信号との位相差を表す位相差信号を生成する積分処理部と、
を含むことを特徴とする回路装置。
A pulse signal generator that generates a pulse signal with a pulse width corresponding to the pulse width of the reference clock signal based on the input signal.
An integration processing unit that performs integration processing based on the reference clock signal and the pulse signal and generates a phase difference signal representing the phase difference between the reference clock signal and the input signal.
A circuit device characterized by including.
請求項1に記載の回路装置において、
遅延制御回路を含み、
前記パルス信号生成部は遅延回路を有し、
前記遅延制御回路は、
前記遅延回路の遅延時間を、前記基準クロック信号の前記パルス幅に対応する遅延時間に設定することを特徴とする回路装置。
In the circuit device according to claim 1,
Including delay control circuit
The pulse signal generator has a delay circuit and
The delay control circuit
A circuit device characterized in that the delay time of the delay circuit is set to a delay time corresponding to the pulse width of the reference clock signal.
請求項2に記載の回路装置において、
パルス幅測定モードでは、前記遅延回路に前記基準クロック信号を出力し、位相差検出モードでは、前記パルス信号生成部に前記入力信号を出力するセレクターを含むことを特徴とする回路装置。
In the circuit device according to claim 2.
A circuit device characterized in that, in the pulse width measurement mode, the reference clock signal is output to the delay circuit, and in the phase difference detection mode, the pulse signal generation unit includes a selector that outputs the input signal.
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、
nを2以上の整数としたとき、前記基準クロック信号に基づいて、互いに位相が異なる第1〜第nのクロック信号を生成するクロック信号生成部を含み、
前記積分処理部は、第1〜第nの積分器を有し、
前記第1〜第nの積分器の各々は、前記第1〜第nのクロック信号及び共通の前記入力信号に基づく積分処理を行うことを特徴とする回路装置。
In the circuit device according to any one of claims 1 to 3.
when 2 or more integer and the n, based on the reference clock signal includes a clock signal generator for generating a first to clock signal of the n-th phases different from each other,
The integrator processing unit has first to nth integrators.
Wherein each of the integrators of the first to n-th circuit and wherein the TURMERIC line integration processing based on the clock signal and the common of said input signal of said first to n.
請求項4に記載の回路装置において、
前記第1〜第nの積分器の出力信号に基づいて、前記基準クロック信号と前記入力信号との前記位相差を測定する測定部を含むことを回路装置。
In the circuit device according to claim 4,
A circuit device including a measuring unit for measuring the phase difference between the reference clock signal and the input signal based on the output signals of the first to nth integrators.
請求項5に記載の回路装置において、
前記クロック信号生成部は、
iを1以上n以下の整数としたとき、前記第1〜第nのクロック信号の第iのクロック信号として、前記基準クロック信号に対して位相が(i−1)×Δθ異なるクロック信号を生成し、
前記第1〜第nの積分器の第iの積分器は、
前記第iのクロック信号と前記パルス信号に基づく積分処理を行い、
前記測定部は、
前記第1〜第nの積分器の出力信号に基づいて第1〜第nの位相差を求め、前記第1〜第nの位相差の平均処理を行って前記位相差を求めることを特徴とする回路装置。
In the circuit device according to claim 5,
The clock signal generator
When i was a an integer from 1 to n, the first to as the clock signal of the i of the n clock signals, the phase with respect to the reference clock signal (i-1) × Δθ different clock Generate a signal,
The i-th integrator of the first to nth integrators is
Integral processing based on the i-th clock signal and the pulse signal is performed.
The measuring unit
The first to nth phase differences are obtained based on the output signals of the first to nth integrators, and the first to nth phase differences are averaged to obtain the phase differences. Circuit equipment.
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、
前記基準クロック信号に基づいて、互いに位相が90度異なる第1相のクロック信号と第2相のクロック信号を生成するクロック信号生成部と、
前記位相差を測定する測定部と、
を含み、
前記積分処理部は、
前記第1相のクロック信号と前記入力信号に基づく積分処理を行う第1相用の積分器と、前記第2相のクロック信号と前記入力信号に基づく積分処理を行う第2相用の積分器とを有し、
前記測定部は、
前記第1相用の積分器と前記第2相用の積分器の間のフルスケールばらつき及びオフセットばらつきの少なくとも一方を低減するために、前記第1相用の積分器及び前記第2相用の積分器が出力した積分値を補正する補正処理を行い、前記補正処理後の前記積分値を用いて、前記位相差を測定することを特徴とする回路装置。
In the circuit device according to any one of claims 1 to 3.
A clock signal generator that generates a first-phase clock signal and a second-phase clock signal that are 90 degrees out of phase with each other based on the reference clock signal.
The measuring unit that measures the phase difference and
Including
The integration processing unit
An integrator for the first phase that performs integration processing based on the clock signal of the first phase and the input signal, and an integrator for the second phase that performs integration processing based on the clock signal of the second phase and the input signal. And have
The measuring unit
In order to reduce at least one of the full-scale variation and the offset variation between the integrator for the first phase and the integrator for the second phase, the integrator for the first phase and the integrator for the second phase There line correction processing to correct the integral value integrator is output, the using the integral value after the correction processing, the circuit device characterized by measuring the phase difference.
請求項7に記載の回路装置において、
前記測定部は、
前記第1相用の積分器の出力信号と前記第2相用の積分器の出力信号のいずれかを選択する第2のセレクターと、
前記第2のセレクターからの信号をA/D変換し、A/D変換された前記第1相用の積分器の出力信号と前記第2相用の積分器の出力信号である位相差データを出力するA/D変換回路と、
前記位相差データに対して前記補正処理を行い、前記補正処理後の前記位相差データに基づいて前記位相差を求める処理部と、
を有することを特徴とする回路装置。
In the circuit device according to claim 7.
The measuring unit
A second selector that selects either the output signal of the integrator for the first phase or the output signal of the integrator for the second phase, and
The signal from the second selector is A / D converted, and the phase difference data which is the output signal of the integrator for the first phase and the output signal of the integrator for the second phase obtained by A / D conversion is obtained. The output A / D conversion circuit and
A processing unit that performs the correction process on the phase difference data and obtains the phase difference based on the phase difference data after the correction process.
A circuit device characterized by having.
請求項1乃至8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物理量測定装置。 A physical quantity measuring device comprising the circuit device according to any one of claims 1 to 8. 請求項1乃至8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。 An electronic device comprising the circuit device according to any one of claims 1 to 8. 請求項1乃至8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。 A mobile body including the circuit device according to any one of claims 1 to 8.
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