JP7053564B2 - 発振回路、計時回路、電子機器および発振回路の制御方法 - Google Patents
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- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
- Pulse Circuits (AREA)
Description
上記遅延信号を反転して内部信号として出力する前段反転素子と、上記内部信号を反転させて上記帰還信号として出力する後段反転素子とを備え、上記抵抗の他端は、上記反転素子の入力端子と上記後段反転素子の出力端子とに接続され、上記反転素子および上記前段反転素子には上記2つの温度補償電圧の一方が供給され、上記後段反転素子には上記2つの温度補償電圧の他方が供給されてもよい。これにより、反転素子、前段反転素子および後段反転素子の遅延時間に応じた周期で帰還信号が発信するという作用をもたらす。
をさらに具備し、上記抵抗の他端は、上記コンパレータの出力端子と上記反転素子の入力端子とに接続され、上記コンデンサの上記他端は、上記非反転入力端子に接続されてもよい。これにより、2つの温度補償電圧の一方の分圧と、遅延信号とが比較されるという作用をもたらす。
1. 第1の実施の形態(温度に依存する電圧比を生成する例)
2.第2の実施の形態(インバータを3つ配置し、温度に依存する電圧比を生成する例)
3.第3の実施の形態(電圧を変換し、温度に依存する電圧比を生成する例)
4.第4の実施の形態(温度に依存する電圧比を生成し、温度補償電圧を分圧する例)
[通信モジュールの構成例]
図1は、本技術の第1の実施の形態における通信モジュール100の一構成例を示すブロック図である。この通信モジュール100は、BLE(Bluetooth(登録商標) Low Energy)などの通信規格に従って通信処理を行うものであり、例えば、ウェアラブル機器やモバイル機器に搭載される。そして、通信モジュール100は、通信処理部110およびリアルタイムクロック200を備える。また、リアルタイムクロック200は、発振回路210およびカウンタ回路290を備える。
図2は、本技術の第1の実施の形態における温度補償回路220の一構成例を示す回路図である。この温度補償回路220は、温度補償電圧供給部230および240を備える。
VDD2=VDD20(1-m×dT) ・・・式1
上式において、dTは、所定の基準温度と測定温度との差を示す。温度の単位は、例えば、ケルビン(K)である。mは、温度係数である。温度係数mの設定方法については後述する。VDD20は、基準温度における温度補償電圧を示す。温度補償電圧VDD2の単位は、例えば、ボルト(V)である。
図4は、本技術の第1の実施の形態におけるRC発振回路250の一構成例を示す回路図である。このRC発振回路250は、インバータ251、遅延回路252およびバッファアンプ255を備える。また、遅延回路252は、コンデンサ253および抵抗254を備える。
RC=R0C(1+k×dT) ・・・式9
上式において、R0は、所定の基準温度における抵抗254の抵抗値である。kは、温度係数である。抵抗値の単位は、例えば、オームであり、静電容量の単位は、例えば、ファラッド(F)である。また、時定数RCの単位は、例えば、秒(s)である。
TCLK=T0+T1 ・・・式10
kln(A+1)―mA/(1+A)=0 ・・・式22
VDD2/VDD1=
(VDD20/VDD10)(1+m×dT)…式24
上式において、VDD20およびVDD10は、一定値である。
図7は、本技術の第1の実施の形態における通信モジュール100の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、例えば、通信モジュール100に電源が投入されたときに開始する。
上述の第1の実施の形態では、1つのインバータ251とバッファアンプ255等とにより、クロック信号CLKを生成していたが、バッファアンプ255を2段のインバータに置き換えて、その前段にVDD2、後段にVDD1を供給することもできる。これにより、a=VTH/VDD2とすると、周期は、次の式により表される。
上述の第1の実施の形態では、温度補償電圧VDD1を用いてバッファアンプ255が生成したクロック信号CLKをそのままインバータ251に帰還させていた。しかし、温度補償電圧VDD1が、温度補償電圧VDD2と比較して非常に低い場合には、クロック信号CLKのハイレベルの電圧が、インバータ251内のトランジスタの閾値電圧未満となり、発振動作が不安定になるおそれがある。このような場合には、バッファアンプ255とインバータ251との間にレベルシフタを設けて、クロック信号CLKの電圧を閾値電圧以上に上昇させればよい。この第3の実施の形態のRC発振回路250は、レベルシフタによりクロック信号CLKの電圧を変換する点において第1の実施の形態と異なる。
上述の第1の実施の形態では、式16において、パラメータaを一定として温度補償を行っていた。しかし、実際には、インバータ251内のpMOSトランジスタおよびnMOSトランジスタのそれぞれの製造プロセスや温度に依存して、閾値電圧VTHが変動することがある。閾値電圧VTHが変動すると、パラメータaが一定とならず、周期について温度補償を十分に行うことができない。この第4の実施の形態のRC発振回路250は、閾値電圧VTHの変動に起因する周期TCLKの変化を抑制した点において第1の実施の形態と異なる。
(1)電圧比が温度に依存する2つの温度補償電圧を生成する温度補償回路と、
前記2つの温度補償電圧の一方を用いて帰還信号を反転して反転信号として出力する反転素子と、
温度特性が前記電圧比と逆の時定数と前記電圧比とに応じた遅延時間に亘って前記反転信号を遅延させて遅延信号として出力する遅延回路と、
前記2つの温度補償電圧の他方を用いて前記遅延信号を周期信号として出力するとともに前記帰還信号として帰還させる出力部と
を具備する発振回路。
(2)前記遅延回路は、コンデンサおよび抵抗を備え、
前記コンデンサの一端は、前記反転素子の出力端子に接続され、他端は前記抵抗と前記出力部とに接続され、
前記抵抗の一端は、前記コンデンサおよび前記出力部に接続される
前記(1)記載の発振回路。
(3)前記出力部は、バッファアンプからなり、
前記抵抗の他端は、前記反転素子の入力端子と前記バッファアンプの出力端子とに接続される
前記(2)記載の発振回路。
(4)前記出力部は、
前記遅延信号を反転して内部信号として出力する前段反転素子と、
前記内部信号を反転させて前記帰還信号として出力する後段反転素子と
を備え、
前記抵抗の他端は、前記反転素子の入力端子と前記後段反転素子の出力端子とに接続され、
前記反転素子および前記前段反転素子には前記2つの温度補償電圧の一方が供給され、
前記後段反転素子には前記2つの温度補償電圧の他方が供給される
前記(2)記載の発振回路。
(5)前記出力部は、
反転入力端子の電圧と非反転入力端子の電圧とを比較して当該比較結果を示す信号を前記帰還信号として帰還させるコンパレータと、
前記2つの温度補償電圧の一方を分圧して前記反転入力端子に供給する分圧部と
をさらに具備し、
前記抵抗の他端は、前記コンパレータの出力端子と前記反転素子の入力端子とに接続され、
前記コンデンサの前記他端は、前記非反転入力端子に接続される
前記(2)記載の発振回路。
(6)前記2つの温度補償電圧を用いて前記帰還信号の電圧を変換して前記反転素子に出力するレベルシフタをさらに具備し、
前記出力部は、前記帰還信号を前記レベルシフタに出力する
前記(1)から(5)のいずれかに記載の発振回路。
(7)電圧比が温度に依存する2つの温度補償電圧を生成する温度補償回路と、
前記2つの温度補償電圧の一方を用いて帰還信号を反転して反転信号として出力する反転素子と、
温度特性が前記電圧比と逆の時定数と前記電圧比とに応じた遅延時間に亘って前記反転信号を遅延させて遅延信号として出力する遅延回路と、
前記2つの温度補償電圧の他方を用いて前記遅延信号を周期信号として出力するとともに前記帰還信号として帰還させる出力部と、
前記周期信号に同期して計数値を計数するカウンタ回路と
を具備する計時回路。
(8)電圧比が温度に依存する2つの温度補償電圧を生成する温度補償回路と、
前記2つの温度補償電圧の一方を用いて帰還信号を反転して反転信号として出力する反転素子と、
温度特性が前記電圧比と逆の時定数と前記電圧比とに応じた遅延時間に亘って前記反転信号を遅延させて遅延信号として出力する遅延回路と、
前記2つの温度補償電圧の他方を用いて前記遅延信号を周期信号として出力するとともに前記帰還信号として帰還させる出力部と、
前記周期信号に同期して計数値を計数するカウンタ回路と、
前記計数値に基づいて所定の処理を実行する処理部と
を具備する電子機器。
(9)電圧比が温度に依存する2つの温度補償電圧を生成する温度補償電圧生成手順と、
前記2つの温度補償電圧の一方を用いて帰還信号を反転して反転信号として出力する反転手順と、
温度特性が前記電圧比と逆の時定数と前記電圧比とに応じた遅延時間に亘って前記反転信号を遅延させて遅延信号として出力する遅延手順と、
前記2つの温度補償電圧の他方を用いて前記遅延信号を周期信号として出力するとともに前記帰還信号として帰還させる出力手順と
を具備する発振回路の制御方法。
110 通信処理部
200 リアルタイムクロック
210 発振回路
220 温度補償回路
230 温度補償電圧供給部
231、241 定電流源
232、242 pMOSトランジスタ
233、243 nMOSトランジスタ
234、244 オペアンプ
240 温度補償電圧供給部
250 RC発振回路
251、261、262、271、272 インバータ
252 遅延回路
253 コンデンサ
254、281、282 抵抗
255 バッファアンプ
260、280 出力部
270 レベルシフタ
283 コンパレータ
290 カウンタ回路
Claims (8)
- 電圧比が温度に依存する2つの温度補償電圧を生成する温度補償回路と、
前記2つの温度補償電圧の一方を用いて帰還信号を反転して反転信号として出力する反転素子と、
温度特性が前記電圧比と逆の時定数と前記電圧比とに応じた遅延時間に亘って前記反転信号を遅延させて遅延信号として出力する遅延回路と、
前記2つの温度補償電圧の他方を用いて前記遅延信号を周期信号として出力するとともに前記帰還信号として帰還させる出力部と
を具備する発振回路。 - 前記遅延回路は、コンデンサおよび抵抗を備え、
前記コンデンサの一端は、前記反転素子の出力端子に接続され、他端は前記抵抗と前記出力部とに接続され、
前記抵抗の一端は、前記コンデンサおよび前記出力部に接続され、
前記出力部は、バッファアンプからなり、
前記抵抗の他端は、前記反転素子の入力端子と前記バッファアンプの出力端子とに接続される
請求項1記載の発振回路。 - 前記遅延回路は、コンデンサおよび抵抗を備え、
前記コンデンサの一端は、前記反転素子の出力端子に接続され、他端は前記抵抗と前記出力部とに接続され、
前記抵抗の一端は、前記コンデンサおよび前記出力部に接続され、
前記出力部は、
前記遅延信号を反転して内部信号として出力する前段反転素子と、
前記内部信号を反転させて前記帰還信号として出力する後段反転素子と
を備え、
前記抵抗の他端は、前記反転素子の入力端子と前記後段反転素子の出力端子とに接続され、
前記反転素子および前記前段反転素子には前記2つの温度補償電圧の一方が供給され、
前記後段反転素子には前記2つの温度補償電圧の他方が供給される
請求項1記載の発振回路。 - 前記遅延回路は、コンデンサおよび抵抗を備え、
前記コンデンサの一端は、前記反転素子の出力端子に接続され、他端は前記抵抗と前記出力部とに接続され、
前記抵抗の一端は、前記コンデンサおよび前記出力部に接続され、
前記出力部は、
反転入力端子の電圧と非反転入力端子の電圧とを比較して当該比較結果を示す信号を前記帰還信号として帰還させるコンパレータと、
前記2つの温度補償電圧の一方を分圧して前記反転入力端子に供給する分圧部と
をさらに具備し、
前記抵抗の他端は、前記コンパレータの出力端子と前記反転素子の入力端子とに接続され、
前記コンデンサの前記他端は、前記非反転入力端子に接続される
請求項1記載の発振回路。 - 前記2つの温度補償電圧を用いて前記帰還信号の電圧を変換して前記反転素子に出力するレベルシフタをさらに具備し、
前記出力部は、前記帰還信号を前記レベルシフタに出力する
請求項1記載の発振回路。 - 電圧比が温度に依存する2つの温度補償電圧を生成する温度補償回路と、
前記2つの温度補償電圧の一方を用いて帰還信号を反転して反転信号として出力する反転素子と、
温度特性が前記電圧比と逆の時定数と前記電圧比とに応じた遅延時間に亘って前記反転信号を遅延させて遅延信号として出力する遅延回路と、
前記2つの温度補償電圧の他方を用いて前記遅延信号を周期信号として出力するとともに前記帰還信号として帰還させる出力部と、
前記周期信号に同期して計数値を計数するカウンタ回路と
を具備する計時回路。 - 電圧比が温度に依存する2つの温度補償電圧を生成する温度補償回路と、
前記2つの温度補償電圧の一方を用いて帰還信号を反転して反転信号として出力する反転素子と、
温度特性が前記電圧比と逆の時定数と前記電圧比とに応じた遅延時間に亘って前記反転信号を遅延させて遅延信号として出力する遅延回路と、
前記2つの温度補償電圧の他方を用いて前記遅延信号を周期信号として出力するとともに前記帰還信号として帰還させる出力部と、
前記周期信号に同期して計数値を計数するカウンタ回路と、
前記計数値に基づいて所定の処理を実行する処理部と
を具備する電子機器。 - 電圧比が温度に依存する2つの温度補償電圧を生成する温度補償電圧生成手順と、
前記2つの温度補償電圧の一方を用いて帰還信号を反転して反転信号として出力する反転手順と、
温度特性が前記電圧比と逆の時定数と前記電圧比とに応じた遅延時間に亘って前記反転信号を遅延させて遅延信号として出力する遅延手順と、
前記2つの温度補償電圧の他方を用いて前記遅延信号を周期信号として出力するとともに前記帰還信号として帰還させる出力手順と
を具備する発振回路の制御方法。
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