JPH11510037A

JPH11510037A - ピークツーピーク電圧制御装置を有する精密ｒｃ発振器

Info

Publication number: JPH11510037A
Application number: JP9542394A
Authority: JP
Inventors: クーパー，ラッセル，イー．; エリソン，スコット
Original assignee: マイクロチップテクノロジー，インコーポレイテッド
Priority date: 1996-05-24
Filing date: 1997-04-12
Publication date: 1999-08-31
Anticipated expiration: 2017-04-12
Also published as: KR19990035916A; JP3297878B2; US5670915A; EP0840952A1; KR100284109B1; WO1997045956A1; TW357485B; EP0840952A4

Abstract

(57)【要約】マイクロコントローラチップ内のＲＣ発振回路（１０）には、精確な高及び低電圧レベル（Ｖ２及びＶ１）の間でＲＣ網のコンデンサ（１４）の充電及び放電を制御するため直列ＲＣ網（２２，１４）に結合された出力端をもつフリップフロップ（２０）のセット及びリセット入力端にそれぞれ結合された出力端を有する第１及び第２の比較器（１６，１８）が含まれている。各々の比較器の１つの入力端はＲＣ網に結合され、一方第２の入力端はそれぞれの修正された高及び低しきい電圧レベル（Ｖｈ’，Ｖｌ’）に結合され、かくして発振器信号が精確な高及び低電圧レベル（Ｖ２，Ｖ１）を上回らないようになっている。発振器の出力周波数は、低電圧レベル（Ｖ１）の異なる値を選択することによって調整できる。

Description

【発明の詳細な説明】ピークツーピーク電圧制御装置を有する精密ＲＣ発振器関連出願本特許出願は、発明人としての Russell E．Couperの名前で１９９５年７月７日に出願され本書に参考として内含されている、０８／４９９，６０２という通し番号の「精密ＲＣ発振器」という題の係属米国特許出願に関連する。この特許出願は同様に、発明人としての Richard Hull 及び Gregory Bingham 名前で出願され本書に参考として内含されている「ファームウェア選択可能な発振器トリミングを伴うマイクロコントローラ及びそのための方法」と題された付属米国特許出願にも関連する。発明の背景１．発明の分野本発明は、発振回路及び振動信号の生成方法の分野のものであり、より特定的に言うと、電圧、温度及びプロセスの変動とは実質的に無関係の精確な電圧間で精密に振動することによって予め定められた周波数で振動するためのＲＣ発振回路に関する。２．関連技術の説明発振回路は、エレクトロニクスの分野で数多くの異なる利用分野において実施されている。ＲＣ発振回路は通常、直列抵抗器−コンデンサ（ＲＣ）網の間の相互接続に対して結合された制御回路を内含している。制御回路は、コンデンサを横断して現われる振動信号を生成するべく抵抗器を通してコンデンサを横断する電圧を交互に充電又は放電する。振動周波数は、抵抗器及びコンデンサの時定数によって決定される。ＲＣ発振器を構築するための１つの方法は、ＲＣ網のコンデンサの充電及び放電を制御する回路として National Semiconductor によって製造された従来のＮＥ５５５タイマー（５５５タイマー）を使用することである。５５５タイマーには、セット／リセット（ＳＲ）フリップフロップ及び第１及び第２の比較器が含まれている。直列ＲＣ網の相互接続は、比較器の各々の１つの入力端に結合されている。第１の比較器のもう１つの入力端は、高いしきい電圧（Ｖｈ）を受理するように結合され、一方第２の比較器のもう１つの入力端は、低いしきい電圧（Ｖ１）を受理するように結合される。第１の比較器の出力端はフリップフロップのセット入力端に結合され、一方第２の比較器の出力端はフリップフロップのリセット入力端に結合される。フリップフロップの出力端がＲＣ網の抵抗器に結合される。作動中、第１の比較器は、ＲＣ振動信号が予め定められた高いしきい電圧を上回った時点でコンデンサを横断する電圧の放電を開始するフリップフロップをセットし、第２の比較器は、ＲＣ振動信号が低いしきい電圧より下まで降下した時点でコンデンサを横断する電圧の充電を開始するフリップフロップをリセットする。この要領で、コンデンサを横断して現われる信号は、ＲＣ網の抵抗器及びコンデンサの値により決定される周波数で高いしきい値及び低いしきい値の間でおおよそ振動する。しかしながら、このような構成には、１方の比較器の切換えに応えてフリップフロップがセット（又はリセット）された時点ですでにＲＣ振動信号が実際に高いしきい電圧より上まで上昇している（フリップフロップをセットする場合）か又は低いしきい電圧より下まで降下している（フリップフロップをリセットする場合）という欠点がある。その結果、ＲＣ振動信号が精密に望まれる高しきい電圧と低しきい電圧の間で振動しないことから、振動周波数の変動が発生する。このような誤差は、精密な振動信号が要求される場合には受容できないものである。 Chenに対する米国特許第４，１２２，４１３号（「Chen'４１３特許」）は、その差異が実質的に一定にとどまっている２つのしきい値レベルの間で振動するための単一ピンＭＯＳＲＣ発振回路を開示している。ＲＣ発振回路は、集積回路（ＩＣ）の給電端末を横断して直列に接続された外部抵抗器及びコンデンサを内含している。ＩＣは、コンデンサの充電及び放電を制御する。ＩＣは、抵抗器及びコンデンサの相互接続に接続されており、コンデンサを横断して結合されているＭＯＳスイッチを内含する。スイッチがオンに入っている場合、コンデンサを横断する電圧は抵抗器を通して放電し、スイッチがオフに切換わっている場合、コンデンサは抵抗器を通して充電される。ＩＣは同様に、抵抗器とコンデンサの間に結合された状態で、類似しているものの異なっているしきい値をもつ一対のインバータを内含する。ＩＣの論理回路はインバータの対に結合され、コンデンサ電圧が両方のインバータのしきい値より下にあるかぎりスイッチが「オフ」となるものの、コンデンサ電圧が両方のしきい値を超えた時点で「オン」となるような形で構成される。従って、Chen '４１３特許は、コンデンサを横断した電圧がＲＣ網のＲＣ時定数によってセットされた周波数でインバータの２つのしきい電圧の間で振動することになる、と教示している。しかしながら、Chen '４１３特許の中で述べられているように、インバータのしきい電圧は精確でなく、変動する。しかし、しきい電圧は、それらの差が実質的に一定にとどまるような形で同じ方向で変動することになる。従って、振動周波数は実質的に一定にとどまる。発振器技術において特に有利な１つの分野は、マイクロコントローラを伴う発振器の実施の分野である。過去において、大部分のマイクロコントローラユーザは、マイクロコントローラに対して精密なクロック信号を提供するために外部発振器に頼ることになった。このアプローチは、マイクロコントローラに対し精密なクロック信号を生成するという利点を有するものの、外部クロックソースの使用に付随するより高いコストそしてマイクロコントローラに加えて外部発振器及びそれに付随するコンポーネントが必要とされることに起因する効率の悪い空間利用といった固有の欠点を有する。かくして、コスト削減及び空間節約の両方の意味で、マイクロコントローラチップ自体の内部に発振器を有することが有利である。しかしながら、当業者であれば、製造手順に固有のプロセス変動が究極的に、不精確なクロック出力周波数をもつ発振器を生成することになるということを知っている。従って、温度、電源及びプロセスの変動とは実質的に無関係でありながら、精確な高いしきい電圧値と低いしきい電圧値の間を精密に振動することによって予め定められた周波数で振動する信号を提供するための内部ＲＣ発振回路を有するマイクロコントローラ及びそのための方法を提供する必要性が存在していた。本発明の１つの目的は、精密な内部ＲＣ発振器をもつマイクロコントローラ及びそのための方法を提供することにある。本発明のもう１つの目的は、デジタルトリミングを伴う精密な内部ＲＣ発振器をもつマイクロコントローラ及びそのための方法を提供することにある。本発明のさらにもう１つの目的は、温度、電圧及びプロセスの変動とは実質的に独立した精確な周波数クロック信号を提供する精密な内部ＲＣ発振器をもつマイクロコントローラ及びそのための方法を提供することにある。好ましい実施形態の簡単な説明本発明に従うと、振動の周波数がＲＣ網の時定数及び第１及び第２の電圧の間の差の両方によって決定され、供給電圧源から生成された第１の電圧と第２の電圧の間で振動信号が精密に振動するようにすることによって直列抵抗器コンデンサ（ＲＣ）網を横断して予め定められた周波数の振動信号を生成するための回路において、振動信号の電圧が第１のしきい電圧を上回った時点で開始するコンデンサを横断する電圧の放電のため、及び振動信号の電圧が第２のしきい電圧より下まで降下した時点で開始するコンデンサを横断する電圧の充電のための充電− 放電用手段；コンデンサを横断する電圧の放電の開始時点で振動信号の第１のサンプリング電圧を得るため、充電−放電手段に結合された第１のサンプリング手段；第１の電圧と第１のサンプリング電圧の間の電圧差によって修正された第１の電圧となるように第１のしきい電圧を調整するため第１のサンプリング手段に結合された第１の補償手段；コンデンサを横断する電圧の充電の開始時点で振動信号の第２のサンプリング電圧を得るための、充電−放電用手段に結合された第２のサンプリング手段；第２の電圧と第２のサンプリング電圧の間の電圧差によって修正された第２の電圧となるように、第２のしきい電圧を調整するための、第２のサンプリング手段に結合された第２の補償手段；及び、考えられる複数の異なる電圧から第２の電圧を選択しかくして第１及び第２の電圧の間の電圧差を選択するための、第２の補償手段に結合された電圧差設定手段、を組合せた形で含んで成る回路が開示されている。充電−放電用手段には、コンデンサを横断する電圧の充電及び放電を制御するため、直列ＲＣ網にその１つの出力端が結合されたフリップフロップが含まれている。第１のサンプリング手段には、充電−放電手段の１つの出力端に接続された入力端を有する負にトリガーされたパルス発生器；及び負にトリガーされたパルス発生器からのパルスの受理に応答して、振動信号の第１のサンプリング電圧に対し第１の補償手段を瞬間的に結合するための、負にトリガーされたパルス発生器の出力端に結合された第１のスイッチ手段が含まれている。同様にして第２のサンプリング手段には、充電−放電手段の出力端に接続された入力端を有する正にトリガーされたパルス発生器；及び正にトリガーされたパルス発生器からのパルスの受理に応答して、振動信号の第２のサンプリング電圧に対して第２の補償手段を瞬間的に結合させるため、正にトリガーされたパルス発生器の出力端に結合された第２のスイッチ手段が含まれている。本発明の回路は、フリップフロップをセットしかつリセットするため、フリップフロップの第１及び第２の入力端にそれぞれその出力端が結合されている第１及び第２の比較器をさらに含んで成り、第１の比較器は、ＲＣ網の抵抗器とコンデンサの間のノードに対するその非反転入力端からの接続を有し、第２の比較器は、その反転入力端からノードへの接続を有している。第１の補償手段には、第１及び第２の入力端及び１つの出力端を有し、この第１の出力端が第１の電圧を受理するよう結合されこの出力端が第１の比較器の反転入力端に結合されている増幅器；及び増幅器の出力端に対し片端で結合され、増幅器の第２の入力端に対してもう１方の端部で結合されたコンデンサが含まれている。同様にして第２の補償手段には、第１及び第２の入力端及び１つの出力端を有し、この第１の出力端が第２の電圧を受理するよう結合されこの出力端が前記第２の比較器の非反転入力端に結合されている増幅器；及び増幅器の出力端に対し片端で結合され増幅器の第２の入力端に対してもう１方の端部で結合されたコンデンサが含まれている。電圧差設定用手段には、その入力端で供給電圧源に結合され第２の電圧を第２の補償手段の増幅器に供給する出力端を有するマルチプレクサが含まれている。マルチプレクサは、選択された時点で第２の補償手段の増幅器に対してこのマルチプレクサから異なる電圧を各々供給する複数の入力タップを有している。さらにマルチプレクサは前記複数の入力タップのうちの１つを選択するための選択手段を内含している。代替的には、本発明は、振動の周波数がＲＣ網の時定数及び第１及び第２の電圧の間の差の両方によって決定され、供給電圧源から生成された第１の電圧と第２の電圧の間で振動信号が精密に振動するようにすることによって直列抵抗器− コンデンサ（ＲＣ）網を横断して予め定められた周波数の振動信号を生成するための方法において、振動信号の電圧が第１のしきい電圧を上回った時点で開始するコンデンサを横断する電圧の放電のため、及び振動信号の電圧が第２のしきい電圧より下まで降下した時点で開始するコンデンサを横断する電圧の充電のための充電−放電用手段を提供する段階；コンデンサを横断する電圧の放電の開始時点で振動信号の第１のサンプリング電圧を得るため、充電−放電手段に結合された第１のサンプリング手段；第１の電圧と第１のサンプリング電圧の間の電圧差によって修正された第１の電圧となるように第１のしきい電圧を調整するため第１のサンプリング手段に結合された第１の補償手段を提供する段階；コンデンサを横断する電圧の充電の開始時点で振動信号の第２のサンプリング電圧を得るための、充電−放電用手段に結合された第２のサンプリング手段を提供する段階；第２の電圧と前記第２のサンプリング電圧の間の電圧差によって修正された第２の電圧となるように第２のしきい電圧を調整するための、第２のサンプリング手段に結合された第２の補償手段を提供する段階；及び考えられる複数の異なる電圧から第２の電圧を選択しかくして第１及び第２の電圧の間の電圧差を選択するための、第２の補償手段に結合された電圧差設定手段を提供する段階；を含んで成る方法を開示している。充電−放電用手段には、コンデンサを横断する電圧の充電及び放電を制御するため、直列ＲＣ網にその１つの出力端が結合されたフリップフロップが含まれている。第１のサンプリング手段を提供する段階には、充電−放電手段の１つの出力端に接続された入力端を有する負にトリガーされたパルス発生器を提供する段階；及び負にトリガーされたパルス発生器からのパルスの受理に応答して、振動信号の第１のサンプリング電圧に対し第１の補償手段を瞬間的に結合するため、負にトリガーされたパルス発生器の出力端に結合された第１のスイッチ手段を提供する段階、が含まれている。同様にして第２のサンプリング手段を提供する段階には、充電−放電手段の出力端に接続された入力端を有する正にトリガーされたパルス発生器を提供する段階；及び正にトリガーされたパルス発生器からのパルスの受理に応答して、振動信号の第２のサンプリング電圧に対して第２の補償手段を瞬間的に結合させるため、正にトリガーされたパルス発生器の出力端に結合された第２のスイッチ手段を提供する段階、が含まれている。この方法はさらに、フリップフロップをセットしリセットするため、フリップフロップの第１及び第２の入力端にそれぞれその出力端が結合されている第１及び第２の比較器を提供する段階をさらに含んで成り、第１の比較器は、ＲＣ網の抵抗器とコンデンサの間のノードに対するその非反転入力端からの接続を有し、第２の比較器は、その反転入力端からノードへの接続を有している。第１の補償手段を提供する段階には、第１及び第２の入力端及び１つの出力端を有し、この第１の出力端が第１の電圧を受理するよう結合されこの出力端が第１の比較器の反転入力端に結合されている増幅器を提供する段階；及び増幅器の出力端に対し片端で結合され、増幅器の第２の入力端に対してもう１方の端部で結合されたコンデンサを提供する段階、が含まれている。同様にして第２の補償手段を提供する段階には、第１及び第２の入力端及び１つの出力端を有し、この第１の出力端が第２の電圧を受理するよう結合され、この出力端が前記第２の比較器の非反転入力端に結合されている増幅器を提供する段階、及び増幅器の出力端に対し片端で結合され、増幅器の第２の入力端に対してもう１方の端部で結合されたコンデンサを提供する段階、が含まれている。電圧差設定用手段には、その入力端で供給電圧源に結合され第２の電圧を第２の補償手段の増幅器に供給する出力端を有するマルチプレクサが含まれている。さらにマルチプレクサは、選択された時点で第２の補償手段の増幅器に対してこのマルチプレクサから異なる電圧を各々供給する複数の入力タップを有している。本発明の上述の及びその他の目的、特長及び利点は、添付図面の中で例示されているように、本発明の好ましい実施形態についての以下のさらに特定的な記述から明らかとなることだろう。図面の簡単な説明図１は、マイクロコントローラチップ（簡略化を期して図示せず）内に配置されているＲＣ発振器の電気回路図である。図２は、本発明の振動信号例を示すグラフである。好ましい実施形態の説明図１を参照すると、ピークツーピーク電圧制御装置を有する精密ＲＣ発振器(以下簡略化のため発振器と呼ぶ)が図示され、１０という包括な的参照番号で付されている。発振器１０はマイクロコントローラ（図示せず）と共にチップ上に配置されており、本発明のマイクロコントローラではいかなる外部の分離した発振器も必要とされないことから、これは請求対象の発明の主要な特長である。発振器１０は、例えば、それぞれ予め定められた第１及び第２の電圧、つまり高電圧又は低電圧（Ｖｈ及びＶ１）といった予め精確に定められた電圧レベルの間で精密に振動することによって、予め定められた周波数の１つの振動信号を生成する。発振器１０は、高及び低電圧値（Ｖｈ及びＶ１）の間で精密に振動する回路ノード１２における（すなわちコンデンサ１４を横断する）振動信号を生成する。振動周波数は、一部には、抵抗器２２及びコンデンサ１４のＲＣ時定数によって決定され、ここで振動周波数は、抵抗器２２及びコンデンサ１４にそれぞれ付随する抵抗及びキャパシタンスの積に反比例する。振動周波数は、ノード１２における振動信号が高低電圧（Ｖｈ及びＶ１）間でピークからピークへ精確に交番することから、これらの電圧の間の差異によっても同様に影響される。より特定的に言うと、抵抗器２２及びコンデンサ１４に付随する一定の与えられたＲＣ時定数について、ＶｈとＶ１の間の電圧差がさらに低くなることから、振動周波数は増大し、その逆も又言える。発振器１０は、比較器１６及び１８及びＳＲフリップフロップ２０を内含し、これらは全て従来の５５５タイマのコンポーネントを含んで成る。比較器１６及び１８は、発振器１０のための充電−放電用部分として考えることのできるＳＲフリップフロップ２０のセット及びリセット入力端にそれぞれ結合された出力端を有する。コンデンサ１４及び抵抗器２２から成るＲＣ網の相互接続である回路ノード１２は、比較器１６の非反転入力端及び比較器１８の反転入力端に結合されている。比較器１６の反転入力端は、高いしきい電圧(Ｖｈ')によって表わされるような高電圧（Ｖｈ）の修正されたバージョンを受理するように結合されている。同様にして、比較器１８の非反転入力端は、低しきい電圧(Ｖ１')によって表わされるような、低電圧（Ｖ１）の修正されたバージョンを受理するように結合されている。反転出力フリップフロップ２０が、抵抗器２２を通して回路ノード１２に結合されている。フリップフロップ２０の出力端は、フリップフロップがセットされているかリセットされているかに応じて、フリップフロップ２０に印加された供給電圧の間、例えばＶｄｄ及びＶｓｓという電圧と一般に呼ばれているものの間で切換わる。例えば、フリップフロップ２０がセットされた時点で、フリップフロップ２０の反転する出力端は論理１から論理０まで切換わり、かくして電圧Ｖｄｄから電圧Ｖｓｓまで遷移する。好ましい実施形態はフリップフロップ２０の反転出力端を利用するものの、比較器１６及び１８からフリップフロップ２０のセット及びリセット入力端への接続が逆転されるようなフリップフロップ２０の非反転出力端（図示せず）が使用されている可能性もあるということも特筆に値する。代替的には、各々の比較器１６及び１８の入力端は、そのそれぞれの出力端において反転した極性を提供するべく入れ替えすることもできる。発振器１０は、第１のサンプリング部分及び第１の補償部分を含む第１の電圧修正部分を内含している。同様にして、発振器１０は、第２のサンプリング部分及び第２の補償部分を含む第２の電圧修正部分を内含する。第１及び第２の電圧修正部分は、フリップフロップ２０が切換わった時点で回路ノード１２に現われる振動信号のオーバーシュート（電圧Ｖｈの）又はアンダーシュート（電圧Ｖ１の）に基づいてそれそれ比較器１６及び１８に対し印加するための修正された高及び低しきい電圧(Ｖｈ'及びＶ１')を生成する。特に、第１の電圧修正部分は、フリップフロップ２０が修正された高いしきい電圧Ｖｈ’を超える振動信号に応えて実際に切換わる時点までに、振動信号が予め定められた高い電圧Ｖｈに実質的に等しくなるような形で、比較器１６の反転入力端に対し修正された高いしきい電圧Ｖｈ’を生成し印加する。同様にして、第２の電圧修正部分は、フリップフロップ２０が修正された低いしきい電圧Ｖ１’より低く降下した振動信号に応えて実際に切換わる時点までに、振動信号が予め定められた低い電圧Ｖ１に実質的に等しくなるような形で、比較器１８の非反転入力端に対し修正された低いしきい電圧Ｖ１’を生成し印加する。この要領で、本発明は、電圧Ｖ１とＶｈの間で精密に振動する回路ノード１２に現われる信号を提供する。こうして、回路ノード１２における信号は予め定められた実質的に一定の周波数で確実に振動することになる。前述の通り、第１の電圧修正部分には、第１のサンプリング部分と第１の補償部分が含まれる。第１のサンプリング部分は、充電−放電部分つまりフリップフロップ２０の出力端に接続された入力端を有する負にトリガーされたパルス発生器２４及び、このパルス発生器２４からのパルスの受理に応えて振動信号の第１のサンプリング電圧に対する第１の補償部分を瞬間的に結合するための、パルス発生器２４の出力端に結合された第１のスイッチ部分２６を含んで成る。負にトリガーされたパルス発生器２４は、フリップフロップ２０からの出力信号の立下り区間をその入力端で受理したのに応えて約２〜５ナノセカンドの持続する出力パルスを提供する。負にトリガーされたパルス発生器２４のようなパルス発生器は、当業者にとって周知のものである。第１の補償部分は、増幅器３０及びコンデンサ２８を含んでいる。増幅器３０の第１の入力端は第１のつまり高い電圧( Ｖｈ)を受理するように結合されており、増幅器３０の出力端は第１の比較器１６の反転入力端に結合される。コンデンサ２８は、片端において増幅器３０の出力端に結合され、もう１方の端部において増幅器３０の第２の入力端に結合されている。作動中、増幅器３０は、その反転入力端及び非反転入力端に現われる電圧を実質的に等しく維持することから、コンデンサ２８を横断する電圧がＶｈ’とＶｈの間の電圧差であるような形でフィードバックコンデンサ２８と単位利得構成で結合される。さらに、電圧Ｖｈ’は、当初電圧Ｖｈに等しくなるようにセットされる。しかしながら、フリップフロップ２０が論理高から論理低まで切換わるとき、スイッチ２６は瞬間的に閉じ（負にトリガーされたパルス発生器２４に起因して）、コンデンサ２８の第１の端末に回路ノード１２を接続する。こうして回路ノード１２に現われる電圧（すなわち振動信号の電圧）は強制的にコンデンサ２８の第１の端末に現われることになる。従って、コンデンサ２８を横断する電圧は、コンデンサを横断する電圧がＶｈ＞（回路ノード１２における電圧）であった場合さらに正になり、Ｖｈ＜（回路ノード１２における電圧）であった場合さらに負となるような形で、回路ノード１２においてサンプリング電圧と電圧Ｖｈの間の差だけ変化することになる。この要領で、コンデンサ２８は、この電圧差を有効に記憶する。その上、サンプル時間においてひとたびＶｈ＝（回路ノード１２における電圧）となると、コンデンサ２８を横断する電圧は変化せず、オーバーシュート条件は補正されてしまった状態となる。特に、振動信号が電圧Ｖｈをオーバーシュートする場合、コンデンサ２８の第１の端末で現われる第１のサンプリング電圧は、電圧Ｖｈよりも大きくなる。従って、増幅器３０は、コンデンサ２８を横断する電圧ひいては電圧Ｖｈ’を電圧オーバーシュートの量だけ降下させることによって応答することになる。換言すると、増幅器３０は、回路ノード１２における最初のサンプリング電圧と電圧Ｖｈの間の電圧差に等しい修正された高いしきい電圧Ｖｈ’を生成し、この電圧Ｖｈ’を比較器１６に印加する。その上、サンプル時間はきわめて短い（すなわち約２〜５ナノセカンド）ことから、振動信号がオーバーシュート無く精確に高電圧Ｖｈに達するまでに開始時点から数回の反復が必要となる可能性がある。しかしながら、その後、比較器１６は、回路ノード１２における電圧が電圧Ｖｈ’を超えた時点で、フリップフロップ２０が実際に切換わり回路ノード１２での電圧を放電し始める時までに回路ノード１２における電圧が精密かつ精確に望まれるＶｈの高い値に達しているような形で、切換わることになる。同様に、前述のとおり、第２の電圧修正部分にはこのサンプリング部分と第２の補償部分が含まれる。第２のサンプリング部分は、充電−放電部分つまりフリップフロップ２０の出力端に接続された入力端を有する正にトリガーされたパルス発生器３２及び、このパルス発生器３２からのパルスの受理に応えて振動信号の第２のサンプリング電圧に対する第２の補償部分を瞬間的に結合するための、パルス発生器３２の出力端に結合された第２のスイッチ部分又は単なるスイッチ３４を含んで成る。正にトリガーされたパルス発生器３２は、フリップフロップ２０からの出力信号の立上り区間をその入力端で受理したのに応えて約２〜５ナノセカンドの接続時間の出力パルスを提供する。正にトリガーされたパルス発生器３２のようなパルス発生器は、当業者にとって周知のものである。第２の補償部分は、増幅器３８及びコンデンサ３６を含んでいる。増幅器３８の第１の入力端は第２のつまり低い電圧（Ｖ１）を受理するように結合されており、増幅器３８の出力端は第２の比較器１８の非反転入力端に結合される。コンデンサ３６は、片端において増幅器３８の出力端に結合され、もう１方の端部において増幅器３８の第２の入力端に結合されている。増幅器３０と同様、増幅器３８はコンデンサ３６を横断する電圧がＶ１’とＶ１の間の電圧差であるような形でフィードバックコンデンサ３６と単位利得構成で結合される。さらに、電圧Ｖ１’は、当初電圧Ｖｈに等しくなるようにセットされる。フリップフロップ２０が論理低から論理高まで切換わるとき、スイッチ３４は瞬間的に閉じ（正にトリガーされたパルス発生器３２に起因して）、コンデンサ３６の第１の端末に回路ノード１２を接続する。こうして回路ノード１２に現われる電圧のサンプルは強制的にコンデンサ３６の第１の端末に現われることになる。従って、コンデンサ３６を横断する電圧は、回路ノード１２においてサンプリング電圧と電圧Ｖ１の差だけ変化し、コンデンサ３６はこの電圧差を有効に記憶する。例えば、振動信号が電圧Ｖ１をアンダーシュートするとき、コンデンサ３６の第１の端末において現われるサンプリング電圧は電圧Ｖ１よりも低くなる。従って、増幅器３８は、コンデンサ３６を横断する電圧ひいては電圧Ｖ１’を、第２のサンプリング電圧と電圧Ｖ１の間の電圧差だけ増大させることによって応答し、この電圧を比較器１８に印加する。ここでも又、サンプル時間はきわめて短かい（すなわち約２〜５ナノセカンド）ことから、振動信号が全くアンダーシュート無く低電圧Ｖ１に精確に達するまでに、数回の反復が必要となる可能性がある。その後、比較器１８は、回路ノード１２における電圧が電圧Ｖ１を上回った時点で、フリップフロップ２０が実際に切換わり回路ノード１２での電圧を放電し始める時までに回路ノード１２における電圧が望まれる低い電圧Ｖ１に精密に達しているような形で、切換わることになる。ここまでに論述されてきた発振器１０の各部分は、低及び高電圧Ｖ１及びＶｈの間で予め定められた周波数で振動する信号を提供する。振動信号の周波数は、抵抗器２２及びコンデンサ１４に付随するＲＣ時定数と、電圧Ｖ１及びＶｈの間の電圧差の両方の関数であることから、この電圧差は同様に、発振器１０からの振動信号の周波数をも制御することになる。かくして、複数の考えられる異なる電圧から第２のつまり低い電圧（Ｖ１）を選択しかくして第１のつまり高い（Ｖｈ）電圧と第２のつまり低い（Ｖ１）電圧の間の電圧差を選択するため、電圧差設定部分が提供される。この電圧差設定部分は、供給電圧源Ｖｄｄに対してその入力端で結合され第２の補償部分の増幅器３８に対して第２のつまり低い電圧（Ｖ１）を供給する出力端を有するマルチプレクサ４０を含んで成る。マルチプレクサ４０は、選択された時点で、マルチプレクサ４０から増幅器３８まで異なる電圧を各々供給する複数の入力タップ４４を有している。マルチプレクサ４０は、複数の入力タップ４４のうちの１つを選択するための選択部分つまりデジタル調整部分４２を内含する。このデジタル調整部分４２は、マルチプレクサ４０のためのｎ行のデジタルデータを含む。かくして、デジタル調整部分４２は、Ｒ０からＲ（２ｎ−１）までの２ｎ個の入力タップ４４をアドレスすることができる。各々の入力タップ４４の間には、マルチプレクサ４０に対し異なる電圧レベルを提供するようにもう１つの抵抗器４６が存在する。同様に、電圧源Ｖｄｄと大地の間には、設定用抵抗器４８及び５０が存在することにも留意されたい。デジタル調整部分４２データは、望みに応じてマイクロコントローラチップ上のメモリーからか又はその他の供給源から提供され得る。図２を参照すると、グラフが、予め定められた高及び低電圧Ｖｈ及びＶ１の間で信号が振動する本発明の振動信号の例を示している。本発明は、その好ましい実施形態と基準にして特に図示され記述されてきたが、当業者であれば、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく形態及び細部の変更を加えることが可能であることを理解することであろう。

Claims

【特許請求の範囲】１．振動の周波数がＲＣ網の時定数及び第１及び第２の電圧の間の差の両方によって決定され、供給電圧源から生成された第１の電圧と第２の電圧の間で振動信号が精密に振動するようにすることによって直列抵抗器−コンデンサ（ＲＣ）網を横断して予め定められた周波数の振動信号を生成するための回路において、振動信号の電圧が第１のしきい電圧を上回った時点で開始するコンデンサを横断する電圧の放電のため、及び振動信号の電圧が第２のしきい電圧より下まで降下した時点で開始するコンデンサを横断する前記電圧の充電のための充電−放電用手段；コンデンサを横断する前記電圧の放電の開始時点で振動信号の第１のサンプリング電圧を得るため、前記充電−放電手段に結合された第１のサンプリング手段；第１の電圧と前記第１のサンプリング電圧の間の電圧差によって修正された第１の電圧となるように前記第１のしきい電圧を調整するため前記第１のサンプリング手段に結合された第１の補償手段；コンデンサを横断する前記電圧の充電の開始時点で振動信号の第２のサンプリング電圧を得るための、前記充電−放電用手段に結合された第２のサンプリング手段；第２の電圧と前記第２のサンプリング電圧の間の電圧差によって修正された第２の電圧となるように前記第２のしきい電圧を調整するための、前記第２のサンプリング手段に結合された第２の補償手段；及び考えられる複数の異なる電圧から第２の電圧を選択しかくして第１及び第２の電圧の間の電圧差を選択するための、前記第２の補償手段に結合された電圧差設定手段；を組合わせた形で含んで成る回路。２．前記充電−放電用手段には、コンデンサを横断する前記電圧の充電及び放電を制御するため、直列ＲＣ網にその１つの出力端が結合されたフリップフロップが含まれている、請求の範囲第１項に記載の回路。３．前記第１のサンプリング手段には、前記充電−放電手段の１つの出力端に接続された入力端を有する負にトリガーされたパルス発生器；及び前記負にトリガーされたパルス発生器からのパルスの受理に応答して、振動信号の前記第１のサンプリング電圧に対し前記第１の補償手段を瞬間的に結合するための、前記負にトリガーされたパルス発生器の出力端に結合された第１のスイッチ手段；が含まれている、請求の範囲第１項に記載の回路。４．前記第２のサンプリング手段には、前記充電−放電手段の出力端に接続された入力端を有する負にトリガーされたパルス発生器；及び前記正にトリガーされたパルス発生器からのパルスの受理に応答して、振動信号の前記第２のサンプリング電圧に対して前記第２の補償手段を瞬間的に結合させるため、前記正にトリガーされたパルス発生器の出力端に結合された第２のスイッチ手段；が含まれている、請求の範囲第１項に記載の回路。５．前記フリップフロップをセットしリセットするため前記フリップフロップの第１及び第２の入力端にそれぞれその出力端が結合されている第１及び第２の比較器をさらに含んで成り、前記第１の比較器が、ＲＣ網の抵抗器とコンデンサの間のノードに対するその非反転入力端からの接続を有し、前記第２の比較器が、その反転入力端から前記ノードへの接続を有している、請求の範囲第２項に記載の回路。６．前記第１の補償手段には、第１及び第２の入力端及び１つの出力端を有し、この第１の出力端が第１の電圧を受理するよう結合され、この出力端は前記第１の比較器の反転入力端に結合されている、増幅器；及び増幅器の出力端に対し片端で結合され、増幅器の第２の入力端に対してもう１方の端部で結合されたコンデンサ；が含まれている、請求の範囲第５項に記載の回路。７．前記第２の補償手段には、第１及び第２の入力端及び１つの出力端を有し、この第１の出力端が第２の電圧を受理するよう結合され、この出力端は前記第２の比較器の非反転入力端に結合されている、増幅器；及び増幅器の出力端に対し片端で結合され、増幅器の第２の入力端に対してもう１方の端部で結合されたコンデンサ；が含まれている、請求の範囲第５項に記載の回路。８．前記電圧差設定用手段には、その入力端で供給電圧源に結合され第２の電圧を前記第２の補償手段の前記増幅器に供給する出力端を有するマルチプレクサが含まれている、請求の範囲第７項に記載の回路。９．前記マルチプレクサは、選択された時点で前記第２の補償手段の前記増幅器に対してこのマルチプレクサから異なる電圧を各々供給する複数の入力タップを有している請求の範囲第８項に記載の回路。１０．前記マルチプレクサが前記複数の入力タップのうちの１つを選択するための選択手段を含み、マイクロコントローラと共にチップ上に位置づけされている、請求の範囲第９項に記載の回路。１１．振動の周波数がＲＣ網の時定数及び第１及び第２の電圧の間の差の両方によって決定され、供給電圧源から生成された第１の電圧と第２の電圧の間で振動信号が精密に振動するようにすることによって直列抵抗器−コンデンサ（ＲＣ）網を横断して予め定められた周波数の振動信号を生成するための方法において、振動信号の電圧が第１のしきい電圧を上回った時点で開始するコンデンサを横断する電圧の放電のため、及び振動信号の電圧が第２のしきい電圧より下まで降下した時点で開始するコンデンサを横断する前記電圧の充電のための充電−放電用手段を提供する段階コンデンサを横断する前記電圧の放電の開始時点で振動信号の第１のサンプリング電圧を得るため、前記充電−放電手段に結合された第１のサンプリング手段；第１の電圧と前記第１のサンプリング電圧の間の電圧差によって修正された第１の電圧となるように前記第１のしきい電圧を調整するため前記第１のサンプリング手段に結合された第１の補償手段を提供する段階；コンデンサを横断する前記電圧の充電の開始時点で振動信号の第２のサンプリング電圧を得るための、前記充電−放電用手段に結合された第２のサンプリング手段を提供する段階；第２の電圧と前記第２のサンプリング電圧の間の電圧差によって修正された第２の電圧となるように前記第２のしきい電圧を調整するための、前記第２のサンプリング手段に結合された第２の補償手段を提供する段階；及び考えられる複数の異なる電圧から第２の電圧を選択し、かくして第１及び第２の電圧の間の電圧差を選択するための、前記第２の補償手段に結合された電圧差設定手段を提供する段階；を含んで成る方法。１２．前記充電−放電用手段には、コンデンサを横断する前記電圧の充電及び放電を制御するため、直列ＲＣ網にその１つの出力端が結合されたフリップフロップが含まれている、請求の範囲第１１項に記載の方法。１３．前記第１のサンプリング手段を提供する段階には、前記充電−放電手段の１つの出力端に接続された入力端を有する負にトリガーされたパルス発生器を提供する段階；及び前記負にトリガーされたパルス発生器からのパルスの受理に応答して、振動信号の前記第１のサンプリング電圧に対し前記第１の補償手段を瞬間的に結合するための、前記負にトリガーされたパルス発生器の出力端に結合された第１のスイッチ手段を提供する段階；が含まれている、請求の範囲第１１項に記載の方法。１４．前記第２のサンプリング手段を提供する段階には、前記充電−放電手段の出力端に接続された入力端を有する正にトリガーされたパルス発生器を提供する段階；及び前記正にトリガーされたパルス発生器からのパルスの受理に応答して、振動信号の前記第２のサンプリング電圧に対して前記第２の補償手段を瞬間的に結合させるため、前記正にトリガーされたパルス発生器の出力端に結合された第２のスイッチ手段を提供する段階；が含まれている、請求の範囲第１１項に記載の方法。１５．前記フリップフロップをセットしかつリセットするため前記フリップフロップの第１及び第２の入力端にそれぞれその出力端が結合されている第１及び第２の比較器を提供する段階をさらに含んで成り、前記第１の比較器が、ＲＣ網の抵抗器とコンデンサの間のノードに対するその非反転入力端からの接続を有し、前記第２の比較器が、その反転入力端から前記ノードへの接続を有している、請求の範囲第１２項に記載の方法。１６．前記第１の補償手段を提供する段階には、第１及び第２の入力端及び１つの出力端を有し、この第１の出力端が第１の電圧を受理するよう結合され、この出力端は前記第１の比較器の反転入力端に結合されている、増幅器を提供する段階；及び増幅器の出力端に対し片端で結合され、増幅器の第２の入力端に対してもう１方の端部で結合されたコンデンサを提供する段階；が含まれている請求の範囲第１５項に記載の方法。１７．前記第２の補償手段を提供する段階には、第１及び第２の入力端及び１つの出力端を有し、この第１の出力端が第２の電圧を受理するよう結合され、この出力端は前記第２の比較器の非反転入力端に結合されている、増幅器を提供する段階；及び増幅器の出力端に対し片端で結合され、増幅器の第２の入力端に対してもう１方の端部で結合されたコンデンサを提供する段階；が含まれている請求の範囲第１５項に記載の方法。１８．前記電圧差設定用手段には、その入力端で供給電圧源に結合され、第２の電圧を前記第２の補償手段の前記増幅器に供給する出力端を有するマルチプレクサが含まれている請求の範囲第１７項に記載の方法。１９．前記マルチプレクサは、選択された時点で前記第２の補償手段の前記増幅器に対してこのマルチプレクサから異なる電圧を各々供給する複数の入力タップを有している請求の範囲第１８項に記載の方法。２０．振動の周波数がＲＣ網の時定数及び第１及び第２の電圧の間の差の両方によって決定され、供給電圧源から生成された第１の電圧と第２の電圧の間で振動信号が精密に振動するようにすることによって直列抵抗器−コンデンサ（ＲＣ）網を横断して予め定められた周波数の振動信号を生成するための回路において、フリップフロップをセットしリセットするためフリップフロップの第１及び第２の入力端にそれぞれその出力端が結合されている第１及び第２の比較器を含んで成り、フリップフロップの１つの出力端は、コンデンサを横断する電圧の充電及び放電を制御するための直列ＲＣ網に結合されており、直列ＲＣ網の相互接続は、第１及び第２の比較器の両方の入力端に連結されている回路であって、第１の電圧を受理し、振動信号が実際に第１の電圧に達する前に第１の比較器が切換わりかくしてフリップフロップが切換わる時点までに振動信号が実際に第１の電圧に達しているようにする形で第１の比較器のもう１つの入力端に対し第１の電圧の修正されたバージョンを印加するための第１の電圧修正手段；第２の電圧を受理し、振動信号が実際に第２の電圧に達する前に第２の比較器が切換わりかくしてフリップフロップが切換わる時点までに振動信号が実際に第２の電圧に達しているようにする形で第２の比較器のもう１つの入力端に対し第２の電圧の修正されたバージョンを印加するための第２の電圧修正手段；考えられる複数の異なる電圧から第２の電圧を選択しかくして第１及び第２の電圧の間の電圧差を選択するため前記第２の電圧修正手段に結合された電圧差設定手段を含んで成り；かつマイクロコントローラと共にチップ上に配置されている、改良。