(57)【要約】【課題】限られた端子数の発振器の異常状態を適切に検出できる発振器、電子機器及び移動体等の提供。【解決手段】発振器４は、振動子１０と、振動子１０に電気的に接続され、クロック信号ＣＬＫを生成する回路装置２０と、回路装置２０に電気的に接続されている制御端子ＴＣＮと、回路装置２０に電気的に接続され、クロック信号ＣＬＫを出力する出力端子ＴＯＵＴを含む。回路装置２０は異常検出回路３０を有し、異常検出回路３０により異常状態が検出されたとき、制御端子ＴＣＮの電位を異常検出電圧に設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子と、
前記振動子に電気的に接続され、クロック信号を生成する回路装置と、
前記回路装置に電気的に接続されている制御端子と、
前記回路装置に電気的に接続され、前記クロック信号を出力する出力端子と、
を含み、
前記回路装置は異常検出回路を有し、
前記異常検出回路により異常状態が検出されたとき、前記制御端子の電位を異常検出電圧に設定することを特徴とする発振器。
【請求項２】
請求項１に記載の発振器において、
前記回路装置は、
前記異常検出回路により異常状態が検出されたとき、前記制御端子の設定電圧をプルアップ電圧から前記異常検出電圧に変更することを特徴とする発振器。
【請求項３】
請求項１に記載の発振器において、
前記回路装置は、
前記振動子を発振させて発振信号を生成する発振回路と、
前記発振信号に基づいて前記クロック信号を出力する出力回路と、
前記異常検出回路からの異常検出信号に基づいて、前記制御端子の電位を前記異常検出電圧に設定する電圧設定回路と、
を含むことを特徴とする発振器。
【請求項４】
請求項３に記載の発振器において、
前記電圧設定回路は、
前記異常検出信号に基づいて、前記制御端子の設定電圧をプルアップ電圧から前記異常検出電圧に変更することを特徴とする発振器。
【請求項５】
請求項４に記載の発振器において、
前記電圧設定回路は、プルアップ用の抵抗と、前記プルアップ用の抵抗に接続された可変抵抗と、を有し、
前記電圧設定回路は、
前記異常検出信号に基づいて、前記可変抵抗の抵抗値を変更することで、前記プルアップ電圧を前記異常検出電圧に変更することを特徴とする発振器。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発振器において、
前記制御端子は、前記クロック信号の出力制御用の端子であることを特徴とする発振器。
【請求項７】
請求項１に記載の発振器において、
前記制御端子は、前記クロック信号の周波数制御用の端子であることを特徴とする発振器。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発振器において、
前記異常検出回路は、
第１の異常状態と、前記第１の異常状態とは異なる第２の異常状態とを検出し、
前記回路装置は、
前記異常検出回路により前記第１の異常状態が検出されたとき、前記異常検出電圧を第１の電圧に設定し、前記異常検出回路により前記第２の異常状態が検出されたとき、前記異常検出電圧を第２の電圧に設定することを特徴とする発振器。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発振器において、
前記異常検出回路は、
前記電源端子を介して入力される外部電源電圧の異常、前記外部電源電圧をレギュレートすることで生成された電源電圧の異常、及び発振制御の処理を行う処理回路の異常の少なくとも１つを検出することを特徴とする発振器。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の発振器において、
前記クロック信号の周波数の温度補償係数のデータを記憶する不揮発性メモリーを含み、
前記異常検出回路は、
前記不揮発性メモリーの前記温度補償係数の異常を検出することを特徴とする発振器。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の発振器を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の発振器を含むことを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振器、電子機器及び移動体等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＳＰＸＯ（Simple Packaged Crystal Oscillator）、ＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator）、ＯＣＸＯ（Oven Controlled Crystal Oscillator）などの発振器が知られている。このような発振器の発振回路の異常状態を診断する従来技術としては、例えば特許文献１に開示される技術がある。この特許文献１の診断回路は、制御信号に応じて周波数が変化する発振周波数の周波数範囲を診断する。具体的には診断回路は、制御信号を受け、当該制御信号に基づく値である比較値と、所定の限界値とを比較し、比較結果に基づいて診断出力値を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１４７１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発振器において異常状態が検出されたときに、異常状態が検出されたことを発振器の外部装置に対して通知したい場合がある。しかしながら、近年の機器の小型化のニーズに伴い、発振器に対して外部接続用の多くの端子を設けることが困難になっており、その端子数が限られている。このため、限られた端子数のもとで異常状態を通知する必要があるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題のいずれか、或いは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。
【０００６】
本発明の一態様は、振動子と、前記振動子に電気的に接続され、クロック信号を生成する回路装置と、前記回路装置に電気的に接続されている制御端子と、前記回路装置に電気的に接続され、前記クロック信号を出力する出力端子と、を含み、前記回路装置は異常検出回路を有し、前記異常検出回路により異常状態が検出されたとき、前記制御端子の電位を異常検出電圧に設定する発振器に関係する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態の発振器の構成例。
【図２】回路装置の詳細な構成例。
【図３】電圧設定回路、異常検出回路の構成例。
【図４】制御端子が周波数制御用の端子である場合の回路装置の第１の構成例。
【図５】制御端子が周波数制御用の端子である場合の回路装置の第２の構成例。
【図６】複数の異常状態に応じた異常検出電圧を設定する手法の説明図。
【図７】異常検出回路の構成例の説明図。
【図８】発振回路の第１の構成例。
【図９】発振回路の第２の構成例。
【図１０】発振器の構造の一例。
【図１１】電子機器の構成例。
【図１２】移動体の構成例。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。
【０００９】
１．発振器
図１に本実施形態の発振器４の構成例を示す。発振器４は、振動子１０、回路装置２０、出力端子ＴＯＵＴ、制御端子ＴＣＮを含む。また発振器４は、電源端子ＴＶＤＤ、グランド端子ＴＧＮＤを含むことができる。図１は、端子数が４である４端子の発振器４の例である。なお発振器４の端子数は５以上であってもよく、例えば６端子の発振器４などであってもよい。
【００１０】
電源端子ＴＶＤＤ、グランド端子ＴＧＮＤ、出力端子ＴＯＵＴ、制御端子ＴＣＮは、発振器４の外部接続用の端子であり、例えば後述の図１０に示すように、発振器４のパッケージ５の底面などに形成される端子６により実現される。
【００１１】
電源端子ＴＶＤＤは、高電位側の電源電圧ＶＤＤを発振器４に供給するための端子である。グランド端子ＴＧＮＤは、グランド電位であるＧＮＤを発振器４に供給するための端子である。ＧＮＤは例えば０Ｖである。出力端子ＴＯＵＴはクロック信号ＣＬＫを出力するための端子である。制御端子ＴＣＮは発振器４の制御端子である。例えば制御端子ＴＣＮは、クロック信号ＣＬＫの出力制御用の端子であり、クロック信号ＣＬＫのアウトプットイネーブル端子である。例えば制御端子ＴＣＮがＨレベルに設定されると、出力端子ＴＯＵＴからクロック信号ＣＬＫが出力され、制御端子ＴＣＮがＬレベルに設定されると、出力端子ＴＯＵＴがハイインピーダンス状態に設定される。この場合に制御端子ＴＣＮは例えば回路装置２０の内部でプルアップされる。或いは制御端子ＴＣＮは、クロック信号ＣＬＫの周波数制御用の端子であってもよい。例えば制御端子ＴＣＮに対して、外部装置から周波数の制御電圧が入力され、入力された制御電圧に基づいてクロック信号ＣＬＫの周波数が可変に制御される。
【００１２】
電源端子ＴＶＤＤ、グランド端子ＴＧＮＤ、出力端子ＴＯＵＴ、制御端子ＴＣＮは回路装置２０に電気的に接続される。これらの端子は、例えば後述の図１０の発振器４のパッケージ５の内部配線又は金属バンプなどを介して回路装置２０に接続される。なお本実施形態における接続は電気的な接続である。電気的な接続は、電気信号が伝達可能に接続されていることであり、電気信号による情報の伝達が可能となる接続であり、信号線や能動素子等を介した接続であってもよい。
【００１３】
振動子１０は、電気的な信号により機械的な振動を発生する素子である。振動子１０は、例えば水晶振動片などの振動片により実現できる。例えば振動子１０は、カット角がＡＴカットやＳＣカットなどの厚みすべり振動する水晶振動片などにより実現できる。例えば振動子１０は、恒温槽を備えない温度補償型発振器（ＴＣＸＯ）に内蔵されている振動子であってもよいし、恒温槽を備える恒温槽型発振器（ＯＣＸＯ）に内蔵されている振動子などであってもよい。また振動子１０はＳＰＸＯの振動子であってもよい。なお本実施形態の振動子１０は、例えば厚みすべり振動型以外の振動片や、水晶以外の材料で形成された圧電振動片などの種々の振動片により実現できる。例えば振動子１０として、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）共振子や、シリコン基板を用いて形成されたシリコン製振動子としてのＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）振動子等を採用してもよい。
【００１４】
回路装置２０は、半導体プロセスにより製造されるＩＣ（Integrated Circuit）であり、半導体基板上に回路素子が形成された半導体チップである。回路装置２０は振動子１０、制御端子ＴＣＮ、出力端子ＴＯＵＴに電気的に接続される。また回路装置２０は、電源端子ＴＶＤＤ、グランド端子ＴＧＮＤに電気的に接続される。そして回路装置２０は、振動子１０を用いてクロック信号ＣＬＫを生成する。例えば回路装置２０は、振動子１０を発振させて発振信号を生成し、生成された発振信号に基づいてクロック信号ＣＬＫを生成して出力する。例えば回路装置２０は、後述の図２のように発振回路８０を有し、この発振回路８０により発振信号ＯＳＣＫを生成して、クロック信号ＣＬＫを生成する。また出力端子ＴＯＵＴは、回路装置２０に接続され、回路装置２０が生成したクロック信号ＣＬＫを出力する。即ち出力端子ＴＯＵＴは、生成されたクロック信号ＣＬＫを外部装置に出力する。
【００１５】
そして本実施形態では回路装置２０は、異常状態を検出し、異常状態が検出されたとき、制御端子ＴＣＮの電位を異常検出電圧に設定する。具体的には回路装置２０は、異常検出回路３０を有し、異常検出回路３０により異常状態が検出されたとき、制御端子ＴＣＮの電位を異常検出電圧に設定する。例えば回路装置２０は、制御端子ＴＣＮに異常検出電圧を出力し、制御端子ＴＣＮの電圧レベルを異常検出電圧の電圧レベルに設定する。異常検出回路３０は例えば故障検出回路である。異常状態は、発振器４の動作等が異常な状態であり、例えば発振器４が故障している状態などである。例えば異常状態は、発振器４が通常の動作状態とは異なる動作状態（仕様外の動作状態）になることである。異常検出回路３０は、回路装置２０に含まれる回路の動作状態や信号線の状態などをモニターして、異常状態になったか否かを検出する。そして回路装置２０は、異常状態が検出されたとき、制御端子ＴＣＮの電位を異常検出電圧に設定する。例えば制御端子ＴＣＮの電圧レベルを、通常状態とは異なる電圧レベルである異常検出電圧の電圧レベルに設定する。
【００１６】
このようにすれば、発振器４の外部装置は、制御端子ＴＣＮの電圧レベル（電位）をモニターすることで、発振器４が故障等の異常状態になったことを検出できるようになる。即ち、外部装置は、制御端子ＴＣＮが、通常状態の電圧レベルとは異なる異常検出電圧の電圧レベルになった場合に、発振器４が異常状態になったと判断する。これにより、異常状態の検出用の新たな端子を発振器４に設けなくても、異常状態を検出することが可能になる。従って、４端子や６端子などの限られた発振器４の端子数で、発振器４の内部の故障等の異常状態を、ホスト装置等の外部装置が検出できるようになり、発振器４のコンパクト化を維持しながら、信頼性等の向上を図れるようになる。なお以下では、外部装置が、マイクロコンピューターなどのホスト装置であるとして主に説明を行う。また、以下では、制御端子ＴＣＮの電位を異常検出電圧に設定することを、適宜、単に、制御端子ＴＣＮを異常検出電圧に設定すると記載する。
【００１７】
本実施形態では、制御端子ＴＣＮが異常検出電圧に設定されることで、異常状態の通知が行われる。例えば制御端子ＴＣＮがクロック信号ＣＬＫの出力制御用の端子である場合には、制御端子ＴＣＮは回路装置２０の内部でプルアップされる場合が多い。具体的には後述の図２のプルアップ回路である電圧設定回路４０により、制御端子ＴＣＮがプルアップされる。例えば発振器４のクロック信号ＣＬＫを常に出力イネーブル状態にするような用途においては、外部装置であるホスト装置により制御端子ＴＣＮをＨレベルに設定するのではなく、回路装置２０の内部において制御端子ＴＣＮを、Ｈレベルであるプルアップ電圧に設定する。従って、この場合には制御端子ＴＣＮを入力端子として使用しなくても済むため、この制御端子ＴＣＮを利用して、発振器４の異常状態をホスト装置に通知することができる。即ち、異常状態の検出時に制御端子ＴＣＮを異常検出電圧に設定することで、発振器４の異常状態をホスト装置に通知する。或いは制御端子ＴＣＮが周波数制御用の端子であったとする。この場合に、周波数の制御電圧を利用してクロック信号ＣＬＫの周波数を可変に制御しないような用途においては、制御端子ＴＣＮを、ＮＣピン（Non Connection pin）として取り扱う場合がある。この場合にも本実施形態によれば、このようにＮＣピンとして取り扱われている制御端子ＴＣＮを利用して、発振器４の異常状態をホスト装置に通知できるようになる。即ち、制御端子ＴＣＮを、後述する周波数の制御用の回路に接続しないようにして、その代わりに、異常状態の検出時に制御端子ＴＣＮを異常検出電圧に設定することで、発振器４の異常状態をホスト装置に通知する。従って本実施形態によれば、制御端子ＴＣＮが入力端子として使用されない場合や、制御端子ＴＣＮがＮＣピンとして取り扱われる場合などにおいて、当該制御端子ＴＣＮを有効利用して、発振器４の異常状態をホスト装置に通知することが可能になる。従って、限られた端子数の発振器４の異常状態を適切に検出して通知できるようになり、発振器４の信頼性や利便性の向上を図れる。
【００１８】
図２に回路装置２０の詳細な構成例を示す。回路装置２０は、異常検出回路３０、電圧設定回路４０、処理回路５０、発振回路８０、出力回路９０を含む。また回路装置２０は、温度センサー５６、Ａ／Ｄ変換回路５８、不揮発性メモリー６０、電源回路７０を更に含むことができる。また回路装置２０は、端子ＰＶＤＤ、ＰＧＮＤ、ＰＯＵＴ、ＰＣＮ、Ｐ１、Ｐ２を有する。これらの端子は例えば回路装置２０であるＩＣのパッドにより実現される。回路装置２０の端子ＰＶＤＤ、ＰＧＮＤ、ＰＯＵＴ、ＰＣＮは、各々、図１の発振器４の電源端子ＴＶＤＤ、グランド端子ＴＧＮＤ、出力端子ＴＯＵＴ、制御端子ＴＣＮに接続される。端子Ｐ１、Ｐ２は、振動子１０の接続用の端子であり、振動子１０の一端が端子Ｐ１に接続され、振動子１０の他端が端子Ｐ２に接続される。振動子１０と回路装置の端子Ｐ１、Ｐ２との接続は、金属バンプなどの導電性バンプによる接続であってもよい。なお回路装置２０は図２の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００１９】
電圧設定回路４０は、制御端子ＴＣＮの電圧設定を行う回路である。例えば電圧設定回路４０は、端子ＰＣＮに接続される制御端子ＴＣＮを、固定電圧であるプルアップ電圧に設定する。そして電圧設定回路４０は、異常検出回路３０により発振器４の異常状態が検出された場合には、制御端子ＴＣＮの設定電圧を、固定電圧であるプルアップ電圧から異常検出電圧に変更する。なお電圧設定回路４０の詳細については後述の図３で説明する。
【００２０】
処理回路５０は、デジタル信号処理などの各種の処理を行う回路である。例えば処理回路５０は、温度補償処理、エージング補正処理、或いはデジタルフィルター処理などのデジタル信号処理を行う。例えば処理回路５０は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサーにより実現したり、ゲートアレイ等の自動配置配線によるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）の回路により実現できる。例えば処理回路５０は、プロセッサー上で動作するプログラムにより各種のデジタル信号処理を行ってもよい。
【００２１】
処理回路５０はレジスター部５２を含む。レジスター部５２は、回路装置２０を動作させるための係数データや動作パラメーターなどの各種のデータを保持する。例えば処理回路５０は、不揮発性メモリー６０に記憶される温度補正係数のデータなどの各種のデータをレジスター部５２にロードし、レジスター部５２にロードされたデータに基づいて各種の処理を行う。
【００２２】
温度センサー５６は、環境の温度に応じて変化する温度依存電圧を、温度検出電圧として出力する。環境の温度は例えば回路装置２０や振動子１０の周囲の環境の温度である。例えば温度センサー５６は、温度依存性を有する回路素子を利用して温度依存電圧を生成し、温度に非依存の電圧を基準として温度依存電圧を出力する。例えば温度センサー５６は、ＰＮ接合の順方向電圧を温度依存電圧として出力する。温度に非依存の電圧は例えばバンドギャップリファレンス電圧などである。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換回路５８は、温度センサー５６からの温度検出電圧のＡ／Ｄ変換を行って、デジタルの温度検出データを出力する。Ａ／Ｄ変換回路５８のＡ／Ｄ変換方式としては、例えば逐次比較方式や逐次比較方式に類似する方式などを採用できる。なおＡ／Ｄ変換方式として、デルタシグマ型、フラッシュ型、パイプライン型又は二重積分型等を採用してもよい。
【００２４】
処理回路５０は、Ａ／Ｄ変換回路５８からの温度検出データと、温度補償係数のデータとに基づいて、温度補償処理を行う。例えば処理回路５０は、発振周波数の温度特性を補償する温度補償処理を行い、発振周波数を制御するための周波数制御データを出力する。具体的には処理回路５０は、温度に応じて変化する温度検出データと、近似関数の係数である温度補償係数のデータに基づいて、温度変化による発振周波数の変動をキャンセル又は抑制するための温度補償処理を行う。即ち温度変化があった場合にも発振周波数を一定にするための温度補償処理を行う。
【００２５】
不揮発性メモリー６０は、不揮発性の記憶装置であり、電源が非供給でもデータを保持して記憶できる装置である。不揮発性メモリー６０は、複数のメモリーセル、複数のワード線、複数のビット線、複数のソース線などが配置されるメモリーセルアレイと、ワード線の選択等を行って、ワード線やソース線の駆動を行うドライバー回路と、ビット線に接続され、データの読み出しや書き込みを行うリードライト回路などを含む。不揮発性メモリー６０は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）やフラッシュメモリーなどである。ＥＥＰＲＯＭは例えばフローティングゲート型のメモリーセルなどにより実現できる。フラッシュメモリーは、例えばＭＯＮＯＳ（Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon）のメモリーセルなどにより実現できる。或いは不揮発性メモリー６０は、ヒューズセルを用いたメモリーであってもよい。このタイプのメモリーでは、メモリーセルであるヒューズセルが、抵抗素子と、抵抗素子に直列接続されるセレクター素子を含む。セレクター素子は例えばＰＮ接合のダイオードである。但しセレクター素子はＭＯＳのトランジスターであってもよい。例えば抵抗素子の一端は、ビット線に接続され、抵抗素子の他端はダイオードのアノードに接続される。ダイオードのカソードはワード線に接続される。ヒューズ素子として機能する抵抗素子は、抵抗値が可変のプログラマブル抵抗である。例えば抵抗素子は、抵抗値が高いポリ抵抗と、ポリ抵抗の上層に形成され、抵抗値が低いシリサイドを有する。そしてシリサイドに大電流を流すことでシリサイドを溶断して、抵抗素子の抵抗値を低い抵抗値から高い抵抗値に変化させることで、メモリーセルであるヒューズセルにデータを記憶させる。
【００２６】
電源回路７０は、電源端子ＴＶＤＤを介して供給される電源電圧ＶＤＤと、グランド端子ＴＧＮＤを介して供給されるグランド電位であるＧＮＤとに基づいて、各種の電源電圧を生成して、回路装置２０の各回路に供給する。例えば電源電圧ＶＤＤを、レギュレーターによりレギュレートすることで生成された電源電圧を各回路に供給する。電源回路７０は、基準電圧を生成する基準電圧生成回路７２を含む。基準電圧生成回路７２は、ＶＤＤが変化しても電圧が一定となる基準電圧を生成する。例えばトランジスターの仕事関数差などを利用して基準電圧を生成する。また基準電圧生成回路７２は、バンドギャップリファレンス回路を用いて基準電圧を生成してもよい。
【００２７】
発振回路８０は、振動子１０を発振させて発振信号ＯＳＣＫを生成する。例えば発振信号生成回路である発振回路８０は、振動子１０を振動させる駆動を行って発振信号ＯＳＣＫを生成する。例えば発振回路８０は、Ｄ／Ａ変換回路とＶＣＯ（電圧制御オシレーター）を有し、Ｄ／Ａ変換回路は、処理回路５０からの周波数制御コードである周波数制御データのＤ／Ａ変換を行って、制御電圧を出力する。ＶＣＯは、制御電圧に応じて容量値が変化するバリキャップ等の可変容量キャパシターを有しており、制御電圧に応じた発振周波数で振動子１０を振動させる。これにより周波数制御データに応じた発振周波数の発振信号ＯＳＣＫが生成されるようになる。なお発振回路８０は、後述の図９に示すようにフラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路８４などを用いたデジタル方式の発振回路であってもよい。
【００２８】
出力回路９０は、発振回路８０からの発振信号ＯＳＣＫのバッファリングを行って、発振信号ＯＳＣＫの発振周波数に対応する周波数のクロック信号ＣＬＫを出力する。なお出力回路９０は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）方式のクロック信号ＣＬＫを出力してもよいし、クリップドサイン波のクロック信号ＣＬＫを出力してもよい。また出力回路９０は、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）やＰＥＣＬ（Positive ECL）などの差動信号のクロック信号ＣＬＫを出力してもよい。この場合には、差動信号のクロック信号を構成する第１の信号用の出力端子と第２の信号用の出力端子というように、２つの出力端子を設ければよい。
【００２９】
そして本実施形態の回路装置２０は、異常検出回路３０により異常状態が検出されたときに、制御端子ＴＣＮの設定電圧をプルアップ電圧から異常検出電圧に変更する。図３はこの場合の回路装置２０の具体的な構成例を示す図である。例えば図３では電圧設定回路４０が、制御端子ＴＣＮの設定電圧をプルアップ電圧から異常検出電圧に変更する。本実施形態では制御端子ＴＣＮは、例えばクロック信号ＣＬＫの出力制御用の端子である。この場合に、外部装置であるホスト装置が、アウトプットイネーブル信号ＯＥを回路装置２０の制御端子ＴＣＮに入力する。そしてホスト装置がアウトプットイネーブル信号ＯＥをＨレベルに設定すると、クロック信号ＣＬＫが出力端子ＴＯＵＴから出力される。一方、ホスト装置がアウトプットイネーブル信号ＯＥをＬレベルに設定すると、出力端子ＴＯＵＴからはクロック信号ＣＬＫは出力されないようになり、出力端子ＴＯＵＴは例えばハイインピーダンス状態に設定される。
【００３０】
ここで、発振器４のクロック信号ＣＬＫを常に出力イネーブル状態にするようなシステムにおいては、ホスト装置がアウトプットイネーブル信号ＯＥを制御端子ＴＣＮに入力するのは無駄である。そこで、このようなシステムに対応するために、電圧設定回路４０は、制御端子ＴＣＮをプルアップ電圧に設定して、制御端子ＴＣＮをプルアップ状態にする。このようにすることで、ホスト装置がＨレベルのアウトプットイネーブル信号ＯＥを制御端子ＴＣＮに入力しなくても、制御端子ＴＣＮがＨレベルであるプルアップ電圧に設定されることで、出力端子ＴＯＵＴからクロック信号ＣＬＫが出力されるようになる。
【００３１】
そして本実施形態では、異常検出回路３０により異常状態が検出された場合には、制御端子ＴＣＮの設定電圧をプルアップ電圧から異常検出電圧に変更する。例えばプルアップ電圧をＶＵＰとして、異常検出電圧をＶＤとした場合に、ＶＵＰ＞ＶＤの関係が成り立つ。プルアップ電圧であるＶＵＰは例えばＶＤＤに極めて近い電圧である。例えば本実施形態では、制御端子ＴＣＮを介してアウトプットイネーブル信号ＯＥが入力される不図示のバッファー回路が、処理回路５０に設けられている。そして、このバッファー回路での入力信号のＬレベルとＨレベルの判別のしきい値電圧をＶＴＨとした場合に、ＶＵＰ＞ＶＤ＞ＶＴＨの関係が成り立つ。従って、異常状態が検出されて、制御端子ＴＣＮが異常検出電圧ＶＤに設定されても、ＶＤ＞ＶＴＨであるため、バッファー回路は、入力されるアウトプットイネーブル信号ＯＥをＨレベルと判別するようになる。従って、クロック信号ＣＬＫのアウトプットイネーブルがオンになり、通常通りにクロック信号ＣＬＫが出力端子ＴＯＵＴから出力されるようになる。従って、ホスト装置は、出力端子ＴＯＵＴからのクロック信号ＣＬＫに基づいて動作しながら、制御端子ＴＣＮの電圧レベルをモニターして、発振器４の異常状態を検出することが可能になる。即ち、ホスト装置は、発振器４から供給されるクロック信号ＣＬＫに基づいて動作して、異常状態に応じた適切な処理を実行できるようになる。
【００３２】
具体的には本実施形態では図２、図３に示すように、回路装置２０は、異常検出信号ＤＴ１〜ＤＴｎを出力する異常検出回路３０と、振動子１０を発振させて発振信号ＯＳＣＫを生成する発振回路８０と、発振信号ＯＳＣＫに基づいてクロック信号ＣＬＫを出力する出力回路９０と、異常検出信号ＤＴ１〜ＤＴｎに基づいて、制御端子ＴＣＮを異常検出電圧ＶＤに設定する電圧設定回路４０を含む。そして電圧設定回路４０は、異常検出信号ＤＴ１〜ＤＴｎに基づいて、制御端子ＴＣＮの設定電圧をプルアップ電圧ＶＵＰから異常検出電圧ＶＤ＝ＶＤ１〜ＶＤｎに変更する。例えばプルアップにより制御端子ＴＣＮがプルアップ電圧ＶＵＰに設定される場合に、異常検出信号ＤＴ１〜ＤＴｎに基づいて、制御端子ＴＣＮのプルアップ電圧ＶＵＰを異常検出電圧ＶＤ＝ＶＤ１〜ＶＤｎに変更する。
【００３３】
例えば図３では制御端子ＴＣＮはクロック信号ＣＬＫの出力制御用の端子になっており、ホスト装置がアウトプットイネーブル信号ＯＥを制御端子ＴＣＮに入力できるようになっている。そして図３では、電圧設定回路４０は、ＶＤＤノードと、アウトプットイネーブル信号ＯＥが入力されるノードＮＩとの間に設けられるプルアップ用の抵抗ＲＵＰと、ノードＮＩとＧＮＤノードとの間に設けられ、抵抗値が可変の抵抗ＲＤと、選択回路４２を含む。選択回路４２は、異常検出回路３０からの異常検出信号ＤＴ１〜ＤＴｎが入力され、選択信号ＳＬＤを出力する。そして選択信号ＳＬＤに基づいて、抵抗ＲＤの抵抗値が変化する。このように抵抗ＲＤの抵抗値が変化することで、ノードＮＩの電圧である制御端子ＴＣＮの設定電圧ＶＳＴが、プルアップ電圧ＶＵＰから異常検出電圧ＶＤ＝ＶＤ１〜ＶＤｎに変更されるようになる。このように本実施形態では、電圧設定回路４０は、プルアップ用の抵抗ＲＵＰと、プルアップ用の抵抗ＲＵＰに接続された可変抵抗である抵抗ＲＤを有する。そして電圧設定回路４０は、異常検出信号ＤＴ１〜ＤＴｎに基づいて、可変抵抗である抵抗ＲＤの抵抗値を変更することで、プルアップ電圧ＶＵＰを異常検出電圧ＶＤ＝ＶＤ１〜ＶＤｎに変更している。
【００３４】
具体的には図３では異常検出回路３０は、第１〜第ｎの異常検出部である異常検出部３２−１〜３２−ｎを有する。異常検出部３２−１〜３２−ｎは第１〜第ｎの異常状態を検出する。ここでｎは２以上の整数である。異常検出部３２−１〜３２−ｎは、回路装置２０の所定の回路領域にまとめて配置されていてもよいし、回路装置２０上に分散配置されていてもよい。異常検出部３２−１〜３２−ｎの各異常検出部は、第１〜第ｎの異常状態の各異常状態を検出するための回路構成を有している。異常検出部３２−１〜３２−ｎは異常検出信号ＤＴ１〜ＤＴｎを出力する。異常検出信号ＤＴ１〜ＤＴｎは第１〜第ｎの異常検出信号である。異常検出信号ＤＴ１〜ＤＴｎの各異常検出信号は、異常検出部３２−１〜３２−ｎの各異常検出部において異常状態が検出された場合にアクティブになる信号である。信号がアクティブになるとは、正論理の場合にはＨレベルになることであり、負論理の場合にはＬレベルになることである。
【００３５】
一方、電圧設定回路４０の抵抗ＲＤは可変抵抗回路になっており、選択信号ＳＬＤに応じて抵抗ＲＤの抵抗値が変化する。例えば抵抗ＲＤである可変抵抗回路は、複数の抵抗素子と、複数の抵抗素子に対応して設けられた複数のスイッチ素子とを有している。そして選択信号ＳＬＤに基づいてスイッチ素子がオン又はオフになることで、抵抗ＲＤの抵抗値が変化する。そして抵抗ＲＤの抵抗値が変化することで、制御端子ＴＣＮの設定電圧ＶＳＴが、プルアップ電圧ＶＵＰから異常検出電圧ＶＤ＝ＶＤ１〜ＶＤｎに変更されるようになる。
【００３６】
例えば異常検出回路３０の異常検出部３２−１により第１の異常状態が検出されて、第１の異常検出信号であるＤＴ１がアクティブになったとする。この場合には選択回路４２からの選択信号ＳＬＤにより抵抗ＲＤの抵抗値が変更されて、制御端子ＴＣＮの設定電圧ＶＳＴが、プルアップ電圧ＶＵＰから第１の異常検出電圧ＶＤ１に変更される。ここで、例えばＶＵＰ＞ＶＤ１の関係が成り立つ。なお抵抗ＲＤの抵抗値は、抵抗ＲＵＰに比べて十分に高い抵抗値になっている。また異常検出部３２−２により第２の異常状態が検出されて、第２の異常検出信号であるＤＴ２がアクティブになったとする。この場合には選択回路４２からの選択信号ＳＬＤにより抵抗ＲＤの抵抗値が変更されて、制御端子ＴＣＮの設定電圧ＶＳＴが、プルアップ電圧ＶＵＰから第２の異常検出電圧ＶＤ２に変更される。ここで、例えばＶＵＰ＞ＶＤ１＞ＶＤ２の関係が成り立つ。同様に異常検出部３２−３〜３２−ｎにより第３〜第ｎの異常状態が検出された場合には、制御端子ＴＣＮの設定電圧ＶＳＴが、プルアップ電圧ＶＵＰから第３〜第ｎの異常検出電圧ＶＤ３〜ＶＤｎに変更される。ここで、例えばＶＵＰ＞ＶＤ１＞ＶＤ２・・・・＞ＶＤｎの関係が成り立つ。またノードＮＩが入力端子に接続されるバッファー回路のしきい値電圧をＶＴＨとした場合に、ＶＵＰ＞ＶＤ１＞ＶＤ２・・・・＞ＶＤｎ＞ＶＴＨの関係が成り立つ。このようにすれば、異常検出回路３０により第１〜第ｎの異常状態が検出された場合に、制御端子ＴＣＮの設定電圧ＶＳＴが、第１〜第ｎの異常状態に応じた第１〜第ｎの異常検出電圧ＶＤ１〜ＶＤｎに設定されるようになる。従って、外部装置であるホスト装置は、制御端子ＴＣＮの設定電圧ＶＳＴをモニターすることで、第１〜第ｎの異常状態のいずれの異常状態が検出されたかを判別できるようになる。
【００３７】
またプルアップ電圧、異常検出電圧、しきい値電圧には、ＶＵＰ＞ＶＤ１＞ＶＤ２・・・・＞ＶＤｎ＞ＶＴＨの関係が成り立つ。従って、制御端子ＴＣＮの設定電圧ＶＳＴがプルアップ電圧ＶＵＰから異常検出電圧ＶＤ＝ＶＤ１〜ＶＤｎに変更されても、ノードＮＩに接続されるバッファー回路は、設定電圧ＶＳＴを、プルアップ電圧であるＨレベルであると判別するようになる。従って、制御端子ＴＣＮにプルアップされて、クロック信号ＣＬＫが出力イネーブルに設定された状態と同じ状態になり、出力端子ＴＯＵＴからクロック信号ＣＬＫが出力されるようになる。従って、ホスト装置は、このクロック信号ＣＬＫに基づいて動作を続けながら、制御端子ＴＣＮの設定電圧ＶＳＴをモニターして、発振器４の異常状態を検出できるようになる。なお図３では設定電圧ＶＳＴをプルアップ電圧ＶＵＰから異常検出電圧ＶＤに変更する場合について説明したが、設定電圧ＶＳＴをプルダウン電圧から異常検出電圧ＶＤに変更するような変形実施も可能である。
【００３８】
このように図３では、異常状態が検出されたときに、制御端子ＴＣＮの設定電圧ＶＳＴがプルアップ電圧ＶＵＰから異常検出電圧ＶＤ＝ＶＤ１〜ＶＤｎに変更される。これにより、外部装置であるホスト装置は、制御端子ＴＣＮの設定電圧ＶＳＴをモニターすることで、故障等の異常状態を検出できるようになる。この場合にクロック信号ＣＬＫは、通常通りに出力端子ＴＯＵＴから出力されたままの状態で維持されるため、ホスト装置は、発振器４から供給されるクロック信号ＣＬＫに基づいて動作することが可能になり、異常状態に応じた適切な処理を実行できるようになる。また図３では、電圧設定回路４０が、異常検出信号ＤＴ１〜ＤＴｎに基づいて、制御端子ＴＣＮを異常検出電圧ＶＤに設定している。このようにすれば、異常状態が検出された場合に、制御端子ＴＣＮの設定電圧ＶＳＴを、検出された異常状態に応じた電圧レベルの異常検出電圧ＶＤに設定できるようになり、異常状態をホスト装置に適切に通知できるようになる。
【００３９】
以上では、制御端子ＴＣＮがクロック信号ＣＬＫの出力制御用の端子である場合について主に例にとり説明を行ったが、制御端子ＴＣＮは、クロック信号ＣＬＫの周波数制御用の端子であってもよい。図４、図５は、制御端子ＴＣＮが周波数制御用の端子である場合の回路装置２０の第１、第２の構成例を示す図である。なお制御端子ＴＣＮは発振器４をスタンバイ状態に設定するための端子などであってもよい。
【００４０】
図４の第１の構成例では、アナログ電圧である制御電圧ＶＣが制御端子ＴＣＮに入力され、この制御電圧ＶＣに基づいて可変容量キャパシター８６の容量ＣＶが制御される。また温度センサー５６からの温度検出電圧に基づいて、温度補正電圧生成回路５７が温度補正電圧ＴＣを出力し、この温度補正電圧ＴＣに基づいて、可変容量キャパシター８７の容量ＣＴが制御される。ここで、可変容量キャパシター８６の一端は、振動子１０の一端に接続され、可変容量キャパシター８６の他端は、可変容量キャパシター８７の一端に接続される。また可変容量キャパシター８７の他端は、例えばＧＮＤノードに接続される。例えば可変容量キャパシター８６、８７は、振動子１０の一端とＧＮＤノードとの間に直列に接続される。可変容量キャパシター８６、８７は可変容量ダイオードであるバラクターなどにより実現される。
【００４１】
図４では、可変容量キャパシター８６、８７の容量ＣＶ、ＣＴが発振回路８０の負荷容量ＣＬになり、この負荷容量ＣＬに応じて振動子１０の発振周波数が制御されて、クロック信号ＣＬＫの周波数が制御される。そして、負荷容量ＣＬは、制御電圧ＶＣに応じてその容量値が変化するため、制御電圧ＶＣに基づいてクロック信号ＣＬＫの周波数を制御できるようになる。
【００４２】
図５の第２の構成例では、アナログ電圧である制御電圧ＶＣが制御端子ＴＣＮに入力されて、この制御電圧ＶＣがＡ／Ｄ変換回路５８に入力される。また温度センサー５６からの温度検出電圧ＶＴＤもＡ／Ｄ変換回路５８に入力される。
【００４３】
Ａ／Ｄ変換回路５８は、制御電圧ＶＣをＡ／Ｄ変換して制御電圧データを生成する。またＡ／Ｄ変換回路５８は、温度センサー５６からの温度検出電圧ＶＴＤをＡ／Ｄ変換して温度検出データを生成する。制御電圧データ、温度検出データはＡ／Ｄ変換データＡＤＱとしてＡ／Ｄ変換回路５８から出力される。Ａ／Ｄ変換回路５８は、制御電圧ＶＣのＡ／Ｄ変換と温度検出電圧ＶＴＤのＡ／Ｄ変換を時分割に行ってもよい。或いはＡ／Ｄ変換回路５８に第１のＡ／Ｄ変換器と第２のＡ／Ｄ変換器を設け、第１のＡ／Ｄ変換器により制御電圧ＶＣのＡ／Ｄ変換を行い、第２のＡ／Ｄ変換器により温度検出電圧ＶＴＤのＡ／Ｄ変換を行ってもよい。
【００４４】
処理回路５０は、温度検出データに基づいて発振周波数の温度補償処理を行って、発振周波数の周波数制御データＤＦＣを生成する。具体的には処理回路５０は、温度検出データに基づいて、発振周波数の温度補正データを生成する。そして処理回路５０は、温度補正データと制御電圧データの加算処理を行って、発振周波数の周波数制御データＤＦＣを生成する。周波数制御データＤＦＣは周波数制御コードとも呼ばれる。即ち処理回路５０は、Ａ／Ｄ変換回路５８からＡ／Ｄ変換データＡＤＱとして入力された温度検出データに基づいて、発振周波数の温度補償処理を行う。また処理回路５０は、Ａ／Ｄ変換回路５８からＡ／Ｄ変換データＡＤＱとして入力された制御電圧データと、温度補償処理により生成された温度補正データの加算処理を行う。即ち制御電圧データと温度補正データをデジタル的に加算する処理を行う。そして処理回路５０は、加算処理の加算結果データに対して例えば補正処理又は変換処理を行って、補正処理後又は変換処理後の周波数制御データＤＦＣを出力する。
【００４５】
処理回路５０からの周波数制御データＤＦＣは、発振回路８０に入力される。発振回路８０は、振動子１０を駆動して発振させる駆動回路８２と、分周回路８５を有するフラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路８４を含む。駆動回路８２と、フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路８４の詳細については後述の図９で説明する。このような構成の発振回路８０により、制御電圧ＶＣに応じて周波数が変化する発振信号ＯＳＣＫが生成され、この発振信号ＯＳＣＫに基づいて出力回路９０がクロック信号ＣＬＫを出力する。これにより、制御電圧ＶＣに基づいて周波数が制御されるクロック信号ＣＬＫが出力端子ＴＯＵＴから出力されるようになる。
【００４６】
このように図４、図５では、制御端子ＴＣＮはクロック信号ＣＬＫの周波数制御用の端子になっている。そしてホスト装置が制御端子ＴＣＮに入力した制御電圧ＶＣに基づいて、クロック信号ＣＬＫの周波数が制御される。
【００４７】
一方、発振器４を搭載するシステムによっては、制御電圧ＶＣに基づく周波数制御を行わないシステムもある。従って、このようなシステムに発振器４を搭載する場合には、制御端子ＴＣＮをＮＣピンとして、制御電圧ＶＣによる周波数制御が機能しないようにする。具体的には例えば図２の不揮発性メモリー６０に、制御電圧ＶＣに基づく周波数制御を有効又は無効に設定する設定データを記憶しておく。そして、設定データにより、制御電圧ＶＣによる周波数制御が有効に設定されていた場合には、図４、図５で説明した動作を回路装置２０が行うことで、制御電圧ＶＣに基づく周波数制御が行われるようになる。一方、設定データにより、制御電圧ＶＣによる周波数制御が無効に設定されていた場合には、制御電圧ＶＣによる周波数制御の動作を行わないように、回路装置２０の動作を設定する。例えば制御端子ＴＣＮからの制御電圧ＶＣを、回路装置２０の処理回路５０が受け付けないように設定したり、或いは制御電圧ＶＣを所定の固定電圧に設定する。なお、このような制御電圧ＶＣによる周波数制御の有効、無効の設定を、回路装置２０の製造時のアルミマスクの変更などにより実現するようにしてもよい。
【００４８】
本実施形態では、このように制御電圧ＶＣによる周波数制御が無効に設定された場合にＮＣピンとして取り扱われる制御端子ＴＣＮを利用して、発振器４の異常状態を通知する。即ち、異常検出回路３０により異常状態が検出されたときに、制御端子ＴＣＮを異常検出電圧に設定することで、異常状態をホスト装置に通知する。このようにすれば、制御電圧ＶＣによる周波数制御が無効に設定された場合に、不必要になった制御端子ＴＣＮを有効利用して、発振器４の異常状態をホスト装置に適切に通知できるようになる。
【００４９】
また本実施形態では異常検出回路３０は、第１の異常状態と、第１の異常状態とは異なる第２の異常状態を検出する。そして回路装置２０は、異常検出回路３０により第１の異常状態が検出されたときには、異常検出電圧ＶＤを第１の電圧に設定する。例えば異常検出電圧をＶＤ＝ＶＤ１に設定する。一方、異常検出回路３０により第２の異常状態が検出されたときには、異常検出電圧ＶＤを第２の電圧に設定する。例えば異常検出電圧をＶＤ＝ＶＤ２に設定する。
【００５０】
例えば図６では第１の異常状態は、不揮発性メモリー６０の異常であり、第１の異常状態が検出されたときには、異常検出電圧ＶＤが第１の電圧に設定される。例えば図２、図３の電圧設定回路４０が、制御端子ＴＣＮに設定される異常検出電圧ＶＤとして、第１の電圧を設定する。また第２の異常状態は、例えば外部電源電圧であるＶＤＤの異常であり、第２の異常状態が検出されたときには、異常検出電圧ＶＤが第２の電圧に設定される。例えば電圧設定回路４０が、制御端子ＴＣＮに設定される異常検出電圧ＶＤとして、第２の電圧を設定する。また第３の異常状態は、例えばレギュレート電源電圧の異常であり、第４の異常状態は、例えば処理回路５０の異常である。従って、第３、第４の異常状態が検出されたときには、各々、異常検出電圧ＶＤが第３、第４の電圧に設定される。このようにすれば、外部装置であるホスト装置は、制御端子ＴＣＮに設定される異常検出電圧ＶＤの電圧レベルを判断することで、発振器４が複数の異常状態のうちのいずれの異常状態なのかを判断できるようになり、それぞれの異常状態に応じた適切な処理を実行できるようになる。
【００５１】
ここで不揮発性メモリー６０の異常は、例えば不揮発性メモリー６０が記憶するデータの異常や不揮発性メモリー６０の動作の異常などである。具体的には異常検出回路３０は、不揮発性メモリー６０が記憶する温度補償係数等のデータに誤りがあった場合や、不揮発性メモリー６０のメモリーセルやドライバー回路やリードライト回路などの動作に異常があった場合に、不揮発性メモリー６０が異常状態であると判断する。例えば不揮発性メモリー６０のメモリーセルに対して、温度補償係数等のデータと共に、パリティーなどの誤り検出符号や、ハミング符号やＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）などの誤り訂正符号を記憶しておく。そして異常検出回路３０は、誤り検出符号や誤り訂正符号に基づいて、メモリーセルに記憶されるデータの誤りを検出したり、或いは誤りを訂正する。或いは、異常検出回路３０として、メモリーセルやドライバー回路やリード回路などの回路の故障検出回路を設けて、これらの回路の動作異常による故障を検出する。
【００５２】
外部電源電圧の異常は、図１の電源端子ＴＶＤＤを介して入力される外部電源電圧であるＶＤＤの異常である。例えば異常検出回路３０は、ＶＤＤの電圧レベルをモニターし、例えばＶＤＤの電圧レベルが所定の電圧レベル以下になった場合に、外部電源電圧が異常状態であると判断する。レギュレート電源電圧の異常は、電源回路７０が、外部電源電圧であるＶＤＤをレギュレートすることで電源電圧を生成する場合に、生成された電源電圧であるＶＲＥＧについての異常である。例えば異常検出回路３０は、ＶＲＥＧの電圧レベルをモニターし、例えばＶＲＥＧの電圧レベルが所定の電圧レベル以下になった場合に、レギュレート電源電圧が異常状態であると判断する。処理回路５０の異常は、処理回路５０のレジスター部５２のレジスター値の異常や、処理回路５０の動作状態の異常である。例えば処理回路５０は、周波数制御データを生成することなどにより、発振回路８０での振動子１０の発振を制御するが、異常検出回路３０は、この発振制御を行う処理回路５０の異常を検出する。例えば異常検出回路３０は、レジスター部５２のレジスター値をモニターし、レジスター値に誤りがあるか否かを検出することで、レジスター値の異常を検出する。例えばレジスター値と共に誤り検出符号や誤り訂正符号をレジスター部５２に記憶しておく。そして異常検出回路３０は、誤り検出符号や誤り訂正符号に基づいて、レジスター部５２に記憶されるレジスター値の誤りを検出したり、或いは誤りを訂正する。また本実施形態では不揮発性メモリー６０に記憶されるレジスター値のデータがレジスター部５２にロードされ、レジスター部５２に保持される。そして不揮発性メモリー６０からレジスター部５２に対してレジスター値のデータをリロードするリフレッシュ動作を行うようにする。この場合に異常検出回路３０は、このリフレッシュ動作の際に、不揮発性メモリー６０から読み出したレジスター値のデータと、レジスター部５２に記憶されているレジスター値のデータの一致判定を行い、一致しなかった場合にレジスター値が異常であると判断してもよい。
【００５３】
図７は、ＶＲＥＧの異常を検出する場合の異常検出回路３０の構成例の説明図である。図７では演算増幅器７８、抵抗ＲＣ１、ＲＣ２、ＲＣ３によりレギュレーター７７が構成されている。演算増幅器７８は、ＶＤＤが電源電圧として供給されて動作し、非反転入力端子に基準電圧ＶＲＥＦが入力される。演算増幅器７８の反転入力端子には、抵抗ＲＣ１と抵抗ＲＣ２、ＲＣ３とによりＶＲＥＧを電圧分割した電圧が入力される。このような構成のレギュレーター７７を用いることで、外部電源電圧であるＶＤＤをレギュレートした電源電圧であるＶＲＥＧを生成できるようになる。
【００５４】
そして異常検出回路３０は、演算増幅器により実現されるコンパレーター３４を含む。コンパレーター３４の反転入力端子には、基準電圧ＶＲＥＦ２が入力される。ＶＲＥＦ２は、ＶＲＥＦ１とは異なる電圧レベルの基準電圧である。またコンパレーター３４の非反転入力端子には、抵抗ＲＣ１、ＲＣ２と抵抗ＲＣ３とによりＶＲＥＧを電圧分割した電圧ＶＤＴが入力される。そしてＶＲＥＧの電圧レベルが低下して、ＶＤＴ＜ＶＲＥＦ２になると、コンパレーター３４の出力信号ＤＴがアクティブになって、レギュレート電源電圧であるＶＲＥＧの異常が検出される。
【００５５】
そして図７では抵抗ＲＣ３は可変抵抗になっており、選択信号ＳＥＬに基づいて、その抵抗値が変化する。従って、選択信号ＳＥＬにより抵抗ＲＣ３の抵抗値を変化させることで、ＶＲＥＧの異常を検出する電圧レベルを可変に変化させることが可能になる。
【００５６】
以上のように本実施形態では、異常検出回路３０は、電源端子ＴＶＤＤを介して入力される外部電源電圧であるＶＤＤの異常、外部電源電圧をレギュレートすることで生成された電源電圧であるＶＲＥＧの異常、及び発振制御の処理を行う処理回路５０の異常の少なくとも１つを検出する。例えば異常検出回路３０が、ＶＤＤやＶＲＥＧの電圧レベルの異常を検出することで、ＶＤＤやＶＲＥＧの電圧レベルが低下して発振器４が正常に動作しなくなるのを、外部装置であるホスト装置が検出できるようになる。また異常検出回路３０が処理回路５０の異常を検出することで、処理回路５０が正常に動作しないことで、振動子１０の発振制御が異常になってしまうのを、ホスト装置が検出できるようになる。これにより、発振器４の異常状態を検出して、異常状態に対応するための適切な処理をホスト装置が実行できるようになる。
【００５７】
また本実施形態の回路装置２０は、クロック信号ＣＬＫの周波数の温度補償係数のデータを記憶する不揮発性メモリー６０を含む。そして異常検出回路３０は、不揮発性メモリー６０の温度補償係数の異常を検出する。例えば前述したように不揮発性メモリー６０の各メモリーセルは、温度補償係数のデータと、当該データに基づき生成された誤り検出符号又は誤り訂正符号を記憶する。そして異常検出回路３０は、不揮発性メモリー６０から読み出された温度補償係数のデータの誤りを、当該データと共に読み出された誤り検出符号又は誤り訂正符号に基づいて検出する。そして誤りが検出された場合に、不揮発性メモリー６０の温度補償係数が異常であると判断して、制御端子ＴＣＮを用いて、ホスト装置等の外部装置に通知する。
【００５８】
例えば温度補償係数に異常があった場合には、適正な温度補償処理は行われないものの、クロック信号ＣＬＫについては出力端子ＴＯＵＴを介して外部装置に対して、通常通りに出力される。例えば温度補償処理が適正に行われなかった場合に、温度変動がなく２５度などのティピカルの温度においては、クロック信号ＣＬＫの周波数は公称周波数の範囲内に入るため、クロック信号ＣＬＫの異常状態を適切に検出できないという問題がある。例えば本実施形態の比較例の手法として、システムに２つの第１、第２の発振器を設けて、第１の発振器から出力される第１のクロック信号の周波数と、第２の発振器から出力される第２のクロック信号の周波数を比較することで、故障を検出する手法が考えられる。この場合に、例えば第１の発振器の温度補償係数に異常があったとしても、第１、第２のクロック信号の周波数の比較だけでは、温度補償係数の異常を検出することは難しい。
【００５９】
この点、本実施形態では、不揮発性メモリー６０の温度補償係数に異常があった場合に、異常検出回路３０がこの異常を検出する。そして発振器４が、温度補償係数の異常を外部装置に通知する。このようにすれば、通常では判別が困難な温度補償係数の異常を、外部装置に通知できるようになる。例えば上述のように第１、第２の発振器を搭載して、発振器の異常に対処するシステムにおいて、例えば第１の発振器の温度補償係数の異常が検出されたとする。この場合には、第１の発振器を使用不可にして、第２の発振器からの第２のクロック信号に基づいて、システムを動作させる対処が可能になる。これによりシステムの信頼性の更なる向上を図れるようになる。
【００６０】
２．発振回路、発振器
次に発振回路８０の構成の具体例や発振器４の構造の具体例について説明する。図８に発振回路８０の第１の構成例を示す。図８はコルピッツ型の発振回路８０の例である。可変容量キャパシター８１は、振動子１０の一端のノードＮＡ１とＧＮＤノードとの間に設けられる。振動子１０の他端のノードＮＡ２はバイポーラートランジスターＢＴＲのベースに接続される。ＶＤＤノードとバイポーラートランジスターＢＴＲのコレクターとの間には抵抗ＲＡ１が設けられ、バイポーラートランジスターＢＴＲのエミッターとＧＮＤノードとの間には抵抗ＲＡ２が設けられる。ＶＤＤノードとノードＮＡ２と間には抵抗ＲＡ３が設けられ、ノードＮＡ２とＧＮＤノードとの間には抵抗ＲＡ４が設けられる。またノードＮＡ２とＧＮＤノードの間にはキャパシターＣＡ１、ＣＡ２が直列に設けられ、キャパシターＣＡ１、ＣＡ２の接続ノードＮＡ３とバイポーラートランジスターＢＴＲのエミッターのノードＮＡ４との間にはフィルターＦＬＴが設けられる。なお発振回路８０は、図８の構成には限定されず、その接続構成を異ならせるなどの種々の変形実施が可能である。また発振回路８０としてピアーツ型などの発振回路を用いてもよい。
【００６１】
図９に発振回路８０の第２の構成例を示す。図９では発振回路８０は、振動子１０の発振駆動を行う駆動回路８２と、フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路８４を含み、フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路８４は分周回路８５を有する。図２の処理回路５０からの周波数制御データＤＦＣがフラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路８４に入力される。この周波数制御データＤＦＣに基づく分周比データが、フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路８４の分周回路８５に設定される。例えば周波数制御データＤＦＣに対して変換処理を行うことで求められた分周比データが、分周回路８５に設定される。そしてフラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路８４は、分周回路８５が出力する分周クロック信号と、駆動回路８２による振動子１０の発振動作により生成された振動子１０の発振信号ＣＫとの位相比較を行って、発振クロック信号である発振信号ＯＳＣＫを生成し、出力回路９０に出力する。ここで、フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路８４は、分周回路８５と、不図示の位相比較器、チャージポンプ回路、ローパスフィルター、電圧制御発振回路、デルタシグマ変調回路、加減算回路などを含む。位相比較器は、駆動回路８２からの発振信号ＣＫと、分周回路８５からの分周クロック信号の位相比較を行う。チャージポンプ回路は、位相比較器が出力するパルス電圧を電流に変換する。ローパスフィルターは、チャージポンプ回路が出力する電流を平滑化して電圧に変換する。電圧制御発振回路は、ローパスフィルターの出力電圧を制御電圧として、制御電圧により発振周波数が設定される発振信号ＯＳＣＫを出力する。分周回路８５は、加減算回路の出力信号を整数分周比Ｎとして、電圧制御発振回路が出力する発振信号ＯＳＣＫを整数分周して、分周クロック信号を出力する。デルタシグマ変調回路は、分周クロック信号に同期して、分数分周比Ｌ／Ｍを積分して量子化するデルタシグマ変調を行う。加減算回路は、デルタシグマ変調回路が出力するデルタシグマ変調信号と、整数分周比Ｎとを加減算する。このような構成のフラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路８４を用いることで、Ｎ＋Ｌ／Ｍで表される分周比で、振動子１０の発振信号ＣＫを逓倍した発振信号ＯＳＣＫを生成できるようになる。
【００６２】
図１０に、本実施形態の回路装置２０を含む発振器４の詳細な構造例を示す。図１０に示すように発振器４は、振動子１０と回路装置２０を含む。振動子１０と回路装置２０は、発振器４のパッケージ５内に実装される。そして振動子１０の端子と、回路装置２０の端子であるＩＣのパッドは、パッケージ５の内部配線又は金属バンプなどにより接続される。例えば振動子１０は下部電極１１と上部電極１２を有しており、これらの下部電極１１と上部電極１２と、図２の回路装置２０のパッドである端子Ｐ１、Ｐ２とが、パッケージ５の内部配線等により接続される。またパッケージ５の底面には、発振器４の外部接続端子である端子６が設けられている。図１の構成を例にとれば、発振器４の底面には、４つの端子６が設けられている。具体的には、電源端子ＴＶＤＤ、グランド端子ＴＧＮＤ、出力端子ＴＯＵＴ、制御端子ＴＣＮが、底面の端子６として設けられている。これらの電源端子ＴＶＤＤ、グランド端子ＴＧＮＤ、出力端子ＴＯＵＴ、制御端子ＴＣＮは、パッケージ５の内部配線等により回路装置２０のＩＣのパッドに接続される。具体的には図２の回路装置２０のパッドである端子ＰＶＤＤ、ＰＧＮＤ、ＰＯＵＴ、ＰＣＮに接続される。なお発振器４は、例えばダブルオーブン構造などのオーブン構造の発振器であってもよい。この場合には、恒温槽となる容器やヒーターなどがパッケージ５内に設けられることになる。
【００６３】
３．電子機器、移動体
図１１に、本実施形態の発振器４を含む電子機器５００の構成例を示す。電子機器５００は、振動子１０及び回路装置２０を有する本実施形態の発振器４と、処理装置５２０を含む。また電子機器５００は、アンテナＡＮＴ、通信インターフェース５１０、操作インターフェース５３０、表示部５４０、メモリー５５０を含むことができる。振動子１０と回路装置２０により発振器４が構成される。なお電子機器５００は図１１の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００６４】
電子機器５００は、例えば基地局又はルーター等のネットワーク関連機器、距離、時間、流速又は流量等の物理量を計測する高精度の計測機器、生体情報を測定する生体情報測定機器、或いは車載機器などである。生体情報測定機器は例えば超音波測定装置、脈波計又は血圧測定装置等である。車載機器は自動運転用の機器等である。また電子機器５００は、頭部装着型表示装置や時計関連機器などのウェアラブル機器、ロボット、印刷装置、投影装置、スマートフォン等の携帯情報端末、コンテンツを配信するコンテンツ提供機器、或いはデジタルカメラ又はビデオカメラ等の映像機器などであってもよい。
【００６５】
通信インターフェース５１０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。プロセッサーである処理装置５２０は、電子機器５００の制御処理や、通信インターフェース５１０を介して送受信されるデータの種々のデジタル処理などを行う。処理装置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。操作インターフェース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。メモリー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により実現できる。
【００６６】
図１２に、本実施形態の発振器４を含む移動体の例を示す。本実施形態の発振器４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、各種の電子機器を備えて、地上や空や海上を移動する機器・装置である。図１２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。自動車２０６には、振動子１０及び回路装置２０を有する本実施形態の発振器４が組み込まれる。制御装置２０８は、発振器４により生成されたクロック信号により動作する。制御装置２０８は、例えば車体２０７の姿勢に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪２０９のブレーキを制御する。例えば制御装置２０８により、自動車２０６の自動運転を実現してもよい。なお本実施形態の発振器４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メーターパネル機器やナビゲーション機器などの種々の車載機器に組み込むことが可能である。
【００６７】
以上に説明したように本実施形態の発振器は、振動子と、振動子に電気的に接続され、クロック信号を生成する回路装置と、回路装置に電気的に接続されている制御端子と、回路装置に電気的に接続され、クロック信号を出力する出力端子を含む。そして回路装置は異常検出回路を有し、異常検出回路により異常状態が検出されたとき、制御端子の電位を異常検出電圧に設定する。
【００６８】
本実施形態によれば、発振器には、振動子と、クロック信号を生成する回路装置と、制御端子と、クロック信号の出力端子とが設けられる。そして、回路装置は異常検出回路を有しており、異常検出回路により異常状態が検出されると、制御端子の電位が異常検出電圧に設定される。このようにすれば、外部装置は、制御端子に設定された異常検出電圧をモニターすることで、発振器の異常状態を検出できるようになる。これにより、異常状態の検出用の新たな端子を発振器に設けなくても、異常状態を検出することが可能になり、限られた端子数の発振器での適切な異常状態の検出が可能になる。
【００６９】
また本実施形態では、回路装置は、異常検出回路により異常状態が検出されたとき、制御端子の設定電圧をプルアップ電圧から異常検出電圧に変更してもよい。
【００７０】
このようにすれば、通常状態では制御端子がプルアップによりプルアップ電圧に設定されている場合に、外部装置は、制御端子の設定電圧が、このプルアップ電圧から異常検出電圧に変化したことを検出することで、発振器の異常状態を検出できるようになる。
【００７１】
また本実施形態では、回路装置は、振動子を発振させて発振信号を生成する発振回路と、発振信号に基づいてクロック信号を出力する出力回路と、異常検出回路からの異常検出信号に基づいて、制御端子の電位を前記異常検出電圧に設定する電圧設定回路と、を含んでもよい。
【００７２】
このようにすれば、電圧設定回路が、制御端子を、異常検出信号に応じた異常検出電圧に設定するだけで、異常状態を外部装置に適切に通知できるようになる。
【００７３】
また本実施形態では、電圧設定回路は、異常検出信号に基づいて、制御端子の設定電圧をプルアップ電圧から異常検出電圧に変更してもよい。
【００７４】
このようにすれば、電圧設定回路が、プルアップ電圧に設定されていた制御端子の設定電圧を、異常検出電圧に変更することで、異常状態を外部装置に適切に通知できるようになる。
【００７５】
また本実施形態では、電圧設定回路は、プルアップ用の抵抗と、プルアップ用の抵抗に接続された可変抵抗と、を有し、電圧設定回路は、異常検出信号に基づいて、可変抵抗の抵抗値を変更することで、プルアップ電圧を異常検出電圧に変更してもよい。
【００７６】
このようにすれば、プルアップ抵抗に接続される可変抵抗の抵抗値を、異常検出信号に基づいて変更することで、プルアップ電圧を異常検出電圧に変更できるようになる。
【００７７】
また本実施形態では、制御端子は、クロック信号の出力制御用の端子であってもよい。
【００７８】
このようにすれば、クロック信号の出力制御用の端子を有効利用して、異常状態を外部装置に通知できるようになる。
【００７９】
また本実施形態では、制御端子は、クロック信号の周波数制御用の端子であってもよい。
【００８０】
このようにすれば、クロック信号の周波数制御用の端子を有効利用して、異常状態を外部装置に通知できるようになる。
【００８１】
また本実施形態では、異常検出回路は、第１の異常状態と、第１の異常状態とは異なる第２の異常状態とを検出してもよい。そして回路装置は、異常検出回路により第１の異常状態が検出されたとき、異常検出電圧を第１の電圧に設定し、異常検出回路により第２の異常状態が検出されたとき、異常検出電圧を第２の電圧に設定してもよい。
【００８２】
このようにすれば、外部装置は、制御端子に設定された異常検出電圧の電圧レベルを判断することで、発振器が第１、第２の異常状態などの複数の異常状態のうちのいずれの異常状態なのかを判断できるようになり、それぞれの異常状態に応じた適切な処理を実行できるようになる。
【００８３】
また本実施形態では、異常検出回路は、電源端子を介して入力される外部電源電圧の異常、外部電源電圧をレギュレートすることで生成された電源電圧の異常、及び発振制御の処理を行う処理回路の異常の少なくとも１つを検出してもよい。
【００８４】
このようにすれば、外部電源電圧、電源電圧又は処理回路の異常状態を、異常検出回路により検出することが可能になり、外部装置は、これらの異常状態に対応した適切な処理を実行できるようになる。
【００８５】
また本実施形態では、クロック信号の周波数の温度補償係数のデータを記憶する不揮発性メモリーを含み、異常検出回路は、不揮発性メモリーの温度補償係数の異常を検出してもよい。
【００８６】
このようにすれば、通常では判別が困難な温度補償係数の異常を、外部装置に通知できるようになる。
【００８７】
また本実施形態は、上記に記載の発振器を含む電子機器に関係する。また本実施形態は、上記に記載の発振器を含む移動体に関係する。
【００８８】
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。また発振器、電子機器、移動体の構成・動作や、発振器の端子構成や、回路装置の構成や、異常検出手法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。
【符号の説明】
【００８９】
ＴＶＤＤ…電源端子、ＴＧＮＤ…グランド端子、ＴＣＮ…制御端子、
ＯＵＴ…出力端子、ＰＶＤＤ、ＰＧＮＤ、ＰＣＮ、ＰＯＵＴ、Ｐ１、Ｐ２…端子、
ＣＬＫ…クロック信号、ＯＳＣＫ、ＣＫ…発振信号、ＤＴ１〜ＤＴｎ…異常検出信号、
ＶＳＴ…設定電圧、ＶＤ、ＶＤ１〜ＶＤｎ…異常検出電圧、
ＶＵＰ…プルアップ電圧、ＯＥ…アウトプットイネーブル信号、ＶＣ…制御電圧、
４…発振器、５…パッケージ、６…端子、１０…振動子、１１…下部電極、
１２…上部電極、２０…回路装置、３０…異常検出回路、
３２−１〜３２−ｎ…異常検出部、３４…コンパレーター、４０…電圧設定回路、
４２…選択回路、５０…処理回路、５２…レジスター部、５６…温度センサー部、
５７…温度補正電圧生成回路、５８…Ａ／Ｄ変換回路、
６０…不揮発性メモリー、７０…電源回路、７２…基準電圧生成回路、
７７…レギュレーター、７８…演算増幅器、８０…発振回路、
８１…可変容量キャパシター、８２…駆動回路、
８４…フラクショナル−Ｎ型ＰＬＬ回路、８５…分周回路、
８６、８７…可変容量キャパシター、９０…出力回路、
２０６…自動車、２０７…車体、２０８…制御装置、２０９…車輪、
５００…電子機器、５１０…通信インターフェース、５２０…処理装置、
５３０…操作インターフェース、５４０…表示部、５５０…メモリー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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