(57)【要約】本開示は、振動子、より具体的には、振動子の較正及びトリミングのための周波数情報を記憶するシステム及び方法に関する。本開示の実施形態は、周波数試験回路、被試験デバイス（ＤＵＴ）入力、及び計算エンジン回路を有するマイクロコントローラを含む。この計算エンジン回路は、ＤＵＴ入力から測定された、周波数試験回路からの測定された周波数を、メモリに記憶された基準周波数と比較し、かつ比較に基づいて、ＤＵＴ入力を生成するＤＵＴの周波数を調整するように構成されている。
2019533318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路であって、
周波数試験回路と、
被試験デバイス（ＤＵＴ）入力と、
計算エンジン回路であって、
前記ＤＵＴ入力から測定された、前記周波数試験回路からの測定された周波数を、メモリに記憶された基準周波数と比較し、かつ
前記比較に基づいて、前記ＤＵＴ入力を生成する前記ＤＵＴの周波数を調整するように構成されている、計算エンジン回路と、を備える、集積回路。
【請求項２】
前記周波数試験回路が、１つ以上のスイッチ及びキャパシタを含み、
前記周波数試験回路が、前記ＤＵＴ入力の周波数に従って前記スイッチを操作するように構成されている、請求項１又は４〜９のいずれか一項に記載の集積回路。
【請求項３】
前記集積回路が、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を更に含み、
前記周波数試験回路が、１つ以上のスイッチ及びキャパシタを含み、
前記周波数試験回路が、前記ＤＵＴ入力の周波数に従って前記スイッチを操作するように構成されており、
前記周波数試験回路が、前記ＤＵＴ入力の周波数に従った前記スイッチの操作に起因する電圧を出力するように構成されており、前記電圧が、前記ＡＤＣに出力され、
前記ＡＤＣが、前記電圧の変換から前記測定された周波数を出力するように構成されている、請求項１又は４〜９のいずれか一項に記載の集積回路。
【請求項４】
前記計算エンジン回路が、パッケージング前後の前記集積回路の状態を反映するメモリに記憶された応力比に基づいて、前記ＤＵＴの周波数を調整するように更に構成されている、請求項１〜３又は５〜９のいずれか一項に記載の集積回路。
【請求項５】
前記計算エンジンが、温度性能曲線を反映するメモリに記憶された温度比に基づいて、前記ＤＵＴの周波数を調整するように更に構成されている、請求項１〜３又は５〜９のいずれか一項に記載の集積回路。
【請求項６】
基準周波数入力と、
前記周波数試験回路に適用される入力を前記ＤＵＴ入力と前記基準周波数入力との間で選択するように構成されているマルチプレクサと、を更に備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の集積回路。
【請求項７】
基準周波数入力と、
前記周波数試験回路に適用される入力を前記ＤＵＴ入力と前記基準周波数入力との間で選択するように構成されているマルチプレクサと、を更に備え、
前記基準周波数入力が選択される場合、前記周波数試験回路が、結果として得られた測定値をメモリに記憶するように構成されている、請求項１〜５又は８〜９のいずれか一項に記載の集積回路。
【請求項８】
基準周波数入力と、
前記周波数試験回路に適用される入力を前記ＤＵＴ入力と前記基準周波数入力との間で選択するように構成されているマルチプレクサと、を更に備え、
前記周波数試験回路が、前記基準周波数入力の選択に基づいて、前記基準周波数入力の結果として得られた測定値をメモリに記憶するように構成されている、請求項１〜５、７、又は９のいずれか一項に記載の集積回路。
【請求項９】
基準周波数入力と、
前記周波数試験回路に適用される入力を前記ＤＵＴ入力と前記基準周波数入力との間で選択するように構成されているマルチプレクサと、を更に備え、
前記周波数試験回路が、前記ＤＵＴ入力の選択に基づいて、前記ＤＵＴ入力の結果として得られた測定値を前記計算エンジン回路に提供するように構成されている、請求項１〜５又は７〜８のいずれか一項に記載の集積回路。
【請求項１０】
マイクロコントローラであって、
周波数試験回路と、
被試験デバイス（ＤＵＴ）入力と、
計算エンジン回路であって、
前記ＤＵＴ入力から測定された、前記周波数試験回路からの測定された周波数を、メモリに記憶された基準周波数と比較し、かつ
前記比較に基づいて、前記ＤＵＴ入力を生成する前記ＤＵＴの周波数を調整するように構成されている、計算エンジン回路と、を備える、マイクロコントローラ。
【請求項１１】
前記周波数試験回路が、１つ以上のスイッチ及びキャパシタを含み、
前記周波数試験回路が、前記ＤＵＴ入力の周波数に従って前記スイッチを操作するように構成されている、請求項１０又は１３〜１８のいずれか一項に記載のマイクロコントローラ。
【請求項１２】
前記マイクロコントローラが、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を更に含み、
前記周波数試験回路が、１つ以上のスイッチ及びキャパシタを含み、
前記周波数試験回路が、前記ＤＵＴ入力の周波数に従って前記スイッチを操作するように構成されており、
前記周波数試験回路が、前記ＤＵＴ入力の周波数に従った前記スイッチの操作に起因する電圧を出力するように構成されており、前記電圧が、前記ＡＤＣに出力され、
前記ＡＤＣが、前記電圧の変換から前記測定された周波数を出力するように構成されている、請求項１０又は１３〜１８のいずれか一項に記載のマイクロコントローラ。
【請求項１３】
前記計算エンジン回路が、パッケージング前後の前記マイクロコントローラの状態を反映するメモリに記憶された応力比に基づいて、前記ＤＵＴの周波数を調整するように更に構成されている、請求項１０〜１２又は１４〜１８のいずれか一項に記載のマイクロコントローラ。
【請求項１４】
前記計算エンジンが、温度性能曲線を反映するメモリに記憶された温度比に基づいて、前記ＤＵＴの周波数を調整するように更に構成されている、請求項１０〜１２又は１４〜１８のいずれか一項に記載のマイクロコントローラ。
【請求項１５】
基準周波数入力と、
前記周波数試験回路に適用される入力を前記ＤＵＴ入力と前記基準周波数入力との間で選択するように構成されているマルチプレクサと、を更に備える、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載のマイクロコントローラ。
【請求項１６】
基準周波数入力と、
前記周波数試験回路に適用される入力を前記ＤＵＴ入力と前記基準周波数入力との間で選択するように構成されているマルチプレクサと、を更に備え、
前記基準周波数入力が選択される場合、前記周波数試験回路が、結果として得られた測定値をメモリに記憶するように構成されている、請求項１０〜１４又は１７〜１８のいずれか一項に記載のマイクロコントローラ。
【請求項１７】
基準周波数入力と、
前記周波数試験回路に適用される入力を前記ＤＵＴ入力と前記基準周波数入力との間で選択するように構成されているマルチプレクサと、を更に備え、
前記周波数試験回路が、前記基準周波数入力の選択に基づいて、前記基準周波数入力の結果として得られた測定値をメモリに記憶するように構成されている、請求項１０〜１４、１６、又は１８のいずれか一項に記載のマイクロコントローラ。
【請求項１８】
基準周波数入力と、
前記周波数試験回路に適用される入力を前記ＤＵＴ入力と前記基準周波数入力との間で選択するように構成されているマルチプレクサと、を更に備え、
前記周波数試験回路が、前記ＤＵＴ入力の選択に基づいて、前記ＤＵＴ入力の結果として得られた測定値を前記計算エンジン回路に提供するように構成されている、請求項１０〜１４又は１６〜１７のいずれか一項に記載のマイクロコントローラ。
【請求項１９】
方法であって、
集積回路の入力モードを選択することであって、前記集積回路が基準周波数を記憶する前記入力モードで動作可能である、入力モードを選択することと、
前記集積回路の周波数試験回路に基準周波数を適用することと、
前記周波数試験回路から結果として得られた周波数を測定することと、
前記結果として得られた周波数を表すデジタルコードを前記集積回路のメモリに記憶することと、を含む、方法。
【請求項２０】
前記集積回路のパッケージング前に、前記周波数試験回路の抵抗に基づいて、前記周波数試験回路の第１の出力電圧を測定することと、
前記集積回路のパッケージング後に、前記周波数試験回路の変更された抵抗に基づいて、前記周波数試験回路の第２の出力電圧を測定することと、
前記抵抗と変更された抵抗との比を、前記集積回路のメモリに記憶することと、を更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
被試験デバイス（ＤＵＴ）入力の周波数に従って周波数を試験するようにスイッチを操作することを更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２２】
前記ＤＵＴ入力の前記周波数に従ったスイッチの操作に起因する電圧をアナログデジタル変換器に出力することと、
前記アナログデジタル変換器から、前記電圧の変換から前記測定された周波数を出力することと、
を更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
パッケージング前後の前記マイクロコントローラの状態を反映するメモリに記憶された応力比に基づいて、前記ＤＵＴの周波数を調整することを更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
温度性能曲線を反映するメモリに記憶された温度比に基づいて、前記ＤＵＴの周波数を調整することを更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記周波数試験回路に適用される入力を前記ＤＵＴ入力と基準周波数入力との間で選択することを更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記基準周波数入力の選択に基づいて、前記基準周波数入力の結果として得られた測定値をメモリに記憶することを更に含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ＤＵＴ入力の選択に基づいて、前記ＤＵＴ入力の結果として得られた測定値を計算エンジン回路に提供することを更に含む、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、振動子、より具体的には、振動子の較正及びトリミングのための周波数情報を記憶するシステム及び方法に関する。
（関連出願）
【０００２】
本出願は、２０１６年８月２５日に出願された米国特許仮出願第６２／３７９，６３２号に対する優先権を主張し、その内容がその全体にわたって本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
電子振動子は、一般に、所与の周波数の周期的で時間的に変化する電気信号を生成する共振回路を含む。共振回路の周期の逆数が、その周波数を決定する。電気信号は、例えば、いくつかの信号振動数をカウントすることによって時間経過を追跡するために使用することができる。一般的な電子振動子は、水晶をその共振素子として用いるが、他の種類の圧電材料（例えば、多結晶セラミックス）も使用され得る。
【０００４】
電子振動子は、多くの電子デバイス用にクロック信号を生成するために使用される。電子振動子は、無線周波数（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、ＲＦ）デバイス及び電子デバイスの重要な構成要素である。しばしば、発振回路構成は電子デバイス上に提供される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様に応じて、集積回路が提供される。この集積回路は、発振回路を含む。回路システムは、基準周波数入力を第１のデジタルコードに、かつ発振回路からの試験周波数を第２のデジタルコードに変換するデジタルコード生成器を含む。
【０００６】
本開示の別の態様に応じて、集積回路を動作させる方法が提供される。この方法は、以下の動作を含む。最初に、回路システムは、第１の温度における電流及び抵抗器の値の第１の積を測定し、記憶する。回路システムは、第２の温度における電流及び抵抗器の値の第２の積を測定し、記憶する。回路システムは、パッケージング前に所望の周波数用の第１のデジタルコードを測定し、記憶する。回路システムは、パッケージング後に第２のデジタルコードを測定し、記憶する。回路システムは、パッケージの応力比を計算し、第１及び第２のデジタルコードを使用して振動子の出力を補正する。
【０００７】
本開示の実施形態は、周波数試験回路と、被試験デバイス（ｄｅｖｉｃｅ−ｕｎｄｅｒ−ｔｅｓｔ、ＤＵＴ）入力と、ＤＵＴ入力から測定された、周波数試験回路からの測定された周波数を、メモリに記憶された基準周波数と比較し、かつ比較に基づいて、ＤＵＴ入力を生成するＤＵＴの周波数を調整するように構成されている、計算エンジン回路と、を含む、集積回路を含む。上記の実施形態のうちのいずれかと組み合わせて、集積回路は、１つ以上のスイッチ及びキャパシタを更に含むことができる。上記の実施形態のうちのいずれかと組み合わせて、周波数試験回路は、ＤＵＴ入力の周波数に従ってスイッチを操作するように構成されてもよい。上記の実施形態のうちのいずれかと組み合わせて、集積回路は、アナログデジタル変換器（ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、ＡＤＣ）を更に含むことができる。上記の実施形態のうちのいずれかと組み合わせて、周波数試験回路は、ＤＵＴ入力の周波数に従ってスイッチを操作するように構成されてもよい。上記の実施形態のうちのいずれかと組み合わせて、周波数試験回路は、ＤＵＴ入力の周波数に従うスイッチの操作に起因する電圧をアナログデジタル変換器に出力するように構成されてもよく、電圧はＡＤＣに出力される。上記の実施形態のうちのいずれかと組み合わせて、ＡＤＣは、電圧の変換から測定された周波数を出力するように構成されている。上記の実施形態のうちのいずれかと組み合わせて、計算エンジン回路が、パッケージング前後の集積回路の状態を反映するメモリに記憶された応力比に基づいて、ＤＵＴの周波数を調整するように更に構成されてもよい。上記の実施形態のうちのいずれかと組み合わせて、計算エンジンが、温度性能曲線を反映するメモリに記憶された温度比に基づいて、ＤＵＴの周波数を調整するように更に構成されてもよい。上記の実施形態のうちのいずれかと組み合わせて、集積回路は、基準周波数入力と、周波数試験回路に適用される入力をＤＵＴ入力と基準周波数入力との間で選択するように構成されているマルチプレクサと、を更に含んでもよい。上記の実施形態のうちのいずれかと組み合わせて、基準周波数入力が選択される場合、周波数試験回路が、結果として得られた測定値をメモリに記憶するように構成されてもよい。上記の実施形態のうちのいずれかと組み合わせて、周波数試験回路が、基準周波数入力の選択に基づいて、基準周波数入力の結果として得られた測定値をメモリに記憶するように構成されてもよい。上記の実施形態のうちのいずれかと組み合わせて、周波数試験回路が、ＤＵＴ入力の選択に基づいて、ＤＵＴ入力の結果として得られた測定値を計算エンジン回路に提供するように構成されてもよい。本開示の実施形態は、上述の集積回路のうちのいずれかを含むマイクロコントローラを含んでもよい。本開示の実施形態は、上述のマイクロコントローラ又は集積回路のうちのいずれかによって実行される方法を含んでもよい。
【０００８】
本開示の上記及び他の利点は、以下の記述から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の実施形態による、基準周波数を記憶する回路の一例を例示するブロック図である。
【図２】本開示の実施形態による、抵抗の変化を記憶する回路を例示するブロック図である。
【図３】本開示の実施形態による、温度に関する絶対温度比例（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  ｔｏ  ａｂｓｏｌｕｔｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ、ＰＴＡＴ）の変化を記憶する回路を例示するブロック図である。
【図４】本開示の実施形態による、実行中の周波数補正のための回路を例示する第４のブロック図である。
【図５】本開示の実施形態による、振動子のトリミングのための方法を例示する流れ図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示は、デジタルコードで周波数情報をシリコン上に記憶し、その後、周波数情報を引き出し、引き出された情報を用いて実行中トリミング試験を現場で実行するシステム及び方法を記述する。本システム及び方法は、数ミリ秒から０．０８ミリ秒未満のトリミング試験時間を減少するために集積回路内で実装されることができ、従来の較正方法に比べてより短い時間で改良された振動子較正をもたらす。
【００１１】
機械的応力は、振動子の周波数安定性に影響し得る。例えば、応力は、電極の搭載、接続、及び適用によって、搭載している電極及び水晶自体の熱膨張差によって、温度勾配が存在する場合、熱応力差によって、硬化時の接着剤の膨張又は収縮によって、水晶筐体内の周囲圧力に伝達される気圧によって、結晶格子自体（不均一成長、不純物、転位）の応力によって、製造中に引き起こされた表面の欠陥及び損傷によって、及び水晶の質量に対する重力の作用によって誘起され得る。このように、パッケージング前後で周波数は変化し得る。周波数の変化は、振動子及び回路全体を所望の仕様外に動作させ得る。
【００１２】
オンチップ振動子は、典型的には較正を受け、パッケージング及びＰＣＢ関連応力によって誘起された周波数の変化に対処する。一般的に、複数の温度で精度を保証するために、パッケージ前後のシリコントリミング試験が実行される。トリミング試験は、必要とされる精度を達成するために１０００サイクルの待ち時間を必要とし得る。これらの試験ステップは、振動子の総製造コストを増加する数ミリ秒をとり得る。加えて、試験は正確な基準周波数を必要とし、これは、現場での実行中試験及びトリミングを不可能にする。このように、より効率的に振動子を較正することが望ましい。
【００１３】
図１は、本開示の実施形態による、集積回路１００の一例を例示するブロック図である。回路１００は、製造又は製造試験段階中のシステム較正及びトリミングのために周波数情報を記憶する動作を表すことができる。回路１００のいくつかの部分は、また、エンドユーザの使用又は現場での配置段階中のシステム較正及びトリミングのために周波数情報を記憶する回路１００による動作に使用されてもよい。このような部分は、チップ１２０を含むことができる。このような動作は、図４でより詳細に記述されてもよい。
【００１４】
集積回路１００は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１２８を含むチップ１２０と、記憶装置１２６とを含むことができる。ＡＤＣ１２８は、アナログ及びデジタル回路構成の好適な組み合わせを使用して実装されてもよい。記憶装置１２６は、例えば、シリコン若しくは他の半導体系フラッシュメモリ又は別の好適な種類のメモリ、磁気ディスク記憶装置等によって実装されてもよい。集積回路１００は、周波数Ｆｏｓｃを符号化する出力信号を生成する、水晶振動子、ＲＣ振動子、別の種類の振動子、又は別のクロッキングデバイスであり得る、被試験デバイス（ＤＵＴ）１２４を含む。ＤＵＴ１２４は、ＤＵＴ１２４の周波数を含む信号を、チップ１２０上のマルチプレクサ（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ、ｍｕｘ）１２２に提供することができる。ＤＵＴ１２４は、例えば、マイクロコントローラに含まれるか、又は通信可能に連結されることができる。
【００１５】
基準周波数生成器１１０は、一貫する基準周波数ＦＲＥＦを符号化する信号をｍｕｘ１２２に提供するように構成されてもよい。基準周波数生成器１１０は、回路１００の構成要素であり得るか、又は較正手順中にｍｕｘ１２２に一時的に接続される外部デバイスであり得る。このような較正手順は、例えば、製造中又は製造試験中に実行され得る。基準周波数生成器１１０は、任意の好適なアナログ又はデジタル回路構成、例えば既知のＲＣ振動子又は別の信頼された周波数を有する周波数源によって実装され得る。基準周波数ＦＲＥＦは、ＤＵＴ１２４の予想されるか、又は所望の周波数であり得る。
【００１６】
Ｍｕｘ１２２は、その入力のうちの１つを出力するように構成されてもよい。ある場合では、ｍｕｘ１２２は、基準周波数生成器１１０の出力信号の値を出力するように構成されてもよい。別の場合では、ｍｕｘ１２２は、ＤＵＴ１２４の出力信号の値を出力するように構成されてもよい。Ｍｕｘ１２２は、命令、制御信号、又はチップ１２０上の他の機構によって制御されてもよい。Ｍｕｘ１２２は、チップ１２０が製造環境にあるか又はエンドユーザ環境にあるかに従って制御されてもよい。製造又は製造試験状況を含む製造環境において、ｍｕｘ１２２は、基準周波数生成器１１０の出力信号の値を出力するように制御されてもよい。このような場合では、チップ１２０の残りの応答は、記憶装置１２６に記憶され得る。エンドユーザ環境において、ｍｕｘ１２２は、基準周波数生成器１１０の出力信号の値を出力するように制御されてもよい。このような場合では、製造中又は製造試験中のチップ１２０の残りの応答は、記憶装置１２６から引き出され、実行中にＤＵＴ１２４の周波数をトリムするために使用されることができる。
【００１７】
ｍｕｘ１２２の出力は、スイッチトキャパシタ（ｓｗｉｔｃｈｅｄ−ｃａｐａｃｉｔｏｒ、ＳＣ）回路１４０のスイッチ１４２、１４４に供給されてもよい。ＳＣ回路１４０は、また、接地に接続されるキャパシタ１４６（ＣＴＥＳＴ）を含んでもよい。ＳＣ回路１４０は、入力電源（基準電圧）１３０に接続されてもよい。電源１３０は、任意の好適な様式、例えば、電圧源、電圧生成器、電流生成器、又はアナログ及びデジタル回路構成の他の好適な組み合わせで実装されてもよい。ＤＵＴ１２４又は基準周波数生成器１１０のどちらかからのｍｕｘ１２２の出力は、選択された入力に対応する周波数と周期的であってもよい。ｍｕｘ１２２の出力は、矩形波、正弦波、又は他の周期信号であってもよいが、ｍｕｘ１２２の出力は、オンオフ信号として作用してもよい。ＤＵＴ１２４又は基準周波数生成器１１０のどちらかからのｍｕｘ１２２の出力の周波数は、スイッチ１４２、１４４のオン及びオフを、ｍｕｘ１２２の出力の周波数で循環し、所与のレベルの出力をもたらしてもよい。所与のレベルの出力は、出力電流又は出力電圧として表現されてもよい。このように、ｍｕｘ１２２の出力は、ＡＤＣ１２８に送達された電流Ｉｏｕｔ１が対応する周波数でパルスを発するように、選択された信号（ＦＲＥＦ又はＦｏｓｃのいずれか）で符号化された周波数で、スイッチ１４２、１４４を開閉し、キャパシタ１４６を充電及び放電する。スイッチング電流Ｉｏｕｔ１及びＲＴＥＳＴの積は、ＡＤＣに流れる前に積の平均を得るためにＣｆｉｌｔに記憶されることができる。
【００１８】
ＳＣ回路１４０の出力は、ＡＤＣ１２８に連結されてもよい。一実施形態において、ＳＣ回路１４０の出力は、また、抵抗器（ＲＴＥＳＴ）１５０に連結されてもよい。抵抗器１５０は、理論的な抵抗値を含んでもよく、Ｉｏｕｔ１及びＲＴＥＳＴの積である理論的な値の電圧降下を生成してもよい。Ｉｏｕｔ１及びＲＴＥＳＴの積は、Ｃｆｉｌｔによって平均化されることができる。これは、ＡＤＣ１２８によって受信された信号（Ｖｏｕｔ＿ｆｒｅｑ）を生成し得る。したがって、ＡＤＣ１２８は、受信されたＶｏｕｔ＿ｆｒｅｑのアナログデジタル変換であるデジタルビットで値を出力する。この値は、受信された周波数に対応するデジタルコードＭｘであってもよい。ＡＤＣ１２８は、デジタルコードを記憶装置１２６に送信又は書き込むように構成されてもよい。
【００１９】
したがって、ＳＣ回路１４０及びＡＤＣ１２８は、周波数信号をデジタルコードに変換するデジタルコード生成器として共に働き、周波数信号は、基準周波数（例えば、基準周波数生成器１１０の出力、ＦＲＥＦ）又は試験周波数（ＤＵＴ１２４からの、Ｆｏｓｃ）であり得る。デジタルコードは、任意の好適な長さ、例えば１２ビットを有するバイナリデジタルコードとして保存されることができる。デジタルコードの長さは、必要とされる場合、変更されることができ、ＡＤＣ１２８の実装に依存し得る。
【００２０】
ｍｕｘ１２２が基準周波数生成器１１０から入力された周波数を選択する場合、電源１３０、ＳＣ回路１４０、抵抗器１５０、キャパシタ（Ｃｆｉｌｔ）、及びＡＤＣ１２８を含む測定ネットワークが、基準周波数ＦＲＥＦに対するデジタルコードを生成する。ｍｕｘ１２２がＤＵＴ１２４から入力された周波数を選択する場合、同じ測定ネットワークが、ＯＵＴ周波数Ｆｏｓｃに対するデジタルコードを生成する。ＤＵＴ１２４から入力された周波数が基準周波数と同じである場合、結果として得られたデジタルコードは同じである。いくつかの場合では、ＡＤＣ変換の粒度が与えられる場合、ほぼ同じ周波数に対する結果として得られたデジタルコードは、異なり、プラス又はマイナス１ビットであってもよい。ＤＵＴ周波数が基準周波数と異なる場合、異なるデジタルコードが、それぞれの周波数に対してＡＤＣ１２８により生成されてもよい。
【００２１】
しかしながら、抵抗器１５０の実際の抵抗は、また、振動子に関して上述されたパッケージング応力及び他の応力によって影響を受け得る。ＲＴＥＳＴからの偏差は、ＡＤＣ１２８への入力信号に影響し、不正確なデジタルコードが生成されるようにさせることができる。このように、本開示の実施形態は、抵抗を測定することによって抵抗器１５０上のパッケージ応力を補正するように構成され得る。
【００２２】
図２は、本開示の実施形態による、抵抗の変化を記憶する回路２００の実施形態を例示する。回路２００の動作は、製造又は製造試験中に実行されてもよい。回路２００は、チップ１２０をカプセル化するためにパッケージング前後の両方で動作することができる。チップ２００は、チップ１２０の一部分を実装してもよい。
【００２３】
回路２００は、チップへの基準電流を生成するように構成される電流源２１０を含んでもよいが、任意の好適な電源が使用され得る。電流源２１０は、実際の抵抗ＲＴＥＳＴの抵抗器（すなわち、図１の抵抗器１５０）が、ＡＤＣ２２０で電圧Ｖｏｕｔ＿Ｒを生成するように、電流出力Ｉｏｕｔ２を送信するように構成されてもよい。次に、ＡＤＣ２２０は、（上述のように）ＡＤＣ２２０の入力を符号化するデジタルコードを生成し、フラッシュメモリ又は別の記憶装置２３０でデジタルコードを記憶するように構成されてもよい。記憶装置２３０及びＡＤＣ２２０は、図１の記憶装置及びＡＤＣを実装してもよく、又は、図１の記憶装置及びＡＤＣと同様の様式で実装されてもよい。
【００２４】
第１のデジタルコードＭ１は、回路２００で生成され、ウエハパッケージング前に記憶装置２３０で記憶されてもよい。第２のデジタルコードＭ２は、回路２００で生成され、ウエハパッケージング後に記憶装置２３０で記憶されてもよい。
【００２５】
このように、パッケージ応力比η１は、Ｍ１をＭ２で割ることによって計算されるか、又はその逆であってもよい。図１の回路１００を実装しているシステムは、パッケージ応力によって引き起こされた電圧出力の周波数シフトを判定する場合、抵抗器上のパッケージ応力をその中で補正するためにη１を使用してもよい。図２の回路２００は、図１の回路１００と組み合わされてもよい。あるいは、図２の回路２００は、図１のチップ１２０上の回路構成の一部を使用し、抵抗器（例えば、抵抗器１５０）のパッケージ前及びパッケージ後の抵抗値を符号化する２つの追加デジタルコードＭ１及びＭ２を生成することができる。回路１００を実装するシステムは、ＤＵＴ１２４の周波数を評価するためのランタイム適用中に、電圧出力（ＡＤＣ１２８への入力又はＡＤＣ１２８からの出力のいずれか）をパッケージ応力比η１に掛けてもよい。このように、パッケージ応力比η１は、製造中に２つのそのような段階から計算される一方で、製造中に判定されてもよい。
【００２６】
図３は、本開示の実施形態による、図２の回路２００に対する追加又は代替の回路３００を例示する第３のブロック図である。回路３００は、電流の絶対温度比例（ＰＴＡＴ）の変化を経験する電流源３１０を使用して、温度変化の電圧勾配を測定するように構成されてもよい。ＰＴＡＴの変化は、温度が変化する間に性能が変化し得る程度を記述することができる。回路３００は、電流源３１０を含むことができる。電流源３１０は、振動子を含むチップ内部に配設されるＰＴＡＴ電流源であり得る。例えば、ＰＴＡＴ電流源は、相補型金属酸化物半導体（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、ＣＭＯＳ）を使用する１つ以上の回路構成要素を含むことができる。すなわち、電流源３１０の出力電流ＩＰＴＡＴが、温度範囲にわたって直線的に変化してもよい。可変電流ＩＰＴＡＴは、ＡＤＣ３２０が異なる温度に対して異なるデジタルコードを生成し、生成されたコードをフラッシュメモリ又は他の記憶装置３３０で記憶するように、抵抗器ＲＴＥＳＴに電圧ＶｏｕＴ＿Ｒを耐えさせる。
【００２７】
例えば、製造又は製造試験の間、回路３００は、第１の温度でＲＴＥＳＴ上に適用されたＩＰＴＡＴの電圧を示すデジタルコードＭ３を記憶するように構成されてもよい。回路３００は、第２の温度でＲＴＥＳＴ上に適用されたＩＰＴＡＴの電圧を示す第４のデジタルコードＭ４を記憶するように構成されてもよい。このように、システムは、Ｍ３をＭ４で割ることによって、又はその逆によって、ＰＴＡＴ比η２を計算することができる。
【００２８】
後に、システムは、エンドユーザによって、ＰＴＡＴ比η２を使用して、温度変化によって引き起こされるＲＣ振動子での周波数シフトを補正することができる。回路１００を実装するシステムは、ＤＵＴ１２４の周波数を評価するためのランタイム適用中に、電圧出力（ＡＤＣ１２８への入力又はＡＤＣ１２８からの出力のいずれか）をＰＴＡＴ比η２に掛けてもよい。このように、ＰＴＡＴ傾き比η２は、製造中に２つのそのような段階から計算される一方で、製造中に判定されてもよい。比η２は、回路１００の適用時に、温度がＭ４を求めるために使用される温度に達するときに、使用されてもよい。Ｍ３が決定された温度は、回路１００に対してコードが記憶された温度であり得る。このように、比η２を試験された周波数から得られた電圧に適用することは、Ｍ３及びＭ４を求めるために使用される温度の違いを反映する温度の変化を考慮することができる。η２の複数の実例が試験され記憶されることができ、適用中に回路１００が使用される異なる可能な温度が、異なる変化に対応するメモリコードを介して記憶されることができる。回路１００を実装するシステムは、ＤＵＴ１２４の周波数を評価するためのランタイム適用中に、電圧出力（ＡＤＣ１２８への入力又はＡＤＣ１２８からの出力のいずれか）を比η２に掛けてもよい。
【００２９】
動作の一例としては、回路３００は、２５℃に対応するＰＴＡＴで１回実行されてもよい。結果として得られたコードは、Ｍ３として記憶装置に記憶されることができる。回路３００は、続いて、８５℃に対応するＰＴＡＴで実行されてもよい。結果として得られたコードは、Ｍ４として記憶装置に記憶されることができる。ＲＴＥＳＴ及びＡＤＣ３２０の特定の実例に対する比η２＝Ｍ３／Ｍ４が、記憶装置に記憶されることができる。
【００３０】
図４は、本開示の実施形態による、配置されたチップ中の振動子の実行中の周波数補正のための回路４００を例示するブロック図である。回路４００は回路１００を実装することができる。一実施形態では、回路４００は回路１００と同じものであってもよいが、製造後に配置されたチップ中にある。
【００３１】
回路４００は、ｍｕｘ４２２への基準周波数を生成する周波数源４１０に含まれるか、又は連結されることができる。配置されたチップ中で、特定の状況において周波数源４１０を省略するか、又は使用しないことがある。このような場合、このようなｍｕｘ４２２への入力は無視され、他の入力が使用されることができる。ＤＵＴ４３０は、ｍｕｘ４２２への周波数入力を提供することができる。回路４００は、上で開示された１つ以上のデジタルコードを記憶する記憶装置４２４を含んでもよい。ＡＤＣ４２６は、上述のように、ＲＴＥＳＴ上に適用される電圧信号Ｖｏｕｔ＿ｆｒｅｑをデジタルコードに変換するように構成されることができる。
【００３２】
回路４００は、図１の回路１００と同様に動作してもよい。回路４００は、計算エンジン４２８を含むことができる。計算エンジン４２８は、デジタル回路構成、アナログ回路構成、若しくはプロセッサによって命令を実行する回路構成、又はそれらの任意の組み合わせで、実装されてもよい。計算エンジン４２８は、ＤＵＴ４３０の周波数の現在の値を入力として受け入れるように構成されてもよい。更に、計算エンジン４２８は、以前に記憶された既知の基準周波数のデジタルコードを表す、記憶装置４２４に記憶された周波数の基準値を入力として受け入れるように構成されてもよい。そのようなデジタルコードは、図１における、製造又は製造試験中に記憶された、基準周波数源のコードを含むことができる。図示しないが、計算エンジン４２８は、また、応力変化又は温度変化を説明するために、比η１又はη２を受け入れてもよい。これらは、記憶装置４２４にも記憶されることができる。
【００３３】
計算エンジン４２８は、フィードバック補正信号を、その入力値に基づいてＤＵＴ４３０に提供するように構成されることができる。フィードバック補正信号は、トリミング又はトリムビットを含むことができる。ＤＵＴ４３０のコントローラは、ビットの利用可能な数に基づいた量に従って、ＤＵＴ４３０の周波数を上下に調整することができるトリムビットを受け入れてもよい。トリミングビット数は、ＤＵＴ４３０の実装に従って変化してもよい。
【００３４】
基準周波数のデジタルコードとＤＵＴ４３０の実際の周波数のデジタルコードとの間の違いがある場合、計算エンジン４２８は、ＤＵＴ４３０へのフィードバック補正信号を反復的に調整してもよい。ＤＵＴ４３０の周波数を変更し、基準周波数のデジタルコードとＤＵＴ４３０の実際の周波数のデジタルコードとの間の次の差分を測定し、かつ、ＤＵＴ４３０の周波数に対して次の変更を行うことの反復的なプロセスは、任意の好適な方法で実行されることができる。例えば、反復プロセスは、バイナリサーチ、ヒープサーチ、バブルサーチ、又は他の好適なアルゴリズムのプロセスを反映することができる。差分周波数の初期測定値は、評価されることができ、現在値と最大値又は最小値との間の可能なトリミングの範囲の半分に従って、周波数は調整されることができる。差分周波数の次の測定値は、評価されることができ、現在値と最小／最大値と以前の値との間の可能なトリミングの範囲の半分に従って、周波数は調整されることができる。計算エンジン４２８は、サイクルの固定の数の間、最小のエラーを発見するまでか、継続的にか、又は任意の他の好適な基準で、調整を反復することができる。
【００３５】
このように、回路４００は、基準情報とＯＵＴ情報とを比較して、ＤＵＴ４３０が２つのコードの間の差を補正する命令を含む補正信号を出力する周波数ロッキングループを使用することによって、実行中に周波数を補正することができる。２つのデジタルコードが等しいか、又は予め設定された条件を満たす場合、その周波数は正しいものと判定される。
【００３６】
回路４００は、例えば、動作中に実行直前又は実行中のトリミングを提供するエンドユーザの使用事例で動作されることができる。ＳＣ回路に電力供給するために使用される周波数は、ＤＵＴ４３０の変化する可変周波数であってもよい。回路１００は、製造又は製造試験などの使用事例で動作されることができる。ＳＣ回路に電力供給するために使用される周波数は、記憶された既知の設定された基準周波数であってもよい。
【００３７】
これにより、トリミングのための図１〜図４に従ったその回路を動作するシステムは、実行中トリミングをうまく実装することができる。このようなシステムは、製造又は製造試験で使用される周波数と一致する信頼性のある既知の基準周波数の不足を克服することができる。更に、比η１を使用して、システムは、そうでなければＤＵＴのようなシステム構成要素の周波数応答を変化させることがあるパッケージ応力を考慮することができる。加えて、比η２を使用して、システムは、そうでなければシステム構成要素の周波数応答を変化させることがある温度応答変化を考慮することができる。また、このシステムは、必要な文脈に依存して、効率的に実行することができる。例えば、製造又は製造試験中、連続で多数のユニットが処理されることになる場合、ＤＵＴを起動し、振動子が暖機若しくは落ち着くのを待ち、又は他の要素（例えば、振動子又はＤＵＴを含むマイクロコントローラのメモリ又はプロセッサ）を待つ長い時間は、共に集められると費用がかかり得る。したがって、製造又は製造試験中に、ＤＵＴの応答は使用されず、代わりに、基準周波数が適用され、結果として得られたデジタルコードが記憶されることがある。その後、エンドユーザがＤＵＴを使用する場合、ＤＵＴを起動し、振動子が暖機若しくは落ち着くのを待ち、又は他の要素（例えば、振動子又はＤＵＴを含むマイクロコントローラのメモリ又はプロセッサ）を待つために必要とされる数ミリセカンドは、このような単独のＤＵＴがオンラインになる必要がある場合、許容されることができる。数千サイクルにもわたってＤＵＴを試験すること及び次の調整を行うことは、限られた数のそのようなＤＵＴをトリムだけする必要があるエンドユーザの使用事例では、許容されることができる。ＳＣネットワークに所定の周波数で外部参照を与えると、記憶されているデジタルコードは、同じ周波数であると想定されるいずれかの他の周波数源を評価する場合、同じＳＣネットワークに適用することができる。例えば、８ＭＨｚ源は、デジタルコードＭ０を生成する。その後、Ｍ０は、同じＳＣネットワーク、ＡＤＣ、及びＲＴＥＳＴ上でＭ０を使用することによって、８Ｍｈｚの周波数を有すると想定される実世界のＤＵＴを妥当性確認しトリムするために使用されることができる。
【００３８】
図１〜図４に従ってその回路を動作させるシステムは、他のシステムを超える性能利点を経験してもよい。パッケージング前に、ＤＵＴ試験を２５℃で実行し、既知の周波数を補正することのできる他のシステムの一例を考慮されたい。これには、ＤＵＴが落ち着くための数千サイクルを含めて、８ｍｓと長くかかることがある。ＤＵＴ試験は８５℃で繰り返されて、既知の周波数を補正してもよい。これにも、８ｍｓと長くかかる。パッケージング後に、２５℃で、ＤＵＴ試験を繰り返して、既知の周波数を補正することができる。このトリムステップは、製造又は製造試験中、試験器が、振動子が始動し、安定するまで待たなければならないことを必要とし得る。
【００３９】
図１〜４に従ってその回路を動作させるシステムは、そのようなＲＣ振動子の長い起動及び落ち着き時間という問題を克服することができる。このシステムは、製造又は製造試験中、ＤＵＴ試験を実行せず、これにより、ＲＣ振動子が落ち着くのを待たないことがある。代わりに、システムは、特定のＳＣネットワーク、ＡＤＣ、及びＲＴＥＳＴのデジタルコードを記憶することができる。パッケージング前に、２５℃で、既知の基準周波数源のために、電圧値を測定し、記憶することができる。これを８５℃で繰り返してもよい。２つの比は、温度による周波数シフトを定義することができる。これを、ＰＴＡＴ電流源からの電圧で繰り返して、ＰＴＡＴ補正情報を得てもよい。パッケージング後、パッケージングの応力によって引き起こされた周波数応答の変化を説明するため、基準周波数源のデジタルコードを再び記憶してもよい。これらは、８０ミリ秒と短時間で達成されることができる。
【００４０】
図５は、本開示の実施形態に従って、振動子のトリミングのための方法５００を例示する流れ図の一例である。ステップ５１０において、回路システムは、第１の温度における電流及び抵抗器の値の第１の積を測定し、記憶する。第１の温度は、例えば、２５℃であり得る。
【００４１】
ステップ５２０において、回路システムは、第２の温度における電流及び抵抗器の値の第２の積を測定し、記憶する。第２の温度は、例えば８５℃であってもよいし、第１の温度と異なる別の温度であってもよい。回路システムは、温度によってｆｏｓｃに周波数シフトを与える比率を計算してもよい。回路システムは、可変電流入力ＩＰＴＡＴを用いてステップ５１０及び５２０を繰り返し、ＰＴＡＴ比ｎ２などのＰＴＡＴ補正情報を得ることができる。
【００４２】
ステップ５３０において、回路システムは、所望の周波数Ｆｒｅｆに対するデジタルコードを測定して記憶する。例えば、振動子が導入又はパッケージされる前に、回路システムは、２５℃で所望の周波数Ｆｒｅｆのためのデジタルコードを取得することができる。
【００４３】
ステップ５４０において、回路システムは、Ｉｏｕｔ及びＲＴＥＳＴの積に対応するデジタルコードを測定して記憶する。発振子がパッケージされた後、回路システムは、２５℃でｌｏｕｔ及びＲＴＥＳＴの積に対応する第２のデジタルコードを取得する。
【００４４】
ステップ５５０において、回路システムは、パッケージ応力比を計算し、トリムコードでパッケージ応力比を補正する。例えば、回路システムは、記憶されたデジタルコード及び補正されたパッケージ応力比を使用して、ＤＵＴ出力の周波数を補正することができる。
【００４５】
ステップ５６０において、回路システムは、試験下で振動子の周波数を反復的に測定し、振動子と上のステップから記憶される既知の値との間の違いに基づいて周波数を調整又はトリムすることができる。更に、温度及び応力比に基づいて、振動子周波数を調整してもよい。
【００４６】
加えて、ステップ５２０と５３０との間で、２つの異なる温度で、（例えば図３で）ＩＰＴＡＴがＲＴＥＳＴへのＩＰＴＡＴに対する入力である場合、システムは、２つの電圧信号を測定することができる。したがって、回路システムはＰＴＡＴ補正情報を取得することができる。
【００４７】
提案された集積回路は、安定性の必須条件を満たし、結晶の過駆動を避けることが不可欠である場合、自動車用安全用途に使用され得る。更に、提案された集積回路は、複数のコンピューティングデバイス区分及び／又はプラットフォームにわたって使用され得て、限定することなく、１６ビット及び／又は３２ビットのマイクロコントローラ、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）  Ｐｏｒｔａｂｌｅ  Ｄｅｖｉｃｅｓ（ＷＰＤ）及び／又はＷｅａｒａｂｌｅ  Ｓｍａｒｔ  Ｇａｔｅｗａｙなどのポータブルデバイスプラットフォームなどを含む。
【００４８】
特定の数及び一連のステップの方法４００が示されているが、より多い又はより少ないステップが取られてもよい。更に、方法４００のステップは、再配置され、他の好適な順番で行われてもよい。方法４００の１つ以上のステップは、繰り返され、省略され、又は同時に又は互いと一緒に実行されてもよい。方法４００の１つ以上のステップ又は方法４００は、再帰的に実行されてもよい。方法４００は、ステップ４０２などのいずれかの好適な点で開始することができる。
【００４９】
方法５００は、メモリのような１つ以上のコンピュータ可読媒体において具現化されるプロセッサによって実行する命令として実装されてもよい。命令は、プロセッサによって読み込まれて実行される場合に、マイクロコントローラ又はプロセッサに本開示の機能性を実装させることができる。
【００５０】
特定の数及び一連のステップの方法５００が示されているが、より多い又はより少ないステップが取られることができる。更に、方法５００のステップは、再配置され、他の好適な順番で行われてもよい。方法５００の１つ以上のステップは、繰り返され、省略され、又は同時に又は互いと一緒に実行されてもよい。方法５００の１つ以上のステップ又は方法４００は、再帰的に実行されてもよい。方法５００は、ステップ５１０などのいずれかの好適な点で開始することができる。
【００５１】
方法５００は、メモリのような１つ以上のコンピュータ可読媒体において具現化されるプロセッサによって実行する命令として実装されてもよい。命令は、プロセッサによって読み込まれて実行される場合に、マイクロコントローラ又はプロセッサに本開示の機能性を実装させることができる。
【００５２】
方法５００は、図１〜図４の要素のようないずれかの好適な機構によって、実装されることができる。
【００５３】
本開示は、１つ以上の実施形態に関して記述されており、特に明言されたものとは別に、多くの等価物、代替物、変形物、及び修正が可能であり、開示の範囲内にあることが認識されるべきである。本開示は様々な修正及び代替の形態が可能である一方で、それらの特定の実施形態の例が、図で示され、本明細書で詳細に記述される。しかしながら、特定の実施形態の例の本明細書の記述は、本明細書で開示された特定の形態に開示を限定する意図はないことが理解されるべきである。
【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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【国際調査報告】
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