(57)【要約】【課題】温度センサとして要求精度に応じた柔軟な対応を行うことを可能にする。【解決手段】発振器１１はクロック信号を生成する。発振器１１は、生成するクロック信号の周波数と温度との関係が変更可能に構成される。カウンタ１３は、発振器１１で生成されたクロック信号を、温度に依存して周波数が変化しない基準信号を用いてカウントする。ＣＰＵ１６は、発振器１１におけるクロック信号の周波数と温度との間の関係、及びカウンタ１３のカウント値に基づいて温度情報を生成する。制御回路１４は、カウンタ１３がオーバフローした場合に、発振器１１におけるクロック信号の周波数と温度との関係を変化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロック信号を生成する第１の発振器であって、前記クロック信号の周波数と温度との関係が変更可能に構成された第１の発振器と、
前記第１の発振器で生成されたクロック信号と、温度に依存して周波数が変化しない基準信号とのうちの一方を用いて他方をカウントするカウンタと、
前記第１の発振器における前記クロック信号の周波数と温度との間の関係、及び前記カウンタのカウント値に基づいて温度情報を生成する温度演算器と、
前記カウンタがオーバフローした場合に、前記クロック信号の周波数と温度との関係を変化させる制御部とを備える温度計測回路。
【請求項２】
前記基準信号を生成する第２の発振器を更に有する請求項１に記載の温度計測回路。
【請求項３】
前記第２の発振器が水晶振動子を含む請求項２に記載の温度計測回路。
【請求項４】
前記基準信号が外部クロック信号である請求項１に記載の温度計測回路。
【請求項５】
第１の発振器は、温度変化に対する前記クロック信号の周波数変化の割合が変更可能に構成され、及び／又は温度変化に対する前記クロック信号の周波数変化の割合を一定に保ちつつ温度と前記クロック信号の周波数との対応が変更可能に構成される請求項１から４何れか１項に記載の温度計測回路。
【請求項６】
前記第１の発振器は、温度変化に対する出力電流の変化の割合が変更可能に構成され、及び／又は、温度変化に対する出力電流の変化の割合を一定に保ちつつ温度と出力電流との対応が変更可能に構成される電流源を含み、該電流源が出力する電流の大きさに依存した周波数のクロック信号を生成する請求項５に記載の温度計測回路。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１の発振器における前記クロック信号の周波数と温度との関係を定義する複数のプリセットされた設定の中から選択した設定に従って、前記第１の発振器を制御する請求項１に記載の温度計測回路。
【請求項８】
前記プリセットごとに、温度と前記クロック信号の周波数との関係を示す関数のパラメータを記憶する記憶部を更に有し、
前記温度演算器は、前記記憶部に記憶されたパラメータを用いて前記温度情報を生成する請求項７に記載の温度計測回路。
【請求項９】
前記記憶部は、前記プリセットごとに、温度と該温度における前記クロック信号の周波数とのペアを少なくとも２つ記憶する請求項８に記載の温度計測回路。
【請求項１０】
請求項１に記載の温度計測回路と、
前記クロック信号又は前記基準信号に従って動作するプロセッサとを有し、
前記制御部は、更に動作モードを通常動作モード又は温度計測モードに設定するように構成され、前記動作モードを前記温度計測モードに設定する場合は前記第１の発振器を制御して周波数が温度依存性を有するクロック信号を生成させ、前記動作モードを前記通常動作モードに設定する場合は前記第１の発振器を制御して周波数が温度依存性を有しないクロック信号を生成させる集積回路。
【請求項１１】
カウンタを使用して、クロック信号を生成する第１の発振器であって、前記クロック信号の周波数と温度との関係が変更可能に構成された第１の発振器で生成されたクロック信号と、温度に依存して周波数が変化しない基準信号とのうちの一方を用いて他方をカウントし、
前記第１の発振器における前記クロック信号の周波数と温度との間の関係、及び前記カウンタのカウント値に基づいて温度情報を生成し、
前記カウンタがオーバフローした場合に、前記クロック信号の周波数と温度との関係を変化させる温度計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温度計測回路、集積回路、及び温度計測方法に関し、例えば温度に依存した周波数を有する信号を生成する発振器を含む温度計測回路及び集積回路、並びに、そのような温度計測回路及び集積回路における温度計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１は、温度センサを有するマイクロコンピュータを開示する。非特許文献１において、温度センサは、温度特性（温度依存性）が相互に異なる２つのダイオードの出力電圧（Ｖｆ１、Ｖｆ２）をモニタすることで温度計測を実施する。あるいは、温度センサは、ＢＧＲ（Band Gap Reference）回路から出力される一定電圧（Ｖｒｅｆ）とダイオードの出力電圧（Ｖｆ２）とをモニタすることで、温度計測を実施する。非特許文献１では、電圧のモニタには、ＡＤＣ（Analog to Digital Convertor）が用いられる。
【０００３】
非特許文献２は、Ｖ−Ｆ（Voltage Frequency）変換を応用した温度センサを開示する。非特許文献２では、ＢＧＲ回路が出力する基準電圧（Ｖｒｅｆ）とダイオード出力電圧（Ｖｂｅ）とを、ＲＳ（Reset Set）ラッチタイプの発振器の基準電圧として利用する。ダイオード出力電圧Ｖｂｅは、温度特性を有しており、温度に依存して発振器の発振周波数が変化する。基準電圧Ｖｒｅｆとダイオード出力電圧Ｖｂｅとは、チョッピングされた後、コンパレータに入力される。発振器の出力はカウンタに接続されており、そのカウント数で温度を知ることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】RL78/I1E ユーザーズマニュアル  ハードウェア編  Rev. 1.00  第１５章  温度センサ、ルネサスエレクトロニクス株式会社、2015.7
【非特許文献２】Ratiometric BJT-Based Thermal Sensor in 32nm and 22nm Technologies, Joseph Shor, Kosta Luria, Dror Zilberman, ISSCC 2010/SESSION 11/SENSORS & MEMS/11.8, 2012 IEEE International Solid-State Circuits Conference
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、非特許文献１及び非特許文献２に記載の温度センサには、温度センサとして要求精度に応じた柔軟な対応を行うことが難しいという問題があった。
【０００６】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施の形態によれば、温度計測回路及び方法は、周波数と温度との関係が変更可能なクロック信号と、温度に依存して周波数が変化しない基準信号とのうちの一方を用いて他方をカウントし、カウンタがオーバフローした場合に、クロック信号の周波数と温度との関係を変化させるものである。
【０００８】
他の実施の態様によれば、集積回路は、周波数と温度との関係が変更可能なクロック信号と、温度に依存して周波数が変化しない基準信号とのうちの一方を用いて他方をカウンタを用いてカウントし、カウンタがオーバフローした場合に、クロック信号の周波数と温度との関係を変化させる温度計測回路と、クロック信号又は基準信号に従って動作するプロセッサとを有しており、動作モードを温度計測モードに設定する場合はクロック信号の周波数に温度特性を持たせ、動作モードを通常動作モードに設定する場合はクロック信号の周波数に温度特性を持たせないものである。
【発明の効果】
【０００９】
前記一実施形態によれば、温度計測回路、集積回路、及び温度計測方法は、温度センサとして要求精度に応じた柔軟な対応を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１に係る温度計測回路を含むマイクロコンピュータユニットを示すブロック図。
【図２】発振器の構成の一例を示すブロック図。
【図３】クロック信号の周波数と温度との関係の一例を示すグラフ。
【図４】クロック信号の周波数と温度との関係の別の例を示すグラフ。
【図５】温度とクロック信号の周波数との関係を示すグラフ。
【図６】基準信号とクロック信号との一例を示すタイミングチャート。
【図７】基準信号とクロック信号との別の例を示すタイミングチャート。
【図８】温度計測の手順を示すフローチャート。
【図９】実施形態２に係る温度計測回路を含むマイクロコンピュータユニットを示すブロック図。
【図１０】実施形態３に係る温度計測回路を含むマイクロコンピュータユニットを示すブロック図。
【図１１】他の実施形態に係るＭＣＵの動作手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施形態の説明に先立って、実施形態を想到するに至った経緯について説明する。非特許文献１では、温度センサの計測精度を向上させるために、下記の調整がなされる。
・Ｖｆ１とＶｆ２の電位差、又はＶｒｅｆとＶｆ２の電位差をＰＧＡ（プログラマブルゲイン計装アンプ）のゲイン調整機能を用いてモニタする（ゲイン調整）。
・Ｖｆ１、Ｖｆ２、Ｖｒｅｆ電圧をＰＧＡでオフセットをつけてモニタする（オフセット調整）。
しかしながら、上記ゲイン調整及びオフセット調整は、回路が複雑化し、回路規模も大きくなるなどの理由で、逆に精度を悪化させる可能性がある。また、温度が特定の温度の入力レンジに収まらないなどの理由で、計測できない可能性が生じる。このため、非特許文献１に記載の温度センサは、要求精度に応じた柔軟な対応を行うことが難しい。
【００１２】
非特許文献２に記載の温度センサについては、その温度計測精度は、ダイオード出力電圧Ｖｂｅの温度特性における勾配（傾き）が重要になる。精度が必要な場合はＶｂｅの温度に対する傾きを大きくし、精度が不要な場合はＶｂｅの温度に対する傾きを小さくすればよい。しかしながら、非特許文献２に記載の温度センサにおいて、Ｖｂｅの傾きを変化させると、Ｖｒｅｆの傾きも変化する。このため、非特許文献２に記載の温度センサにおいても、要求精度に応じた柔軟な対応を行うことが難しい。
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、上記課題を解決するための手段を適用した実施形態を詳細に説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、又はその他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、又はそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、何れかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
【００１４】
また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスク）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、及び半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００１５】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクション又は実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部又は全部の変形例、応用例、詳細説明、又は補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００１６】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（動作ステップ等も含む）は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、又は位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等（個数、数値、量、範囲等を含む）についても同様である。
【００１７】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る温度計測回路を含むマイクロコンピュータユニット（集積回路）を示す。ＭＣＵ（Micro Computer Unit）１０は、発振器１１、発振器１２、カウンタ１３、制御回路１４、メモリ１５、及びＣＰＵ１６を有する。発振器１１、発振器１２、カウンタ１３、制御回路１４、メモリ１５、及びＣＰＵ１６は、本実施形態に係る温度計測回路として用いられる。
【００１８】
［全体構成］
発振器１１は、クロック信号を生成する発振器である。発振器１１は、生成するクロック信号の周波数と温度との関係が変更可能に構成される。別の言い方をすると、発振器１１は、その発振周波数の温度特性が任意に変更可能に構成される。発振器１１は、例えば温度変化に対するクロック信号の周波数変化の割合（温度勾配）が変更可能に構成される。これに代えて、又は加えて、発振器１１は、温度変化に対するクロック信号の周波数変化の割合を一定に保ちつつ温度とクロック信号の周波数との対応が変更可能に構成されていてもよい。発振器１１には、例えば特開２０１２−２１２３５２号公報に記載のものを用いることができる。
【００１９】
発振器１２は、所定周波数の基準信号（別のクロック信号）を生成する。発振器１２は、温度に依存して周波数が変化しない基準信号を生成する発振器として構成される。発振器１２には、例えばトリミング制御されたＲＣ発振器又はＬＣ発振器を用いることができる。なお、基準信号は、厳密に周波数が温度特性を全く有していないことまでは要求されない。基準信号は、発振器１１で生成されるクロック信号に比べて、周波数の温度特性が十分に低ければよい。
【００２０】
カウンタ１３は、発振器１１で生成されたクロック信号を、発振器１２で生成された基準信号を用いてカウントする。カウンタ１３は、例えば基準信号に基づいて定まる所定の時間だけ、クロック信号に含まれるパルスの数をカウントする。カウンタ１３のカウント値は、発振器１１で生成されるクロック信号の周波数に対応する。発振器１１で生成されるクロック信号が温度特性を有する場合、カウント値は温度に依存して変化する。
【００２１】
ＣＰＵ（プロセッサ）１６は、例えばレジスタや演算器などを有する。本実施形態において、ＣＰＵ１６は、温度に対応した温度情報を生成する温度演算器としても機能する。ＣＰＵ１６は、発振器１１におけるクロック信号の周波数と温度との関係、及びカウンタ１３のカウント値に基づいて、温度情報を生成する。より詳細には、ＣＰＵ１６は、例えばカウンタ１３のカウント値に基づいて、発振器１１で生成されるクロック信号の周波数を割り出す。ＣＰＵ１６は、発振器１１における温度とクロック信号の周波数との関係を用いて、割り出したクロック信号の周波数から温度を特定し、特定した温度を示す温度情報を生成する。
【００２２】
制御回路（制御部）１４は、発振器１１及び発振器１２の制御を行う。また、制御回路１４は、カウンタ１３のカウント開始とカウント停止とを制御する。制御回路１４は、例えば周期的にカウンタ１３にカウントを開始させ、及び／又は所定のイベントが発生したときにカウンタ１３にカウントを開始させる。制御回路１４は、カウンタ１３のカウント開始後、カウンタ１３がオーバフローしたか否かを判断する。制御回路１４は、カウンタ１３がオーバフローした場合、発振器１１を制御し、クロック信号の周波数と温度との関係を変化させる。制御回路１４は、例えば、発振器１１におけるクロック信号の周波数と温度との関係を定義する複数の設定をプリセットとして保持している。制御回路１４は、複数のプリセットされた設定の中から選択した設定に従って、発振器１１を制御する。
【００２３】
メモリ（記憶部）１５は、発振器１１におけるクロック信号の周波数と温度との関係を示す関数のパラメータを記憶する。メモリ１５は、例えば上記プリセットされた設定ごとに、クロック信号の周波数と温度との関係を示す関数のパラメータを記憶する。ＣＰＵ１６は、メモリ１５から関数のパラメータを読み出し、温度情報の生成を行う。ＣＰＵ１６は、制御回路１４がプリセットされた設定から選択した設定に従って発振器１１を制御する場合、選択された設定に対応するパラメータをメモリ１５から読み出す。そのパラメータを使用することで、カウント値を温度情報に変換することができる。
【００２４】
なお、図１では、便宜上、制御回路１４とＣＰＵ１６とを分けて図示しているが、これには限定されない。ＣＰＵ１６が制御回路１４の機能を有し、制御回路１４を兼ねる構成であってもよい。つまり、ＣＰＵ１６が発振器１１におけるクロック信号の周波数の温度特性の制御やカウンタ１３の制御を実施することとしてもよい。
【００２５】
また、発振器１１で生成されるクロック信号、又は発振器１２で生成される基準信号は、ＣＰＵ１６の動作クロック信号として使用できる。発振器１１で生成されるクロック信号をＣＰＵ１６の動作クロック信号として用いる場合、制御回路１４は、温度計測を行わない期間では、発振器１１を、クロック信号の周波数が温度特性を有しないように制御することが望ましい。
【００２６】
［発振器１１］
発振器１１の構成について説明する。図２は、発振器１１の構成の一例を示す。発振器１１は、電流源２１及び発振回路２２を有する。電流源２１は、出力電流Ｉｏｕｔの温度特性が可変に構成される。電流源２１は、例えば正の温度特性（温度に対する勾配が正の温度特性）を有する電圧回路と負の温度特性（温度に対する勾配が負の温度特性）を有する電圧回路とを含んでおり、それら電圧回路を利用して、出力電流Ｉｏｕｔの温度特性を変化させる。
【００２７】
電流源２１は、例えば温度変化に対する出力電流Ｉｏｕｔの変化の割合が変更可能に構成される。これに代えて、又は、加えて、電流源２１は、温度変化に対する出力電流Ｉｏｕｔの変化の割合を一定に保ちつつ温度と出力電流Ｉｏｕｔとの対応が変更可能に構成されてもよい。そのような電流源は、例えば前述の特開２０１２−２１２３５２号公報に記載されている。
【００２８】
発振回路２２は、電流源２１から出力される電流Ｉｏｕｔを用いてクロック信号を生成する。発振回路２２は、電流源２１から供給される電流Ｉｏｕｔの大きさに依存してクロック信号の周波数（発振周波数）を変化させる。発振回路２２は、例えばＲＳフリップフロップや電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage-controlled oscillator）を含む。発振回路２２の発振周波数は、例えば電流源２１から供給される電流Ｉｏｕｔが大きくなるに連れて単調に増加する。その場合、電流源２１から供給される電流Ｉｏｕｔが正の温度特性を有するとき、発振回路２２が生成するクロック信号の周波数は温度が高くなるほど高くなる。逆に、電流源２１から供給される電流Ｉｏｕｔが負の温度特性を有するとき、発振回路２２が生成するクロック信号の周波数は温度が高くなるほど低くなる。制御回路１４（図１を参照）は、電流源２１を制御することで、クロック信号の周波数の温度特性を制御する。
【００２９】
図３は、発振器１１で生成されるクロック信号の周波数と温度との関係の一例を示す。制御回路１４は、出力電流Ｉｏｕｔが温度に依存して変化しないように電流源２１を制御することができる。その場合、発振器１１が出力するクロック信号の周波数の温度特性は図３にグラフ（ａ）で示すようになり、クロック信号の周波数は温度特性を有しない。つまり、発振器１１が生成するクロック信号の周波数は、温度が変化しても変化しない。
【００３０】
制御回路１４は、出力電流Ｉｏｕｔが正の温度特性を有するように電流源２１を制御することができる。その場合、発振器１１が出力するクロック信号の周波数の温度特性は例えば図３にグラフ（ｂ）で示すようになり、クロック信号の周波数は正の温度特性を有する。つまり、発振器１１が生成するクロック信号の周波数は、温度が高くなるほど高くなる。
【００３１】
上記とは逆に、制御回路１４は、出力電流Ｉｏｕｔが負の温度特性を有するように電流源２１を制御することができる。その場合、発振器１１が出力するクロック信号の周波数の温度特性は例えば図３にグラフ（ｃ）で示すようになり、クロック信号の周波数は負の温度特性を有する。つまり、発振器１１が生成するクロック信号の周波数は、温度が高くなるほど低くなる。
【００３２】
図４は、発振器１１で生成されるクロック信号の周波数と温度との関係の別の例を示す。制御回路１４は、出力電流Ｉｏｕｔの温度に対する傾きを一定に保ちつつ、温度と出力電流Ｉｏｕｔの大きさの関係を変化させるように電流源２１を制御することができる。その場合、発振器１１が出力するクロック信号の周波数の温度特性は、例えば図４のグラフ（ａ）〜（ｅ）に示すように制御される。例えばクロック信号の周波数の温度特性を、グラフ（ａ）に示す温度特性からグラフ（ｂ）に示す温度特性へ変化させることで、同じ温度環境化において、クロック信号の周波数を低下させることができる。
【００３３】
［メモリ１５］
メモリ１５に記憶されるクロック信号の周波数の温度特性を表す関数のパラメータについて説明する。図５は、温度とクロック信号の周波数との関係を示すグラフである。メモリ１５は、例えば、上記したプリセットごとに、温度と、その温度におけるクロック信号の周波数のペアを少なくとも２つ記憶する。メモリ１５は、例えば図５に示される温度Ｔ１と周波数ｆ１とのペア、及び温度Ｔ２と周波数ｆ２とのペアを、温度特性を表す関数のパラメータとして記憶する。メモリ１５は、このようなパラメータを、制御され得る複数のクロック信号の温度特性のそれぞれについて記憶する。このようなパラメータを用いることで、クロック信号の周波数を温度情報に変換することが可能になる。
【００３４】
なお、上記では、メモリ１５には温度と周波数とのペアが２点以上記憶される例を説明したが、これには限定されない。メモリ１５には、クロック信号の周波数の温度特性を表す関数を特定するための他のパラメータが記憶されていてもよい。また、上記では、クロック信号の周波数の温度特性は一次関数で表されたが、温度特性はより高次の関数により表されてもよい。その場合には、メモリ１５には高次の関数を特定するために必要なパラメータが記憶されていればよい。パラメータは、例えばＭＣＵ１０の出荷前に工場においてメモリ１５に格納されていてもよい。あるいは、ＭＣＵ１０を使用するユーザが、メモリ１５にパラメータを格納してもよい。
【００３５】
［カウンタ１３］
カウンタ１３における基準信号を用いたクロック信号のカウントについて説明する。図６は、基準信号とクロック信号とを示すタイミングチャートの一例を示す。この例では、基準信号（ａ）の周波数は、クロック信号（ｂ）及び（ｃ）の周波数よりも低い。また、発振器１１はクロック信号の周波数が正の温度特性を有するように制御されており、温度Ｔ１におけるクロック信号（ｂ）の周波数は、Ｔ１よりも温度が高い温度Ｔ２におけるクロック信号（ｃ）の周波数よりも低い。
【００３６】
カウンタ１３は、例えば基準信号（ａ）の立ち上がりエッジ（時刻ｔ１１）から立ち下りエッジ（時刻ｔ１２）までの期間、つまり基準信号（ａ）の半周期を所定期間として、所定期間内におけるクロック信号（ｂ）又は（ｃ）のクロックパルスの数をカウントする。基準信号（ａ）の周波数は温度に依存して変化しないため、所定期間は温度に依存して変化せずに一定時間となる。一方でクロック信号の周波数は温度に依存して変化するため、所定期間におけるクロック信号のクロックパルスの数は温度に依存して変化し、カウンタ１３のカウント値は温度に依存して変化する。温度がＴ２の場合のクロック信号（ｃ）のカウント値は、温度がＴ１の場合のクロック信号（ｂ）のカウント値よりも大きな値となる。
【００３７】
図７は、基準信号とクロック信号とを示すタイミングチャートの別の例を示す。この例では、基準信号（ａ）の周波数は、クロック信号（ｂ）及び（ｃ）の周波数よりも高い。発振器１１が、クロック信号の周波数が正の温度特性を有するように制御され、温度Ｔ１におけるクロック信号（ｂ）の周波数が温度Ｔ２におけるクロック信号（ｃ）の周波数よりも低い点は、図６と同様である。
【００３８】
カウンタ１３は、例えば基準信号（ａ）のあるクロックパルスの立ち上がりエッジ（時刻ｔ２１）から所定クロックパルス後のクロックパルスの立ち上がりエッジ（時刻ｔ２２）までの期間を所定期間として、所定期間内のクロック信号（ｂ）又は（ｃ）のクロックパルスの数をカウントする。基準信号（ａ）の周波数は温度に依存して変化しないため、所定期間は温度に依存して変化せずに一定時間となる。この場合も、カウンタ１３のカウント値は温度に依存して変化し、温度がＴ２の場合のクロック信号（ｃ）のカウント値は、温度がＴ１の場合のクロック信号（ｂ）のカウント値よりも大きな値となる。
【００３９】
ここで、発振器１１において、クロック信号の周波数の温度特性として、例えば、正の温度特性の範囲において傾きＡ及び傾きＢなどの複数の傾きに対応した複数の設定がプリセットされている場合を考える。傾きＡは、傾きＢよりも傾きが大きいものとする。制御回路１４は、例えばクロック信号の周波数の温度特性を傾きＡに制御し、カウンタ１３にクロック信号をカウントさせる。その状態で、カウンタ１３がオーバフローした場合、カウンタ１３のカウント値がクロック信号の周波数に対応しなくなることから、正確な温度情報が得られなくなる。
【００４０】
制御回路１４は、カウンタ１３がオーバフローした場合、クロック信号の周波数を下げる方向にクロック信号の周波数の温度特性を制御する。制御回路１４は、例えば、クロック信号の周波数の温度特性の傾きを、傾きＡから傾きＢに変更する。この場合、温度に変化がなければ、クロック信号の温度特性の傾きを傾きＡに制御した場合に比べてクロック信号の周波数が下がる。クロック信号の周波数を、カウンタ１３においてオーバフローが発生しない周波数まで周波数を下げることで、正確な温度情報が得られる。
【００４１】
上記したように傾きを小さくした場合、温度変化に対するクロック信号の周波数の変化（ゲイン）が小さくなるため、得られる温度情報の分解能（精度）は低下する。一方で、カウンタ１３をオーバフローさせずにカウント可能なクロック信号の周波数の範囲が広がり、計測可能な温度の範囲（ダイナミックレンジ）を拡大できる。本実施形態では、許容される温度計測の精度の範囲で、クロック信号の周波数の温度特性の傾きを小さくすることで、ダイナミックレンジの拡大を実現できる。
【００４２】
制御回路１４は、上記に代えて、クロック信号の周波数の温度特性の傾きを一定に保ったまま、クロック信号の周波数を低下させるように発振器１１を制御することができる。発振器１１において、クロック信号の周波数の温度特性として、例えば図４のグラフ（ａ）〜（ｄ）の温度特性を実現する設定がプリセットされている場合、制御回路１４は、温度特性を例えばグラフ（ａ）の温度特性からグラフ（ｂ）の温度特性に変更する。この場合も、温度に変化がなければクロック信号の周波数が下がる。クロック信号の周波数を、カウンタ１３においてオーバフローが発生しない周波数まで周波数を下げることで、正確な温度情報が得られる。
【００４３】
クロック信号の周波数の温度特性の傾きを一定に保ったまま周波数を下げた場合、ダイナミックレンジはそのままで、計測可能な温度の範囲が低温側又は高温側にスライドすることになる。このとき、クロック信号の周波数の温度特性の傾きは一定であるため、温度変化に対するクロック信号の周波数の変化（ゲイン）は変わらず、得られる温度情報の分解能（精度）は保たれる。このように、本実施形態では、温度計測の精度を保ちつつ、現在の温度がダイナミックレンジに含まれるように制御することも可能である。
【００４４】
［動作手順］
次いで、動作手順を説明する。図８は、温度計測の手順を示す。制御回路１４は、例えば周期的に、或いは所定のイベントの発生を検知して、温度計測を開始させる。制御回路１４は、例えば前回の温度計測から所定時間が経過すると、温度計測を開始させる。あるいは、制御回路１４は、ＭＣＵ１０内に設けられる図示しないＡＤコンバータなどが出力する信号が所定の条件を満たす場合に、温度計測を開始させてもよい。所定の条件としては、例えば信号値がしきい値以上である条件や、信号値の変化がしきい値以上である条件などが考えられる。
【００４５】
制御回路１４は、発振器１１が生成するクロック信号を、温度計測用に初期化する（ステップＡ１）。制御回路１４は、ステップＡ１では、例えば温度計測範囲及び要求される計測精度に合わせて、発振器１１のプリセットされた複数の設定の中から１つを選択し、クロック信号の周波数の温度特性の傾きなどを決定する。
【００４６】
制御回路１４は、カウンタ１３に対して制御信号などを出力し、カウンタ１３にクロック信号のカウントを開始させる(ステップＡ２)。カウンタ１３は、発振器１２が出力する基準信号を用いて、発振器１１が出力するクロック信号をカウントする。制御回路１４は、カウント開始の時刻から、基準信号を用いて定まる所定時間の経過後、カウンタ１３に対して制御信号などを出力し、クロック信号のカウントを停止させる。
【００４７】
制御回路１４は、カウンタ１３においてオーバフローが発生したか否かを判断する（ステップＡ３）。制御回路１４は、ステップＡ３でオーバフローが発生したと判断すると、発振器１１の設定を変更する（ステップＡ４）。制御回路１４は、ステップＡ４では、例えばクロック信号の周波数の温度特性の傾きを緩やかな方向に変更する。あるいは、制御回路１４は、クロック信号の周波数の傾きを変えずに、クロック信号の周波数と温度との関係を、周波数が低下する方向に変更する。
【００４８】
制御回路１４は、ステップＡ４で発振器の設定を変更した後、ステップＡ２に戻り、カウンタ１３にクロック信号のカウントを開始させる。制御回路１４は、ステップＡ３でカウンタ１３がオーバフローしていないと判断するまで、ステップＡ２〜Ａ４を繰り返し実施させる。なお、ステップＡ３のオーバフローの発生の有無の判断は、カウンタ１３を停止する前に実施してもよい。
【００４９】
ＣＰＵ１６は、ステップＡ３でカウンタ１３がオーバフローしていないと判断され束愛、カウンタ１３のカウント値に基づいて温度情報を生成する（ステップＡ５）。ＣＰＵ１６は、ステップＡ５では、例えばステップＡ１で選択された発振器１１の設定に対応するパラメータ、又はステップＡ４で変更された設定に対応するパラメータをメモリ１５から読み出し、読み出したパラメータとカウント値とに基づいて、温度情報を生成する。カウンタ１３がオーバフローしない状態でクロック信号のカウントを複数回実施し、得られた複数回のカウント値を加算平均して温度情報を生成してもよい。以上の動作を行うことで、ＭＣＵ１０内で温度計測を実施しながら、ダイナミックレンジ及び／又は計測精度を調整することが可能である。
【００５０】
［まとめ］
本実施形態では、ＭＣＵ１０は、生成するクロック信号の周波数の温度特性を変更可能な発振器１１と、温度特性を有しない基準信号を生成する発振器１２とを有する。ＭＣＵ１０において、カウンタ１３は、発振器１１で生成されたクロック信号を、発振器１２が生成する基準信号を用いて周期的に又はイベント的にカウントする。制御回路１４は、カウンタ１３がオーバフローした場合には、発振器１１におけるクロック信号の周波数の温度特性を調整する。ＣＰＵ１６は、カウント値とクロック信号の温度特性とに基づいて、温度情報を生成する。このような構成を採用することで、ＡＤ変換器などの回路リソースを使用せずに、温度計測回路を実現することができる。
【００５１】
本実施形態では、制御回路１４は、カウンタ１３がオーバフローした場合、クロック信号の周波数の温度特性を調整する。温度特性を適切に調整することで、カウンタ１３がオーバフローしない範囲でＭＣＵ１０を使用することができ、温度を正確に計測することができる。また、本実施形態では、生成するクロック信号の周波数の温度特性が任意に変更可能な発振器１１を用いることで、温度計測における計測精度、及びダイナミックレンジを任意に選択することができる。従って、ＭＣＵ１０が実現する温度計測回路は、要求される精度及び所望のダイナミックレンジなどに応じて、柔軟に対応できる。温度計測に要求される精度やダイナミックレンジは、ユーザのアプリケーションに応じて異なるため、ある程度、温度計測回路における計測精度及び／又はダイナミックレンジが調整できた方が自由度があり、応用範囲も広がると考えられる。
【００５２】
［実施形態２］
続いて、実施形態２を説明する。図９は、実施形態２に係る温度計測回路を含むマイクロコンピュータユニットを示す。本実施形態に係るＭＣＵ１０ａは、発振器１２ａが外付けの水晶振動子１７を含む点で、図１に示す実施形態１に係るＭＣＵ１０と相違する。その他の事項は、実施形態１と同様でよい。
【００５３】
発振器１２ａは発振回路を含む。発振器（発振回路）１２ａは、水晶振動子１７の振動数に応じた周波数で発振して基準信号を生成する。水晶振動子１７は、周波数精度が高く、かつ安定した振動子として知られており、基準信号を生成する発振器１２ａに用いることができる。なお、発振器１２ａに接続される振動子は、水晶振動子１７には限定されない。温度変化に対して振動数の変動が比較的少ない他の振動子、例えばセラミック振動子を用いてもよい。
【００５４】
本実施形態では、発振器１２ａは水晶振動子１７を利用して基準信号を生成する。水晶振動子１７を用いることで、温度特性をほとんど有しない基準信号を生成することができ、温度計測のばらつきを小さくすることができる。また、水晶振動子１７を外付けとした場合、周波数が異なる複数の水晶振動子１７を用意しておき、その中から発振器１２ａに接続する水晶振動子１７を選択することで、基準信号の周波数を任意に選択することが可能である。水晶振動子１７を外付けにすることに代えて、発振器１２ａ内に水晶振動子又はセラミック振動子を有する構成とすることも可能である。
【００５５】
［実施形態３］
続いて、実施形態３を説明する。図１０は、実施形態３に係る温度計測回路を含むマイクロコンピュータユニットを示す。本実施形態に係るＭＣＵ１０ｂは、図１に示す実施形態１に係るＭＣＵ１０から基準信号を生成する発振器１２を省いた構成を有する。ＭＣＵ１０ｂには、外部クロック端子から外部クロック信号が入力される。カウンタ１３は、外部クロック信号を基準信号として用い、クロック信号をカウントする。その他の点は、実施形態１と同様でよい。
【００５６】
外部クロック信号は、出力周波数が温度特性を持たないクロック源から供給される。外部クロック信号は、例えば温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ：temperature compensated crystal oscillator）などで生成される。外部クロック信号は、ＣＰＵ１６に動作クロック信号として供給されるクロック信号であってもよい。外部クロック信号を基準信号として用いた場合、ＭＣＵ１０ａの内部に基準信号を生成するための発振器を設ける必要がなく、ＭＣＵ１０ｂの構成を簡素化できる。
【００５７】
［他の実施形態］
ここで、実施形態１から実施形態３において、ＭＣＵ１０は、メインクロックモード（通常動作モード）と、温度計測回路モード（温度計測モード）との間で自由にモード遷移することができるシステムとして構成されてもよい。その場合、制御回路１４は、更に、ＭＣＵ１０の動作モードを、通常動作モードと温度計測モードとの間で切り替えるように構成される。制御回路１４は、動作モードを温度計測モードに設定する場合は、発振器１１を制御して周波数が温度特性を有するクロック信号を生成させる。制御回路１４は、動作モードを通常動作モードに設定する場合は、発振器１１を制御して周波数が温度特性を有しないクロック信号を生成させる。
【００５８】
［動作手順］
他の実施形態に係るＭＣＵ１０の動作手順を説明する。図１１は、他の実施形態に係るＭＣＵ１０の動作手順を示す。通常動作モードにおいて、発振器１１が生成するクロック信号、及び発振器１２が生成する基準信号の一方は、例えばＣＰＵ１６の動作クロック信号として使用される。クロック信号及び基準信号の他方は、例えば図示しない周辺回路などにおいて使用される。
【００５９】
制御回路１４は、温度計測モードへ切り替えるか否かを判断する（ステップＢ１）。制御回路１４は、ステップＢ１では、例えば前回の温度計測から所定時間が経過した場合、或いは温度計測に関連付けられたイベントの発生を検知した場合、温度計測モードへ切り替えると判断する。制御回路１４は、温度計測モードへの切り替えないと判断した場合には、ステップＢ１に戻り、温度計測モードへ切り替えるか否かの判断を継続する。
【００６０】
制御回路１４は、ステップＢ１で温度計測モードへ切り替えると判断すると、発振器１１が生成するクロック信号を、温度計測用に初期化する（ステップＢ２）。次いで、制御回路１４は、カウンタ１３に対して制御信号などを出力し、カウンタ１３にクロック信号のカウントを開始させる(ステップＢ３)。カウンタ１３は、発振器１２が出力する基準信号を用いて、発振器１１が出力するクロック信号をカウントする。制御回路１４は、カウント開始の時刻から、基準信号を用いて定まる所定期間の経過後、カウンタ１３に対して制御信号などを出力し、クロック信号のカウントを停止させる。
【００６１】
制御回路１４は、カウンタ１３においてオーバフローが発生したか否かを判断する（ステップＢ４）。制御回路１４は、ステップＢ４でオーバフローが発生したと判断すると、発振器１１の設定を変更する（ステップＢ５）。制御回路１４は、ステップＢ５で発振器の設定を変更した後、ステップＢ３に戻り、カウンタ１３にクロック信号のカウントを開始させる。制御回路１４は、ステップＢ４でカウンタ１３がオーバフローしていないと判断するまで、ステップＢ３〜Ｂ５を繰り返し実施させる。
【００６２】
ＣＰＵ１６は、ステップＢ４でカウンタ１３がオーバフローしていないと判断された場合、カウンタ１３のカウント値に基づいて温度情報を生成する（ステップＢ６）。ＣＰＵ１６は、ステップＢ６では、例えばステップＢ２で選択された発振器１１の設定に対応するパラメータ、又はステップＢ５で変更された設定に対応するパラメータをメモリ１５から読み出し、読み出したパラメータとカウント値とに基づいて、温度情報を生成する。なお、ステップＢ２〜Ｂ６の動作は、図８のステップＡ１〜Ａ５の動作と同様でよい。
【００６３】
制御回路１４は、温度計測を終了させるか否かを判断する（ステップＢ７）。制御回路１４は、ステップＢ７では、例えばあらかじめ定められた回数だけ温度計測を実施したと判断した場合、温度計測を終了させると判断する。制御回路１４は、温度計測を終了させないと判断した場合、ステップＢ３に戻り、温度計測を継続させる。制御回路１４は、温度計測を終了すると判断すると、発振器１１を通常設定に戻す（ステップＢ８）。発振器１１の設定が温度計測用の設定から通常設定に戻ることで、発振器１１は、例えば温度特性を有しないクロック信号を生成する。
【００６４】
［まとめ］
他の実施形態においては、ＭＣＵ１０は、通常動作モードと、温度計測モードとの間で動作モードの切替が可能である。このようなＭＣＵ１０を用いることで、要求される精度及び所望のダイナミックレンジなどに応じて柔軟に対応できる温度計測回路が実現可能なマイクロコンピュータシステムを実現できる。
【００６５】
［変形例］
なお、上記各実施形態では、カウンタ１３において、基準信号を用いてクロック信号をカウントする例について説明したが、基準信号とクロック信号とは逆でもよい。つまり、カウンタ１３において、温度に依存して周波数が変化するクロック信号を用いて定まる所定期間だけ、温度に依存して周波数が変化しない基準信号をカウントすることとしてもよい。その場合も、カウンタ１３のカウント値を、クロック信号の周波数に対応させることができ、カウント値から温度情報を得ることができる。
【００６６】
上記各実施形態では、温度計測回路がマイクロコンピュータユニットに組み込まれる例について説明したが、これには限定されない。温度計測回路は、温度計測機能を有する他の集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）として構成されてもよい。
【００６７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６８】
１０：ＭＣＵ
１１：発振器
１２：発振器
１３：カウンタ
１４：制御回路
１５：メモリ
１６：ＣＰＵ（プロセッサ）
１７：水晶振動子
２１：電流源
２２：発振回路
【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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