(57)【要約】【課題】  長期に亘る時間的なゆれがデジタル信号に生じることを低減できる回路装置並びにそれを用いた物理量測定装置、発振器、電子機器及び移動体を提供すること。【解決手段】  回路装置６０は、検出信号が入力され、抵抗素子Ｒを有するフィルター回路１３０と、フィルター回路の後段に設けられ、フィルター回路によるフィルター処理後の検出信号をＡ／Ｄ変換し、検出データを出力するＡ／Ｄ変換回路１４０と、を含み、抵抗素子Ｒは、金属薄膜層６５０により構成される。【選択図】      図４
2019174422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量トランスデューサーからの検出対象信号が入力される入力端子と、
前記検出対象信号に基づく検出信号が入力され、抵抗素子を有するフィルター回路と、
前記フィルター回路の後段に設けられ、前記フィルター回路によるフィルター処理後の前記検出信号をＡ／Ｄ変換し、検出データを出力するＡ／Ｄ変換回路と、
を含み、
前記抵抗素子は、金属薄膜層により構成されることを特徴とする回路装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記金属薄膜層は、半導体基板に絶縁膜を介して設けられるノンドープポリシリコン上に形成されることを特徴とする回路装置。
【請求項３】
請求項２において、
第１の配線と前記金属薄膜層の一端とを接続する第１のコンタクトと、
前記金属薄膜層の他端と第２の配線とを接続する第２のコンタクトと、
を含むことを特徴とする回路装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記金属薄膜層は、金属とシリコンの化合物であるシリサイド層であることを特徴とする回路装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記フィルター回路は、前記抵抗素子とキャパシターとによって構成されるローパスフィルター回路であることを特徴とする回路装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記フィルター回路は、前記抵抗素子とキャパシターとによって構成されるパッシブフィルター回路であることを特徴とする回路装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、
前記フィルター回路の前段に設けられ、同期検波後の前記検出信号を前記フィルター回路に出力する同期検波回路を含むことを特徴とする回路装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記同期検波回路の前段に設けられ、増幅後の前記検出信号を前記同期検波回路に出力する増幅回路を含むことを特徴とする回路装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項において、
前記検出信号は、前記物理量トランスデューサーからの前記検出対象信号と機械振動漏れ信号とを含むことを特徴とする回路装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記物理量トランスデューサーを駆動する駆動回路を含むことを特徴とする回路装置。
【請求項１１】
物理量トランスデューサーと、
前記物理量トランスデューサーからの検出信号が入力される請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の回路装置と、
を含むことを特徴とする物理量測定装置。
【請求項１２】
振動子と、
温度センサーを含み、前記温度センサーからの検出信号に基づいて、前記振動子の発振周波数の温度特性を補償する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の回路装置と、
を含むことを特徴とする発振器。
【請求項１３】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の回路装置と、
前記回路装置からの検出データに基づく処理を行う処理回路と、
を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１４】
ボディーと、
前記ボディーに搭載され、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の回路装置を含む制御装置と、
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、回路装置並びにそれを用いた物理量測定装置、発振器、電子機器及び移動体等に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ジャイロセンサー等の物理量トランスデューサーからの信号を検出する検出回路が、増幅回路、同期検波回路、フィルター、Ａ／Ｄ変換回路を含んで構成されることが開示されている。フィルターは、Ａ／Ｄ変換回路の前置きフィルターとして機能する。
【０００３】
発振器においても、発振周波数を温度補償するために、温度センサーからの検出信号をフィルター、Ａ／Ｄ変換回路を介して取り込むことが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８１５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のジャイロセンサーでは、センサー信号を同期検波する同期検波回路の後段の増幅回路においてポリシリコン抵抗を用いている。このため１／ｆノイズが大きく、長期安定性（アラン分散評価）においては、この１／ｆノイズによって長い時間間隔におけるアラン分散が低減できない、すなわち長期安定性に課題が生じていた。
【０００６】
本発明の幾つかの態様は、長期に亘る時間的なゆれがデジタル信号に生じることを低減できる回路装置並びにそれを用いた物理量測定装置、発振器、電子機器及び移動体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の一態様は、
物理量トランスデューサーからの検出対象信号が入力される入力端子と、
前記検出対象信号に基づく検出信号が入力され、抵抗素子を有するフィルター回路と、
前記フィルター回路の後段に設けられ、前記フィルター回路によるフィルター処理後の前記検出信号をＡ／Ｄ変換し、検出データを出力するＡ／Ｄ変換回路と、
を含み、
前記抵抗素子は、金属薄膜層により構成される回路装置に関する。
【０００８】
（２）本発明の一態様（１）において、前記金属薄膜層は、半導体基板に絶縁膜を介して設けられるノンドープポリシリコン上に形成することができる。
【０００９】
（３）本発明の一態様（２）において、第１の配線と前記金属薄膜層の一端とを接続する第１のコンタクトと、前記金属薄膜層の他端と第２の配線とを接続する第２のコンタクトと、を含むことができる。
【００１０】
（４）本発明の一態様（１）〜（３）のいずれかにおいて、前記金属薄膜層は、金属とシリコンの化合物であるシリサイド層とすることができる。
【００１１】
（５）本発明の一態様（１）〜（４）のいずれかにおいて、前記フィルター回路は、前記抵抗素子とキャパシターとによって構成されるローパスフィルター回路とすることができる。
【００１２】
（６）本発明の一態様（１）〜（４）のいずれかにおいて、前記フィルター回路は、前記抵抗素子とキャパシターとによって構成されるパッシブフィルター回路とすることができる。
【００１３】
（７）本発明の一態様（６）において、前記フィルター回路の前段に設けられ、同期検波後の前記検出信号を前記フィルター回路に出力する同期検波回路を含むことができる。
【００１４】
（８）本発明の一態様（７）において、前記同期検波回路の前段に設けられ、増幅後の前記検出信号を前記同期検波回路に出力する増幅回路を含むことができる。
【００１５】
（９）本発明の一態様（１）〜（８）のいずれかにおいて、前記検出信号は、物理量トランスデューサーからの検出対象信号と機械振動漏れ信号とを含むことができる。
【００１６】
（１０）本発明の一態様（９）において、前記物理量トランスデューサーを駆動する駆動回路を含むことができる。
【００１７】
（１１）本発明の他の態様は、
物理量トランスデューサーと、
前記物理量トランスデューサーからの検出信号が入力される上述の（１）〜（６）のいずれかに記載の回路装置と、
を含む物理量測定装置に関する。
【００１８】
（１２）本発明のさらに他の態様は、
振動子と、
温度センサーを含み、前記温度センサーからの検出信号に基づいて、前記振動子の発振周波数の温度特性を補償する上述の（１）〜（６）のいずれかに記載の回路装置と、
を含むことを特徴とする発振器に関する。
【００１９】
（１３）本発明のさらに他の態様は、
上述の（１）〜（１０）のいずれかに記載の回路装置と、
前記回路装置からの検出データに基づく処理を行う処理回路と、
を含む電子機器に関する。
【００２０】
（１４）本発明のさらに他の態様は、
ボディーと、
前記ボディーに搭載され、上述の（１）〜（１０）のいずれかに記載の回路装置を含む制御装置と、
を含む移動体に関する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態である物理量測定装置のブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態である回路装置を含む図１中の検出回路のブロック図である。
【図３】検出回路の動作を説明するための信号波形例を示す図である。
【図４】図２に示すフィルター部に含まれる抵抗素子の構造を示す断面図である。
【図５】図２に示すフィルター部の等価回路図である。
【図６】比較例のフィルター部で発生するノイズを示す特性図である。
【図７】実施形態のフィルター部で発生するノイズを示す特性図である。
【図８】図２に示す検出回路の各部で発生するノイズを示す特性図である。
【図９】ノイズシミュレーション結果を変換して算出したアラン分散を示す特性図である。
【図１０】本発明の第２実施形態である発振器のブロック図である。
【図１１】本発明の第３実施形態である移動体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
１．第１実施形態
１．１．物理量測定装置および電子機器
図１に本実施形態の回路装置（検出装置）３０を含むジャイロセンサー５１０と、ジャイロセンサー５１０を含む電子機器５００の構成例を示す。なお電子機器５００、ジャイロセンサー５１０は図１の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、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。また本実施形態の電子機器５００としては、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話機、カーナビゲーションシステム、ロボット、ゲーム機、携帯型情報端末等の種々のものが考えられる。
【００２４】
電子機器５００はジャイロセンサー５１０と処理部５２０を含む。またメモリー５３０、操作部５４０、表示部５５０を含むことができる。処理部（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）５２０はジャイロセンサー５１０等の制御や電子機器５００の全体制御を行う。また処理部５２０は、ジャイロセンサー（物理量トランスデューサー）５１０により検出された角速度情報（物理量）に基づいて処理を行う。例えば角速度情報に基づいて、手ぶれ補正、姿勢制御、ＧＰＳ自律航法などのための処理を行う。メモリー（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）５３０は、制御プログラムや各種データを記憶したり、ワーク領域やデータ格納領域として機能する。操作部５４０はユーザーが電子機器５００を操作するためのものであり、表示部５５０は種々の情報をユーザーに表示する。
【００２５】
１．２．ジャイロセンサー
ジャイロセンサー５１０は振動子１０、検出装置３０を含む。図１の振動子１０は、水晶などの圧電材料の薄板から形成される音叉型の圧電振動子であり、駆動用振動子１１、１２と、検出用振動子１６、１７を含む。駆動用振動子１１、１２には駆動端子２、４が設けられ、検出用振動子１６、１７には検出端子６、８が設けられている。
【００２６】
検出装置３０が含む駆動回路４０は、駆動信号（駆動電圧）を出力して振動子１０（広義には物理量トランスデューサー）を駆動し、振動子１０からフィードバック信号を受ける。これにより振動子１０を励振させる。検出回路６０は、駆動信号により駆動される振動子１０から検出信号（検出電流、電荷）を受け、検出信号から所望信号（コリオリ力信号）を検出（抽出）する。
【００２７】
具体的には、駆動回路４０からの交流の駆動信号（駆動電圧）が駆動用振動子１１の駆動端子２に印加される。すると逆電圧効果によって駆動用振動子１１が振動を開始し、音叉振動により駆動用振動子１２も振動を開始する。この時、駆動用振動子１２の圧電効果によって発生する電流（電荷）が、駆動端子４からフィードバック信号として駆動回路４０にフィードバックされる。これにより振動子１０を含む発振ループが形成される。
【００２８】
駆動用振動子１１、１２が振動すると、検出用振動子１６、１７が図１に示す方向で振動速度ｖで振動する。すると、検出用振動子１６、１７の圧電効果によって発生する電流（電荷）が、検出信号として検出端子６、８から出力される。すると、検出回路６０は、この振動子１０からの検出信号を受け、コリオリ力に応じた信号である所望信号（所望波）を検出する。即ち、検出軸１９を中心に振動子１０（ジャイロセンサー）が回転すると、振動速度ｖの振動方向と直交する方向にコリオリ力Ｆｃが発生する。例えば検出軸１９を中心に回転したときの角速度をωとし、振動子の質量をｍとし、振動子の振動速度をｖとすると、コリオリ力はＦｃ＝２ｍ・ｖ・ωと表される。従って検出回路６０が、コリオリ力に応じた信号である所望信号（センサー信号）を検出（抽出）することで、ジャイロセンサー（振動子）の回転角速度ωを求めることができる。そして求められた角速度ωを用いることで、処理部５２０は、手振れ補正、姿勢制御、或いはＧＰＳ自律航法等のための種々の処理を行うことができる。
【００２９】
なお振動子１０には、駆動側共振周波数ｆｄと検出側共振周波数ｆｓがある。具体的には、駆動用振動子１１、１２の固有共振周波数（駆動振動モードの固有共振周波数）がｆｄであり、検出用振動子１６、１７の固有共振周波数（検出振動モードの固有共振周波数）がｆｓである。この場合に、駆動用振動子１１、１２と検出用振動子１６、１７とが不要な共振結合を起こさないように、ｆｄとｆｓの間に一定の周波数差を持たせている。この周波数差である離調周波数Δｆ＝｜ｆｄ−ｆｓ｜は、ｆｄ、ｆｓに比べて十分に小さな周波数に設定されている。
【００３０】
なお図１では、振動子１０が音叉型である場合の例を示しているが、本実施形態の振動子１０はこのような構造に限定されない。例えばＴ字型やダブルＴ字型等であってもよい。また振動子１０の圧電材料は水晶以外であってもよい。
【００３１】
１．３．検出回路
本発明の回路装置の一実施形態である検出回路６０は、振動子１０からの出力信号ＩＳＰ、ＩＳＭが入力される入力端子を有する。検出回路６０は、増幅回路１００、感度調整回路１１０、同期検波回路１２０、フィルター部（フィルター回路）１３０、Ａ／Ｄ変換回路１４０を含む。なお、フィルター部１３０、Ａ／Ｄ変換回路１４０以外の一部を省略する構成としてもよい。
【００３２】
増幅回路１００は、振動子１０からの出力信号ＩＳＰ、ＩＳＭを増幅する。この増幅回路１００は、Ｑ／Ｖ変換回路１０１，１０２、差動増幅回路１０３を含む。Ｑ／Ｖ変換回路１０１，１０２は、振動子１０からの信号ＩＳＰ、ＩＳＭを受け、振動子１０で発生した電荷（電流）を電圧に変換する。差動増幅回路１０３は、Ｑ／Ｖ変換回路１０１，１０２からの信号ＶＳ１Ｐ、ＶＳ１Ｍの差動増幅を行って、信号ＶＳ２を出力する。
【００３３】
図２の感度調整回路１１０は、感度の調整処理を行って信号ＶＳ３を出力する。具体的にはゲインを可変に制御して感度調整を行う。この感度調整回路１１０は、例えば感度の調整データに基づいてその抵抗値が可変に制御される可変抵抗や、可変抵抗の抵抗値（抵抗比）で決まるゲイン（増幅率）で信号を増幅するためのオペアンプなどを含むことができる。
【００３４】
同期検波回路（検波回路、検波器）１２０は、増幅後の信号ＶＳ３に対して、参照信号（参照クロック）に基づいて同期検波を行い、信号ＶＳ４を出力する。この同期検波により、センサー信号に対して９０度の位相差がある不要信号である機械振動漏れ信号を除去できる。
【００３５】
フィルター部１３０は、同期検波後の信号ＶＳ４のフィルター処理を行うもので、Ａ／Ｄ変換回路１４０の前置き回路としても機能する。フィルター部１３０は、パッシブフィルター、具体的には、高周波成分を除去するローパスフィルターであり、ローパスフィルター処理を行って、信号ＶＳ５を出力する。Ａ／Ｄ変換回路１４０は、デジタル／アナログ変換を行う。
【００３６】
１．４．  不要信号（漏れ信号）
センサー信号には、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すように、所望信号（所望波）と不要信号（不要波）が混在している。また不要信号の振幅は一般的に所望信号の振幅の１００〜５００倍程度となるため、検出装置３０に対する要求性能は高くなる。この不要信号には、機械振動漏れや、静電結合漏れや、離調周波数Δｆや、２ｆｄ（２ωｄ）や、ＤＣオフセットなどに起因するものがある。
【００３７】
機械振動漏れの不要信号は、駆動用振動子１１、１２の振動成分が、基部１５を介して検出用振動子１６、１７に機械的に漏れることで生じる。信号ＩＳＰに重畳される機械振動漏れの不要信号と信号ＩＳＭに重畳される機械振動漏れの不要信号は互いに逆相になるため、差動増幅回路１０３によっては除去できない。しかしながら、信号ＶＳ２に重畳される機械振動漏れの不要信号は、所望信号と９０度の位相差を持つため、感度調整回路１１０により除去できる。
【００３８】
次に、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）の周波数スペクトラムを用いて不要信号の除去について詳細に説明する。図５（Ａ）は同期検波前の周波数スペクトラムである。図５（Ａ）に示すように、同期検波前のセンサー信号では、ＤＣの周波数帯域にはＤＣオフセットの不要信号が存在する。またｆｄの周波数帯域には、機械振動漏れの不要信号と所望信号が存在する。
【００３９】
図５（Ｂ）は同期検波後の周波数スペクトラムである。図５（Ａ）のｆｄの周波数帯域の所望信号は、図５（Ｂ）に示すように同期検波後はＤＣの周波数帯域に現れる。また図５（Ａ）のＤＣの周波数帯域の不要信号（ＤＣオフセット）は、図５（Ｂ）に示すように同期検波後はｆｄの周波数帯域に現れる。また図５（Ａ）のｆｄの周波数帯域の不要信号（機械振動漏れ信号）は、図５（Ｂ）に示すように同期検波後は２ｆｄの周波数帯域に現れる。なお図５（Ａ）において２ｆｄの周波数帯域に不要信号が存在した場合には、同期検波後は３ｆｄ及びｆｄの周波数帯域に現れるようになる。また検波後の混入ノイズは、感度調整回路２１０の後段の回路が発生するノイズなどである。
【００４０】
図５（Ｃ）はフィルター処理後の周波数スペクトラムである。同期検波後の信号をフィルター部１３０で平滑化（ＬＰＦ）することで、ｆｄ、２ｆｄ等の周波数帯域の不要信号の周波数成分が除去されている。
【００４１】
１．５．  １／ｆノイズ
上記のように、フィルター部１３０では、ｆｄ、２ｆｄ等の周波数帯域の不要信号の周波数成分が除去されるが、フィルター部１３０の抵抗素子に電流が流れる際に、熱雑音が生じるだけでなく、ノイズが発生する。このノイズは、１／ｆ特性を有するため１／ｆノイズ、電流雑音または過剰雑音等と称される。特に、上述した通り、不要信号の振幅は一般的に所望信号の振幅の１００〜５００倍程度となるため、不要信号がフィルター部１３０に電流が流れる際に、フィルター部１３０において発生するノイズは、高精度の物理量測定では無視できなくなる。フィルター部１３０において発生するノイズは、長期に亘る時間的なゆれをデジタル信号に生じさせるからである。
【００４２】
１．６．フィルター部における抵抗素子
図４は、図５に示すフィルター部１３０の等価回路における抵抗素子Ｒの断面構造を示している。なお、フィルター部１３０は抵抗素子ＲとキャパシターＣ１，Ｃ２とで構成される。図４において、第１，第２の配線層６８１，６８２に第１，第２のコンタクト６７１，６７２を介して接続される抵抗素子Ｒは、金属薄膜層６５０で構成される。この金属薄膜層６５０の製造方法を、Ｓｉ基板（半導体基板）６００上に形成されるトランジスターの製造工程との関係で説明する。
【００４３】
図４において、トランジスターは、熱酸化膜６０１で仕切られた領域に不純物が注入されたソース・ドレイン領域６０２，６０２と、チャネル領域上にゲート酸化膜６１０を介して形成されたゲート６２０とを含む。ゲート６２０は、不純物が注入されたドープポリシリコン層である。ソース・ドレイン領域６０２，６０２やゲート６２０の表面には、シリコンと金属との化合物であるシリサイド層６４０が形成されて低抵抗化される。図４では、一方のソース・ドレイン領域６０２のシリサイド層６４０にコンタクト６７０を介して接続される配線層６８０が図示されている。
【００４４】
図４に示す金属薄膜層６５０、コンタクト６７１，６７２及び配線層６８１，６８２も、上述したトランジスターの製造工程を用いて製造される。金属薄膜層６５０の下層であって、熱酸化膜（絶縁膜）６０１の上層のポリシリコン層６３０は、ゲート６２０と同様にして形成される。ただし、ゲート６２０は不純物がドープされたドープポリシリコン層であるのに対して、金属薄膜層６５０の下層のポリシリコン層はノンドープポリシリコン層６３０である。従って、ゲート６２０に不純物が注入される時に、ノンドープポリシリコン層６３０はマスクされる。ノンドープポリシリコン層６３０は金属薄膜層６５０よりも高抵抗となるので、電流は専ら金属薄膜層６５０を流れることなる。
【００４５】
図４に示す金属薄膜層６５０は、シリサイド層６４０と同一工程により形成される。つまり、金属薄膜層６５０はシリサイド層として形成できる。このシリサイド層は、タングステン（Ｗ），チタン（Ｔｉ），コバルト（Ｃｏ），ニッケル（Ｎｉ）またはモリブテン（Ｍｏ）とシリコンとの化合物で形成できる。図４に示すコンタクト６７１，６７２はコンタクト６７０と同一工程により形成でき、配線層６８１，６８２は配線層６８０と同一工程により形成できる。
【００４６】
図４に示すシート抵抗の小さな金属薄膜層６５０は、フィルター部１３０の抵抗素子Ｒとして所定の抵抗値を確保するために、図４の構造を半導体基板６００の厚さ方向から見た平面視で、冗長に引き回して形成される。その際、シサイド層で形成される金属薄膜層６５０はライン＆スペースの幅を従来の抵抗素子であったポリシリコン層よりも狭くできるので、限られた面積を有効に活用して抵抗値を確保することができる。
【００４７】
１．７．フィルター部の評価
図５に示すフィルター部１３０の等価回路に電流を流して、フィルター部１３０で発生するノイズについて評価した。図６は、比較例の特性を示す。ここで、比較例では、金属薄膜層６５０の代わりにドープポリシリコンを用いた。この比較例に用いられたドープポリシリコン抵抗は、単位面積当たりのシート抵抗が１０００Ωである。図６に示すように、電流が流れない場合（０ｎＡ）ではノイズは発生しないが、流れる電流が１ｎＡ、１０ｎＡ、１００ｎＡと大きくなるほど、ノイズレベルが大きくなることが分かる。
【００４８】
一方、図７は、金属薄膜層６５０を用いた本実施形態のフィルター部１３０の特性を示す。金属薄膜層６５０の単位面積当たりのシート抵抗は１８２Ωであり、比較例よりも１／５以下の抵抗値である。図６との比較から明らかなように、図７に示す本実施形態のフィルター部１３０で発生するノイズは、一桁程度低減されていることが分かる。こうして、フィルター部１３０において発生するノイズを低減することで、長期に亘る時間的なゆれをデジタル信号に生じることを抑制できる。
【００４９】
図８は、比較例と本実施形態との各々について、図２に示す増幅回路１００中のＱＶアンプ（ＱＶＡ）と、感度調整回路１１０中のプログラマブルゲインアンプ（ＰＧＡ）と、フィルター部１３０であるローパスフィルター（ＬＰＦ）で発生するノイズの大きさを示している。図８の通り、特に不要信号がフィルター部１３０であるローパスフィルター（ＬＰＦ）を流れる際に発生するノイズは、本実施形態では十分に低減されていることが分かる。
【００５０】
図９は、機械振動漏れ信号のレベルを５７ｐｐｍとした条件でのノイズシミュレーション結果を変換して算出したアラン分散を示す特性図である。アラン分散とは，ジャイロセンサーや周波数発振器などの特性評価に用いられる指標の１つである。図９は、測定時間間隔τと，その時間間隔で平均したデータの分散σの関係を示したもので，横軸に測定時間間隔τ，縦軸にアラン分散σをとることで，センサーなどのノイズ特性を評価することができる。図９に点線で示す本実施形態のアラン分散は、実線で示す比較例のアラン分散を修正し、ノイズ特性が良好となっていることが分かる。このように、アラン分散評価が高まり、長期に亘ってノイズによる誤差を低減することができる。
【００５１】
２．第２実施形態
図１０は、本発明の回路装置を含む発振器のブロック図である。回路装置７００は、ＴＣＸＯやＯＣＸＯ（Oven Controlled Crystal Oscillator）等のデジタル方式の発振器を実現する回路装置（集積回路装置、半導体チップ）である。例えばこの回路装置と振動子ＸＴＡＬをパッケージに収納することで、デジタル方式の発振器が実現される。
【００５２】
回路装置７００は、温度センサー７１０と、フィルター部例えばローパスフィルター（ＬＰＦ）７２０と、Ａ／Ｄ変換回路７３０と、デジタル信号処理回路５０（デジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ））７４０と、Ｄ／Ａ変換回路７５０と、発振回路８００（ＶＣＯ）と、を含む。なお、本実施形態は図１０の構成に限定されず、ＬＰＦ７２０と、Ａ／Ｄ変換回路７３０以外の構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加したりする等の種々の変形実施が可能である。例えば温度センサー７１０が回路装置７００の外部に設けられ、その温度センサー７１０から温度検出電圧が回路装置７００に入力されてもよい。
【００５３】
温度センサー７１０は、環境（例えば回路装置や振動子）の温度に応じて変化する温度依存電圧を、温度検出電圧ＶＴＤとして出力する。例えば、温度センサー７１０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（例えばバンドギャップリファレンス電圧）を基準として温度依存電圧を出力する。例えば、ＰＮ接合の順方向電圧を温度依存電圧として出力する。
【００５４】
ＬＰＦ７２０は、温度センサー７１０からの温度検出電圧ＶＴＤをフィルター処理するもので、Ａ／Ｄ変換回路７３０の前置き回路として機能する。
【００５５】
Ａ／Ｄ変換回路７３０は、ＬＰＦ７２０からの温度検出電圧ＶＴＤ’のＡ／Ｄ変換を行い、その結果を温度検出データＤＴＤとして出力する。Ａ／Ｄ変換方式としては、例えば逐次比較型、フラッシュ型、パイプライン型又は二重積分型等を採用できる。
【００５６】
デジタル信号処理回路７４０は種々の信号処理を行う。例えばデジタル信号処理回路７４０（温度補償部）は、温度検出データＤＴＤに基づいて、振動子ＸＴＡＬの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ＤＤＳを出力する。具体的にはデジタル信号処理回路７４０は、温度に応じて変化する温度検出データＤＴＤ（温度依存データ）と、温度補償処理用の係数データ（近似関数の係数のデータ）などに基づいて、温度変化による発振周波数の変動をキャンセル又は低減する（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。即ち、温度変化による発振周波数の変動をキャンセル又は低減する近似関数に温度検出データＤＴＤを代入することにより、周波数制御データＤＤＳを求める。デジタル信号処理回路５０は、温度補償処理を含む種々の信号処理を時分割に実行するＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。或いは、デジタル信号処理回路７４０は、ゲートアレイ等のＡＳＩＣ回路により実現してもよいし、プロセッサー（例えばＣＰＵ、ＭＰＵ等）とプロセッサー上で動作するプログラムにより実現してもよい。
【００５７】
Ｄ／Ａ変換回路７５０は、周波数制御データＤＤＳをＤ／Ａ変換し、周波数制御データＤＤＳに対応する差動信号ＶＱ（２つの電圧信号）を出力する。
【００５８】
発振回路８００は、Ｄ／Ａ変換回路７５０からの差動信号に対応する発振周波数で振動子ＸＴＡＬを発振させ、その発振の発振信号ＳＳＣを出力する。即ち、発振回路８００は、差動信号を構成する２つの電圧信号を制御電圧とするＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）である。発振回路８００は、振動子ＸＴＡＬを駆動する駆動回路８１０と、振動子ＸＴＡＬの発振ループに接続される可変容量回路８２０とを含む。可変容量回路８２０は、Ｄ／Ａ変換回路７５０からの差動信号を構成する２つの電圧信号により容量値が可変に制御される。可変容量回路８２０の容量値が制御されることで、発振回路８００の発振周波数（発振信号ＳＳＣの周波数）が制御される。
【００５９】
ここで、ＬＰＦ７２０の抵抗として、図４に示す金属薄膜層６５０を用いることができる。それにより、ＬＰＦ７２０で発生するノイズが上述した通り低減され、発振回路８００における発振周波数をより精度高く温度補償することができる。
【００６０】
２．第２実施形態
図１１は、本実施形態の回路装置９００を含む移動体の例である。本実施形態の回路装置９００は、例えば、車、飛行機、バイク、自転車、ロボット、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（車載機器）を備えて、地上や空や海上を移動する機器・装置である。図１１は移動体の具体例としての自動車１０００を概略的に示している。自動車１０００には、本実施形態の回路装置９００を含む発振器（不図示）が組み込まれる。制御装置１１００は、この発振器により生成された発振信号（クロック信号）に基づいて種々の制御処理を行う。制御装置１１００は、例えば車体（ボディー）１２００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１３００のブレーキを制御する。なお本実施形態の回路装置６０や回路装置９００（発振器）が組み込まれる機器は、自動車１０００やロボット等の移動体や電子機器に組み込むことができる。
【００６１】
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。また回路装置、物理量測定装置、発振器、電子機器又は移動体の構成及び動作等も、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】
【００６２】
１０…振動子、４０…駆動回路、６０…回路装置、１３０…フィルター回路、１４０…Ａ／Ｄ変換器、１００…増幅回路、１２０…同期検波回路、５００…電子機器、５２０…処理回路、６００…半導体基板、６０１…絶縁膜、６５０…金属薄膜層、６７１…第１のコンタクト、６７２…第２のコンタクト、６８１…第１の配線、６８２…第２の配線、７００…回路装置、７１０…温度センサー、７２０…フィルター回路、７３０…Ａ／Ｄ変換器、９００…回路装置、１０００…移動体、１１００…制御装置、１２００…ボディー、ＸＴＡＬ…振動子
【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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