(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振信号に基づく入力信号と基準信号との位相比較を行う位相比較部と、
前記位相比較の結果である位相比較結果データに対するデジタル信号処理を行う処理部と、
前記デジタル信号処理の後の周波数制御データにより設定される発振周波数の前記発振信号を生成する発振信号生成回路と、
を含み、
前記処理部は、
ホールドオーバー解除時用データを保持するレジスターを有し、前記基準信号の消失又は異常によるホールドオーバーが発生した後、前記基準信号の復帰により前記ホールドオーバーが解除された場合に、前記レジスターに保持される前記ホールドオーバー解除時用データを用いて、前記デジタル信号処理を行うことを特徴とする回路装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記レジスターは、
前記位相比較部と前記処理部と前記発振信号生成回路により構成されるＰＬＬ回路の起動時において前記デジタル信号処理に用いられる初期値データとは異なるデータを、前記ホールドオーバー解除時用データとして保持することを特徴とする回路装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された回路装置において、
前記レジスターは、
前記ホールドオーバーが発生した際に保持された前記デジタル信号処理の演算結果データ、又はホールドオーバー期間での補正処理により得られたデータを、前記ホールドオーバー解除時用データとして保持することを特徴とする回路装置。
【請求項４】
請求項３に記載された回路装置において、
前記ホールドオーバー解除時用データは、前記演算結果データであり、
前記レジスターは、
前記ホールドオーバーが発生した際の前記デジタル信号処理の前記演算結果データを保持し、
前記処理部は、
前記ホールドオーバーが解除された場合に、前記保持された前記演算結果データを用いて前記デジタル信号処理を行うことを特徴とする回路装置。
【請求項５】
請求項３に記載された回路装置において、
前記ホールドオーバー解除時用データは、前記補正処理により得られたデータであり、
前記補正処理は、
エージング補正処理及び温度補償処理の少なくとも一方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５のいずれか一項に記載された回路装置において、
前記デジタル信号処理は、デジタルフィルター処理であり、
前記デジタルフィルター処理は、前記位相比較結果データに対する比例処理と、前記位相比較結果データに対する積分処理とを含み、
前記レジスターは、
前記ホールドオーバーが発生した際に、前記積分処理の結果データを前記ホールドオーバー解除時用データとして保持することを特徴とする回路装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載された回路装置において、
前記処理部は、
前記ホールドオーバーが発生した場合に前記デジタル信号処理を停止し、前記ホールドオーバーが解除された場合に、停止した前記デジタル信号処理を再開することを特徴とする回路装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載された回路装置において、
前記処理部は、
前記デジタル信号処理として、前記位相比較結果データに対するデジタルフィルター処理を行うと共に、前記周波数制御データに対する温度補償処理、エージング補正処理、及び前記発振信号を生成するための振動子に接続される可変容量キャパシターの容量特性の補正処理の少なくとも１つを行うことを特徴とする回路装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載された回路装置において、
前記処理部は、
前記ホールドオーバーが検出される前の期間において、前記位相比較結果データに基づく前記周波数制御データの観測値に対する真値を、カルマンフィルター処理により推定する処理を行い、
前記ホールドオーバーが検出された場合に、前記ホールドオーバーの検出タイミングに対応するタイミングでの前記真値を保持し、前記真値に基づく演算処理を行うことで、エージング補正された前記周波数制御データを生成することを特徴とする回路装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載された回路装置と、
前記発振信号を生成するための振動子と、
を含むことを特徴とする発振器。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の回路装置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９のいずれか一項に記載の回路装置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、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、ＯＣＸＯ（oven controlled crystal oscillator）、ＴＣＸＯ（temperature compensated crystal oscillator）等の発振器が知られている。このような発振器を基準信号源として用いる基地局、ネットワークルーター、測定機器等では、発振器を含むＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路を構成し、ＧＰＳ信号等の基準信号に対して発振器の発振信号を同期させている。基準信号が消失した場合又は基準信号に異常が生じた場合、ＰＬＬ回路は基準信号に対して発振信号を同期できなくなる。このような状態をホールドオーバーと呼ぶ。
【０００３】
ホールドオーバーにおける発振器の制御技術として例えば特許文献１に開示される技術がある。特許文献１では、通常動作時にはリファレンス信号とフレームクロック信号の位相差情報に基づいて電圧制御発振器の制御電圧を生成し、その制御電圧の履歴データをメモリーに記憶させる。ホールドオーバー時には、メモリーから履歴データを時系列に沿って順次読み出し、その履歴データから制御電圧を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１１５９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ホールドオーバーとなった後、ホールドオーバーが解除された場合に、ＰＬＬ回路がロック状態に収束するまでの時間がかかってしまう。例えば、位相比較部が検出した位相誤差に対して信号処理を行って周波数制御データを生成する場合、ホールドオーバー解除時に信号処理を初期状態等から再開することが考えられる。この場合、信号処理を初期状態等から再開しているので、例えばＰＬＬ回路の起動時にロック状態に収束するまでの時間と同様な時間を要すると考えられる。
【０００６】
本発明の幾つかの態様によれば、ホールドオーバー解除時にＰＬＬ回路がロック状態に収束するまでの時間を短縮できる回路装置、発振器、電子機器及び移動体等を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題の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。
【０００８】
本発明の一態様は、発振信号に基づく入力信号と基準信号との位相比較を行う位相比較部と、前記位相比較の結果である位相比較結果データに対するデジタル信号処理を行う処理部と、前記デジタル信号処理の後の周波数制御データにより設定される発振周波数の前記発振信号を生成する発振信号生成回路と、を含み、前記処理部は、前記基準信号の消失又は異常によるホールドオーバーが発生した後、前記ホールドオーバーが解除された場合に、ホールドオーバー解除時用データを用いて、前記デジタル信号処理を行う回路装置に関係する。
【０００９】
本発明の一態様によれば、ホールドオーバーが解除された場合に、ホールドオーバー解除時用データを用いてデジタル信号処理が行われることで、初期値データよりもロック状態でのデータに近いホールドオーバー解除時用データを用いてデジタル信号処理を行うことが可能となる。これにより、ホールドオーバー解除時に、初期値データを用いてデジタル信号処理を行った場合と比べて、ＰＬＬ回路がロック状態に収束するまでの時間を短縮できる。
【００１０】
また本発明の一態様では、前記ホールドオーバー解除時用データは、前記ホールドオーバーが発生した際に保持された前記デジタル信号処理の演算結果データ、又はホールドオーバー期間での補正処理により得られたデータであってもよい。
【００１１】
ホールドオーバーが発生した際に保持されたデジタル信号処理の演算結果データは、例えばホールドオーバーが発生する前のロック状態におけるデジタル信号処理の演算結果データである。また、ホールドオーバー期間での補正処理により得られたデータは、例えば種々の要因による演算結果データの変動を補正したデータである。ホールドオーバー解除時に、これらのデータを用いてデジタル信号処理を再開することで、ロック状態に至る時間を短縮できる。
【００１２】
また本発明の一態様では、前記ホールドオーバー解除時用データは、前記演算結果データであり、前記処理部は、前記ホールドオーバーが発生した際の前記デジタル信号処理の前記演算結果データを保持し、前記ホールドオーバーが解除された場合に、前記保持された前記演算結果データを用いて前記デジタル信号処理を行ってもよい。
【００１３】
このようにすれば、デジタル信号処理の演算をホールドオーバーが発生した際に一時停止し、ホールドオーバー解除時に、その状態からデジタル信号処理を再開できる。これにより、よりロック状態に近い演算結果データからデジタル信号処理を再開できる。
【００１４】
また本発明の一態様では、前記ホールドオーバー解除時用データは、前記補正処理により得られたデータであり、前記補正処理は、エージング補正処理及び温度補償処理の少なくとも一方であってもよい。
【００１５】
エージング補正処理は、ホールドオーバー時に、発振周波数の経時変化を補正して、発振周波数が一定となるようにする処理である。また温度補償処理とは、環境温度の変化による発振周波数の変化を補正して、発振周波数が一定となるようにする処理である。これらのようなホールドオーバー期間での補正処理により得られたデータを用いて、ホールドオーバー解除時にデジタル信号処理を再開することで、ロック状態に至る時間を短縮できる。
【００１６】
また本発明の一態様では、前記デジタル信号処理は、デジタルフィルター処理であり、前記デジタルフィルター処理は、前記位相比較結果データに対する比例処理と、前記位相比較結果データに対する積分処理とを含み、前記ホールドオーバーが発生した際に、前記積分処理の結果データが前記ホールドオーバー解除時用データとして保持されてもよい。
【００１７】
結果データが初期値の状態から積分処理を開始して、位相比較結果データを積分してロック状態での結果データに収束するには、ある程度の時間が必要である。この点、本発明の一態様によれば、ホールドオーバーが発生した際に、デジタルフィルター処理に含まれる積分処理の結果データが保持されることで、ホールドオーバー解除時に、ほぼロック状態での結果データから積分処理が開始され、ロック状態に至る時間を短縮できる。
【００１８】
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記ホールドオーバーが発生した場合に前記デジタル信号処理を停止し、前記ホールドオーバーが解除された場合に、停止した前記デジタル信号処理を再開してもよい。
【００１９】
ホールドオーバーが発生した場合にデジタル信号処理が停止されることで、デジタル信号処理の演算結果データが更新されなくなる。これにより、ホールドオーバーが発生した際の演算結果データが保持される。このようにして、ホールドオーバーが発生した際のデジタル信号処理の演算結果データが保持することが可能となり、ホールドオーバーが解除された場合に、保持した演算結果データでデジタル信号処理を再開できる。
【００２０】
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記デジタル信号処理として、前記位相比較結果データに対するデジタルフィルター処理を行うと共に、前記周波数制御データに対する温度補償処理、エージング補正処理、及び前記発振信号を生成するための振動子に接続される可変容量キャパシターの容量特性の補正処理の少なくとも１つを行ってもよい。
【００２１】
このように処理部が位相比較結果データに対するデジタルフィルター処理を行うことで、デジタルフィルター処理の後のデータに基づいて周波数制御データを生成できる。また、そのデジタルフィルター処理と共に、処理部は温度補償処理、エージング補正処理、容量特性補正処理等を実行する。例えば、ＤＳＰ等のハードウェアを共用して複数の処理を実行することが可能である。これにより、各処理を個別のハードウェアで構成する場合に比べて処理部の回路を小規模化できる。
【００２２】
また本発明の一態様では、前記処理部は、前記ホールドオーバーが検出される前の期間において、前記位相比較結果データに基づく前記周波数制御データの観測値に対する真値を、カルマンフィルター処理により推定する処理を行い、前記ホールドオーバーが検出された場合に、前記ホールドオーバーの検出タイミングに対応するタイミングでの前記真値を保持し、前記真値に基づく演算処理を行うことで、エージング補正された前記周波数制御データを生成してもよい。
【００２３】
本発明の一態様によれば、カルマンフィルター処理により推定され、且つ、ホールドオーバーの検出タイミングに対応するタイミングで保持された真値に基づいて、エージング補正を実現できるようになる。従って、従来では実現できなかった高精度のエージング補正の実現が可能になる。
【００２４】
また本発明の他の態様は、上記のいずれかに記載された回路装置と、前記発振信号を生成するための振動子と、を含む発振器に関係する。
【００２５】
また本発明の更に他の態様は、上記のいずれかに記載された回路装置を含む電子機器に関係する。
【００２６】
また本発明の更に他の態様は、上記のいずれかに記載された回路装置を含む移動体に関係する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本実施形態の回路装置の構成例である。
【図２】図２は、位相比較部の動作を説明するタイミングチャートである。
【図３】図３は、計測時間と時間分解能の関係を示す図である。
【図４】図４は、本実施形態の回路装置の第１の詳細な構成例、位相比較部の詳細な構成例、処理部の第１の詳細な構成例である。
【図５】図５は、本実施形態の回路装置の第２の詳細な構成例、ループフィルターの詳細な構成例である。
【図６】図６は、ホールドオーバー解除時用データの第１変形例を説明する図である。
【図７】図７は、ホールドオーバー解除時用データの第２変形例を説明する図である。
【図８】図８は、カウンターの変形構成例である。
【図９】図９は、本実施形態の回路装置の第３の詳細な構成例である。
【図１０】図１０は、処理部の第２の詳細な構成例である。
【図１１】図１１は、処理部が行う処理のフローチャートである。
【図１２】図１２は、温度検出用ローパスフィルター処理の詳細なフローチャートである。
【図１３】図１３は、カルマンフィルター処理及びエージング補正処理の詳細なフローチャートである。
【図１４】図１４は、外部ＰＬＬモードにおける処理の詳細なフローチャートである。
【図１５】図１５は、内部ＰＬＬモードにおける処理の詳細なフローチャートである。
【図１６】図１６は、処理部の第３の詳細な構成例である。
【図１７】図１７は、エージングによる発振周波数の変動の測定結果の例を示す図である。
【図１８】図１８は、エージング補正部の詳細な構成例である。
【図１９】図１９は、発振回路の構成例である。
【図２０】図２０は、本実施形態の変形例の回路装置の構成例である。
【図２１】図２１は、ダイレクト・デジタル・シンセサイザー方式の場合の回路構成例である。
【図２２】図２２は、本実施形態の回路装置を含む発振器の構成例である。
【図２３】図２３は、本実施形態の回路装置を含む電子機器の構成例である。
【図２４】図２４は、本実施形態の回路装置を含む移動体の例である。
【図２５】図２５は、電子機器の１つである基地局の構成例である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
１．構成
図１は、本実施形態の回路装置５００の構成例である。回路装置５００は、位相比較部４０（位相比較回路）、処理部５０（処理回路）、発振信号生成回路１４０を含む。
【００３０】
位相比較部４０は、発振信号生成回路１４０が生成する発振信号ＯＳＣＫの位相と基準信号ＲＦＣＫの位相とを比較し、その結果を位相誤差データＰＥＤとして出力する。具体的には、位相比較部４０は、発振信号ＯＳＣＫのクロック数をカウントするカウンター４２を含み、そのカウンター４２のカウント値に基づいて位相誤差データＰＥＤを出力する。ここで、基準信号ＲＦＣＫは、所定タイミング或いは所定間隔で入力されるパルス信号であり、例えば時刻等の基準となる信号である。例えば、基準信号ＲＦＣＫは、ＧＰＳ受信器が出力する基準信号（時刻パルス）や、ネットワークの物理層回路が出力する基準信号（クロック信号）である。
【００３１】
図２は、位相比較部４０の動作を説明するタイミングチャートである。図２に示すように、基準信号ＲＦＣＫの周期をＴｒｅｆとする。例えばＧＰＳの基準信号ではＴｒｅｆ＝１秒である。カウンター４２は、例えば基準信号ＲＦＣＫの立ち上がりエッジでカウント値がリセットされ、そのエッジから計測時間Ｔｍｅｓ（計測期間）の間、発振信号ＯＳＣＫのクロック数をカウントする。計測時間Ｔｍｅｓは位相比較を行う周期であり、基準信号ＲＦＣＫのｎ周期である。即ち、計測時間Ｔｍｅｓの間に蓄積された位相誤差を検出することになる。後述するように、ｎは２以上に設定可能な整数である。計測時間Ｔｍｅｓが終了したときのカウント値をＮＢとした場合、期待値ｎ×ＦＣＷとカウント値ＮＢとの差分（ｎ×ＦＣＷ−ＮＢ）が位相誤差データＰＥＤとして出力される。ＦＣＷは、発振信号ＯＳＣＫの周波数を設定するための周波数設定データである。
【００３２】
なお、ここではカウンター４２が初期値「０」からカウントアップする場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば後述するように、期待値ｎ×ＦＣＷを初期値としてカウントダウンし、計測時間Ｔｍｅｓが終了したときのカウント値が（ｎ×ＦＣＷ−ＮＢ）となるように構成してもよい。
【００３３】
処理部５０は種々のデジタル信号処理を行う。具体的には処理部５０は、位相比較部４０からの位相誤差データＰＥＤをデジタル信号処理して、発振信号ＯＳＣＫの周波数を制御するための周波数制御データＤＦＣＱを生成する。例えば処理部５０は、カウント値と期待値ｎ×ＦＣＷとの差である位相誤差データＰＥＤを、時間を単位とする位相誤差データに変換する処理や、位相誤差データに対するループフィルター処理（デジタルフィルター処理）を行う。また処理部５０は、位相誤差データに対するオフセット調整処理（基準信号ＲＦＣＫと発振信号ＯＳＣＫとの間のオフセット調整処理）や、ループフィルター処理後の周波数制御データに対する種々の補正処理等を行ってもよい。補正処理は、例えば振動子の発振周波数の温度依存性を補償する処理（温度補償処理）や、発振周波数を制御するための可変容量キャパシター（バリキャップ等）の容量特性を補正する処理（容量特性補正処理）である。或いは、補正処理として、ホールドオーバー時に発振器が自走発振している状態での発振周波数の経時変化を補正する処理（エージング補正処理）等を行ってもよい。処理部５０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（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等）とプロセッサー上で動作するプログラム（プログラムモジュール）により実現してもよい。
【００３４】
発振信号生成回路１４０は、周波数制御データＤＦＣＱにより設定される発振周波数の発振信号ＯＳＣＫを生成する。例えば発振信号生成回路１４０は、処理部５０からの周波数制御データＤＦＣＱと振動子を用いて、周波数制御データＤＦＣＱにより設定される発振周波数の発振信号ＯＳＣＫを生成する。一例としては、発振信号生成回路１４０は、周波数制御データＤＦＣＱにより設定される発振周波数で振動子を発振させて、発振信号ＯＳＣＫを生成する。
【００３５】
なお発振信号生成回路１４０は、ダイレクト・デジタル・シンセサイザー方式で発振信号ＯＳＣＫを生成する回路であってもよい。例えば振動子（固定発振周波数の発振源）の発振信号をリファレンス信号として、周波数制御データＤＦＣＱで設定される発振周波数の発振信号ＯＳＣＫをデジタル的に生成してもよい。或いは発振信号生成回路１４０は、振動子を用いずに、周波数制御データＤＦＣＱにより設定される発振周波数の発振信号ＯＳＣＫを生成する回路であってもよい。例えば発振信号生成回路１４０は、周波数制御データＤＦＣＱを制御電圧に変換するＤ／Ａ変換回路と、その制御電圧で設定される発振周波数で発振する電圧制御発振回路（ＶＣＯ）で構成されてもよい。或いは、周波数制御データＤＦＣＱで容量が可変に制御される可変容量を含むＣＲ発振回路で構成されてもよい。このＣＲ発振回路は、可変容量の容量により設定される発振周波数で発振する。
【００３６】
以上の位相比較部４０、処理部５０、発振信号生成回路１４０によりＰＬＬ回路が構成され、基準信号ＲＦＣＫに同期した発振信号ＯＳＣＫが生成される。即ち、処理部５０はＰＩ（Proportional-Integral）制御等によって位相誤差データＰＥＤに対して負帰還制御を行い、位相誤差を小さくする（ゼロに近づける）周波数制御データＤＦＣＱを生成する。そして、その周波数制御データＤＦＣＱに基づいて発振信号生成回路１４０が発振信号ＯＳＣＫを生成することで、基準信号ＲＦＣＫに同期した発振信号ＯＳＣＫが生成される。
【００３７】
さて、何らかの理由（例えばＧＰＳ受信器がＧＰＳ衛星を捕捉できなくなった等）により基準信号ＲＦＣＫが消失した場合又は基準信号に異常が生じた場合には、ＰＬＬ回路は基準信号ＲＦＣＫに対して発振信号ＯＳＣＫを同期できなくなる。このような基準信号ＲＦＣＫの消失又は異常によるホールドオーバー時には、位相比較部４０が位相誤差データＰＥＤを出力（更新）しなくなるので、処理部５０は位相比較結果データに対するデジタル信号処理により周波数制御データＤＦＣＱを生成できなくなる。この場合、何らかの周波数制御データＤＦＣＱを生成することで自走発振させ、時刻同期を維持することが考えられる。例えば図１０等で後述するように、ホールドオーバー期間において処理部５０がエージング補正処理を行って周波数制御データＡＣ（ｋ）を生成し、その周波数制御データＡＣ（ｋ）に基づいて周波数制御データＤＦＣＱを発振信号生成回路１４０に出力する。
【００３８】
このようなホールドオーバーにおける自走状態において基準信号ＲＦＣＫが復帰した場合、ホールドオーバーが解除され、自走発振からＰＬＬ回路による同期発振が再開される。即ち、再び位相比較部４０が位相誤差データＰＥＤを出力（更新）し、処理部５０は位相比較結果データに対するデジタル信号処理により周波数制御データＤＦＣＱを生成するようになる。このとき、位相比較結果データに対するデジタル信号処理を初期状態（例えばデジタル信号処理の演算結果データ（中間生成データ）等が初期値に設定された状態）から再開すると、ホールドオーバーが解除されてからＰＬＬ回路がロック状態に至るまでに時間がかかってしまう。
【００３９】
そこで本実施形態では、回路装置５００は、発振信号ＯＳＣＫに基づく入力信号と基準信号ＲＦＣＫとの位相比較を行う位相比較部４０と、位相比較の結果である位相比較結果データに対するデジタル信号処理を行う処理部５０と、デジタル信号処理の後の周波数制御データＤＦＣＱにより設定される発振周波数の発振信号ＯＳＣＫを生成する発振信号生成回路１４０と、を含む。そして処理部５０は、基準信号ＲＦＣＫの消失又は異常によるホールドオーバーが発生した後、そのホールドオーバーが解除された場合に、ホールドオーバー解除時用データを用いて、デジタル信号処理を行う。
【００４０】
具体的には処理部５０は、ホールドオーバー解除時用データを記憶するホールドオーバー解除時用データレジスター１２０を含む。ホールドオーバー解除時用データは、ＰＬＬ起動時（回路装置５００の初期化後に最初にＰＬＬ回路が同期動作を開始するとき）のデジタル信号処理に用いられる初期値データ（例えばレジスターがリセットされた状態でのデータ、例えばゼロ）とは異なるデータである。ホールドオーバー解除時用データとしては、初期値データを採用した場合と比べてＰＬＬ回路のロックを早めるような種々のデータを採用できる。
【００４１】
ホールドオーバー解除時用データを用いるデジタル信号処理は、例えばデジタルフィルター処理、ゲイン処理、オフセット調整処理等の種々のデジタル信号処理を想定できる。デジタル信号処理には例えば複数のステップやフィードバック等が含まれているが、その処理の中間ノード（ステップ間のノード、フィードバックのノード）のデータにホールドオーバー解除時用データを入力する。これが、ホールドオーバー解除時用データを用いてデジタル信号処理を行うことに相当する。
【００４２】
例えば、ホールドオーバー解除時用データレジスター１２０は、ロック状態においてデジタル信号処理の演算結果データ（中間生成データ）を一時記憶するレジスターである。その演算結果データがある所定範囲内で変動する場合、ホールドオーバー解除時用データとして、その所定範囲内のデータ、或いは、その演算結果データのティピカル値を用いる。ホールドオーバーになってから解除されるまでの間のいずれかのタイミングにおいて、これらのようなホールドオーバー解除時用データをホールドオーバー解除時用データレジスター１２０に記憶させる。或いは、ホールドオーバーになった際の演算結果データをホールドオーバー解除時用データとしてホールドオーバー解除時用データレジスター１２０に保持しておき、それをホールドオーバーが解除された際に用いてもよい。或いは、ホールドオーバー解除時用データを用いるデジタル信号処理とは異なる何らかのデジタル信号処理によって生成されたデータを、ホールドオーバー解除時用データとしてホールドオーバー解除時用データレジスター１２０に記憶させてもよい。例えば、そのデジタル信号処理は、ホールドオーバー解除時の演算結果データとして妥当なデータを推定する処理である。
【００４３】
本実施形態によれば、ホールドオーバーが解除された場合に、ホールドオーバー解除時用データを用いてデジタル信号処理を行うことで、初期値データを用いてデジタル信号処理を行った場合と比べてＰＬＬ回路がロック状態に至る時間を短縮できる。即ち、ホールドオーバーが解除された際に、デジタル信号処理に用いられるデータが初期値データよりもロック状態でのデータに近いホールドオーバー解除時用データになっている。これにより、デジタル信号処理に用いられるデータがロック状態でのデータになるまでの時間を短縮できる。
【００４４】
ここで発振信号ＯＳＣＫに基づく入力信号は、例えば図１で説明したように発振信号ＯＳＣＫそのものである。但しこれに限定されず、入力信号は発振信号ＯＳＣＫをバッファリングした信号であってもよいし、発振信号ＯＳＣＫを分周した信号であってもよい。また、位相比較結果データは、位相比較部４０による位相比較の後のデータのことである。位相比較結果データは、位相比較の後にループ内で生成されるデータであればよい。例えば位相比較結果データは、位相比較部４０が出力する位相誤差データＰＥＤに対して何らかの処理（例えば変換処理、乗算処理、加算処理、フィルター処理等）がされたデータである。或いは、位相比較結果データは、位相比較部４０が出力する位相誤差データＰＥＤであってもよい。
【００４５】
また本実施形態では、ホールドオーバー解除時用データは、ホールドオーバーが発生した際に保持されたデジタル信号処理の演算結果データ、又はホールドオーバー期間での補正処理により得られたデータである。
【００４６】
ホールドオーバーが発生した際に保持されたデジタル信号処理の演算結果データは、ロック状態におけるデジタル信号処理の演算結果データである。また、ホールドオーバー期間での補正処理により得られたデータは、種々の要因（例えば環境要因）による演算結果データの変動を補正したデータである。ホールドオーバー解除時に、これらのデータを用いてデジタル信号処理を再開することで、ロック状態に至る時間を短縮できる。
【００４７】
また本実施形態では、ホールドオーバー解除時用データは、演算結果データである。この場合、処理部５０は、ホールドオーバーが発生した際のデジタル信号処理の演算結果データを保持し、ホールドオーバーが解除された場合に、その保持された演算結果データを用いてデジタル信号処理を行う。
【００４８】
このようにすれば、デジタル信号処理の演算をホールドオーバーが発生した際に一時停止し、ホールドオーバー解除時に、その状態からデジタル信号処理を再開できる。また、ホールドオーバー解除時の前に演算結果データを保持できるタイミングとして直近のタイミングに保持された演算結果データでデジタル信号処理を再開できる。これにより、よりロック状態に近い演算結果データからデジタル信号処理を再開できる。
【００４９】
また本実施形態では、ホールドオーバー解除時用データは、補正処理により得られたデータである。この場合、補正処理は、エージング補正処理及び温度補償処理の少なくとも一方である。
【００５０】
エージングとは、自走発振における発振周波数が時間の経過と共に変化経時していくことである。エージング補正処理は、ホールドオーバー時に、その発振周波数の経時変化を補正して、発振周波数が一定となるようにする処理である。また温度補償処理とは、環境温度（振動子又は回路装置の温度）の変化による発振周波数の変化を補正して、発振周波数が一定となるようにする処理である。これらの補正処理で得られたデータは、補正処理を行わなかった場合に比べて、よりロック状態でのデータに近いと考えられる。即ち、これらのようなホールドオーバー期間での補正処理により得られたデータを用いて、ホールドオーバー解除時にデジタル信号処理を再開することで、ロック状態に至る時間を短縮できる。
【００５１】
また本実施形態では、デジタル信号処理は、デジタルフィルター処理である。デジタルフィルター処理は、位相比較結果データに対する比例処理と、位相比較結果データに対する積分処理とを含む。そして、ホールドオーバーが発生した際に、積分処理の結果データが演算結果データとして保持される。
【００５２】
具体的には図５で後述するループフィルター５５がデジタルフィルター処理を行う。図５では、乗算部ＳＧ１が比例処理を行い、乗算部ＳＧ２、加算部ＳＡＤ１、レジスターＳＲＧが積分処理を行う。そして、積分処理の結果データ（出力データＲＴＱ）を保持するレジスターＳＲＧが図１のホールドオーバー解除時用データレジスター１２０に対応している。即ち、ホールドオーバーが発生した際の結果データ（出力データＲＴＱ）がそのままレジスターＳＲＧに保持され、ホールドオーバー解除時に、その保持された結果データ（出力データＲＴＱ）でデジタルフィルター処理が再開される。なお、レジスターＳＲＧとは別にホールドオーバー解除時用データレジスター１２０が設けられ、ホールドオーバーが発生した際にレジスターＳＲＧの保持データがホールドオーバー解除時用データレジスター１２０に格納（退避）され、ホールドオーバー解除時にホールドオーバー解除時用データレジスター１２０の保持データがレジスターＳＲＧに格納（復帰）されてもよい。
【００５３】
結果データが初期値（例えばゼロ）の状態から積分処理を開始して、位相比較結果データを積分してロック状態での結果データに収束するには、ある程度の時間が必要である。この点、本実施形態によれば、ホールドオーバーが発生した際に、デジタルフィルター処理に含まれる積分処理の結果データが保持されることで、ホールドオーバー解除時に、ほぼロック状態での結果データから積分処理が開始され、ロック状態に至る時間を短縮できる。
【００５４】
また本実施形態では、処理部５０は、ホールドオーバーが発生した場合にデジタル信号処理を停止し、ホールドオーバーが解除された場合に、停止したデジタル信号処理を再開する。
【００５５】
具体的には、ホールドオーバーが発生した場合に位相比較部４０が位相誤差データＰＥＤを出力しなくなる。そうすると、図１１に示すフローのステップＳ７でＹＥＳに分岐しなくなり、デジタルフィルター処理を含むステップＳ８の内部ＰＬＬモードにおける処理が実行されなくなる。例えば図５の例では、ループフィルター５５が動作しなくなるので、積分処理の結果データ（レジスターＳＲＧの出力データＲＴＱ）が更新されなくなる。このようにして、ホールドオーバーが発生した際のデジタル信号処理の演算結果データが保持されることになる。
【００５６】
また本実施形態では、処理部５０は、デジタル信号処理として、位相比較結果データに対するデジタルフィルター処理を行うと共に、周波数制御データ（デジタルフィルター処理の後のデータに基づく周波数制御データ）に対する温度補償処理、エージング補正処理、及び発振信号ＯＳＣＫを生成するための振動子に接続される可変容量キャパシターの容量特性の補正処理の少なくとも１つを行う。
【００５７】
このように処理部５０が位相比較結果データに対するデジタルフィルター処理を行うことで、デジタルフィルター処理の後のデータに基づいて周波数制御データを生成できる。この周波数制御データの生成の詳細については図４等で後述する。また、そのデジタルフィルター処理と共に、処理部５０は温度補償処理、エージング補正処理、容量特性補正処理等を時分割に実行する。例えば、図１６で後述するようなＤＳＰによって、各処理の内容を記述したプログラムを実行することによって、１体のハードウェアを共用して複数の処理を実行することが可能となる。これにより、各処理を個別のハードウェアで構成する場合に比べて処理部５０の回路を小規模化できる。
【００５８】
また本実施形態では、処理部５０は、ホールドオーバーが検出される前の期間において、位相比較結果データに基づく周波数制御データの観測値に対する真値を、カルマンフィルター処理により推定する処理を行う。そして処理部５０は、ホールドオーバーが検出された場合に、ホールドオーバーの検出タイミングに対応するタイミングでの真値を保持し、その真値に基づく演算処理を行うことで、エージング補正された周波数制御データを生成する。このカルマンフィルター処理、エージング補正の詳細は図１７、図１８等で後述する。
【００５９】
このようにすれば、通常動作期間では、カルマンフィルター処理により周波数制御データの真値を推定し、ホールドオーバー期間では、ホールドオーバーの検出タイミングに対応するタイミングで保持された真値に基づいてエージング補正を実現できるようになる。周波数制御データには種々のノイズ成分や環境変動成分が含まれるが、カルマンフィルター処理により真値を推定し、その真値に基づいてエージング補正を行うことで、従来では実現できなかった高精度のエージング補正の実現が可能になる。
【００６０】
また本実施形態では、位相比較部４０は、発振信号ＯＳＣＫに基づく入力信号でカウント動作を行うカウンター４２を含み、基準信号ＲＦＣＫのｎ周期（ｎは２以上に設定可能な整数である）におけるカウンター４２のカウント値とカウント値の期待値ｎ×ＦＣＷとを整数で比較する位相比較を行う。
【００６１】
ここで、ｎは２以上に設定可能な整数であるとは、ｎが固定か可変かに関わらずｎが２以上の整数に設定されることができるということである。即ち、ｎが固定である場合、ｎは２以上の整数のいずれかに固定に設定されている。ｎが可変に設定される場合には、ｎは２以上の整数を含む複数の整数のいずれかに可変に設定される。その設定可能な複数の整数には更に１が含まれていてもよい。ｎは回路装置５００の外部からレジスター部（例えば図９のレジスター部３２）に設定されてもよいし、或いは図８等で後述するように回路装置５００が自ら設定してもよい。或いはｎは不揮発性メモリー（例えば図９のレジスター部３２）に記憶された設定値やヒューズ等によって設定されてもよい。
【００６２】
本実施形態によれば、位相比較部４０が、カウンター４２のカウント値と期待値とを整数で比較する位相比較を行ことで、簡素な構成で位相比較部４０を構成できる。また位相比較の結果が整数となるので位相誤差に対する処理を簡素化できる。
【００６３】
しかしながら、カウント値と期待値とを整数で比較する場合には小数精度での位相誤差を検出できないので、カウント値と期待値とを小数で比較する場合に比べて位相誤差の時間分解能（検出可能な最小の位相誤差）が大きくなってしまう。この点、本実施形態によれば、位相比較部４０が、基準信号ＲＦＣＫのｎ周期におけるカウンター４２のカウント値とカウント値の期待値ｎ×ＦＣＷとを整数で比較する。そしてｎは２以上に設定可能である。これにより、位相誤差の時間分解能を小さくできる。
【００６４】
具体的には、位相誤差の時間分解能Ｔｒｅｓは下式（１）で表される。Ｔｏｕｔは発振信号ＯＳＣＫの周期である。図３は、計測時間Ｔｍｅｓと時間分解能Ｔｒｅｓの関係を示す図である。図３には、基準信号ＲＦＣＫの周期Ｔｒｅｆが１秒であり、発振周波数（１／Ｔｏｕｔ）が４０ＭＨｚである場合の例を示す。
【数１】
0006720671.tif 000002
【００６５】
上式（１）、図３から、ｎを２以上に設定して計測時間Ｔｍｅｓを大きくすることによって時間分解能Ｔｒｅｓを小さくできることが分かる。即ち、本実施形態ではｎが２以上に設定可能であることによって、基準信号ＲＦＣＫに対して発振信号を高精度に同期させることが可能となり、発振周波数を高精度化できる。
【００６６】
また本実施形態では、位相比較部４０を含むＰＬＬ回路の少なくともロック状態において、ｎがｋ１（ｋ１は２以上の整数）に設定されてもよい。
【００６７】
このように、ロック状態においてｎが２以上の整数に設定されることで、ロック状態において位相誤差の時間分解能を小さくなり、基準信号ＲＦＣＫに対して高精度に同期した発振信号を生成することができる。
【００６８】
また本実施形態では、ＰＬＬ回路の起動時に、ｎがｋ２（ｋ２は１以上でｋ１より小さい整数）に設定されてもよい。ＰＬＬ回路の起動時とは、ＰＬＬ回路が基準信号ＲＦＣＫに対して発振信号ＯＳＣＫを同期させる動作を開始してから、基準信号ＲＦＣＫに対して発振信号ＯＳＣＫが同期するまでの間（いわゆる引き込み状態）である。
【００６９】
また本実施形態では、テストモードにおいて、ｎがｋ３（ｋ３は１以上でｋ１より小さい整数）に設定される。
【００７０】
このように、ＰＬＬ回路の起動時或いはテストモードにおいて、ロック状態でのｎ＝ｋ１よりも小さいｎ（ｋ２、ｋ３）が設定されることで、計測時間Ｔｍｅｓ（即ち位相比較の周期）が短くなり、同期動作を開始してからロック状態となるまでの時間を短縮できる。即ち、図５で後述するいわゆるギアシフトと同様の効果を得ることが可能となる。
【００７１】
また本実施形態では、ｎが可変に設定されてもよい。例えば図８で後述するように、回路装置５００が自らｎを可変に設定してもよい。或いは、回路装置５００の外部からレジスター部等を介してｎが可変に設定されてもよい。
【００７２】
ｎが可変に設定されることで、ロック状態においては発振周波数の高精度化のためにｎを２以上の大きな整数に設定できる。一方、起動時やテストモードでの引き込み時間を短縮するためにｎをロック状態よりも小さい整数に設定できる。
【００７３】
２．回路装置の第１詳細構成
図４は、本実施形態の回路装置５００の第１の詳細な構成例、位相比較部４０の詳細な構成例、処理部５０の第１の詳細な構成例である。回路装置５００は、位相比較部４０、処理部５０、ディザー処理部１６０、発振信号生成回路１４０を含む。位相比較部４０は、同期回路４１、カウンター４２を含む。処理部５０は、位相誤差変換部５１、加算部５３、ループフィルター５５、周波数制御データ変換部５７、補正処理部５９を含む。
【００７４】
同期回路４１は、基準信号ＲＦＣＫを発振信号ＯＳＣＫに同期させる回路である。具体的には、同期回路４１は、基準信号ＲＦＣＫを発振信号ＯＳＣＫで取り込むフリップフロップ回路等で構成される。即ち同期回路４１は、フリップフロップ回路により基準信号ＲＦＣＫの論理レベルを発振信号ＯＳＣＫのエッジで取り込み、発振信号ＯＳＣＫのエッジに同期して論理レベルが変わるクロック信号ＣＫＲ（或いはパルス信号）を出力する。
【００７５】
カウンター４２は、クロック信号ＣＫＲの立ち上がりエッジ（又は立ち下がりエッジ）でカウント値を期待値ｎ×ＦＣＷにセットし、その期待値ｎ×ＦＣＷから発振信号ＯＳＣＫのクロック数をダウンカウントする。そして、クロック信号ＣＫＲのｎ周期後の立ち上がりエッジ（又は立ち下がりエッジ）におけるカウント値を位相誤差データＰＥＤとして出力する。ここでＦＣＷは周波数設定データであり、例えば図９のレジスター部３２等から入力される。例えば周波数設定データＦＣＷは外部装置からデジタルインターフェース部３０を介してレジスター部３２に書き込まれる。或いは、記憶部３４に記憶された周波数設定データＦＣＷがレジスター部３２に読み出されてもよい。
【００７６】
位相誤差変換部５１は、基準信号ＲＦＣＫのｎ周期におけるカウント値と期待値ｎ×ＦＣＷとの差である位相誤差データＰＥＤを、１秒間における基準信号ＲＦＣＫと発振信号ＯＳＣＫの位相の時間差に変換し、変換後の位相誤差データＱＰＥを出力する。具体的には下式（２）、（３）に示す演算を行う。ここでＫｐｅは変換係数であり、ｆｒｅｆは基準信号ＲＦＣＫの周波数であり、ｆｏｕｔは発振信号ＯＳＣＫの周波数である。
【数２】
0006720671.tif 000003
【００７７】
加算部５３は、位相誤差データＱＰＥにオフセット調整データＯＦＴＣを加算処理し、加算処理後（オフセット調整後）の位相誤差データＱＰＥＦを出力する。オフセット調整データＯＦＴＣは、基準信号ＲＦＣＫと発振信号ＯＳＣＫの位相差をオフセット調整するためのデータである。オフセット調整後の位相誤差がゼロとなるように負帰還制御されるので、ロック状態では、基準信号ＲＦＣＫと発振信号ＯＳＣＫの間にはオフセット調整データＯＦＴＣに相当する位相誤差が付与されることになる。オフセット調整データＯＦＴＣは例えば図９のレジスター部３２等から入力される。なお、オフセット調整機能はイネーブルとディセーブルを選択可能であってもよく、オフセット調整機能がディセーブルに設定された場合には加算部５３は位相誤差データＱＰＥを位相誤差データＱＰＥＦとして出力する。
【００７８】
ループフィルター５５は、オフセット調整後の位相誤差データＱＰＥＦに対してデジタルフィルター処理を行い、その結果を出力データＱＬＦとして出力する。デジタルフィルター処理は、例えばローパス特性或いはバンドパス特性を有する。例えばループフィルター５５は、位相誤差データＱＰＥＦに係数を乗じる比例処理と位相誤差データＱＰＥＦを積分する積分処理とを組み合わせた処理を行う。なお、ループフィルター５５が行う処理はこれに限定されず、位相誤差データＱＰＥＦをゼロに近づけるような出力データＱＬＦを演算する（即ちＰＬＬ回路がロックしたときの出力データＱＬＦに収束させる）処理であればよい。
【００７９】
周波数制御データ変換部５７は、ループフィルター５５の出力データＱＬＦを周波数制御データＱＤＦに変換する。具体的には下式（４）、（５）に示す演算を行う。ここでＫｄｃｏは変換係数である。２１６−１は、発振信号生成回路１４０に入力される周波数制御データＤＩＴＱの値の範囲（即ちＤＩＴＱは１６ビットデータ）である。ｆｍａｘは、発振信号ＯＳＣＫの周波数変化範囲の上限周波数であり、ｆｍｉｎは、発振信号ＯＳＣＫの周波数変化範囲の下限周波数である。例えば周波数制御データＤＩＴＱの最大値２１６−１が発振信号生成回路１４０に入力された場合の発振信号ＯＳＣＫの周波数がｆｍａｘであり、周波数制御データＤＩＴＱの最小値０が発振信号生成回路１４０に入力された場合の発振信号ＯＳＣＫの周波数がｆｎｉｎである。なお、これに限定されず、例えばマージンを設け、周波数制御データＤＩＴＱの値の範囲に対応した実際の発振周波数の変化範囲よりも、ｆｍａｘ、ｆｍｉｎを外側に設定してもよい。例えば、振動子等の個体ばらつき等を測定し、それに基づいてｆｍａｘ、ｆｍｉｎを設定すればよい。なお、ここでは周波数制御データＤＩＴＱを１６ビットとしたが、周波数制御データＤＩＴＱは１６ビットに限定されない。
【数３】
0006720671.tif 000004
【００８０】
補正処理部５９は、周波数制御データＱＤＦに対して種々の補正処理を行い、補正処理後の周波数制御データＤＦＣＱを出力する。上述のように、補正処理は例えば温度補償処理、容量特性補正処理等である。またホールドオーバー時において補正処理部５９がエージング補正処理を行い、周波数制御データＤＦＣＱを生成してもよい。
【００８１】
なお処理部５０の各部は、個別のハードウェアで構成されてもよいし、プロセッサー上で動作するプログラムとして構成されてもよい。プログラムとして構成される場合、例えば処理部５０の各部がそれに対応するプログラムモジュールとして構成される。プログラムはＲＯＭ等にデータとして記憶されたものであってもよいし、プログラムに相当するデータを出力するゲートアレイ等のハードウェアとして実現されたものであってもよい。
【００８２】
ディザー処理部１６０は、周波数制御データＤＦＣＱに対してディザー処理を行い、ディザー処理後の周波数制御データＤＩＴＱを出力する。発振信号生成回路１４０は、周波数制御データＤＩＴＱにより設定される発振周波数の発振信号ＯＳＣＫを生成する。例えば処理部５０は３２ビットの浮動小数点データを用いて演算を行う。ディザー処理部１６０は、３２ビットの浮動小数点データである周波数制御データＤＦＣＱを、１６ビットの整数データである周波数制御データＤＩＴＱに変換し、その変換の際のディザー処理を行う。例えばディザー処理は端数の丸め処理において量子化誤差を低減する又はランダム化する処理である。
【００８３】
３．回路装置の第２詳細構成
図５は、本実施形態の回路装置５００の第２の詳細な構成例、ループフィルター５５の詳細な構成例である。なお、図５では補正処理部５９、ディザー処理部１６０、発振信号生成回路１４０を省略している。
【００８４】
回路装置５００は、位相比較部４０、処理部５０、ロック検出部７０（ロック検出回路）、セレクター７５を含む。また図５ではループフィルター５５が乗算部ＳＧ１、ＳＧ２、加算部ＳＡＤ１、ＳＡＤ２、レジスターＳＲＧを含む。
【００８５】
ロック検出部７０は、位相誤差データＰＥＤに基づいてＰＬＬ回路がロック状態であるか否かを検出し、ロック状態でない場合にはロック検出信号ＤＴＬを非アクティブ（第１論理レベル、例えばローレベル）にし、ロック状態である場合にはロック検出信号ＤＴＬをアクティブ（第２論理レベル、例えばハイレベル）にする。例えばロック検出部７０は、位相誤差データＰＥＤが所定範囲内である場合にロック状態であると判定する。例えばロック状態において位相誤差データＰＥＤが「０」になる場合、−１≦ＰＥＤ≦＋１の場合にロック状態であると判定する。ロック検出部７０は例えばロジック回路で構成される。なおロック検出部７０は処理部５０に含まれてもよい。
【００８６】
セレクター７５は、ロック検出信号ＤＴＬに基づいてループフィルター５５の比例処理の係数を選択する。具体的にはセレクター７５は、ロック検出信号ＤＴＬが非アクティブである場合には係数ＧＡ１を選択し、ロック検出信号ＤＴＬがアクティブである場合には係数ＧＡ２を選択する。セレクター７５は、選択した係数を係数ＧＡとして出力する。係数ＧＡ２を下式（６）に示す。係数ＧＡ１は下式（７）に示す範囲を満たす係数である。ｆｃはループフィルター５５のカットオフ周波数である。係数ＧＡ１、ＧＡ２は例えば図９のレジスター部３２等から入力される。
【数４】
0006720671.tif 000005
【００８７】
ループフィルター５５の乗算部ＳＧ１は、位相誤差データＱＰＥＦに比例処理の係数ＧＡを乗算処理し、その結果を出力データＧＱ１として出力する。
【００８８】
乗算部ＳＧ２は、位相誤差データＱＰＥＦに積分処理の係数ＧＲＨを乗算処理し、その結果を出力データＧＱ２として出力する。係数ＧＲＨは下式（８）に示す範囲を満たす係数である。係数ＧＲＨは例えば図９のレジスター部３２等から入力される。
【数５】
0006720671.tif 000006
【００８９】
加算部ＳＡＤ１、レジスターＳＲＧは積分器を構成する。即ち、加算部ＳＡＤ１は出力データＧＱ２とレジスターＳＲＧの出力データＲＴＱとを加算処理し、その結果を出力データＡＤＱとして出力する。レジスターＳＲＧは出力データＡＤＱを保持し、保持したデータを出力データＲＴＱとして出力する。
【００９０】
加算部ＳＡＤ２は、比例処理の結果である出力データＧＱ１と積分処理の結果である出力データＲＴＱとを加算処理し、その結果を出力データＱＬＦとして出力する。ループフィルター５５の伝達関数Ｈ（ｚ）は下式（９）のようになる。
【数６】
0006720671.tif 000007
【００９１】
上述した非ロック状態において選択される比例処理の係数ＧＡ１は、非ロック状態においてロック状態までの収束時間を短縮する機能（以下、ギアシフトと呼ぶ）に用いられる。即ち上式（７）に示すように、非ロック状態では、ロック状態での係数ＧＡ２以上の係数ＧＡ１で比例処理を行う。これにより、位相誤差を収束させようとする効果（位相誤差に対する負帰還）がロック状態よりも強く働くことになり、ギアシフトを用いない場合に比べてロック状態までの収束時間が短縮される。
【００９２】
図５では、レジスターＳＲＧが図１のホールドオーバー解除時用データレジスター１２０に対応している。上述したように、ホールドオーバー解除時用データの一例は積分処理の結果データ（出力データＲＴＱ）であり、この場合には、ホールドオーバーが発生した際にレジスターＳＲＧの保持データがそのままレジスターＳＲＧに保持されることになる。なお、ホールドオーバー解除時用データはこれに限定されず、例えば以下のような変形例が考えられる。
【００９３】
図６は、ホールドオーバー解除時用データの第１変形例を説明する図である。図６では、ループフィルター５５が更にセレクターＳＨＤを含んでいる。なお、図５の乗算部ＳＧ１、ＳＧ２、加算部ＳＡＤ１、ＳＡＤ２は図示を省略している。
【００９４】
信号ホールドオーバーＨＯＬＤＯＶＥＲは、ホールドオーバー時にアクティブになる信号である。セレクターＳＨＤは、信号ホールドオーバーＨＯＬＤＯＶＥＲが非アクティブである場合に加算部ＳＡＤ１の出力データＡＤＱを選択し、レジスターＳＲＧに出力する。この場合、図５で説明した積分処理が行われる。一方、信号ホールドオーバーＨＯＬＤＯＶＥＲがアクティブである場合、セレクターＳＨＤはレジスター部３２からのホールドオーバー解除時用データＨＫＤを選択し、レジスターＳＲＧに出力する。レジスターＳＲＧは、信号ＨＯＬＤＯＶＥＲが非アクティブからアクティブになるときにホールドオーバー解除時用データＨＫＤを取り込む。信号ホールドオーバーＨＯＬＤＯＶＥＲが非アクティブになったので、セレクターＳＨＤが加算部ＳＡＤ１の出力データＡＤＱを選択し、積分処理が行われるが、このときレジスターＳＲＧの保持データはホールドオーバー解除時用データＨＫＤから開始されることになる。
【００９５】
レジスター部３２には、例えば図９のデジタルインターフェース部３０を介して外部からホールドオーバー解除時用データＨＫＤが書き込まれてもよい。或いは、図９の記憶部３４に予めホールドオーバー解除時用データＨＫＤが記憶されており、そのホールドオーバー解除時用データＨＫＤが記憶部３４からレジスター部３２に読み出されてもよい。
【００９６】
図７は、ホールドオーバー解除時用データの第２変形例を説明する図である。図７では、処理部５０が補正処理部５９として温度補償部５８、エージング補正部５６を含んでいる。また処理部５０が、補正処理の結果データからホールドオーバー解除時用データＨＫＤを生成するデータ生成部６０を含んでいる。また、ループフィルター５５が更にセレクターＳＨＤを含んでいる。なお、図５の乗算部ＳＧ１、ＳＧ２、加算部ＳＡＤ１、ＳＡＤ２は図示を省略している。
【００９７】
セレクターＳＨＤ、レジスターＳＲＧの動作については図６と同様なので、以下、ホールドオーバー解除時用データの生成手法を説明する。
【００９８】
まず、温度補償処理によりホールドオーバー解除時用データを生成する場合について説明する。
【００９９】
温度補償部５８は、温度検出データ（図９のＤＴＤ）に基づいて温度補償データＴＣＯＤＥを生成する。図１０で後述するように、温度補償データＴＣＯＤＥを周波数制御データＱＤＦに加算することで、温度補償された周波数制御データＱＤＦ’が得られる。この場合、ＰＬＬ回路のロック状態では周波数制御データＱＤＦが温度変動に依存しないデータとなっており、図５のレジスターＳＲＧの出力データＲＴＱも温度変動に依存しないデータとなっている。一方、温度補償処理をディセーブルに設定した場合には、発振周波数の温度変動も含めてＰＬＬ回路が周波数制御データを制御しており、周波数制御データＱＤＦが温度変動に依存する。この場合、ホールドオーバー期間中に温度が変動すると、ホールドオーバーが発生した際のレジスターＳＲＧの出力データＲＴＱと、ホールドオーバー解除時のレジスターＳＲＧの出力データＲＴＱは、異なるデータとなっているはずである。
【０１００】
本実施形態では、この変動分を温度補償データＴＣＯＤＥを用いて補正する。具体的には、温度補償処理がディセーブルに設定されている場合、温度補償部５８は信号ＨＯＬＤＯＶＥＲが非アクティブからアクティブになった場合と、信号ＨＯＬＤＯＶＥＲがアクティブから非アクティブになった場合との２回、温度補償データＴＣＯＤＥを生成する。前者を温度補償データＴＣＯＤＥ１とし、後者を温度補償データＴＣＯＤＥ２とする。また、レジスターＳＲＧは、信号ＨＯＬＤＯＶＥＲが非アクティブからアクティブになったときの出力データＲＴＱを保持している。データ生成部６０は、温度補償データＴＣＯＤＥ１、ＴＣＯＤＥ２、出力データＲＴＱに基づいてホールドオーバー解除時用データＨＫＤを生成する。具体的には、上式（５）の係数Ｋｄｃｏの逆数を（ＴＣＯＤＥ２−ＴＣＯＤＥ１）に乗算し、その結果データを、信号ＨＯＬＤＯＶＥＲが非アクティブからアクティブになったときに保持された出力データＲＴＱに加算する。この加算で得られたデータがホールドオーバー解除時用データＨＫＤとなる。
【０１０１】
次に、エージング補正処理によりホールドオーバー解除時用データを生成する場合について説明する。
【０１０２】
エージング補正部５６は、ホールドオーバー期間において各タイムステップｋにおける周波数制御データＡＣ（ｋ）を出力する。この周波数制御データＡＣ（ｋ）は、エージングによる変動分が補正された周波数制御データである。データ生成部６０は、信号ＨＯＬＤＯＶＥＲがアクティブから非アクティブになったときの（直近のタイムステップｋでの）周波数制御データＡＣ（ｋ）に基づいてホールドオーバー解除時用データＨＫＤを生成する。具体的には、上式（５）の係数Ｋｄｃｏの逆数を周波数制御データＡＣ（ｋ）に乗算し、その結果データをホールドオーバー解除時用データＨＫＤとする。
【０１０３】
温度補償処理とエージング補正処理の両方を用いてホールドオーバー解除時用データを生成する場合には、例えば以下の処理を行う。即ち、データ生成部６０は、信号ＨＯＬＤＯＶＥＲがアクティブから非アクティブになったときの周波数制御データＡＣ（ｋ）に温度補償データＴＣＯＤＥ２を加算し、その結果データに係数Ｋｄｃｏの逆数を乗算し、その結果データをホールドオーバー解除時用データＨＫＤとする。
【０１０４】
４．カウンターの変形例
図８は、カウンター４２の変形構成例である。カウンター４２は、シフター４４、ダウンカウンター４５、位相誤差レジスター４６、誤差判定回路４８を含む。
【０１０５】
この変形構成例では計測時間Ｔｍｅｓを可変に制御することによってギアシフトと同等の機能を実現するものである。この変形構成例を採用した場合、図５のギアシフトに関わる構成（ロック検出部７０、セレクター７５）を省略してもよい。
【０１０６】
シフター４４は、シフト量制御信号ＣＳＦに対応したシフト量で周波数設定データＦＣＷをビットシフトする。具体的には計測時間Ｔｍｅｓ＝ｎ×Ｔｒｅｆのｎが２ｊ（ｊは０以上の整数）に設定可能であり、そのｊがシフト量に相当する。シフター４４は、ｊビットだけ周波数設定データＦＣＷをＭＳＢ側にシフトさせ、その結果を期待値ＳＦＣＷ（＝ｎ×ＦＣＷ）として出力する。シフター４４は、期待値ＳＦＣＷをクロック信号ＣＫＲの立ち上がりエッジ（又は立ち下がりエッジ）で更新する。
【０１０７】
ダウンカウンター４５は、クロック信号ＣＫＲの立ち上がりエッジ（又は立ち下がりエッジ）でカウント値を期待値ＳＦＣＷに初期化する。そしてダウンカウンター４５は、計測時間Ｔｍｅｓの間、クロック信号ＣＫＲの立ち上がりエッジ（又は立ち下がりエッジ）まで発振信号ＯＳＣＫでダウンカウントを行い、そのカウント値ＱＤＣを出力する。
【０１０８】
位相誤差レジスター４６は、ダウンカウンター４５のカウント値ＱＤＣを、計測時間Ｔｍｅｓ終了時のクロック信号ＣＫＲの立ち上がりエッジ（又は立ち下がりエッジ）で取り込み、その取り込んだカウント値を位相誤差データＰＥＤとして出力する。
【０１０９】
誤差判定回路４８は、位相誤差データＰＥＤの絶対値が閾値ＴＨＲ以下であるか否かを判定し、その判定結果に基づいてシフト量制御信号ＣＳＦを出力する。具体的には、誤差判定回路４８は、位相誤差データＰＥＤの絶対値が閾値ＴＨＲ以下となった場合にシフト量（ビット数ｊ）を１段階大きくする。例えばｊ＝０、１、２、・・・ｊｍａｘと１ずつ増加させる。ｊｍａｘはシフト量の最大値であり、ロック状態でのシフト量（即ちロック状態ではｎ＝２ｊｍａｘ）である。なお、ｊの初期値は１以上の整数であってもよい。またｊは２以上の整数ずつ増加させてもよい。閾値ＴＨＲは例えば図９のレジスター部３２等から入力される。
【０１１０】
また誤差判定回路４８は、上記判定結果に基づいて変換係数Ｋｐｅの制御信号ＣＫＰＥを位相誤差変換部５１に出力する。具体的には、上式（３）のように変換係数Ｋｐｅはｎに依存している。誤差判定回路４８は、シフト量であるｊと連動してｎ＝２ｊの場合の変換係数Ｋｐｅを指定する制御信号ＣＫＰＥを出力する。例えばｊの各値に対応した変換係数が予め図９のレジスター部３２等に記憶されており、位相誤差変換部５１が制御信号ＣＫＰＥに応じて変換係数Ｋｐｅを選択してもよい。或いは、基準となるシフト量（例えばｊ＝０）での変換係数が図９のレジスター部３２等に記憶されており、位相誤差変換部５１が、レジスター部３２等から読み出した変換係数に対して制御信号ＣＫＰＥに応じた演算を行って、変換係数Ｋｐｅを求めてもよい。
【０１１１】
また誤差判定回路４８は、ｊ＝ｊｍａｘにおいて位相誤差データＰＥＤの絶対値が閾値ＴＨＲ以下となったか否かの判定結果に基づいてロック検出信号ＤＴＬ’を出力にする。即ち、位相誤差データＰＥＤの絶対値が閾値ＴＨＲ以下となった場合にロック検出信号ＤＴＬ’をアクティブにする。
【０１１２】
５．回路装置の第３詳細構成
図９は、本実施形態の回路装置５００の第３の詳細な構成例である。
【０１１３】
回路装置５００は、温度センサー１０、Ａ／Ｄ変換部２０（Ａ／Ｄ変換回路）、デジタルインターフェース部３０（デジタルインターフェース回路）、レジスター部３２（レジスター回路）、記憶部３４（メモリー）、位相比較部４０、処理部５０、ロック検出部７０、基準信号検出回路１１０、発振信号生成回路１４０を含む。
【０１１４】
温度センサー１０は、温度検出電圧ＶＴＤを出力する。具体的には、環境（回路装置５００）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１０は、ダイオードやバイポーラートランジスター等で構成できる。そして、ダイオードやバイポーラートランジスター等に含まれるＰＮ接合の順方向電圧が温度検出電圧ＶＴＤに相当する。
【０１１５】
Ａ／Ｄ変換部２０は、温度センサー１０からの温度検出電圧ＶＴＤのＡ／Ｄ変換を行って、温度検出データＤＴＤを出力する。例えば温度検出電圧ＶＴＤのＡ／Ｄ変換結果に対応するデジタルの温度検出データＤＴＤ（Ａ／Ｄ結果データ）を出力する。Ａ／Ｄ変換部２０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変換方式はこのような方式には限定されず、種々の方式（計数型、並列比較型又は直並列型等）を採用できる。
【０１１６】
振動子ＸＴＡＬは、回路装置５００の外部に設けられ、例えばＡＴカットタイプやＳＣカットタイプなどの厚みすべり振動タイプの水晶振動子等や屈曲振動タイプなどの圧電振動子である。振動子ＸＴＡＬは共振器（電気機械的な共振子又は電気的な共振回路）であってもよい。なお振動子ＸＴＡＬとしては、圧電振動子として、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）共振子、シリコン製振動子としてのＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）振動子等を採用できる。振動子ＸＴＡＬの基板材料としては、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電単結晶や、ジルコン酸チタン酸鉛等の圧電セラミックス等の圧電材料、又はシリコン半導体材料等を用いることができる。振動子ＸＴＡＬの励振手段としては、圧電効果によるものを用いてもよいし、クーロン力による静電駆動を用いてもよい。
【０１１７】
発振信号生成回路１４０は、Ｄ／Ａ変換部８０と発振回路１５０を含む。Ｄ／Ａ変換部８０は、処理部５０からの周波数制御データＤＦＣＱのＤ／Ａ変換を行う。Ｄ／Ａ変換部８０のＤ／Ａ変換方式としては例えば抵抗ストリング型（抵抗分割型）を採用できる。但し、Ｄ／Ａ変換方式はこれには限定されず、抵抗ラダー型（Ｒ−２Ｒラダー型等）、容量アレイ型、又はパルス幅変調型などの種々の方式を採用できる。またＤ／Ａ変換部８０は、Ｄ／Ａ変換器以外にも、その制御回路や変調回路（ＰＷＭ変調等）やフィルター回路などを含むことができる。発振回路１５０は、Ｄ／Ａ変換部８０の出力電圧ＶＱと振動子ＸＴＡＬを用いて、発振信号ＯＳＣＫを生成する。発振回路１５０は、振動子ＸＴＡＬ（圧電振動子、共振子等）を発振させることで、発振信号ＯＳＣＫを生成する。具体的には、振動子ＸＴＡＬの一端が回路装置５００の第１の振動子用端子ＴＸ１を介して発振回路１５０に接続され、振動子ＸＴＡＬの他端が回路装置５００の第２の振動子用端子ＴＸ２を介して発振回路１５０に接続される。そして発振回路１５０は、Ｄ／Ａ変換部８０の出力電圧ＶＱを周波数制御電圧（発振制御電圧）とした発振周波数で、振動子ＸＴＡＬを発振させる。例えば発振回路１５０が、電圧制御により振動子ＸＴＡＬの発振を制御する回路（ＶＣＯ）である場合には、発振回路１５０は、周波数制御電圧に応じて容量値が変化する可変容量キャパシター（バリキャップ等）を含むことできる。
【０１１８】
基準信号検出回路４７は、基準信号ＲＦＣＫが消失又は異常となったか否かを検出し、その検出結果に基づいて基準信号検出信号ＳＹＮＣＣＬＫを出力する。基準信号ＲＦＣＫが存在する又は正常であると検出された場合、検出信号ＳＹＮＣＣＬＫはアクティブ（第２論理レベル）になる。基準信号ＲＦＣＫが消失した又は異常となったことが検出された場合、検出信号ＳＹＮＣＣＬＫは非アクティブ（第１論理レベル）になる。例えば、基準信号検出回路４７は、基準信号ＲＦＣＫのパルス（又は周波数）を監視して基準信号ＲＦＣＫが消失した又は異常となったか否かを検出する。例えば、基準信号ＲＦＣＫのパルス間隔をカウンター等により測定し、そのカウント値に基づいてパルスが所定期間入力されなかったと判断した場合に、基準信号ＲＦＣＫが消失又は異常となったと判定する。或いは、カウント値に基づいてパルスの入力間隔が所定範囲外の状態が所定期間続いたと判断した場合に、基準信号ＲＦＣＫが消失又は異常となったと判定する。
【０１１９】
記憶部３４は、回路装置５００の各種の処理や動作に必要な各種の情報を記憶するものである。この記憶部３４は、例えば不揮発性メモリーにより実現できる。不揮発性メモリーとしては、例えばＥＥＰＲＯＭなどを用いることができる。ＥＥＰＲＯＭとしては例えばＭＯＮＯＳ（Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon）型のメモリーなどを用いることができる。或いはＥＥＰＲＯＭとして、フローティングゲート型などの他のタイプのメモリーを用いてもよい。なお記憶部３４は、電源が非供給でも情報を保持して記憶できるものであればよく、例えばヒューズ回路等により実現することも可能である。
【０１２０】
レジスター部３２は、ステータスレジスター、コマンドレジスター、データレジスターなどの複数のレジスターで構成される回路である。回路装置５００の外部装置（例えばＣＰＵやＭＰＵ等のプロセッサー等）は、デジタルインターフェース部３０を介してレジスター部３２の各レジスターにアクセスする。そして外部装置は、レジスター部３２のレジスターを用いて、回路装置５００のステータスを確認したり、回路装置５００に対してコマンドを発行したり、回路装置５００に対してデータを転送したり、回路装置５００からデータを読み出すことなどが可能になる。またレジスター部３２には、記憶部３４から読み出された情報が格納される。例えば上述した変換係数Ｋｐｅ、Ｋｄｃｏやオフセット調整データＯＦＴＣ、係数ＧＡ１、ＧＡ２、ＧＲＨ等のパラメーターが記憶部３４に記憶されている。これらのパラメーターは例えば回路装置５００の起動時等にレジスター部３２に読み出される（初期ロードされる）。そして、処理部５０はレジスター部３２を参照して上記パラメーターを用いた処理を実行する。
【０１２１】
処理部５０は、内部ＰＬＬ処理部８３、ホールドオーバー処理部５２、カルマンフィルター部５４、エージング補正部５６、温度補償部５８を有する。なお、カルマンフィルター部５４、エージング補正部５６、温度補償部５８が図４の補正処理部５９に対応する。内部ＰＬＬ処理部８３は図４等で説明した位相誤差変換部５１、加算部５３、ループフィルター５５、周波数制御データ変換部５７に対応する。以下では、内部ＰＬＬ処理部８３が行う処理を内部ＰＬＬ処理と呼ぶ。ホールドオーバー処理部５２は、ホールドオーバーに関する種々の処理を行う。カルマンフィルター部５４は、周波数制御データの観測値に対する真値を推定する処理を行う。エージング補正部５６は、ホールドオーバー時においてエージングによる周波数変動を補償するためのエージング補正を行う。温度補償部５８は、Ａ／Ｄ変換部２０からの温度検出データＤＴＤに基づいて発振周波数の温度補償処理を行う。
【０１２２】
デジタルインターフェース部３０は、回路装置５００と外部装置（例えばマイクロコンピューター、コントローラー等）との間でデジタルデータを入出力するためのインターフェースである。例えばシリアルクロック線とシリアルデータ線を用いた同期式のシリアル通信方式により実現できる。具体的には、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）方式や、３線又は４線のＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）方式などにより実現できる。Ｉ２Ｃ方式は、シリアルクロック線ＳＣＬと、双方向のシリアルデータ線ＳＤＡの２本の信号線で通信を行う同期式のシリアル通信方式である。ＳＰＩ方式は、シリアルクロック線ＳＣＫと、単方向の２本のシリアルデータ線ＳＤＩ、ＳＤＯで通信する同期式のシリアル通信方式である。デジタルインターフェース部３０は、これらの通信方式を実現する入出力バッファー回路や制御回路などにより構成される。
【０１２３】
基準信号ＲＦＣＫは、回路装置５００の接続端子（パッド）を介して回路装置５００に入力される。外部ＰＬＬ回路がロック状態となっているか否かを通知する信号ＰＬＯＣＫは、回路装置５００の接続端子（パッド）を介して回路装置５００に入力される。なお、信号ＰＬＯＣＫはデジタルインターフェース部３０を介して回路装置５００に入力されてもよい。例えば信号ＰＬＯＣＫは、ロック状態でない場合には非アクティブとなり、ロック状態である場合にはアクティブとなる。
【０１２４】
本実施形態では、例えば、外部装置がデジタルインターフェース部３０を介してレジスター部３２にモード設定情報を書き込むことで、内部ＰＬＬモード（第１のモード）と外部ＰＬＬモード（第２のモード）のいずれかが設定される。
【０１２５】
内部ＰＬＬモードでは、処理部５０は位相比較部４０からの位相誤差データＰＥＤに基づいて内部ＰＬＬ処理を行い、周波数制御データ（図４のＱＤＦ）を生成する。そして処理部５０は、周波数制御データＱＤＦに対して、例えば温度補償処理等の信号処理を行い、信号処理後の周波数制御データＤＦＣＱを発振信号生成回路１４０に出力する。発振信号生成回路１４０は周波数制御データＤＦＣＱと振動子ＸＴＡＬを用いて、発振信号ＯＳＣＫを生成して、位相比較部４０に出力する。これにより、位相比較部４０、発振信号生成回路１４０等によるＰＬＬ回路（内部ＰＬＬ回路）のループが形成される。
【０１２６】
外部ＰＬＬモードでは、外部周波数制御データ生成部からの周波数制御データＤＦＣＥ（外部生成周波数制御データ）がデジタルインターフェース部３０を介して処理部５０に入力される。そして処理部５０は、周波数制御データＤＦＣＥに対して、例えば温度補償処理等の信号処理を行い、信号処理後の周波数制御データＤＦＣＱを発振信号生成回路１４０に出力する。発振信号生成回路１４０は周波数制御データＤＦＣＱと振動子ＸＴＡＬを用いて、発振信号ＯＳＣＫを生成して、外部周波数制御データ生成部に出力する。これにより、外部周波数制御データ生成部、発振信号生成回路１４０等によるＰＬＬ回路（外部ＰＬＬ回路）のループが形成される。
【０１２７】
なお、外部周波数制御データ生成部は、発振信号ＯＳＣＫに基づく入力信号と基準信号ＲＦＣＫとを比較して周波数制御データＤＦＣＥを生成する。例えば外部周波数制御データ生成部は、発振信号ＯＳＣＫと基準信号ＲＦＣＫとの比較演算を行う比較演算部と、位相誤差データの平滑化処理を行うデジタルフィルター部とを含むことができる。或いは、アナログ回路の位相比較器と、アナログ回路のフィルター部（ループフィルター）とＡ／Ｄ変換器とを含むことができる。
【０１２８】
６．処理部の第２詳細構成
図１０は、処理部５０の第２の詳細な構成例である。処理部５０は、摂氏変換部８１、ローパスフィルター部８２、温度補償部５８、内部ＰＬＬ処理部８３、カルマンフィルター部５４、エージング補正部５６、容量特性補正部８９、加算部８４、８５、８６、セレクター８７を含む。なお、カルマンフィルター部５４、エージング補正部５６、温度補償部５８、容量特性補正部８９が図４の補正処理部５９に対応する。
【０１２９】
摂氏変換部８１は、温度検出データＤＴＤを、摂氏温度を表す（広義には摂氏温度に対応する）温度検出データＤＴＤ’に変換する。例えば摂氏温度に対して非線形な特性の温度検出データＤＴＤを、摂氏温度に対して線形な特性の温度検出データＤＴＤ’に変換する。
【０１３０】
ローパスフィルター部８２は、温度検出データＤＴＤ’の時間変化を平滑化するデジタルフィルター処理を行い、デジタルフィルター処理の後の温度検出データＤＴＤ”を出力する。
【０１３１】
温度補償部５８は、温度検出データＤＴＤ”に基づいて温度補償処理を行い、温度変動に対して発振周波数を一定に保つための温度補償データＴＣＯＤＥ（温度補償コード）を生成する。具体的には、下式（１０）の多項式（近似関数）の係数Ａ０〜Ａ５の情報が、図９の記憶部３４に記憶されている。Ｘは温度検出データＤＴＤ”に相当する。温度補償部５８は、記憶部３４から係数Ａ０〜Ａ５の情報を読み出し、この係数Ａ０〜Ａ５と、温度検出データＤＴＤ”（＝Ｘ）とに基づいて、下式（１０）の演算処理を行って、温度補償データＴＣＯＤＥを生成する。
【数７】
0006720671.tif 000008
【０１３２】
加算部８４は、外部ＰＬＬモードにおいて外部周波数制御データ生成部から入力された周波数制御データＤＦＣＥに対して温度補償データＴＣＯＤＥを加算処理し、その結果を周波数制御データＤＦＣＥ’として出力する。なお周波数制御データＤＦＣＥをそのまま周波数制御データＤＦＣＥ’として出力してもよい。
【０１３３】
内部ＰＬＬ処理部８３は、内部ＰＬＬモードにおいて位相比較部４０から入力された位相誤差データＰＥＤに基づいて内部ＰＬＬ処理を行い、周波数制御データＱＤＦを出力する。
【０１３４】
加算部８５は、周波数制御データＱＤＦに対して温度補償データＴＣＯＤＥを加算処理し、その結果を周波数制御データＱＤＦ’として出力する。なお周波数制御データＱＤＦをそのまま周波数制御データＱＤＦ’として出力してもよい。
【０１３５】
カルマンフィルター部５４は、基準信号ＲＦＣＫの消失又は異常によるホールドオーバーが検出される前の期間（通常動作期間）において、周波数制御データ（ＤＦＣＥ、ＱＤＦ）の観測値に対する真値を、カルマンフィルター処理により推定する処理を行う。この真値は、カルマンフィルター処理により推定された真値であり、本当の真の値であるとは限らない。なお、ホールドオーバーの検出による制御処理は、図９のホールドオーバー処理部５２により実行される。カルマンフィルター処理の詳細は後述する。
【０１３６】
エージング補正部５６は、ホールドオーバーが検出された場合に、ホールドオーバーの検出タイミングに対応するタイミングでの真値を保持する。この真値を保持するタイミングは、ホールドオーバーの検出タイミングそのものであってもよいし、当該タイミングの前のタイミング等であってもよい。そしてエージング補正部５６は、保持された真値に基づく演算処理を行うことで、エージング補正された周波数制御データＡＣ（ｋ）を生成する。エージング補正処理の詳細は後述する。
【０１３７】
加算部８５は、周波数制御データＡＣ（ｋ）に対して温度補償データＴＣＯＤＥを加算処理し、その結果を周波数制御データＡＣ（ｋ）’として出力する。なお周波数制御データＡＣ（ｋ）をそのまま周波数制御データＡＣ（ｋ）’として出力してもよい。
【０１３８】
セレクター８７は、非ホールドオーバー（通常動作）時の外部ＰＬＬモードでは周波数制御データＤＦＣＥ’を選択し、非ホールドオーバー時の内部ＰＬＬモードでは周波数制御データＱＤＦ’を選択し、ホールドオーバー時には周波数制御データＡＣ（ｋ）’を選択する。セレクター８７は、選択した周波数制御データを周波数制御データＤＦＣＱ’として出力する。
【０１３９】
容量特性補正部８９は、周波数制御データＤＦＣＱ’と発振周波数とが一意に対応する（同一の周波数制御データＤＦＣＱ’に対して同一の発振周波数が得られる）ように周波数制御データＤＦＣＱ’に対して補正処理を行い、その結果を周波数制御データＤＦＣＱとして出力する。具体的には、発振回路１５０の可変容量キャパシター（例えば図１９のＣＸ１）は、例えば個体ばらつきや温度変化により、制御電圧に対する容量が変動する。容量特性補正部８９は、このような容量特性の変動をキャンセル（低減）する補正を行う。例えば、容量特性補正部８９は、容量特性の個体ばらつきをキャンセル（低減）する第１補正処理、容量特性の温度変化を温度補償データＴＣＯＤＥに基づいてキャンセル（低減）する第２補正処理、容量特性の非線形性をキャンセル（低減）する（周波数制御データＤＦＣＱ’に対する容量特性を線形にする）第３補正処理を行う。第１〜第３補正処理は、各補正処理に対応した補正式の演算によって実現される。補正式に用いるパラメーター（係数等）は、例えば図９の記憶部３４に記憶される。そしてパラメーターは記憶部３４からレジスター部３２に読み出され、レジスター部３２から処理部５０に入力される。なお、第１〜第３補正処理の各補正処理は、イネーブルとディセーブルを選択可能であってもよい。
【０１４０】
７．処理フロー
図１１は、処理部５０が行う処理のフローチャートである。
【０１４１】
処理が開始されると、処理部５０は温度検出終了フラグがアクティブとなったか否かを判定する（Ｓ１）。温度検出終了フラグは、Ａ／Ｄ変換部２０が温度検出データＤＴＤを出力（更新）した場合にアクティブになるフラグである。
【０１４２】
温度検出終了フラグがアクティブである場合、処理部５０は温度検出用ローパスフィルター処理を行う（Ｓ２）。即ち、摂氏変換部８１が温度検出データＤＴＤを摂氏変換し、その温度検出データＤＴＤ’をローパスフィルター部８２がローパスフィルター処理する。次に、温度補償部５８が、ローパスフィルター処理後の温度検出データＤＴＤ”に基づいて温度補償処理を行い、温度補償データＴＣＯＤＥを生成する（Ｓ３）。次に、カルマンフィルター部５４が、周波数制御データＤＦＣＥ又はＱＤＦに基づいてカルマンフィルター処理を行う。またホールドオーバー時にはエージング補正部５６がエージング補正処理を行う（Ｓ４）。次に、ステップＳ９に進む。
【０１４３】
ステップＳ１において温度検出終了フラグが非アクティブである場合、周波数制御データ書き込みフラグがアクティブであるか否かを判定する（Ｓ５）。周波数制御データ書き込みフラグは、外部周波数制御データ生成部からデジタルインターフェース部３０を介して周波数制御データＤＦＣＥが入力された（例えばレジスター部３２に書き込まれた）場合にアクティブになるフラグである。
【０１４４】
周波数制御データ書き込みフラグがアクティブである場合、処理部５０は外部ＰＬＬモードにおける処理を行う（Ｓ６）。具体的には、加算部８４、セレクター８７が、この処理を実行する。次に、ステップＳ９に進む。
【０１４５】
周波数制御データ書き込みフラグが非アクティブである場合、位相比較終了フラグがアクティブであるか否かを判定する（Ｓ７）。位相比較終了フラグは、位相比較部４０が位相誤差データＰＥＤを出力（更新）した場合にアクティブになるフラグである。具体的には、基準信号ＲＦＣＫのｎ周期毎に位相比較終了フラグがアクティブになる。或いは、基準信号ＲＦＣＫの１周期毎に位相比較部４０が位相誤差データＰＥＤを出力すると共に位相比較終了フラグがアクティブとなってもよい。この場合、例えばｎ回同じ位相誤差データＰＥＤが出力され、位相誤差データＰＥＤの値が変化するのは基準信号ＲＦＣＫのｎ周期毎である。
【０１４６】
位相比較終了フラグがアクティブである場合、処理部５０は内部ＰＬＬモードにおける処理を行う（Ｓ８）。具体的には、内部ＰＬＬ処理部８３、加算部８５、セレクター８７が、この処理を実行する。次に、ステップＳ９に進む。
【０１４７】
位相比較終了フラグが非アクティブである場合、ステップＳ１に戻り、温度検出終了フラグ、周波数制御データ書き込みフラグ、位相比較終了フラグのいずれかがアクティブになるまでループを繰り返し、フラグ待ちを行う。
【０１４８】
ステップＳ９では、容量特性補正部８９が、ステップＳ４、Ｓ６、Ｓ８のいずれかのステップの処理結果である周波数制御データＤＦＣＱ’に対して容量特性補正処理を行い、周波数制御データＤＦＣＱを発振信号生成回路１４０（又はディザー処理部１６０）に出力する（Ｓ９）。次に、処理部５０はフラグリセットを行う（Ｓ１０）。具体的には、温度検出終了フラグ、周波数制御データ書き込みフラグ、位相比較終了フラグのうちアクティブとなっているフラグを非アクティブにリセットする。次に、ステップＳ１に戻り、フラグ待ちを行う。
【０１４９】
図１２は、温度検出用ローパスフィルター処理（Ｓ２）の詳細なフローチャートである。
【０１５０】
処理部５０はローパスフィルター処理がイネーブルに設定されているか否かを判定する（Ｓ２１）。ローパスフィルター処理がディセーブルに設定されている場合にはローパスフィルター処理を行わずに処理を終了する。なお、摂氏変換処理は例えばステップＳ２１の前に行われる。
【０１５１】
ローパスフィルター処理がイネーブルに設定されている場合には、ローパスフィルター部８２が温度検出データＤＴＤ’に対してローパスフィルター処理を行う（Ｓ２２）。次に、ローパスフィルター処理のカットオフ周波数ｆｃがｆｓ／４に設定されている否かを判定する（Ｓ２３）。ｆｓはローパスフィルター処理の動作周波数である。即ち、ｆｓは温度検出データＤＴＤのサンプリング周波数（Ａ／Ｄ変換部２０が温度検出データＤＴＤを出力する周波数）である。
【０１５２】
カットオフ周波数ｆｃがｆｓ／４に設定されている場合、処理部５０はローパスフィルター処理を４回行ったか（４入力分の温度検出データＤＴＤに対するローパスフィルター処理を行ったか）否かを判定する（Ｓ２４）。４回行った場合は処理を終了する。４回行って以内場合は温度計測終了フラグを非アクティブにリセットし（Ｓ２８）、ステップＳ１に戻る。
【０１５３】
カットオフ周波数ｆｃがｆｓ／４に設定されていない場合、ローパスフィルター処理のカットオフ周波数ｆｃがｆｓ／１６に設定されているか否かを判定する（Ｓ２５）。
【０１５４】
カットオフ周波数ｆｃがｆｓ／１６に設定されている場合、処理部５０はローパスフィルター処理を１６回行ったか（１６入力分の温度検出データＤＴＤに対するローパスフィルター処理を行ったか）否かを判定する（Ｓ２６）。１６回行った場合は処理を終了する。１６回行って以内場合は温度計測終了フラグを非アクティブにリセットし（Ｓ２８）、ステップＳ１に戻る。
【０１５５】
カットオフ周波数ｆｃがｆｓ／１６に設定されていない場合、カットオフ周波数ｆｃはｆｓ／６４に設定されているので、処理部５０はローパスフィルター処理を６４回行ったか（６４入力分の温度検出データＤＴＤに対するローパスフィルター処理を行ったか）否かを判定する（Ｓ２７）。６４回行った場合は処理を終了する。６４回行って以内場合は温度計測終了フラグを非アクティブにリセットし（Ｓ２８）、ステップＳ１に戻る。
【０１５６】
図１３は、カルマンフィルター処理及びエージング補正処理（Ｓ４）の詳細なフローチャートである。
【０１５７】
処理部５０は、内部ＰＬＬモードに設定されているか否かを判定する（Ｓ４１）。内部ＰＬＬモードに設定されている場合には、カルマンフィルター処理の入力レジスター（ＡＣ入力）に周波数制御データＱＤＦを記憶させる（Ｓ４２）。外部ＰＬＬモードに設定されている（内部ＰＬＬモードに設定されていない）場合には、カルマンフィルター処理の入力レジスターに周波数制御データＤＦＣＥを記憶させる（Ｓ４３）。
【０１５８】
次に処理部５０は、ホールドオーバーフラグ（図６、図７、図１８の信号ＨＯＬＤＯＶＥＲ）がアクティブか否かを判定する（Ｓ４４）。ホールドオーバーフラグは、ホールドオーバー処理部５２がホールドオーバー状態であると判断した場合にアクティブになるフラグである。
【０１５９】
ホールドオーバーフラグが非アクティブの場合には、カルマンフィルター部５４が、ステップＳ４２、Ｓ４７で選択された入力に対してカルマンフィルター処理を行う（Ｓ４５）。次に、処理部５０は、内部ＰＬＬモードに設定されているか否かを判定する（Ｓ４６）。内部ＰＬＬモードに設定されている場合には、変数ＴＲｅｇのレジスターに周波数制御データＱＤＦを記憶させる（Ｓ４７）。外部ＰＬＬモードに設定されている場合には、変数ＴＲｅｇのレジスターに周波数制御データＤＦＣＥを記憶させる（Ｓ４８）。
【０１６０】
次に、処理部５０は温度補償処理がイネーブルに設定されているか否かを判定する（Ｓ４９）。温度補償処理がイネーブルに設定されている場合には、変数ＴＲｅｇと温度補償データＴＣＯＤＥとの加算値を周波数制御データＤＦＣＱ’のレジスターに記憶させる（Ｓ５０）。温度補償処理がディセーブルに設定されている場合には、変数ＴＲｅｇを周波数制御データＤＦＣＱ’のレジスターに記憶させる（Ｓ５１）。なお、ステップＳ４９〜Ｓ４９の処理は、加算部８４、８５、セレクター８７が行う処理に対応している。
【０１６１】
ステップＳ４４においてホールドオーバーフラグがアクティブである場合、エージング補正部５６がエージング補正処理を行う（Ｓ５２）。次に、処理部５０は温度検出終了フラグがアクティブであるか否かを判定する（Ｓ５３）。温度検出終了フラグがアクティブである場合、周波数制御データＡＣ（ｋ）と温度補償データＴＣＯＤＥとの加算値を周波数制御データＤＦＣＱ’のレジスターに記憶させる（Ｓ５４）。温度検出終了フラグが非アクティブである場合、周波数制御データＡＣ（ｋ）を周波数制御データＤＦＣＱ’のレジスターに記憶させる（Ｓ５５）。なお、ステップＳ５３〜Ｓ５５の処理は、加算部８６、セレクター８７が行う処理に対応している。
【０１６２】
図１４は、外部ＰＬＬモードにおける処理（Ｓ６）の詳細なフローチャートである。
【０１６３】
処理部５０は、温度補償処理がイネーブルに設定されているか否かを判定する（Ｓ６１）。温度補償処理がイネーブルに設定されている場合には、周波数制御データＤＦＣＥと温度補償データＴＣＯＤＥとの加算値を周波数制御データＤＦＣＱ’のレジスターに記憶させる（Ｓ６２）。温度補償処理がディセーブルに設定されている場合には、周波数制御データＤＦＣＥを周波数制御データＤＦＣＱ’のレジスターに記憶させる（Ｓ６３）。なお、ステップＳ６１〜Ｓ６３の処理は、加算部８４、セレクター８７が行う処理に対応している。
【０１６４】
図１５は、内部ＰＬＬモードにおける処理（Ｓ８）の詳細なフローチャートである。
【０１６５】
内部ＰＬＬ処理部８３は、位相誤差データＰＥＤに対して内部ＰＬＬ処理を行い、周波数制御データＱＤＦを生成する（Ｓ８１）。次に、処理部５０は、温度補償処理がイネーブルに設定されているか否かを判定する（Ｓ８２）。温度補償処理がイネーブルに設定されている場合には、周波数制御データＱＤＦと温度補償データＴＣＯＤＥとの加算値を周波数制御データＤＦＣＱ’のレジスターに記憶させる（Ｓ８３）。温度補償処理がディセーブルに設定されている場合には、周波数制御データＱＤＦを周波数制御データＤＦＣＱ’のレジスターに記憶させる（Ｓ８４）。なお、ステップＳ８２〜Ｓ８４の処理は、加算部８５、セレクター８７が行う処理に対応している。
【０１６６】
８．処理部の第３詳細構成
図１６は、処理部５０の第３の詳細な構成例である。図１６は、処理部５０をＤＳＰで構成する場合の構成例である。即ち、このＤＳＰがプログラムに記述された命令を実行することにより、図１０の機能ブロック図で説明した処理や、図１１〜図１５のフローチャートで説明した処理が実現される。
【０１６７】
処理部５０は、プログラムカウンター９１、プログラムＲＯＭ９２、コマンドデコーダー９３、係数ＲＯＭ９４、レジスター回路９５、セレクター９６、乗算器９７、セレクター９８、加算器９９、出力レジスター８８を含む。
【０１６８】
プログラムＲＯＭ９２は、プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）である。なお、プログラムデータをロジック回路（組み合わせ回路等）として構成したものであってもよい。例えば、プログラムは行ナンバーと、その行ナンバーに対応する命令（コマンド）、その命令によって操作されるオペランドで構成される。
【０１６９】
プログラムカウンター９１は、プログラムの行ナンバーを出力するカウンターである。プログラムＲＯＭ９２は、プログラムカウンター９１のカウント値によって指定される行ナンバーの命令とオペランドを出力する。
【０１７０】
コマンドデコーダー９３は、命令とオペランドを解釈し、命令とオペランドに対応した処理を乗算器９７や加算器９９等に実行させる制御信号を出力する。具体的には、コマンドデコーダー９３は、乗算器９７の入力データを指示する乗算器入力アドレス、乗算器９７の入力データの符号を示す乗算器入力データ符号、加算器９９の入力データを指示する加算器入力アドレス、加算器９９の入力データの符号を示す加算器入力データ符号、加算器９９の出力データを記憶するレジスターアドレスを指示する書き込みアドレスを出力する。
【０１７１】
係数ＲＯＭ９４は、ＲＯＭとセレクターとを含む。処理部５０が行う演算に用いられる種々の係数の一部はＲＯＭに記憶されている。係数の残りの一部は記憶部３４に記憶されており、記憶部３４から読み出されてレジスター部３２に記憶されている。セレクターには、ＲＯＭ及びレジスター部３２からの係数と、処理部５０への入力データとが入力される。入力データは、例えばレジスター部３２からの周波数制御データＤＦＣＥ、位相比較部４０からの位相誤差データＰＥＤ、Ａ／Ｄ変換部２０からの温度検出データＤＴＤである。セレクターは、コマンドデコーダー９３からの乗算器入力アドレスに対応する係数又は入力データを選択し、セレクター９６に出力する。またセレクターは、コマンドデコーダー９３からの加算器入力アドレスに対応する係数又は入力データを選択し、セレクター９８に出力する。
【０１７２】
レジスター回路９５は、レジスターとセレクターとを含む。レジスターは、演算により生成されるデータ（中間生成データを含む）を一時記憶するレジスターである。例えば、変数Ｔｒｅｇ、温度補償データＴＣＯＤＥ、周波数制御データＱＤＦ、ＤＦＣＱ’、ＡＣ（ｋ）等を記憶するレジスターである。セレクターは、コマンドデコーダー９３からの乗算器入力アドレスに対応するデータを選択し、セレクター９６又は乗算器９７に出力する。またセレクターは、コマンドデコーダー９３からの加算器入力アドレスに対応するデータを選択し、セレクター９８に出力する。
【０１７３】
セレクター９６は、係数ＲＯＭからの係数又は入力データと、レジスター回路９５からのデータとのいずれかを選択し、乗算器９７に出力する。セレクター９８は、係数ＲＯＭからの係数又は入力データと、レジスター回路９５からのデータとのいずれかを選択し、加算器９９に出力する。
【０１７４】
乗算器９７は、セレクター９６の出力とレジスター回路９５からのデータとを乗算し、その結果を加算器９９に出力する。加算器９９は、セレクター９８の出力と乗算器９７の出力とを加算し、その結果をレジスター回路９５に出力する。レジスター回路９５は、コマンドデコーダー９３からの書き込みアドレスに対応するレジスター回路９５内のレジスターに乗算器９７の出力を記憶させる。
【０１７５】
出力レジスター８８は、処理部５０が出力するデータを記憶し、そのデータを処理部５０の外部へ出力する。例えば、出力レジスター８８は、発振信号生成回路１４０（又はディザー処理部１６０）へ出力される周波数制御データＤＦＣＱが記憶される。
【０１７６】
９．カルマンフィルター処理を用いたエージング補正
本実施形態では、カルマンフィルター処理を用いたエージング補正手法を採用している。以下、この手法について説明する。
【０１７７】
図１７は、エージングによる発振周波数の変動の測定結果の例を示す図である。横軸は経過時間（エージング時間）であり、縦軸は発振周波数の周波数偏差（Δｆ／ｆ０）である。図１７のＣ１に示すように観測値である測定値には、システムノイズや観測ノイズに起因する大きなばらつきが存在する。このばらつきには、環境温度に起因するばらつきも含まれる。このように測定値に大きなばらつきがある状況において、真値を正しく求めるために、本実施形態では、カルマンフィルター処理（例えば線形カルマンフィルター処理）による状態推定を行う。
【０１７８】
時系列の状態空間モデルの離散時間状態方程式は、下式（１１）、（１２）の状態方程式、観測方程式により与えられる。
【数８】
0006720671.tif 000009
【０１７９】
ｘ（ｋ）は時刻ｋにおける状態であり、ｙ（ｋ）は観測値（周波数制御データ）である。ｖ（ｋ）はシステムノイズであり、ｗ（ｋ）は観測ノイズであり、Ａはシステム行列である。ｘ（ｋ）が発振周波数（周波数制御データ）である場合に、Ａは例えばエージングレート（エージング係数）に相当する。エージングレートは経過期間に対する発振周波数の変化率を表すものである。
【０１８０】
例えば図１７のＣ２に示すタイミングでホールドオーバーが発生したとする。この場合に、基準信号ＲＦＣＫが途絶えたＣ２の時点での真の状態ｘ（ｋ）と、図１７のＣ３に示す傾きに相当するエージングレート（Ａ）とに基づいて、エージング補正を実行する。具体的には、Ｃ２の時点での発振周波数（周波数制御データ）の真値ｘ（ｋ）を、Ｃ３に示すエージングレートによる周波数変化を小さくするための補償（補正）として、例えば当該周波数変化をキャンセル（相殺）する補正値で、順次に変化させるエージング補正を行う。
【０１８１】
本実施形態のカルマンフィルター処理の詳細について説明する。本実施形態のカルマンフィルター処理では、下式（１３）〜（１８）の処理を行って、真値を推定する。なお本明細書では、推定値であることを表すハットの記号「^」を、適宜、２文字に並べて記載する。
【数９】
0006720671.tif 000010
【０１８２】
観測更新（観測過程）において、上式（１５）によりカルマンゲインＧ（ｋ）が求められる。また観測値ｙ（ｋ）に基づいて上式（１６）により、事後推定値ｘ^（ｋ）が更新される。また上式（１７）により、誤差の事後共分散Ｐ（ｋ）が更新される。
【０１８３】
時間更新（予測過程）において、上式（１３）に示すように、タイムステップｋ−１での事後推定値ｘ^（ｋ−１）と補正値Ｄ（ｋ−１）の加算処理により、次のタイムステップｋでの事前推定値ｘ^-（ｋ）を予測する。また上式（１４）に示すように、タイムステップｋ−１での事後共分散Ｐ（ｋ−１）と、システムノイズｖ（ｋ）に基づいて、次のタイムステップｋでの事前共分散Ｐ-（ｋ）を予測する。また上式（１８）に示すように、タイムステップｋ−１での補正値Ｄ（ｋ−１）と定数Ｅを乗じた観測残差ｙ（ｋ）−ｘ^-（ｋ）との加算処理により、次のタイムステップｋでの補正値Ｄ（ｋ）を求める。本実施形態では、上式（１３）のように、システム行列Ａを事後推定値ｘ^（ｋ−１）に乗じる代わりに、事後推定値ｘ^（ｋ−１）と補正値Ｄ（ｋ−１）の加算処理を行っている。即ち、補正値Ｄ（ｋ）がエージングレートの予測値に対応している。
【０１８４】
図１８は、エージング補正部５６の詳細な構成例である。
【０１８５】
信号ＨＯＬＤＯＶＥＲはホールドオーバーが検出されたホールドオーバー期間において論理レベル「１」（アクティブ、以下単に「１」と記載）になる信号である。具体的には、外部ＰＬＬモードでのロック検出信号である信号ＰＬＯＣＫ又は内部ＰＬＬモードでのロック検出信号である信号ＤＴＬを、信号ＰＬＬＬＯＣＫとする。信号ＰＬＬＬＯＣＫが論理レベル「０」（非アクティブ、以下単に「０」と記載）且つ信号ＳＹＮＣＣＬＫが「０」の場合に信号ＨＯＬＤＯＶＥＲが「１」になり、信号ＰＬＬＬＯＣＫが「１」又は信号ＳＹＮＣＣＬＫが「１」の場合に信号ＨＯＬＤＯＶＥＲが「０」になる。
【０１８６】
通常動作期間では、信号ＨＯＬＤＯＶＥＲが「０」になるため、セレクター３６０、３６１は「０」端子側を選択する。これにより、通常動作期間においてカルマンフィルター部５４により演算された事後推定値ｘ^（ｋ）、補正値Ｄ（ｋ）が、各々、レジスター３５０、３５１に保持される。
【０１８７】
ホールドオーバーが検出されて、信号ＨＯＬＤＯＶＥＲが「１」になると、セレクター３６０、３６１は「１」端子側を選択する。これによりセレクター３６１は、ホールドオーバーの検出タイミングでレジスター３５１に保持された補正値Ｄ（ｋ）を、ホールドオーバー期間中は出力し続けることになる。
【０１８８】
そして、加算部３４０は、ホールドオーバーの検出タイミングでレジスター３５０に保持された事後推定値ｘ^（ｋ）に対して、レジスター３５１に保持されてセレクター３６１から出力された補正値Ｄ（ｋ）（補正値）を、各タイムステップごとに順次に加算する処理を行う。これにより下式（１９）に示すようなエージング補正が実現される。
【数１０】
0006720671.tif 000011
【０１８９】
１０．発振回路
図１９は、発振回路１５０の構成例である。この発振回路１５０は、電流源ＩＢＸ、バイポーラートランジスターＴＲＸ、抵抗ＲＸ、可変容量キャパシターＣＸ１、キャパシターＣＸ２、ＣＸ３を有する。
【０１９０】
電流源ＩＢＸは、バイポーラートランジスターＴＲＸのコレクターにバイアス電流を供給する。抵抗ＲＸは、バイポーラートランジスターＴＲＸのコレクターとベースの間に設けられる。
【０１９１】
容量が可変である可変容量キャパシターＣＸ１の一端は、振動子ＸＴＡＬの一端に接続される。具体的には、可変容量キャパシターＣＸ１の一端は、回路装置５００の第１の振動子用端子（振動子用パッド）を介して振動子ＸＴＡＬの一端に接続される。キャパシターＣＸ２の一端は、振動子ＸＴＡＬの他端に接続される。具体的には、キャパシターＣＸ２の一端は、回路装置５００の第２の振動子用端子（振動子用パッド）を介して振動子ＸＴＡＬの他端に接続される。キャパシターＣＸ３は、その一端が振動子ＸＴＡＬの一端に接続され、その他端がバイポーラートランジスターＴＲＸのコレクターに接続される。
【０１９２】
バイポーラートランジスターＴＲＸには、振動子ＸＴＡＬの発振により生じたベース・エミッター間電流が流れる。そしてベース・エミッター間電流が増加すると、バイポーラートランジスターＴＲＸのコレクター・エミッター間電流が増加し、電流源ＩＢＸから抵抗ＲＸに分岐するバイアス電流が減少するので、コレクター電圧ＶＣＸが低下する。一方、バイポーラートランジスターＴＲＸのベース・エミッター間電流が減少すると、コレクター・エミッター間電流が減少し、電流源ＩＢＸから抵抗ＲＸに分岐するバイアス電流が増加するので、コレクター電圧ＶＣＸが上昇する。このコレクター電圧ＶＣＸはキャパシターＣＸ３を介して振動子ＸＴＡＬにフィードバックされる。
【０１９３】
振動子ＸＴＡＬの発振周波数は温度特性を有しており、この温度特性は、Ｄ／Ａ変換部８０の出力電圧ＶＱ（周波数制御電圧）により補償される。即ち、出力電圧ＶＱは可変容量キャパシターＣＸ１に入力され、出力電圧ＶＱにより可変容量キャパシターＣＸ１の容量値が制御される。可変容量キャパシターＣＸ１の容量値が変化すると、発振ループの共振周波数が変化するので、振動子ＸＴＡＬの温度特性による発振周波数の変動が補償される。可変容量キャパシターＣＸ１は、例えば可変容量ダイオード（バラクター）などにより実現される。
【０１９４】
１１．変形例
次に本実施形態の種々の変形例について説明する。図２０は、本実施形態の変形例の回路装置の構成例である。
【０１９５】
図２０では、図９とは異なり、発振信号生成回路１４０にＤ／Ａ変換部８０が設けられていない。そして発振信号生成回路１４０により生成される発振信号ＯＳＣＫの発振周波数が、処理部５０からの周波数制御データＤＦＣＱに基づいて、直接に制御される。即ちＤ／Ａ変換部を介さずに発振信号ＯＳＣＫの発振周波数が制御される。
【０１９６】
例えば図２０では、発振信号生成回路１４０が、可変容量回路１４２と発振回路１５０を有する。そして図１９の可変容量キャパシターＣＸ１の代わりに、この可変容量回路１４２が設けられ、可変容量回路１４２の一端が振動子ＸＴＡＬの一端に接続される。
【０１９７】
この可変容量回路１４２は、処理部５０からの周波数制御データＤＦＣＱに基づいて、その容量値が制御される。例えば可変容量回路１４２は、複数のキャパシター（キャパシターアレイ）と、周波数制御データＤＦＣＱに基づき各スイッチ素子のオン、オフが制御される複数のスイッチ素子（スイッチアレイ）を有する。これらの複数のスイッチ素子の各スイッチ素子は、複数のキャパシターの各キャパシターに電気的に接続される。そして、これらの複数のスイッチ素子がオン又はオフされることで、複数のキャパシターのうち、振動子ＸＴＡＬの一端に、その一端が接続されるキャパシターの個数が変化する。これにより、可変容量回路１４２の容量値が制御されて、振動子ＸＴＡＬの一端の容量値が変化する。従って、周波数制御データＤＦＣＱにより、可変容量回路１４２の容量値が直接に制御されて、発振信号ＯＳＣＫの発振周波数を制御できるようになる。
【０１９８】
また本実施形態の回路装置を用いてＰＬＬ回路を構成する場合に、ダイレクト・デジタル・シンセサイザー方式のＰＬＬ回路とすることも可能である。図２１は、ダイレクト・デジタル・シンセサイザー方式の場合の回路構成例である。
【０１９９】
位相比較部３８０は、基準信号ＲＦＣＫと発振信号ＯＳＣＫ（発振信号に基づく入力信号）の比較演算を行う。デジタルフィルター部３８２は、位相誤差の平滑化処理を行う。位相比較部３８０の構成、動作は図１等の位相比較部４０と同様であり、カウンター４２等を含むことができる。デジタルフィルター部３８２は図４の位相誤差変換部５１、ループフィルター５５、周波数制御データ変換部５７等に相当するものである。数値制御型発振器３８４は、振動子ＸＴＡＬを有する基準発振器３８６からの基準発振信号を用いて、任意の周波数や波形をデジタル的に合成する回路である。即ちＶＣＯのようにＤ／Ａ変換器からの制御電圧に基づいて発振周波数を制御するのではなく、デジタルの周波数制御データと基準発振器３８６（振動子ＸＴＡＬ）を用いて、デジタル演算処理により任意の発振周波数の発振信号ＯＳＣＫを生成する。
【０２００】
１２．発振器、電子機器、移動体
図２２は、本実施形態の回路装置５００を含む発振器４００の構成例である。図２２に示すように、発振器４００は、振動子４２０と回路装置５００を含む。振動子４２０と回路装置５００は、発振器４００のパッケージ４１０内に実装される。そして振動子４２０の端子と、回路装置５００（ＩＣ（集積回路装置））の端子（パッド）は、パッケージ４１０の内部配線により電気的に接続される。
【０２０１】
図２３は、本実施形態の回路装置５００を含む電子機器７００の構成例である。この電子機器７００は、本実施形態の回路装置５００、水晶振動子等の振動子４２０、アンテナＡＮＴ、通信部５１０、処理部５２０を含む。また操作部５３０、表示部５４０、記憶部５５０を含むことができる。振動子４２０と回路装置５００により発振器４００が構成される。なお電子機器は図２３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。
【０２０２】
図２３の電子機器７００としては、例えば基地局又はルーター等のネットワーク関連機器や、高精度の計測機器や、ＧＰＳ内蔵時計、生体情報測定機器（脈波計、歩数計等）又は頭部装着型表示装置等のウェアラブル機器や、スマートフォン、携帯電話機、携帯型ゲーム装置、ノートＰＣ又はタブレットＰＣ等の携帯情報端末（移動端末）や、コンテンツを配信するコンテンツ提供端末や、デジタルカメラ又はビデオカメラ等の映像機器などの種々の機器を想定できる。
【０２０３】
通信部５１０（無線回路）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。処理部５２０は、電子機器７００の制御処理や、通信部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。この処理部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。
【０２０４】
操作部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を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。なお操作部５３０としてタッチパネルディスプレイを用いる場合には、このタッチパネルディスプレイが操作部５３０及び表示部５４０の機能を兼ねることになる。記憶部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やＨＤＤ（ハードディスクドライブ）などにより実現できる。
【０２０５】
図２４は、本実施形態の回路装置５００を含む移動体の例である。本実施形態の回路装置５００（回路装置５００を含む発振器４００）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（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２４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、本実施形態の回路装置と振動子を有する発振器（不図示）が組み込まれる。制御装置２０８は、この発振器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。なお本実施形態の回路装置や発振器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種々の機器（車載機器）に組み込むことが可能である。
【０２０６】
図２５は、電子機器の１つである基地局８００（基地局装置）の構成例である。物理層回路６００はネットワークを介した通信処理における物理層の処理を行う。ネットワークプロセッサー６０２は、物理層よりも上位層の処理（リンク層等）を行う。スイッチ部６０４は通信処理の各種の切り替え処理を行う。ＤＳＰ６０８は、通信処理に必要な各種のデジタル信号処理を行う。ＲＦ回路６０８は、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）により構成される受信回路、や、パワーアンプにより構成される送信回路や、Ｄ／Ａ変換器、Ａ／Ｄ変換器などを含む。
【０２０７】
セレクター６１２は、ＧＰＳ６１０からの基準信号ＲＦＣＫ１、物理層回路６００からの基準信号ＲＦＣＫ２（ネットワークからクロック信号）のいずれかを、基準信号ＲＦＣＫとして、本実施形態の回路装置５００に出力する。回路装置５００は、基準信号ＲＦＣＫに対して発振信号（発振信号に基づく入力信号）を同期させる処理を行う。そして周波数が異なる各種のクロック信号ＣＫ１、ＣＫ２、ＣＫ３、ＣＫ４、ＣＫ５を生成して、物理層回路６００、ネットワークプロセッサー６０２、スイッチ部６０４、ＤＳＰ６０６、ＲＦ回路６０８に供給する。
【０２０８】
本実施形態の回路装置５００によれば、図２５に示すような基地局において、基準信号ＲＦＣＫに発振信号を同期させ、当該発振信号に基づいて生成された周波数安定度の高いクロック信号ＣＫ１〜ＣＫ５を、基地局の各回路に供給できるようになる。
【０２０９】
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。また位相比較部、処理部、発振信号生成回路、回路装置、発振器、電子機器、移動体の構成・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】
【０２１０】
１０…温度センサー、２０…Ａ／Ｄ変換部、３０…デジタルインターフェース部、
３２…レジスター部、３４…記憶部、４０…位相比較部、４１…同期回路、
４２…カウンター、４４…シフター、４５…ダウンカウンター、
４６…位相誤差レジスター、４７…基準信号検出回路、４８…誤差判定回路、
５０…処理部、５１…位相誤差変換部、５２…ホールドオーバー処理部、
５３…加算部、５４…カルマンフィルター部、５５…ループフィルター、
５６…エージング補正部、５７…周波数制御データ変換部、５８…温度補償部、
５９…補正処理部、６０…データ生成部、７０…ロック検出部、７５…セレクター、
８０…Ｄ／Ａ変換部、８１…摂氏変換部、８２…ローパスフィルター部、
８３…内部ＰＬＬ処理部、８４…加算部、８５…加算部、８６…加算部、
８７…セレクター、８８…出力レジスター、８９…容量特性補正部、
９１…プログラムカウンター、９２…プログラムＲＯＭ、９３…コマンドデコーダー、
９４…係数ＲＯＭ、９５…レジスター回路、９６…セレクター、９７…乗算器、
９８…セレクター、９９…加算器、１１０…基準信号検出回路、
１２０…ホールドオーバー解除時用データレジスター、１４０…発振信号生成回路、
１４２…可変容量回路、１５０…発振回路、１６０…ディザー処理部、
２０６…自動車（移動体）、２０７…車体、２０８…制御装置、２０９…車輪、
３４０…加算部、３５０…レジスター、３５１…レジスター、３６０…セレクター、
３６１…セレクター、３８０…位相比較部、３８２…デジタルフィルター部、
３８４…数値制御型発振器、３８６…基準発振器、４００…発振器、
４１０…パッケージ、４２０…振動子、５００…回路装置、５１０…通信部、
５２０…処理部、５３０…操作部、５４０…表示部、５５０…記憶部、
６００…物理層回路、６０２…ネットワークプロセッサー、６０４…スイッチ部、
６０８…ＲＦ回路、６１０…ＧＰＳ、６１２…セレクター、７００…電子機器、
８００…基地局、
ＣＸ１…可変容量キャパシター、ＤＦＣＱ…周波数制御データ、
ＦＣＷ…周波数設定データ、ＨＫＤ…ホールドオーバー解除時用データ、
ＯＦＴＣ…オフセット調整データ、ＯＳＣＫ…発振信号、ＰＥＤ…位相誤差データ、
ＲＦＣＫ…基準信号、ＳＦＣＷ…期待値、ＳＨＤ…セレクター、
ＳＲＧ…レジスター、Ｔｍｅｓ…計測時間、Ｔｒｅｆ…基準信号の周期、
Ｔｒｅｓ…時間分解能、ＸＴＡＬ…振動子
【図１】
0006720671.tif 000012
【図２】
0006720671.tif 000013
【図３】
0006720671.tif 000014
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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