(57)【要約】【課題】発振周波数の温度変化をなくし、発振回路を低消費電流化し、かつ発振周波数の電源電圧変動も影響を受け難くする。【解決手段】発振周波数の調整手段を発振回路自体１０の調整と、分周回路１２による調整の２系統有することにより、前者の周波数調整回路１６を発振回路１０による発振周波数バラツキと水晶振動子（圧電振動子）自体１１のバラツキ調整に使用し、後者の周波数調整回路１７を温度による発振周波数の補正に使用することにより、発振回路１１の出力周波数自体の調整を可能にする。また、制御回路１４からＡ／Ｄ変換器２２と温度センサー２３にタイミング信号１，２を出すことにより、一定時間だけ動作させて周波数を調整し、無駄な電力を節約することができる。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶振動子を発振させる発振回路と、該発振回路の発振容量を不揮発性メモリーに記憶された値により対応した容量に切換える第１の周波数調整回路と、前記水晶振動子の発振回路から出力される基準周波数を分周する分周回路と、該分周回路の分周数を変える第２の周波数調整回路とを有することを特徴とする周波数調整回路。
【請求項２】
請求項１記載の周波数調整回路において、
前記第２の周波数調整回路は、温度に対応した電圧を出力する温度センサーと、該温度センサーのアナログ値をディジタル値に変換するＡＤ変換器と、該ＡＤ変換器の出力に応じて分周回路の分周数を変える周波数調整回路部とを有することを特徴とする周波数調整回路。
【請求項３】
請求項２記載の周波数調整回路において、
前記第２の周波数調整回路は、分周回路から得られるタイミング信号に応じて、温度センサー，ＡＤ変換器，および周波数調整回路部をＯＮまたはＯＦＦする手段を有することを特徴とする周波数調整回路。
【請求項４】
請求項１記載の周波数調整回路において、
前記第１の周波数調整回路は、それぞれ異なる容量、および該容量を水晶振動子の発振回路との接続をＯＮまたはＯＦＦさせるスイッチを備えた複数のトランスミッションゲートと、該複数のトランスミッションゲートの容量値を記憶することで、記憶された容量値に対応した容量を備えたトランスミッションゲートをＯＮさせる不揮発メモリーとを有することを特徴とする周波数調整回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水晶振動子等の圧電振動子を用いた発振回路に関するものであり、特に周波数精度が高精度な発振回路の周波数調整回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来技術として、例えば特許第２９２４１６２号に記載された周波数制御回路の構成図である。
図４の周波数制御回路は、発振回路１０、分周回路１２、制御回路１４、周波数調整回路２４、記憶回路２５、計数回路２６、Ａ／Ｄ変換回路２８および温度検出器２７から構成される。発振回路１０で発振された周波数は、分周回路１２で分周され、制御回路１４に送出されるとともに、制御回路１４には制御信号３０が入力される。制御回路１４は、分周回路１２の出力と制御信号３０により、周波数調整回路２４、記憶回路２５および計数回路２６をそれぞれ制御する。計数回路２６には、基準信号源からの基準信号２９が入力される。
【０００３】
従来技術では、タイミング信号１８の調整を、分周出力と基準信号源との差を計数回路２６で計数して、これを記憶回路２５に書込み、記憶回路２５から読み出された信号により、周波数調整回路２４で周波数調整（進み／遅れの調整）を行い、その調整結果が分周回路１２に反映される。
また、温度の影響による周波数調整は、温度センサー２４→Ａ／Ｄ変換器２８により得られる温度データが記憶回路２５のアドレスと対応しており、記憶回路２５のアドレスにあるデータに従い、周波数調整回路２４が進み／遅れの調整を行うものである。
【０００４】
図５は、従来における発振回路の構成例を示す図である。
従来の発振回路は、図５に示すように、固定容量のコンデンサＣ１，Ｃ２を介して両端をグランドされた水晶振動子（圧電振動子）２１を接続し、振動子２１の両端に並列に接続された反転増幅器２０により、振動子の振動エネルギーを電気に変換して、発振出力信号として出力している。
このように、従来の発振回路には、周波数を調整する回路は備えられておらず、従って出力周波数自体を調整することができなかった。すなわち、図４に示すように、分周回路１２で分周された周波数を制御回路１４の制御で周波数調整するのみであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来技術では、発振回路１０の出力周波数自体の調整を行う手段がないため、発振回路１０の出力周波数自体の調整は不可能である。それに加えて、温度データに対応した記憶回路２５のアドレスが必要となるため、記憶回路２５が大きくなる傾向にある。例えば、温度データが８ｂｉｔ、周波数調整回路のデータが８ｂｉｔとすると、２８×８＝２０４８の記憶素子が必要になる。
【０００６】
本発明の目的は、高精度の発振周波数の発振回路を実現でき、また発振周波数の温度変化をなくすことが可能であり、また発振回路を低消費電流化することが可能であり、また発振周波数の電源電圧変動の影響を受け難くすることが可能な周波数調整回路を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明の周波数調整回路は、発振周波数の調整手段を発振回路自体の調整と、分周回路による調整の２系統有することにより、前者の調整手段を発振回路による発振周波数バラツキと水晶振動子（圧電振動子）自体のバラツキ調整に使用し、後者の調整手段を温度による発振周波数の補正に使用することにより、発振回路の出力周波数自体の調整を可能にしている。
【０００８】
それに加えて、Ａ／Ｄ変換器のデータを周波数調整回路で直接デコードすることにより、記憶回路を発振回路自体の調整のみに使用する構成としているため、少数ｂｉｔの記憶回路で実現可能となる（図１では、５ｂｉｔの記憶回路）。
また、本発明（請求項３）では、温度センサーとＡＤ変換器を分周回路から得られるタイミング信号により、サンプリング動作させることにより、消費電力の低減も可能にしている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面により詳細に説明する。
（全体構成）
図１は、本発明の実施形態を示す周波数調整回路のブロック図である。
本発明の実施形態（請求項１に対応）は、図１に示すように、水晶振動子等の圧電振動子１１を発振させる発振回路１０と、発振回路１０の周波数を調整する周波数調整回路（１）１６と、発振回路１０より出力される発振回路出力信号１３を分周する分周回路１２と、分周回路１２の分周数を可変にすることにより分周出力信号１５の周波数を調整する周波数調整回路（２）１７と、分周回路１２から得られる複数の分周出力１５を使用して周波数調整回路（２）１７の動作タイミングを決める制御回路１４から構成される。
【００１０】
（発振回路の周波数調整）
図２は、図１における発振回路と周波数調整回路（１）の一実施例を示す部分回路図である。
従来技術において発振周波数を変えるには、図５に示す容量Ｃ１またはＣ２の容量値を変えることにより可能となる。しかし、従来は、容量Ｃ１，Ｃ２の容量を変える手段がないため、固定容量のＣ１，Ｃ２を接続していた。
これに対して、図２では、複数の容量Ｃ１〜Ｃ７を不揮発性メモリー９の値に応じてＯＮ／ＯＦＦさせるトランスミッションゲートにより、容量値を変えることで周波数を調整するようにしている。
【００１１】
すなわち、図２のトランスミッションゲートは、不揮発性メモリー１９の値に応じて動作するオペアンプ２〜６と、反転増幅器の動作出力によりＯＮ／ＯＦＦするスイッチＳＷ１〜ＳＷ５と、スイッチＳＷ１〜５がＯＮすることで、水晶振動子（圧電振動子）２１の両端に接続されるコンデンサＣ１〜Ｃ３，Ｃ６，Ｃ７とで構成される。
【００１２】
なお、コンデンサＣ４とＣ５は全てのトランスミッションゲートがＯＦＦの場合でも、両端に固定的に接続されており、このコンデンサＣ４，Ｃ５に並列にトランスミッションゲートの各コンデンサＣ１〜Ｃ３，Ｃ６，Ｃ７のいずれかが接続されることになる。例えば、不揮発性メモリー１９に、Ｃ１とＣ７の値を記憶しておけば、その値に応じてトランスミッションゲートのＳＷ１とＳＷ５がＯＮになるため、コンデンサＣ１とＣ４の並列回路が振動子２１の一方に接続されるとともに、コンデンサＣ７とＣ５の並列回路が振動子２１の他方に接続される。このようにして、周波数調整が実現される。
また、発振回路部を定電圧で動作させることにより、発振周波数の電源電圧変動も影響を受け難くすることが可能となる。
【００１３】
（分周回路の周波数調整）
図３は、図１における分周回路の周波数調整の詳細ブロック図である。
図３では、接続関係を明らかにするために、発振回路１０とこれの周波数調整回路（１）１６の部分も示している。分周回路１２の周波数調整回路部（２）１７Ａの関係回路には、制御回路１４と温度センサー２３とＡ／Ｄ変換器２２がある。　温度センサー２３から出力される温度情報のアナログ値をＡ／Ｄ変換器２２でディジタル値に変換し、そのディジタル値に応じて周波数調整回路部（２）１７Ａにより分周回路１２の分周数を可変にすることにより、温度に対する発振出力信号１３の発振周波数−温度特性を補正するようにしている（請求項２）。
【００１４】
それに加えて、温度を補正するタイミングを分周回路１２から得られる分周出力信号１５を用いることにより、温度センサー２３・Ａ／Ｄ変換器２２・周波数調整回路部（２）１７Ａを間欠動作させ、省電力化を可能にしている。すなわち、制御回路１４からタイミング信号１を周波数調整回路（２）１７に、タイミング信号２をＡ／Ｄ変換器２２と温度センサー２３に、それぞれ出力することにより、補正するタイミングを提供している。
【００１５】
具体的な使用機器としては、時計・ＲＴＣ（リアルタイムクロック）のように、水晶振動子を用いて、その出力を分周した信号を基準信号として扱う機器に、本発明は適している。前記機器では、水晶振動子に３２７６８Ｈｚが通常使用され、精度が必要となる基準信号（＝分周出力信号１５）が１秒である。
【００１６】
（実施例）
ここで、本発明を使用すると、まず水晶振動子１１の個体バラツキ（通常±２０ｐｐｍ）を周波数調整回路（１）１６により行い（ＲＴＣの場合、この発振出力１３を他の半導体装置のクロック源に使用することが多いため特に有効である）、発振出力１３を１／３２７６８分周し、１秒を生成するのであるが、３２７６８Ｈｚの水晶振動子１１は、通常−２０℃〜＋７０℃の温度変化で周波数が約８０ｐｐｍ変動するため、温度センサー２３の情報をもとに周波数調整回路部（２）１７Ａにより分周数を調整し、補正をする。
【００１７】
また、従来技術のように、温度を常時監視し、温度変化があった時に調整を行う方法では、温度センサー２３・Ａ／Ｄ変換器２２を常に動作させておく必要があるため、一般的な生活空間のように温度の変化が時間的に緩やかな環境では、電力の無駄が生じる。そこで本発明では、分周出力信号１５（＝１秒）を更に分周した、例えば１０秒もしくは１分等の信号を用い、そのタイミングのある一定期間（例えば１０ｍｓ）だけ、温度センサー２３・Ａ／Ｄ変換器２２を動作させ、同時に周波数を調整することにより、無駄な電力を節約できるようにしている。すなわち、発振回路を低消費電流化する効果がある（請求項３）。
【００１８】
なお、水晶振動子は周波数範囲１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚにわたって発振子および共振子として用いられる。また、水晶振動子において、主に用いられる振動姿勢は、厚味すべり振動、輪郭すべり振動、縦振動および屈曲振動の４種類であって、屈曲振動を除いて高調波振動が含まれる。厚順振動は周波数が水晶板の厚さだけで決定される振動であり、周波数が水晶板の輪郭の寸法に関係する振動が輪郭振動であり、屈曲振動はＸ板などに対して電極をはり合わせたり、ＸＹ屈曲を起させたりして励振させる。これらのいずれに対しても、本発明が適用可能である。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高精度の発振周波数をもつ発振回路が可能となる。すなわち、２つの調整手段を有することにより、実現が可能となる（請求項１）。
また、温度センサーを有する構成にすることで、発振周波数の温度変化をなくすことが可能となる（請求項２）。
また、請求項２の発振回路を低消費電流化する効果がある（請求項３）。
また、発振回路部を定電圧で動作させることにより、発振周波数の電源電圧変動も影響を受け難くすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す周波数調整回路のブロック図である。
【図２】図１における発振回路と周波数調整回路（１）の詳細な部分構成図である。
【図３】図１における分周回路と周波数調整回路（２）の詳細な部分構成図である。
【図４】従来における周波数調整回路の構成例を示す図である。
【図５】従来における発振回路の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１０…発振回路、１１…水晶振動子、１２…分周回路、１４…制御回路、
１３…発振出力信号、１５…分周出力信号、１６…周波数調整回路（１）、
１７…周波数調整回路（２）、１８…タイミング信号、２１…水晶振動子、
２０…オペアンプ、１９…不揮発性メモリー、２２…Ａ／Ｄ変換器、
２３…温度センサー、ＳＷ１〜５…スイッチ、Ｃ１〜Ｃ７…コンデンサ、
２〜６…オペアンプ、１７Ａ…周波数調整回路部。
【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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