(57)【要約】【課題】簡単な構成で比較的正確に計測周期を制御することにより、消費電力の小さい計測システムを提供すること。【解決手段】計測システム１０は、第１のクロック１２２を生成する発振回路１２０と第１のクロック１２２に基づいて第３のクロック１４２を生成するクロック生成手段１４０とを含むクロック発生手段９０と、第１のクロック１２２の周波数と第２のクロック１２の周波数を比較する周波数比較手段１５０と、第３のクロック１４２に基づいて所定のタイミングをカウントし、所定のタイミングに達する毎に計測データ１４の取得を開始するための計測トリガ信号１６２を発生させる計測トリガ発生手段１６０と、を含む。クロック発生手段９０は、比較結果１５２に基づいて第３のクロック１４２の周波数が所定の範囲の値になるように補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間欠的に所定の計測データを取得する計測システムであって、
第１のクロックを生成する発振回路と、前記第１のクロックに基づいて第３のクロックを生成するクロック生成手段とを含むクロック発生手段と、
前記第１のクロックの周波数と所与の第２のクロックの周波数を比較する周波数比較手段と、
前記第３のクロックに基づいて所定のタイミングをカウントし、前記所定のタイミングに達する毎に前記計測データの取得を開始するための計測トリガ信号を発生させる計測トリガ発生手段と、を含み、
前記クロック発生手段は、
前記周波数比較手段の比較結果に基づいて、前記第３のクロックの周波数が所定の範囲の値になるように補正することを特徴とする計測システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記クロック生成手段は、
前記周波数比較手段の比較結果に基づいて、前記第３のクロックの周波数が前記所定の範囲の値になるように補正することを特徴とする計測システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記計測トリガ信号が発生する毎に、所定の計測期間において前記計測データを取得する計測データ取得手段を含み、
前記計測データ取得手段は、
前記第２のクロックに基づいて、前記計測期間を決定することを特徴とする計測システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記第２のクロックは間欠的に供給されることを特徴とする計測システム。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の計測システムと、
発光素子と、
受光素子と、を含み、
前記計測トリガ発生手段は、
前記第３のクロックに基づいて、前記発光素子を発光させる所定のタイミングをカウントし、前記所定のタイミングに達する毎に前記計測トリガ信号を発生させ、
前記計測データ取得手段は、
前記第２のクロックに基づいて前記発光素子を発光させる時間を制御して前記発光素子を駆動する発光素子駆動制御手段と、前記受光素子の受光量に関するデータを取得する受光データ取得手段と、を含むことを特徴とする火災報知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測システム及び火災報知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
火災報知システムに使用される煙検知用ＩＣは長期間（例えば１０年間）継続して電池駆動される。そのため、煙検知用ＩＣは低消費電力で動作しなければならない。このような火災報知システムに代表される計測システムでは、極めて短い時間の計測処理を一定の周期で繰り返し行うことにより低消費電力化が図られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載された火災感知器では、火災データを取り込んで高速に処理する動作モードと処理を停止する停止モードを有する高速ＣＰＵと、高速ＣＰＵの動作モード又は停止モードに設定するタイミングを制御する低速ＣＰＵを備えることにより低消費電力化を図っている。
【特許文献１】特開平７−１７５９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記手法では低速ＣＰＵを常時動作させる必要があり、かつ、２つのＣＰＵを必要とするため回路規模も大きくなり、十分な低消費電力化が図れていなかった。十分な低消費電力化を実現するためには、計測周期を制御するために必要な消費電力を削減することが重要である。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で比較的正確に計測周期を制御することにより、消費電力の小さい計測システム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】
【０００６】
（１）本発明の計測システムは、
間欠的に所定の計測データを取得する計測システムであって、
第１のクロックを生成する発振回路と、前記第１のクロックに基づいて第３のクロックを生成するクロック生成手段とを含むクロック発生手段と、
前記第１のクロックの周波数と所与の第２のクロックの周波数を比較する周波数比較手段と、
前記第３のクロックに基づいて所定のタイミングをカウントし、前記所定のタイミングに達する毎に前記計測データの取得を開始するための計測トリガ信号を発生させる計測トリガ発生手段と、を含み、
前記クロック発生手段は、
前記周波数比較手段の比較結果に基づいて、前記第３のクロックの周波数が所定の範囲の値になるように補正することを特徴とする。
【０００７】
クロック発生手段は、周波数比較手段の比較結果に基づいて、第３のクロックの周波数がターゲットの周波数に対して所定の誤差の範囲内の周波数になるように補正するようにしてもよい。
【０００８】
第２のクロックは、集積回路装置の外部から供給されるようにしてもよいし、集積回路装置の内部で生成させてもよい。
【０００９】
また、第２のクロックは第３のクロックの周波数補正の精度に影響を与える。従って、第２のクロックは、周波数精度がより高い方が好ましく、また、環境変化（例えば、温度変化）による周波数変動が小さい方がより好ましい。第２のクロックは、例えば、水晶発振器やＣＲ発振回路が出力するクロックであってもよい。
【００１０】
本発明によれば、発振回路が出力する第１のクロックに基づいて生成される第３のクロックの周波数を第２のクロックに基づいて補正する。従って、第１のクロックの周波数精度が低い場合でも、第２のクロックの周波数精度が高ければ、第３のクロックの周波数を高い精度で補正することができる。
【００１１】
また、本発明によれば、第３のクロックの周波数精度は、第２のクロックの周波数精度に大きく依存し、第１のクロックの周波数精度にはあまり依存しない。従って、第１のクロックを生成する発振回路の構成を簡単にすることができる。
【００１２】
また、本発明によれば、第１のクロックに基づいて生成された第３のクロックに基づいて、計測トリガ信号を発生させる。従って、第１のクロックを生成する発振回路の消費電流が小さい場合には計測が行われない期間の消費電流を削減することができる。
【００１３】
（２）本発明の計測システムは、
前記クロック生成手段は、
前記周波数比較手段の比較結果に基づいて、前記第３のクロックの周波数が前記所定の範囲の値になるように補正することを特徴とする。
【００１４】
クロック生成手段は、周波数比較手段の比較結果に基づいて、第３のクロックの周波数がターゲットの周波数に対して所定の誤差の範囲内の周波数になるように補正するようにしてもよい。
【００１５】
本発明によれば、発振回路が出力する第１のクロックの周波数を直接補正する必要がない。従って、発振回路の発振動作を制御するためのフィードバック制御回路が不要である。
【００１６】
（３）本発明の計測システムは、
前記計測トリガ信号が発生する毎に、所定の計測期間において前記計測データを取得する計測データ取得手段を含み、
前記計測データ取得手段は、
前記第２のクロックに基づいて、前記計測期間を決定することを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、第２のクロックに基づいて、計測期間を決定する。従って、第２のクロックの周波数精度が高い場合には計測期間を正確に決定することができるので、計測の精度を向上させることができる。
【００１８】
（４）本発明の計測システムは、
前記第２のクロックは間欠的に供給されることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、第２のクロックは間欠的に供給されるので、第２のクロックが必要ない期間（計測を行わない期間）は第２のクロックを停止することができる。その結果、消費電流を削減することができるので、第２のクロックの周波数が高い場合であっても、長時間の電池駆動を可能にすることができる。
【００２０】
（５）本発明は、
上記記載の計測システムと、
発光素子と、
受光素子と、を含み、
前記計測トリガ発生手段は、
前記第３のクロックに基づいて、前記発光素子を発光させる所定のタイミングをカウントし、前記所定のタイミングに達する毎に前記計測トリガ信号を発生させ、
前記計測データ取得手段は、
前記第２のクロックに基づいて前記発光素子を発光させる時間を制御して前記発光素子を駆動する発光素子駆動制御手段と、前記受光素子の受光量に関するデータを取得する受光データ取得手段と、を含むことを特徴とする火災報知システムである。
【００２１】
本発明によれば、第２のクロックに基づいて、発光素子を発光させる時間を制御する。従って、第２のクロックの周波数精度が高い場合には発光素子を発光させる時間を正確に制御することができるので、計測データの精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、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い。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２３】
１．計測システム（集積回路装置）
図１は、本実施の形態の計測システム（集積回路装置）の機能ブロック図である。
【００２４】
計測システム（集積回路装置）１０は、レギュレータ１００を含んで構成されていてもよい。レギュレータ１００は、発振回路１２０を駆動するための基準電圧１０２を発生させる。また、レギュレータ１００は、発振回路１２０を駆動するための基準電流１０４を発生させるようにしてもよい。
【００２５】
計測システム（集積回路装置）１０は、基準電圧制御手段１１０を含んで構成されていてもよい。基準電圧制御手段１１０は、第１のクロックの周波数の温度特性に関する温度特性情報（温度特性情報）１６に基づいて、基準電圧１０２を制御する。
【００２６】
ここで、温度特性情報１６は、第１のクロック１２２の周波数の温度特性に関する情報であればよい。例えば、第１のクロック１２２の周波数の温度特性を測定した結果から得られる直接的な情報であってもよいし、発振回路１２０に流れる電流やレギュレータが出力する基準電圧の温度特性を測定した結果から得られる間接的な情報であってもよい。
【００２７】
また、温度特性情報１６は、例えば、計測システム（集積回路装置）１０のテスト時に第１のクロック１２２の周波数の温度特性を測定し、測定結果から求められる所定の設定値（基準電圧１０２の温度特性を設計値等に近づけるための設定値）であってもよい。
【００２８】
また、温度特性情報１６は、計測システム（集積回路装置）１０の外部の不揮発性メモリから供給されてもよいし、計測システム（集積回路装置）１０の内部の不揮発性メモリに格納されていてもよい。
【００２９】
計測システム（集積回路装置）１０は、発振回路１２０を含んで構成されている。発振回路１２０は、第１のクロック１２２を生成する。
【００３０】
計測システム（集積回路装置）１０は、周波数制御手段１３０を含んで構成されていてもよい。周波数制御手段１３０は、温度特性情報１６に基づいて、第１のクロック１２２の周波数を制御する。例えば、周波数制御手段１３０は、周波数制御信号１３２を生成し、第１のクロック１２２の周波数を制御するようにしてもよい。
【００３１】
ここで、温度特性情報１６は、例えば、計測システム（集積回路装置）１０のテスト時に第１のクロック１２２の周波数の温度特性を測定し、測定結果から求められる所定の設定値（第１のクロック１２２の周波数の温度特性を設計値等に近づけるための設定値）であってもよい。
【００３２】
計測システム（集積回路装置）１０は、クロック発生手段９０を含んで構成されている。クロック発生手段９０は、クロック生成手段１４０と周波数比較手段１５０を含んで構成されている。クロック発生手段９０は、周波数比較手段１５０の比較結果１５２に基づいて、第３のクロック１４２の周波数が所定の範囲の値になるように補正する。クロック発生手段９０は、例えば、周波数比較手段１５０の比較結果１５２に基づいて、第３のクロック１４２の周波数がターゲットの周波数に対して所定の誤差の範囲内の周波数になるように補正するようにしてもよい。
【００３３】
クロック生成手段１４０は、第１のクロック１２２に基づいて、第３のクロック１４２を生成する。また、クロック生成手段１４０は、周波数比較手段１５０の比較結果１５２に基づいて、第３のクロック１４２の周波数が所定の範囲の値になるように補正するようにしてもよい。例えば、クロック生成手段１４０は、周波数比較手段１５０の比較結果１５２に基づいて、第３のクロック１４２の周波数がターゲットの周波数に対して所定の誤差の範囲内の周波数になるように補正するようにしてもよい。
【００３４】
周波数比較手段１５０は、第１のクロック１２２の周波数と第２のクロック１２の周波数を比較する。周波数比較手段１５０は、第１のクロック１２２の周波数と第２のクロック１２の周波数を直接的に比較してもよいし、間接的に比較してもよい。例えば、周波数比較手段１５０は、第１のクロック１２２に基づいて定義された期間の長さと第２のクロック１２に基づいて定義された期間の長さを比較することにより、第１のクロック１２２の周波数と第２のクロック１２の周波数を間接的に比較してもよい。
【００３５】
第２のクロック１２は、計測システム（集積回路装置）１０の外部から供給されるようにしてもよいし、計測システム（集積回路装置）１０の内部で生成させてもよい。また、第２のクロック１２は間欠的に供給されるようにしてもよい。第２のクロック１２は第３のクロック１４２の周波数補正の精度に影響を与える。従って、第２のクロック１２は、周波数精度がより高い方が好ましく、また、環境変化（例えば、温度変化）による周波数変動が小さい方がより好ましい。第２のクロック１２は、例えば、水晶発振器やＣＲ発振回路が出力するクロックであってもよい。
【００３６】
周波数比較手段１５０は、第２のクロック１２に基づいて定義された所定の期間を第１のクロック１２２に基づいてカウントするようにしてもよい。ここで、周波数比較手段１５０は、第２のクロック１２に基づいて定義された所定の期間を第１のクロック１２２で直接カウントしてもよいし、例えば、第１のクロック１２２の分周クロックでカウントしてもよい。第２のクロック１２に基づいて定義された所定の期間は、例えば、第２のクロック１２の１周期分又は半周期分の期間であってもよいし、第２のクロック１２の分周クロックの１周期分又は半周期分の期間であってもよい。また、例えば、補正後の第３のクロック１４２の１周期分又は半周期分に相当する期間を第２のクロック１２に基づいて定義してもよい。
【００３７】
クロック生成手段１４０は、カウント結果１５２に基づいて、第１のクロック１２２を分周して第３のクロック１４２を生成するようにしてもよい。ここで、クロック生成手段１４０は、例えば、カウント結果１５２がｎ（ｎは１以上の整数）である場合には、第１のクロック１２２をｎ分周して第３のクロック１４２を生成してもよいし、第１のクロック１２２をｍ（ｍはｎと異なる１以上の整数）分周して第３のクロック１４２を生成してもよい。
【００３８】
また、周波数比較手段１５０は、第１のクロック１２２の周波数と第２のクロック１２の周波数を間欠的に比較するようにしてもよい。例えば、周波数比較手段は、第３のクロックで所定の時間をカウントする毎に（例えば１時間に１回）、第１のクロックの周波数と第２のクロックの周波数を比較するようにしてもよい。
【００３９】
また、周波数比較手段１５０は、第２のクロック１２に基づいて定義された所定の期間を第１のクロック１２２に基づいて間欠的にカウントすることにより、第１のクロック１２２の周波数と第２のクロック１２の周波数を間欠的に比較するようにしてもよい。さらに、周波数比較手段１５０は、カウント結果１５２を次回のカウントが終了するまで保持し、クロック生成手段１４０は、周波数比較手段１５０が保持するカウント結果１５２に基づいて、第３のクロック１４２を生成するようにしてもよい。
【００４０】
本実施の形態の計測システム（集積回路装置）によれば、発振回路１２０が出力する第１のクロック１２２に基づいて生成される第３のクロック１４２の周波数を第２のクロック１２に基づいて補正する。従って、第１のクロック１２２の周波数精度が低い場合でも、第２のクロック１２の周波数精度が高ければ、第３のクロック１４２の周波数を高い精度で補正することができる。
【００４１】
また、本実施の形態の計測システム（集積回路装置）によれば、第３のクロック１４２の周波数精度は、第２のクロック１２の周波数精度に大きく依存し、第１のクロック１２２の周波数精度にはあまり依存しない。従って、第１のクロック１２２を生成する発振回路１２０の構成を簡単にすることができる。
【００４２】
また、本実施の形態の計測システム（集積回路装置）によれば、発振回路１２０が出力する第１のクロック１２２の周波数を直接補正する必要がない。従って、発振回路１２０の発振動作を制御するためのフィードバック制御回路が不要である。
【００４３】
また、本実施の形態の計測システム（集積回路装置）によれば、第２のクロック１２に基づいて定義された所定の期間が、第１のクロック１２２の何周期分に相当するかを直接的に又は間接的にカウントし、カウント結果１５２に基づいて第３のクロック１４２を生成してもよい。従って、第３のクロック１４２の周波数を第２のクロック１２の周波数精度で補正することができる。
【００４４】
また、本実施の形態の計測システム（集積回路装置）によれば、第２のクロック１２に基づいて定義された所定の期間が第１のクロック１２２によりカウントされるようにしてもよい。従って、第２のクロック１２の周波数が第１のクロック１２２の周波数よりも高い場合であっても、第２のクロック１２に基づいて定義された所定の期間を第１のクロック１２２の１周期よりも長い期間に定義すれば、第１のクロック１２２でカウントすることができる。
【００４５】
また、本実施の形態の計測システム（集積回路装置）によれば、第２のクロック１２に基づいて定義された所定の期間を長くするほどカウント数が多くなる。従って、第２のクロック１２を基準とする補正後の第３のクロック１４２の周波数精度をより向上させることができる。
【００４６】
また、本実施の形態の計測システム（集積回路装置）によれば、カウンタ回路と分周回路という簡単な構成で第３のクロックの周波数を補正することができる。
【００４７】
また、本実施の形態の計測システム（集積回路装置）によれば、周波数比較手段１５０は間欠的に比較動作を行うようにしてもよい。従って、周波数比較手段１５０による比較動作の回数を減らすことができ、比較動作を行わない期間は第２のクロック１２の供給を停止することができる。その結果、消費電流を大幅に削減することができるので、第２のクロック１２の周波数が高い場合であっても、長時間の電池駆動が可能になる。
【００４８】
また、本実施の形態の計測システム（集積回路装置）によれば、第１のクロック１２２の周波数の温度特性に基づいて、発振回路１２０が出力する第１のクロック１２２の周波数を制御するようにしてもよい。従って、計測システム（集積回路装置）の製造時の条件の違い等により発振回路１２０の温度特性がばらついても、第１のクロック１２２の周波数の温度特性が所定の特性値（設計値等）に近づくように調整することができる。
【００４９】
また、本実施の形態の計測システム（集積回路装置）によれば、第１のクロック１２２の周波数の温度特性に基づいて、レギュレータ１００が出力する基準電圧１０２を制御することができる。従って、計測システム（集積回路装置）の製造時の条件の違い等によりレギュレータ１００の温度特性がばらついても、基準電圧１０２の温度特性が所定の特性値（設計値等）に近づくように調整することができる。その結果、第３のクロック１４２の周波数を補正する範囲を狭くすることができるので、クロック生成手段１４０の構成を簡単にすることができる。
【００５０】
計測システム（集積回路装置）１０は、計測トリガ発生手段１６０を含んで構成されている。計測トリガ発生手段１６０は、第３のクロック１４２に基づいて所定のタイミングをカウントし、所定のタイミングに達したら所定の計測トリガ信号１６２を発生させる。
【００５１】
計測システム（集積回路装置）１０は、計測データ取得手段１７０を含んで構成されていてもよい。計測データ取得手段１７０は、計測トリガ信号１６２が発生する毎に、所定の計測期間において計測データ１４を取得する。計測データ取得手段１７０は、第２のクロック１２に基づいて、計測期間を決定する。
【００５２】
本実施の形態の計測システム（集積回路装置）によれば、第２のクロック１２に基づいて計測データ１４を取得する。従って、第２のクロック１２の周波数の精度が高く、環境変化による周波数変動が小さければ、例えば、計測期間の誤差が測定データ１４の精度に影響するような場合において第２のクロック１２に基づいて計測期間を決定することにより、精度の高い計測データ１４を取得することができる。
【００５３】
また、本実施の形態の計測システム（集積回路装置）によれば、第３のクロック１４２に基づいてカウントした所定時間間隔で第２のクロック１２に基づいて第３のクロック１４２の周波数を補正する。従って、第２のクロック１２の周波数の精度が高く、環境変化による周波数変動が小さければ、第３のクロック１４２も所定時間間隔で比較的高い精度の一定周波数に補正される。その結果、第３のクロック１４２に基づいてカウントされる計測時間間隔の精度を向上することができる。
【００５４】
さらに、第２のクロック１２が計測期間にのみ間欠的に供給されるようにすれば、計測システム（集積回路装置）１０の消費電流を大幅に削減することができる。
【００５５】
なお、基準電圧制御手段１１０、周波数制御手段１３０、クロック生成手段１４０、周波数比較手段１５０、計測トリガ発生手段１６０、計測データ取得手段１７０は、専用のハードウェアで実現してもよいし、汎用ＣＰＵがソフトウェアを読み込んで各機能を実現してもよい。
【００５６】
図２は、本実施の形態の計測システム（集積回路装置）に含まれる発振回路の構成例を説明するための図である。
【００５７】
発振回路１２０は、リングオシレータ１８０と電流制御回路１９０を含んで構成されている。
【００５８】
リングオシレータ１８０は、Ｎ段（Ｎは奇数）のインバータ回路１８０−１〜Ｎが直列接続され、最終段のインバータ回路１８０−Ｎの出力が初段のインバータ回路１８０−１の入力に接続されている。各インバータ回路１８０−ｋ（ｋは１〜Ｎの整数）は、インバータ素子１８４−ｋと電流源１８２−ｋ及び１８６−ｋを含んで構成されている。
【００５９】
電流源１８２−ｋは、レギュレータ１００が出力する基準電圧１０２の供給線とインバータ素子１８４−ｋを構成するＰチャネルＭＯＳトランジスタ（図示せず）のソース端子の間に接続されている。電流源１８６−ｋは、インバータ素子１８４−ｋを構成するＮチャネルＭＯＳトランジスタ（図示せず）のソース端子とグランド線の間に接続されている。電流源１８２−ｋ及び電流源１８６−ｋは、インバータ素子１８４−ｋに電流（例えば、１００ｎＡ）を供給する。
【００６０】
電流制御回路１９０は、電流制御信号１３２に基づいて、電流源１８２−１〜Ｎ及び１８６−１〜Ｎが供給する電流を制御する。電流制御回路１９０は、例えば、レギュレータ１００が出力する基準電流１０４から生成した所定の電流をミラーして電流源１８２−１〜Ｎ及び１８６−１〜Ｎに流すようにしてもよい。電流源１８２−１〜Ｎ及び１８６−１〜Ｎが各インバータ素子１８０−１〜Ｎに供給する電流量が多いほどリングオシレータ１８０の発振周波数が高くなる。すなわち、電流源１８２−１〜Ｎ及び１８６−１〜Ｎが供給する電流量を制御することにより、リングオシレータ１８０の発振周波数を制御することができる。
【００６１】
ここで、図３（Ａ）に示すように、インバータ素子１８４−１〜Ｎ、電流源１８２−１〜Ｎ及び１８６−１〜Ｎを構成するトランジスタの特性により、温度が高いほどインバータ回路１８０−１〜Ｎに流れる電流量が大きくなる。その結果、温度が高いほどリングオシレータ１８０の発振周波数（第１のクロック１２２の周波数）も高くなる。すなわち、リングオシレータ１８０の発振周波数（第１のクロック１２２の周波数）は温度により変動する。
【００６２】
一方、基準電圧１０２が低いほど、インバータ回路１８０−１〜Ｎに流れる電流量が小さくなる。そこで、例えば図３（Ｂ）に示すような、温度が高いほど基準電圧が低くなる温度特性を有するレギュレータ１００を構成することにより、インバータ回路１８０−１〜Ｎに流れる電流量の温度変動を小さくすることができる。その結果、図３（Ｃ）に示すように、リングオシレータ１８０の発振周波数（第１のクロック１２２の周波数）の温度変動を小さくすることができる。
【００６３】
従って、基準電圧１０２の温度特性がインバータ回路１８０−１〜Ｎに流れる電流量の温度特性となるべく正反対になるように、レギュレータ１００及びリングオシレータ１８０を設計することが望ましい。
【００６４】
ここで、製造時の条件の違い等によりレギュレータ１００及びリングオシレータ１８０の特性がばらつくが、図１で説明した基準電圧制御手段１１０及び周波数制御手段１３０により、各ＩＣ毎にリングオシレータ１８０の発振周波数（第１のクロック１２２の周波数）の温度変動が最も小さくなるように調整することができる。
【００６５】
さらに、本実施の形態の計測システム（集積回路装置）によれば、第１のクロック１２２の周波数の温度特性に基づいて、リングオシレータ１８０に流れる電流を制御することにより、リングオシレータ１８０の発振周波数（すなわち、第１のクロック１２２の周波数）を簡単に制御することができる。
【００６６】
しかし、リングオシレータ１８０の発振周波数（第１のクロック１２２の周波数）の温度変動を極めて小さくするためには調整の精度を細かくする等の対策が必要になり回路規模が大きくなる。そこで、調整の精度を比較的粗くしてリングオシレータ１８０の発振周波数（第１のクロック１２２の周波数）に多少の温度変動があったとしても、図１で説明したクロック生成手段１４０により第２のクロック１２に基づいて第３のクロック１４２の周波数が補正される。ここで、第２のクロック１２の温度等の環境要因による周波数変動量が極めて小さければ、第３のクロック１４２の周波数変動量も小さくすることができる。
【００６７】
また、あらかじめ各ＩＣ毎に第１のクロック１２２の周波数の温度変動が最も小さくなるように調整しておけば、第３のクロック１４２の周波数を補正する範囲を狭くすることができるので、クロック生成手段１４０の構成を簡単にすることができる。すなわち、本実施の形態の計測システム（集積回路装置）によれば、低コストでありながら第３のクロック１４２の周波数変動量を極めて小さくすることができる。
【００６８】
第３のクロック１４２の周波数変動量が小さければ、図１で説明した計測トリガ発生手段１６０の動作クロックとして消費電流の小さい第３のクロック１４２を常時供給することができる。そして、第２のクロック１２は計測データ１４を取得する期間及び周波数補正期間においてのみ間欠的に供給されればよいので、消費電流を大幅に削減することができる。
【００６９】
すなわち、本実施の形態の計測システム（集積回路装置）によれば、消費電流の小さいリングオシレータ１８０により発振回路１２０を構成して第３のクロック１４２を常時生成するとともに第２のクロック１２は間欠的に供給されるようにすれば、消費電力を極めて小さくすることができる。この場合、第３のクロック１４２の周波数補正も間欠的に行われることになるので、前回の周波数補正から今回の周波数補正までの環境変化が小さいような時間間隔で周波数補正を行うことが望ましい。
【００７０】
なお、図２の構成では、最終段のインバータ回路１８０−Ｎの出力を第１のクロックとしているが、任意のインバータ回路１８０−ｋの出力を第１のクロックとすることができる。
【００７１】
２．火災報知システム
図４は、本実施の形態の火災報知システムのブロック図である。
【００７２】
火災報知システム２０は、煙検知用ＩＣ３０、発光ダイオード（ＬＥＤ）４０（発光素子の一例）、フォトダイオード５０（受光素子の一例）、マイクロコンピュータユニット（ＭＣＵ）６０を含んで構成されている。
【００７３】
煙検知用ＩＣ３０は、所定の時間間隔（例えば、８秒間隔）で所定の時間（例えば９０μｓ）だけＬＥＤ４０を発光させ、フォトダイオード５０に流れる電流量を検出する。フォトダイオード５０には受光量に比例する電流が流れるので、火災による煙の発生等によりフォトダイオード５０の受光量が減少するとフォトダイオード５０に流れる電流量も減少する。煙検知用ＩＣ３０は、検出した電流量をアナログ電圧値に変換して出力する。ＭＣＵ６０は、煙検知用ＩＣ３０が出力するアナログ電圧値をＡ／Ｄ変換したデータを蓄積し、現在に至るまでのデータの推移等から火災発生の有無を判断する。
【００７４】
煙検知用ＩＣ３０として図１で説明した計測システム（集積回路装置）を適用することができる。以下、煙検知用ＩＣ３０の構成について詳細に説明する。
【００７５】
煙検知用ＩＣ３０は、レギュレータ２００、基準電圧制御回路２１０、発振回路２２０、周波数制御回路２３０、分周回路２４０、周波数計測回路２５０、タイマ２６０、タイミング制御回路２８０、ＬＥＤ駆動回路２９０、アナログ処理回路３００、基準クロック発生回路３１０及び周波数計測期間生成回路３２０を含んで構成されている。
【００７６】
レギュレータ２００は、発振回路２２０の発振動作に必要な所定の基準電圧２０２及び基準電流２０４を発生させる。レギュレータ２００は、図１で説明したレギュレータ１００に対応する。
【００７７】
基準電圧制御回路２１０は、第１のクロック２２２の周波数の温度特性に関する温度特性情報（温度特性情報）２６に基づいて基準電圧制御信号２１２を生成し、レギュレータ２００の特性ばらつきを調整してレギュレータ２００から所定の基準電圧２０２が出力されるように制御する。基準電圧制御回路２１０は、図１で説明した基準電圧制御手段１１０に対応する。
【００７８】
発振回路２２０は、レギュレータ２００が出力する基準電流２０４をミラーして内部に所定の定電流（例えば、１００ｎＡ）を流し、所定の周波数（例えば、４０ｋＨｚ）の原振クロック２２２を生成する。
【００７９】
発振回路２２０は、例えば、インバータ素子とインバータ素子に電流を供給する少なくとも一つの電流源とを含む奇数段のインバータ回路が直列接続され、最終段のインバータ回路の出力が初段のインバータ回路の入力に接続されるリングオシレータを含んで構成されていてもよい。この場合、リングオシレータの段数にもよるが発振回路２２０にはわずかな電流（例えば数百ｎＡ）しか流れない。そのため、発振回路２２０が常時発振動作を継続するようにしても消費電流は非常に小さくて済む。発振回路２２０は、図１、図２で説明した発振回路１２０に対応する。また、原振クロック２２２は、図１で説明した第１のクロック１２２に対応する。
【００８０】
周波数制御回路２３０は、温度特性情報２６に基づいて周波数制御信号２３２を生成し、発振回路２２０の特性ばらつきを調整して所定の周波数（例えば、４０ｋＨｚ）の原振クロック２２２が生成されるように制御する。周波数制御回路２３０は、図１で説明した周波数制御手段１３０に対応する。
【００８１】
基準クロック発生回路３１０は、基準クロックイネーブル信号２８２がイネーブル状態の時だけ基準クロック３１２を生成する。基準クロック発生回路３１０は、例えば、ＣＲ発振回路で構成されており、温度にほとんど依存しない一定の周波数（例えば、１ＭＨｚ）の基準クロック３１２を生成する。基準クロック３１２は、図１で説明した第２のクロック１２に対応する。
【００８２】
周波数計測期間生成回路３２０は、周波数補正トリガ信号２８４が発生すると、基準クロック３１２により所定の計測期間を定義する周波数計測期間定義信号３２２を生成する。例えば、周波数計測期間生成回路３２０は、１ＭＨｚの基準クロック３１２を２５０クロック分カウントして２５０μｓだけＨレベルとなるような周波数計測期間定義信号３２２を生成する。周波数補正トリガ信号２８４はタイミング制御回路２８０によって生成され、分周クロック２４２の周波数を補正するタイミングを指示する。
【００８３】
周波数計測回路２５０は、周波数計測期間定義信号３２２により定義される計測期間が原振クロック２２２の何クロック分に相当するかを計測して周波数計測結果２５２を出力する。例えば、計測期間が２５０μｓであり、原振クロック２２２の発振周波数が４０ｋＨｚである場合は、周波数計測結果２５２は１０（＝２５０μｓ×４０ｋＨｚ）となる。周波数計測回路２５０は、図１で説明した周波数比較手段１５０に対応する。
【００８４】
分周回路２４０は、周波数計測回路２５０の周波数計測結果２５２を分周比として原振クロック２２２の分周クロック２４２を生成する。例えば、計測期間が２５０μｓであり、原振クロック２２２の発振周波数が４０ｋＨｚである場合は周波数計測結果２５２が１０になるので、原振クロック２２２を１０分周した４ｋＨｚの分周クロック２４２が生成される。分周回路２４０は、図１で説明したクロック生成手段１４０に対応する。また、分周クロック２４２は、図１で説明した第３のクロック１４２に対応する。
【００８５】
ここで、周波数計測回路２５０の周波数計測結果２５２は、最大で原振クロック２２２の約１クロック分の誤差を有するので、分周クロック２４２の１周期も最大で原振クロック２２２の約１クロック分の誤差を有する。例えば、原振クロック２２２の発振周波数が約４０ｋＨｚで計測期間を２５０μｓとすると、周波数計測結果２５２は９、１０又は１１のいずれかとなる。この場合、分周クロック２４２の周期は最大で１０％程度の誤差を有する。
【００８６】
タイマ２６０は、分周クロック２４２で所定の時間（例えば、８秒間）をカウントし、所定の時間に達する毎に計測トリガ信号２６２を出力する。タイマ２６０は、図１で説明した計測トリガ発生手段１６０に対応する。
【００８７】
計測データ取得回路２７０は、タイミング制御回路２８０、ＬＥＤ駆動回路２９０及びアナログ処理回路３００を含んで構成されている。計測データ取得回路２７０は、図１で説明した計測データ取得手段１７０に対応する。
【００８８】
タイミング制御回路２８０は、基準クロックイネーブル信号２８２、周波数補正トリガ信号２８４、ＬＥＤ駆動信号２８６、アナログ処理イネーブル信号２８８を生成する。
【００８９】
ＬＥＤ駆動回路２９０は、ＬＥＤ駆動信号２８６が駆動状態（例えばＨレベル）の時にＬＥＤ４０を発光させる。ＬＥＤ駆動回路２９０は、例えば、ＬＥＤ駆動信号２８６によりＯＮ／ＯＦＦするトランジスタスイッチ回路で実現することができる。ＬＥＤ駆動回路２９０は、発光素子駆動制御手段として機能する。
【００９０】
アナログ処理回路３００は、フォトダイオード５０に流れる電流を電圧に変換した後増幅して計測データ３０２を外部に出力する。アナログ処理回路３００は、受光データ取得手段として機能する。
【００９１】
なお、レギュレータ２００、基準電圧制御回路２１０、発振回路２２０、周波数制御回路２３０、分周回路２４０、周波数計測回路２５０、タイマ２６０、タイミング制御回路２８０、ＬＥＤ駆動回路２９０、アナログ処理回路３００、基準クロック発生回路３１０及び周波数計測期間生成回路３２０は、必ずしも１つのＩＣ（煙検知用ＩＣ３０）に含まれている必要はなく、複数のＩＣに任意に分割して配置されていてもよい。また、ＭＣＵ６０の機能が煙検知用ＩＣ３０の内部で実現されていてもよい。
【００９２】
本実施の形態の火災報知システムによれば、原振クロック２２２に基づいて生成された分周クロック２４２に基づいて、計測トリガ信号２６２を発生させる。従って、原振クロック２２２を生成する発振回路２２０の消費電流が低い場合には計測が行われない期間の消費電流を削減することができる。
【００９３】
また、本実施の形態の火災報知システムによれば、基準クロック３１２に基づいて、ＬＥＤ４０を発光させる時間を制御する。従って、基準クロック３１２の周波数精度が高い場合にはＬＥＤ４０を発光させる時間を正確に制御することができるので、計測データ３０２の精度を向上させることができる。
【００９４】
また、基準クロック３１２は間欠的に供給されるようにしてもよい。この場合、本実施の形態の火災報知システムによれば、基準クロック３１２が必要ない期間（計測を行わない期間）は基準クロック３１２を停止することができる。その結果、消費電流を削減することができるので、第２のクロックの周波数が高い場合であっても、長時間の電池駆動を可能にすることができる。
【００９５】
図５は、図４で説明した本実施の形態の火災報知システムに含まれる煙検知用ＩＣ（本実施の形態の計測システム（集積回路装置））の動作タイミングの一例を説明するためのタイミングチャートである。以下、図４を参照しながら図５のタイミングチャートについて説明する。
【００９６】
原振クロック２２２は例えば約４０ｋＨｚの周波数を有するクロックであり、発振回路２２０の発振動作により常時生成される。前述の通り、レギュレータ２００や発振回路２２０の特性は温度に依存して変動するので、原振クロック２２２の周波数も温度に依存して変動する。
【００９７】
分周クロック２４２は、分周回路２４０により、原振クロック２２２が周波数計測結果２５２（例えば１０）に対応した分周比（例えば１０分周）に分周されて生成される。
【００９８】
計測トリガ信号２６２は、タイマ２６０により例えば約８秒に１回の割合でＨパルスの信号として生成される。計測トリガ信号２６２が生成される周期（約８秒）は分周クロック２４２でカウントされる。従って、分周クロック２４２の周波数の誤差によって計測トリガ信号２６２が発生する周期も誤差を生ずる。
【００９９】
例えば、計測トリガ信号２６２の発生周期が短くなると、計測回数が不必要に増加する。そのため、煙検知用ＩＣ３０の消費電流が増大してしまう。また、例えば、計測トリガ信号２６２の発生周期が長くなると計測間隔が長くなるため、ＭＣＵ６０による火災発生の判断が遅れることにもなり得る。従って、分周クロック２４２の周波数は所定の許容範囲内（例えば±１０％以内）の誤差であることが望ましい。
【０１００】
周波数補正トリガ信号２８４は、タイミング制御回路２８０により例えば約８秒間隔で生成される計測トリガ信号２６２の４５０回に１回の割合で（約１時間毎に）Ｈパルスの信号として生成される。周波数補正トリガ信号２８４が生成される周期（約１時間）は分周クロック２４２でカウントされる。
【０１０１】
前述の通り、周波数補正トリガ信号２８４は分周クロック２４２の周波数を補正するタイミングを指示する。従って、周波数補正トリガ信号２８４の発生周期が短ければ周波数補正の間隔も短くなり、急激な温度変化に対しても分周クロック２４２の周波数を迅速に補正することができるが、消費電流が増加する。逆に、周波数補正トリガ信号２８４の発生周期が長ければ周波数補正の間隔も長くなり、消費電流は減少するが、急激な温度変化に対して分周クロック２４２の周波数を迅速に補正することができない場合が生じる。
【０１０２】
従って、周波数補正トリガ信号２８４の発生周期は、温度変化の大きさ等を考慮して適切に選択することが望ましい。例えば、定期的に周囲の温度を検出し、温度変化の大きさに応じて周波数補正トリガ信号２８４の発生周期を変化させるようにしてもよい。
【０１０３】
基準クロックイネーブル信号２８２は、計測トリガ信号２６２が発生するとタイミング制御回路２８０により例えば４ｍｓの間イネーブル状態（Ｈレベル）になるように制御される。基準クロックイネーブル信号２８２がイネーブル状態となる時間（４ｍｓ）はタイミング制御回路２８０により基準クロック３１２でカウントされてもよいし、分周クロック２４２でカウントされてもよい。
【０１０４】
基準クロック３１２は例えば１ＭＨｚの周波数を有し、基準クロック発生回路３１０により基準クロックイネーブル信号２８２がイネーブル状態の間（４ｍｓ間）生成される。また、基準クロック３１２は基準クロックイネーブル信号２８２がイネーブル状態でない間（約８秒中の約７．９９６秒間のＬレベル期間）は例えばＬレベルに固定される。ここで、基準クロック３１２が生成される時間、すなわち基準クロック発生回路３１０が発振動作をする時間は約８秒中４ｍｓのみである。従って、基準クロック発生回路３１０及び基準クロック３１２で動作する回路の消費電力を極めて小さくすることができる。
【０１０５】
アナログ処理イネーブル信号２８８は、タイミング制御回路２８０により、基準クロックイネーブル信号２８２がイネーブル状態（Ｈレベル）になって例えば５００μｓ後から３．５ｍｓの間イネーブル状態（Ｈレベル）になるように制御される。アナログ処理イネーブル信号２８８がイネーブル状態になるまでの時間（５００μｓ）及びアナログ処理イネーブル信号２８８がイネーブル状態となる時間（３．５ｍｓ）はタイミング制御回路２８０により基準クロック３１２でカウントされてもよいし、分周クロック２４２でカウントされてもよい。
【０１０６】
周波数計測期間定義信号３２２は、タイミング制御回路２８０により、基準クロックイネーブル信号２８２がイネーブル状態（Ｈレベル）の時に例えば２５０μｓの間Ｈレベルになるように制御される。周波数計測期間定義信号３２２がＨレベルとなる時間（２５０μｓ）はタイミング制御回路２８０により基準クロック３１２でカウントされる。
【０１０７】
ＬＥＤ駆動信号２８６は、タイミング制御回路２８０により、基準クロックイネーブル信号２８２がイネーブル状態（Ｈレベル）の時に例えば９０μｓの間駆動状態（Ｈレベル）になるように制御される。ＬＥＤ駆動信号２８６が駆動状態となる時間（９０μｓ）はタイミング制御回路２８０により基準クロック３１２でカウントされる。
【０１０８】
ＬＥＤ４０は、ＬＥＤ駆動信号２８６が駆動状態（Ｈレベル）となる間、すなわち、約８秒毎に１回９０μｓの間発光する。そして、アナログ処理部３００により、ＬＥＤ４０の発光中におけるフォトダイオード５０の受光量に応じた電流が検出され、８秒毎に計測データ３０２が更新されて出力される。定期的に更新される計測データ３０２の履歴からＭＣＵ６０により煙の発生の有無が判断される。
【０１０９】
図６は、図４の煙検知用ＩＣにおける周波数計測回路及びタイマの動作タイミングの一例を説明するためのタイミングチャートである。以下、図４を参照しながら図６のタイミングチャートについて説明する。
【０１１０】
基準クロック３１２でカウントして生成された周波数計測期間定義信号３２２のＨレベル期間（約２５０μｓ）が所定の周波数計測カウンタにより原振クロック２２２（約４０ｋＨｚ）でカウントされる。例えば、この周波数計測カウンタは周波数計測回路２５０の内部に存在する。
【０１１１】
周波数計測期間定義信号３２２がＨレベルからＬレベルになると原振クロック２２２の周波数計測が完了し、周波数計測完了信号（Ｈパルス）が発生する。さらに、リロードデータセット信号（Ｈパルス）が発生する。そして、リロードデータセット信号の発生タイミングで周波数計測カウンタの出力がリロードデータ（周波数計測結果２５２）として保持される。
【０１１２】
例えば、前回（約１時間前）の周波数計測では周波数計測結果２５２が８であったが、今回の周波数計測では計測カウンタが０〜９までカウントして停止しているので、周波数計測結果２５２は９に更新される。
【０１１３】
分周回路２４０は分周クロック２４２を生成するために、例えば、原振クロック２２２で動作する所定の分周カウンタを有している。分周カウンタは例えばダウンカウンタとして構成されており、カウント値が０になる度にリロード信号（Ｈパルス）が発生し、分周カウンタにリロードデータ（周波数計測結果２５２）がリロードされる。
【０１１４】
分周クロック２４２は、例えば、分周カウンタの出力が５の時にＬレベルからＨレベルに変化し、分周カウンタの出力が０の時にＨレベルからＬレベルに変化するように生成される。こうすることにより、分周クロック２４２の立ち上がりエッジ間の周期が、周波数計測期間（周波数計測期間定義信号３２２がＨレベルの期間）と一致するように補正される。
【０１１５】
図６のタイミングチャートでは、例えば、前回（約１時間前）の周波数計測時と今回の周波数計測時の環境変化（例えば温度変化）により、周波数計測結果２５２が８から９に変化している。すなわち、前回（約１時間前）の周波数計測時は原振クロック２２２の９分周クロックの１周期が約２５０μｓになっていたが、今回の周波数計測時は原振クロック２２２の１０分周クロックの１周期が約２５０μｓになっている。
【０１１６】
このように、本実施の形態の集積回路装置、計測システム、又は火災報知システムによれば、温度変化等の環境変化により原振クロック２２２の周波数が変動しても分周クロック２４２の周波数の平均値がほぼ一定に保たれるように制御がかかる。その結果、計測トリガ信号２６２の発生間隔の平均値もほぼ一定（例えば、約８秒）に保たれる。従って、高精度の基準クロックを生成するが消費電力の大きい基準クロック発生回路３１０の動作タイミングを必要最小限の期間に限定する一方、消費電力の小さい発振回路２２０を常時動作させてＬＥＤ４０の発光間隔の平均値を一定（約８秒）に保つことができる。
【０１１７】
また、本実施の形態の集積回路装置、計測システム又は火災報知システムによれば、基準クロック３１２は、例えば８秒に１回計測トリガ信号２６２が発生する毎に基準クロックイネーブル信号２８２がイネーブル状態の４ｍｓ間のみ生成される。従って、極めて低消費電流で動作することができる。
【０１１８】
なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０１１９】
例えば、図５で説明したタイミングチャートにおいては、計測トリガ信号２６２及び周波数補正トリガ信号２８４はＨパルスの信号であるが、Ｌパルスの信号であってもよい。
【０１２０】
また、例えば、図５で説明したタイミングチャートにおいては、基準クロックイネーブル信号２８２、アナログ処理イネーブル信号２８８、周波数計測期間定義信号３２２は
及びＬＥＤ駆動信号２８６はＨレベルの時にイネーブル状態又は駆動状態であるが、Ｌレベルの時にイネーブル状態又は駆動状態になるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本実施の形態の計測システム（集積回路装置）の機能ブロック図。
【図２】発振回路の構成例を説明するための図。
【図３】図３（Ａ）は、リングオシレータに流れる電流の温度特性の一例を説明するための図である。図３（Ｂ）は、レギュレータが出力する基準電圧の温度特性の一例を説明するための図である。図３（Ｃ）は、リングオシレータの発振周波数の温度特性の一例を説明するための図である。
【図４】本実施の形態の火災報知システムのブロック図。
【図５】本実施の形態の計測システム（集積回路装置）の動作タイミングの一例を説明するためのタイミングチャート。
【図６】周波数計測回路及びタイマの動作タイミングの一例を説明するためのタイミングチャート。
【符号の説明】
【０１２２】
１０  計測システム（集積回路装置）、１２  第２のクロック、１４  計測データ、１６  温度特性情報、２０  火災報知器、２６  温度特性情報、３０  煙検知用ＩＣ、４０  発光ダイオード（ＬＥＤ）、５０  フォトダイオード、６０  マイクロコンピュータユニット（ＭＣＵ）、９０  クロック発生手段、１００  レギュレータ、１０２  基準電圧、１０４  基準電流、１１０  基準電圧制御手段、１１２  基準電圧制御信号、１２０  発振回路、１２２  第１のクロック、１３０  周波数制御手段、１３２  周波数制御信号（電流制御信号）、１４０  クロック生成手段、１４２  第３のクロック、１５０  周波数比較手段、１５２  比較結果（カウント結果）、１６０  計測トリガ発生手段、１６２  計測トリガ信号、１７０  計測データ取得手段、１８０  リングオシレータ、１８０−１〜Ｎ  インバータ回路、１８２−１〜Ｎ  電流源、１８４−１〜Ｎ  インバータ素子、１８６−１〜Ｎ  電流源、１９０  電流制御回路、２００  レギュレータ、２０２  基準電圧、２０４  基準電流、２１０  基準電圧制御回路、２１２  基準電圧制御信号、２２０  発振回路、２２２  原振クロック、２３０  周波数制御回路、２３２  周波数制御信号、２４０  分周回路、２４２  分周クロック、２５０  周波数計測回路、２５２  周波数計測結果、２６０  タイマ、２６２  計測トリガ信号、２８０  タイミング制御回路、２８２  基準クロックイネーブル信号、２８４  周波数補正トリガ信号、２８６  ＬＥＤ駆動信号、２８８  アナログ処理イネーブル信号、２９０  ＬＥＤ駆動回路、３００  アナログ処理回路、３０２  計測データ、３１０  基準クロック発生回路、３１２  基準クロック、３２０  周波数計測期間生成回路、３２２  周波数計測期間定義信号
【図１】
2009053806.tif 000003
【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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