ＣＲ発振回路およびその周波数補正方法
【課題】基準周波数信号を用いることなく、温度変動、電源電圧変動および回路定数のばらつきにかかわらず高精度な発振周波数を得る。
【解決手段】出荷検査時において、発振動作の環境温度と電源電圧を変化させながら発振周波数が目標周波数に一致するのに必要な抵抗５の抵抗値を順次求め、環境温度と電源電圧に対して当該抵抗値を対応付けたデータテーブルをメモリ１８に記憶する。ＣＲ発振回路の実際の使用状態では、制御回路１７は、所定の制御周期ごとに温度検出回路１５と電源電圧検出回路１６から電圧Ｖａ、Ｖｂを入力しＡ／Ｄ変換する。メモリ１８に予め記憶されたデータテーブルから電圧Ｖａ、Ｖｂに対応した抵抗５の抵抗値を読み出し、抵抗５の抵抗値Ｒが当該読み出した指定値に等しくなるようにスイッチ７ａ〜７ｃを切り替える。
【解決手段】出荷検査時において、発振動作の環境温度と電源電圧を変化させながら発振周波数が目標周波数に一致するのに必要な抵抗５の抵抗値を順次求め、環境温度と電源電圧に対して当該抵抗値を対応付けたデータテーブルをメモリ１８に記憶する。ＣＲ発振回路の実際の使用状態では、制御回路１７は、所定の制御周期ごとに温度検出回路１５と電源電圧検出回路１６から電圧Ｖａ、Ｖｂを入力しＡ／Ｄ変換する。メモリ１８に予め記憶されたデータテーブルから電圧Ｖａ、Ｖｂに対応した抵抗５の抵抗値を読み出し、抵抗５の抵抗値Ｒが当該読み出した指定値に等しくなるようにスイッチ７ａ〜７ｃを切り替える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサの容量値と抵抗の抵抗値とに基づいて定まる周波数で発振するＣＲ発振回路およびその周波数補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
温度が変化するとコンデンサの容量値および抵抗の抵抗値が変化するので、ＣＲ発振回路の発振周波数は温度変動特性を持つ。また、発振動作に用いる電源電圧が変動しても、例えばコンデンサへの充電電流が影響を受けるので発振周波数が変動する。そこで、従来から温度変動または電源電圧変動に対する発振周波数のずれを補償するＣＲ発振回路が提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載されたＣＲ発振回路は、発振周波数と外部から入力した基準周波数とを比較し、発振周波数が基準周波数に対し予め規定された許容周波数の範囲内にあるか範囲外にあるかに基づいて抵抗値を変更する構成を備えている。また、特許文献２に記載されたＣＲ発振回路は、電源電圧を検出し、その検出電圧に応じて抵抗値を変更する構成を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−１４０９２９号公報
【特許文献２】特開昭５８−６３８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載されたＣＲ発振回路は、発振周波数のずれの有無および程度を検出するために正確な周波数を持つ基準周波数信号が必要になる。しかしながら、ＣＲ発振回路と基準周波数発振回路をともに設けることは冗長な構成となり、基準周波数発振回路を備えた他の装置からハーネスを介して基準周波数信号を入力することはノイズに対し極端に弱い構成となる。また、上記特許文献２に記載されたＣＲ発振回路は、予め決められた電源電圧と抵抗値との間の固定的な関係を有しているので、例えば抵抗値のばらつきを原因とする発振周波数のずれが生じ易い。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、基準周波数信号を用いることなく、温度変動、電源電圧変動および回路定数のばらつきにかかわらず高精度な発振周波数が得られるＣＲ発振回路およびその周波数補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載した手段は、コンデンサと抵抗を備え、電源電圧の供給を受けてコンデンサの容量値と抵抗の抵抗値とに基づいて定まる周波数で発振するＣＲ発振回路である。コンデンサと抵抗の少なくとも一方は、相異なる複数の容量値または抵抗値の中から指定された値に変更可能に構成されており、発振動作の環境温度を検出する温度検出回路、電源電圧を検出する電源電圧検出回路、不揮発性の記憶手段および制御回路を備えている。
【０００８】
ＣＲ発振回路を使用するのに先立って、記憶手段には、発振動作の環境温度と電源電圧に対してコンデンサの容量値および／または抵抗の抵抗値が対応付けられたデータテーブルが書き込まれる。制御回路は、所定の制御周期で温度検出回路と電源電圧検出回路からそれぞれ検出温度と検出電圧を取得し、記憶手段に予め記憶されたデータテーブルから当該検出温度と検出電圧に対応したコンデンサの容量値および／または抵抗の抵抗値を読み出し、コンデンサの容量値および／または抵抗の抵抗値が当該読み出した指定値に等しくなるように制御する。
【０００９】
本手段によれば、発振動作の環境温度と電源電圧を変化させながら発振周波数が目標の発振周波数に一致するのに必要なコンデンサの容量値および／または抵抗の抵抗値を順次求め、環境温度と電源電圧に対して当該容量値および／または抵抗値を対応付けたデータテーブルを予め記憶しておくことができる。この事前設定により、ＣＲ発振回路の実際の使用状態では、環境温度と電源電圧が変動しても、コンデンサ、抵抗その他の回路部品の定数ばらつきまで含めて、発振周波数を目標周波数に高精度に一致させることができる。本構成では基準周波数信号は不要である。
【００１０】
請求項２に記載した手段によれば、抵抗は、抵抗素子とスイッチとの並列回路を複数直列接続して構成されている。制御回路は、記憶手段のデータテーブルから読み出した抵抗値に応じてスイッチを切り替えることにより、実際の抵抗値を読み出した抵抗値に等しく設定する。
【００１１】
請求項３に記載した手段によれば、複数の抵抗素子は、２のべき乗により重み付けされた抵抗値を有している。スイッチが並列に接続された抵抗素子の数をｎとした場合、抵抗は相異なる２ｎ通りの抵抗値を設定することができる。
【００１２】
請求項４に記載した手段によれば、コンデンサは、コンデンサ素子とスイッチとの直列回路を複数並列接続して構成されている。制御回路は、記憶手段のデータテーブルから読み出した容量値に応じてスイッチを切り替えることにより、実際の容量値を読み出した容量値に等しく設定する。
【００１３】
請求項５に記載した手段によれば、複数のコンデンサ素子は、２のべき乗により重み付けされた容量値を有している。スイッチが直列に接続されたコンデンサ素子の数をｎとした場合、コンデンサは相異なる２ｎ通りの容量値を設定することができる。
【００１４】
請求項６に記載した手段によれば、制御回路は、温度検出回路と電源電圧検出回路から取得した検出温度と検出電圧に対し、それぞれ前回の制御周期で読み出した容量値および／または抵抗値に対応する検出温度と検出電圧から所定の範囲内となるように制限を加える。その上で、記憶手段のデータテーブルから、当該制限を加えた検出温度と検出電圧に対応したコンデンサの容量値および／または抵抗の抵抗値を読み出す。
【００１５】
この構成によれば、温度検出回路から取得した検出温度または電源電圧検出回路から取得した検出温度の急激な変化が制限されるので、発振周波数の急激な変化を防止できる。また、ノイズの侵入などにより、検出温度または検出電圧が制御周期の間に通常生じ得る最大変化量を超えて変化した場合、その変化が制限されるので、発振周波数が目標周波数から大きく外れることを防止できる。
【００１６】
請求項７に記載した手段は、電源電圧の供給を受けてコンデンサの容量値と抵抗の抵抗値とに基づいて定まる周波数で発振するＣＲ発振回路の周波数補正方法である。ＣＲ発振回路は、コンデンサと抵抗の少なくとも一方を、指定された容量値または抵抗値に変更可能に構成されている。例えば検査工程において、発振動作の環境温度と電源電圧を変化させながら発振周波数が目標周波数に一致するのに必要なコンデンサの容量値および／または抵抗の抵抗値を順次求め、環境温度と電源電圧に対して当該容量値および／または抵抗値を対応付けたデータテーブルを予め記憶する。
【００１７】
出荷後のＣＲ発振回路の実際の使用状態では、所定の制御周期で発振動作の環境温度と電源電圧を検出し、記憶したデータテーブルから当該検出温度と検出電圧に対応したコンデンサの容量値および／または抵抗の抵抗値を読み出し、コンデンサの容量値および／または抵抗の抵抗値が当該読み出した値に等しくなるように制御する。本手段によれば、ＣＲ発振回路の実際の使用状態で環境温度と電源電圧が変動しても、コンデンサ、抵抗その他の回路部品の定数ばらつきまで含めて、発振周波数を目標周波数に高精度に一致させることができる。本方法では基準周波数信号は不要となる。
【００１８】
請求項８に記載した手段によれば、予め相異なる複数の目標発振周波数に対してそれぞれデータテーブルを作成して記憶し、その後の使用状態では、必要とする目標発振周波数に応じて読み出しに用いるデータテーブルを切り替える。これにより、１つのＣＲ発振回路を複数の周波数で発振させることができる。
【００１９】
請求項９に記載した手段によれば、発振信号をクロック信号などとして利用する装置の複数の相異なる動作モードで用いる目標発振周波数に対してそれぞれデータテーブルを作成して記憶し、その後の使用状態では、動作モードに応じて読み出しに用いるデータテーブルを切り替える。これにより、１つのＣＲ発振回路を各動作モードに適した種々の周波数で発振させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すＣＲ発振回路の構成図
【図２】コンデンサ電圧Ｖｃの波形図
【図３】抵抗値の選択に用いるデータテーブルを示す図
【図４】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図
【図５】容量値の選択に用いるデータテーブルを示す図
【図６】本発明の第３の実施形態を示す図１相当図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
各実施形態において実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図１ないし図３を参照しながら説明する。図１はＣＲ発振回路の構成図である。このＣＲ発振回路１は、例えば車両の電子制御装置に搭載された半導体装置に組み込まれており、電源線２、３から電源電圧Ｖcc（例えば５Ｖ）の供給を受けて動作する。
【００２２】
電源線２と３の間には、ＭＯＳトランジスタ４、２０と抵抗５とが直列に接続されている。抵抗５は、抵抗素子６ａとスイッチ７ａとの並列回路、抵抗素子６ｂとスイッチ７ｂとの並列回路、抵抗素子６ｃとスイッチ７ｃとの並列回路および抵抗素子６ｄを直列接続して構成されている。ここで、抵抗素子６ａ、６ｂ、６ｃの抵抗値は、２のべき乗に従ってｒ、２ｒ、４ｒに設定されている。並列にスイッチを持たない抵抗素子６ｄは抵抗５の構成に必ず残るため、抵抗素子６ｄの抵抗値は発振周波数の上限値を決定する。スイッチ７ａ〜７ｃのオンオフ状態により８通りの異なる抵抗値が生成される。
【００２３】
オペアンプ８は、上記ＭＯＳトランジスタ２０および抵抗５とともに定電流回路を構成している。非反転入力端子には基準電圧Ｖrefが入力され、反転入力端子はＭＯＳトランジスタ２０のソース（抵抗５の高電位側端子；ノードＮａ）に接続されている。オペアンプ８の作用により抵抗５には基準電圧Ｖｒ（≒Ｖref）が印加される。このため、スイッチ７ａ〜７ｃを切り替えて抵抗５の抵抗値Ｒを変更すると、ＭＯＳトランジスタ２０に流れる電流は抵抗値Ｒに反比例して変化する。
【００２４】
電源線２と３の間には、充電用のＭＯＳトランジスタ９とスイッチ１０とコンデンサ１１が直列に接続されている。ＭＯＳトランジスタ４と９のゲートとソースはそれぞれ共通に接続されてカレントミラー回路を構成している。ＭＯＳトランジスタ９には、トランジスタ４と９のサイズＷ／Ｌの比に応じてＭＯＳトランジスタ４（ＭＯＳトランジスタ２０）に流れる電流に比例した電流が流れる。コンデンサ１１には放電用のＭＯＳトランジスタ１２が並列に接続されている。
【００２５】
コンパレータ１３は、コンデンサ１１の電圧ＶｃとノードＮａの電圧Ｖｒとを比較して発振信号である出力電圧Ｖｏを出力する。この出力電圧ＶｏはＭＯＳトランジスタ１２のゲートに与えられるとともに、インバータ１４を介してスイッチ１０のオンオフを制御する。スイッチ１０は、放電用のＭＯＳトランジスタ１２がオンしている期間、インバータ１４からのＬレベルの信号により充電用のＭＯＳトランジスタ９からの電流を遮断するために設けられている。
【００２６】
ここで、電圧Ｖｃとの比較に基準電圧ＶrefではなくノードＮａの電圧Ｖｒを用いたのは、オペアンプ８の差動増幅回路におけるミスマッチが発振周波数に及ぼす影響を排除するためである。例えばＭＯＳトランジスタ４と９に流れる電流が等しい場合、コンデンサ１１の充電電流Ｉｃは（１）式となり、発振信号の周期Ｔは（２）式となる。
Ｉｃ＝Ｖｒ／Ｒ …（１）
Ｔ＝Ｖｒ／（Ｉｃ／Ｃ）＝（Ｖｒ・Ｃ）／Ｉｃ …（２）
【００２７】
（２）式に（１）式を代入すると発振信号の周期Ｔは（３）式となり、発振周期Ｔ（＝１／発振周波数）は定数ＣＲによって定まる。
Ｔ＝（Ｖｒ・Ｃ）／（Ｖｒ／Ｒ）＝ＣＲ …（３）
【００２８】
これに対し、電圧Ｖｃとの比較に基準電圧Ｖrefを用いると、発振信号の周期Ｔは（４）式となり、これに（１）式を代入すると（５）式となる。
Ｔ＝Ｖref／（Ｉｃ／Ｃ）＝（Ｖref・Ｃ）／Ｉｃ …（４）
Ｔ＝（Ｖref・Ｃ）／（Ｖｒ／Ｒ）＝（Ｖref／Ｖｒ）・ＣＲ …（５）
【００２９】
（Ｖref／Ｖｒ）の項は上述したミスマッチにより１からずれるため、発振周波数を決める要素として定数ＣＲ以外の要素が入り込む。従って、本実施形態では電圧Ｖｃとの比較にノードＮａの電圧Ｖｒを用いている。
【００３０】
温度検出回路１５は、電源線２、３間に直列に接続された抵抗１５ａ、ダイオード１５ｂ、１５ｃ、１５ｄから構成されており、温度によって変化するダイオード１５ｂ〜１５ｄの順方向電圧Ｖａを出力する。電源電圧検出回路１６は、電源線２、３間に直列に接続された抵抗１６ａ、１６ｂから構成されており、電源電圧Ｖccを所定比で分圧した電圧Ｖｂを出力する。
【００３１】
制御回路１７は、ＣＲ発振回路１が自ら出力する発振信号（出力電圧Ｖｏ）を入力し、それを波形整形してクロック信号として動作する。制御回路１７は、不揮発性のメモリ１８（記憶手段）とＡ／Ｄ変換回路１９を備えている。上述したオペアンプ８、コンパレータ１３、インバータ１４および制御回路１７は、電源電圧Ｖccの供給を受けて動作する。
【００３２】
次に、図２を参照しながらＣＲ発振回路１の発振動作を説明する。図２は、コンデンサ１１の電圧Ｖｃの波形を示している。例えばＭＯＳトランジスタ４と９に流れる電流が等しい場合、コンデンサ１１は（１）式で示す定電流Ｉｃで充電される。充電期間中、コンデンサ１１の電圧Ｖｃは、定数１／Ｃに応じた一定の傾きで増大する。やがて電圧Ｖｃが電圧Ｖｒに達すると、コンパレータ１３の出力電圧ＶｏがＨレベルに変化し、スイッチ１０がオフ、ＭＯＳトランジスタ１２がオンする。これによりコンデンサ１１の電圧Ｖｃは０Ｖにまで低下する。この電圧低下により、コンパレータ１３の出力電圧Ｖｏが再びＬレベルに変化し、ＭＯＳトランジスタ１２がオフ、スイッチ１０がオンする。その結果、周期Ｔで幅狭のＨパルスを持つ発振信号が得られる。
【００３３】
続いて、図３を参照しながらＣＲ発振回路１の周波数補正方法について説明する。ＣＲ発振回路１が組み込まれた半導体装置の製造時または出荷時の検査工程等において、半導体装置を恒温槽に入れ、検査装置（図示せず）から電源電圧Ｖccを供給する。検査装置は、ＣＲ発振回路１の出力電圧Ｖｏをモニタするとともに、制御回路１７に対してスイッチ７ａ〜７ｃのオンオフを指令することができる。
【００３４】
検査装置は、ＣＲ発振回路１の実際の使用状態で生じ得る範囲内で、恒温槽の温度（半導体装置の環境温度）と電源電圧Ｖccを複数ポイントずつ順次変化させ、それぞれの温度と電源電圧Ｖccが与えられた状態で発振周波数が目標周波数に最も近付くように制御回路１７を介してスイッチ７ａ〜７ｃを切り替える。
【００３５】
このとき、発振周波数が目標周波数よりも高い場合には抵抗５の抵抗値を高めるように切り替え、発振周波数が目標周波数よりも低い場合には抵抗５の抵抗値を低下させるように切り替える。発振周波数が目標周波数に最も近付いた切替状態で、そのときの温度と電源電圧に対し当該抵抗値を対応付ける。温度は制御回路１７による電圧ＶａのＡ／Ｄ変換値であり、電源電圧は制御回路１７による電圧ＶｂのＡ／Ｄ変換値である。
【００３６】
図３は、このようにして作成した補正用のデータテーブルである。図中のＲ１〜Ｒ３６は、組み合わせに係る上記８通りの抵抗値の何れかである。抵抗値に替えてスイッチ７ａ〜７ｃのオンオフ状態を例えば３ビットデータとして対応付けてもよいことは勿論である。この温度（電圧ＶａのＡ／Ｄ変換値）と電源電圧（電圧ＶｂのＡ／Ｄ変換値）に対して抵抗値（またはスイッチ７ａ〜７ｃのオンオフ状態）を対応付けたデータテーブルは、検査装置からの指令により不揮発性のメモリ１８に書き込まれる。
【００３７】
半導体装置が出荷された後の実際の使用状態において、制御回路１７は、所定の制御周期ごとに温度検出回路１５と電源電圧検出回路１６からそれぞれ電圧Ｖａ、Ｖｂを入力しＡ／Ｄ変換する。上述したように、電圧Ｖａ、ＶｂのＡ／Ｄ変換値はそれぞれ検出温度、検出電圧に相当する。続いて、メモリ１８に予め記憶された補正用のデータテーブルから電圧Ｖａ、Ｖｂに対応した抵抗５の抵抗値を読み出し、抵抗５の抵抗値Ｒが当該読み出した指定値に等しくなるようにスイッチ７ａ〜７ｃを切り替える。
【００３８】
この制御により、ＣＲ発振回路１の環境温度と電源電圧Ｖccの変化に対する周波数誤差を補正することができる。車両の電子制御装置に搭載された半導体装置に組み込まれている場合、環境温度の変化幅が非常に広く、バッテリ電圧から作られる電源電圧Ｖccも変動し易いという事情がある。こうした環境下では、従来構成のＣＲ発振回路に比べてより大きな周波数変動抑制効果が得られる。
【００３９】
以上説明した本実施形態によれば、検査工程等においてＣＲ発振回路１を実際に発振動作させて発振周波数を合わせ込みながら、環境温度と電源電圧に対する抵抗５の抵抗値をテーブル化している。従って、ＣＲ発振回路１の実際の使用状態で環境温度と電源電圧Ｖccが変動しても、コンデンサ１１、抵抗５その他の回路部品の定数ばらつきまで含めて、発振周波数を目標周波数に高精度に一致させることができる。この場合、制御回路１７は、自ら生成した発振信号をクロック信号として用いるので、他の回路で生成した基準周波数信号は不要となる。
【００４０】
抵抗５は、スイッチ７ａ〜７ｃに対しそれぞれ並列接続された抵抗素子６ａ〜６ｃを直列に備え、抵抗素子６ａ〜６ｃは２のべき乗により重み付けされた抵抗値ｒ、２ｒ、４ｒを有している。これにより、抵抗値ｒごとの８通りの抵抗値を、少ない抵抗素子を用いて面積効率よく作り出すことができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図４および図５を参照しながら説明する。図４に示すＣＲ発振回路２１は、コンデンサ２２の容量値を変更可能に構成することで周波数誤差を補正する。
【００４２】
コンデンサ２２は、コンデンサ素子２３ａとスイッチ２４ａとの直列回路、コンデンサ素子２３ｂとスイッチ２４ｂとの直列回路、コンデンサ素子２３ｃとスイッチ２４ｃとの直列回路およびコンデンサ素子２３ｄを並列接続して構成されている。ここで、コンデンサ素子２３ａ、２３ｂ、２３ｃの容量値は、２のべき乗に従ってｃ、２ｃ、４ｃに設定されている。直列にスイッチを持たないコンデンサ素子２３ｄはコンデンサ２２の構成に必ず残るため、コンデンサ素子２３ｄの容量値は発振周波数の上限値を決定する。スイッチ２４ａ〜２４ｃのオンオフ状態により８通りの異なる容量値が生成される。なお、抵抗２５は一定の抵抗値を有している。
【００４３】
ＣＲ発振回路２１の周波数補正方法は第１の実施形態と同様である。ＣＲ発振回路２１が組み込まれた半導体装置の検査工程等において、温度と電源電圧が異なる各条件に対し発振周波数が目標周波数に最も近付くようにスイッチ２４ａ〜２４ｃを切り替えながら補正データを得る。この場合、発振周波数が目標周波数よりも高い場合にはコンデンサ２２の容量値を高めるように切り替え、発振周波数が目標周波数よりも低い場合にはコンデンサ２２の容量値を低下させるように切り替える。発振周波数が目標周波数に最も近付いた切替状態で、そのときの温度と電源電圧に対し当該容量値を対応付ける。図５は、このようにして作成した補正用のデータテーブルであり、このデータテーブルはメモリ１８に書き込まれる。図中のＣ１〜Ｃ３６は、組み合わせに係る８通りの容量値の何れかである。
【００４４】
半導体装置の実際の使用状態において、制御回路１７は、所定の制御周期ごとに温度検出回路１５と電源電圧検出回路１６からそれぞれ電圧Ｖａ、Ｖｂを入力しＡ／Ｄ変換する。続いて、メモリ１８に予め記憶された補正用のデータテーブルから電圧Ｖａ、Ｖｂに対応したコンデンサ２２の容量値（またはスイッチ２４ａ〜２４ｃのオンオフ状態）を読み出し、コンデンサ２２の容量値Ｃが当該読み出した指定値に等しくなるようにスイッチ２４ａ〜２４ｃを切り替える。この制御により、ＣＲ発振回路２１の環境温度と電源電圧Ｖccの変化に対する周波数誤差を補正することができる。その他、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態に係るＣＲ発振回路の構成図である。このＣＲ発振回路３１は、第１の実施形態に係るＣＲ発振回路１が備える抵抗５と、第２の実施形態に係るＣＲ発振回路２１が備えるコンデンサ２２とを組み合わせた構成を有している。ＣＲ発振回路３１の周波数補正方法は上記各実施形態と同様である。補正データを作成する際、温度と電源電圧Ｖccが与えられた状態で発振周波数が目標周波数に最も近付くようにスイッチ７ａ〜７ｃとスイッチ２４ａ〜２４ｃを切り替える。
【００４６】
本実施形態によれば、上記各実施形態と同様の作用および効果が得られる。また、上記各実施形態に比べ補正の自由度が増すので、抵抗素子およびコンデンサ素子の数が同じであれば、発振周波数を目標周波数に一層高精度に一致させることが可能となる。
【００４７】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形、拡張を行うことができる。
【００４８】
実際の使用状態において、制御回路１７は、温度検出回路１５と電源電圧検出回路１６から取得した検出温度と検出電圧に対し、それぞれ前回の制御周期で読み出した容量値および／または抵抗値に対応する検出温度と検出電圧から所定の範囲内となるように制限を加えてもよい。図３に示す場合には、例えば検出温度に相当する電圧Ｖａに対し±０．０２Ｖ、検出電圧に相当する電圧Ｖｂに対し±０．１Ｖとする。その上で、メモリ１８のデータテーブルから、当該制限を加えた後の電圧Ｖａ、Ｖｂに対応したコンデンサ２２の容量値および／または抵抗５の抵抗値を読み出す。前回の制御周期で読み出した抵抗値がＲ９であった場合、今回の制御周期で読み出し可能な抵抗値はＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ８、Ｒ１０、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６である。
【００４９】
このように構成すれば、温度検出回路１５から取得した電圧Ｖａまたは電源電圧検出回路１６から取得した電圧Ｖｂの急激な変化が制限されるので、発振周波数の急激な変化を防止できる。また、ノイズの侵入などにより、電圧Ｖａまたは電圧Ｖｂが制御周期の間に通常生じ得る最大変化量を超えて変化した場合、その変化が制限されるので、発振周波数が目標周波数から大きく外れることを防止できる。
【００５０】
予め検査工程等において、相異なる複数の目標発振周波数（ＸＭＨｚ、ＹＭＨｚ、ＺＭＨｚ、…）に対してそれぞれデータテーブルを作成してメモリ１８に記憶し、実際の使用状態では、必要とする目標発振周波数に応じて読み出しに用いるデータテーブルを切り替えてもよい。これにより、１つのＣＲ発振回路１、２１、３１を複数の周波数で発振させることができる。
【００５１】
検査工程等において、発振信号をクロック信号などとして利用する装置の複数の相異なる動作モードで用いる各目標発振周波数に対してそれぞれデータテーブルを作成して記憶し、実際の使用状態では、各動作モードに応じて読み出しに用いるデータテーブルを切り替えてもよい。ここでの動作モードとは、例えば省電力動作モード（例えばローパワーモード、スリープモード、スタンバイモード）、通常電力動作モード（例えばノーマルモード）、起動動作モード（ウェイクアップモード）などである。これにより、１つのＣＲ発振回路１、２１、３１を各動作モードに適した種々の周波数で発振させることができる。
【００５２】
第１、第３の実施形態では８通りの抵抗値に切り替え可能であるが、抵抗素子とスイッチの並列回路の直列接続数ｎを増やせばより多くの２ｎ通りの抵抗値を設定可能となる。同様に、第２、第３の実施形態では８通りの容量値に切り替え可能であるが、コンデンサ素子とスイッチの直列回路の並列接続数ｎを増やせばより多くの２ｎ通りの容量値を設定可能となる。このように設定可能な値を増やすことにより、発振周波数を補正する際の精度（周波数分解能）を高めることができる。
【００５３】
発振周波数を決定付けるコンデンサ、抵抗として、ＭＯＳトランジスタのゲート容量、オン抵抗を使用してもよい。この場合、制御回路１７は、メモリ１８に記憶されたデータテーブルから読み出した容量値、抵抗値に基づいて、ＭＯＳトランジスタのゲート・ソース間電圧を制御すればよい。
【符号の説明】
【００５４】
図面中、１、２１、３１はＣＲ発振回路、５、２５は抵抗、６ａ〜６ｄは抵抗素子、７ａ〜７ｃはスイッチ、１１、２２はコンデンサ、２３ａ〜２３ｄはコンデンサ素子、２４ａ〜２４ｃはスイッチ、１５は温度検出回路、１６は電源電圧検出回路、１８はメモリ（記憶手段）、１７は制御回路である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサの容量値と抵抗の抵抗値とに基づいて定まる周波数で発振するＣＲ発振回路およびその周波数補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
温度が変化するとコンデンサの容量値および抵抗の抵抗値が変化するので、ＣＲ発振回路の発振周波数は温度変動特性を持つ。また、発振動作に用いる電源電圧が変動しても、例えばコンデンサへの充電電流が影響を受けるので発振周波数が変動する。そこで、従来から温度変動または電源電圧変動に対する発振周波数のずれを補償するＣＲ発振回路が提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載されたＣＲ発振回路は、発振周波数と外部から入力した基準周波数とを比較し、発振周波数が基準周波数に対し予め規定された許容周波数の範囲内にあるか範囲外にあるかに基づいて抵抗値を変更する構成を備えている。また、特許文献２に記載されたＣＲ発振回路は、電源電圧を検出し、その検出電圧に応じて抵抗値を変更する構成を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−１４０９２９号公報
【特許文献２】特開昭５８−６３８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載されたＣＲ発振回路は、発振周波数のずれの有無および程度を検出するために正確な周波数を持つ基準周波数信号が必要になる。しかしながら、ＣＲ発振回路と基準周波数発振回路をともに設けることは冗長な構成となり、基準周波数発振回路を備えた他の装置からハーネスを介して基準周波数信号を入力することはノイズに対し極端に弱い構成となる。また、上記特許文献２に記載されたＣＲ発振回路は、予め決められた電源電圧と抵抗値との間の固定的な関係を有しているので、例えば抵抗値のばらつきを原因とする発振周波数のずれが生じ易い。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、基準周波数信号を用いることなく、温度変動、電源電圧変動および回路定数のばらつきにかかわらず高精度な発振周波数が得られるＣＲ発振回路およびその周波数補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載した手段は、コンデンサと抵抗を備え、電源電圧の供給を受けてコンデンサの容量値と抵抗の抵抗値とに基づいて定まる周波数で発振するＣＲ発振回路である。コンデンサと抵抗の少なくとも一方は、相異なる複数の容量値または抵抗値の中から指定された値に変更可能に構成されており、発振動作の環境温度を検出する温度検出回路、電源電圧を検出する電源電圧検出回路、不揮発性の記憶手段および制御回路を備えている。
【０００８】
ＣＲ発振回路を使用するのに先立って、記憶手段には、発振動作の環境温度と電源電圧に対してコンデンサの容量値および／または抵抗の抵抗値が対応付けられたデータテーブルが書き込まれる。制御回路は、所定の制御周期で温度検出回路と電源電圧検出回路からそれぞれ検出温度と検出電圧を取得し、記憶手段に予め記憶されたデータテーブルから当該検出温度と検出電圧に対応したコンデンサの容量値および／または抵抗の抵抗値を読み出し、コンデンサの容量値および／または抵抗の抵抗値が当該読み出した指定値に等しくなるように制御する。
【０００９】
本手段によれば、発振動作の環境温度と電源電圧を変化させながら発振周波数が目標の発振周波数に一致するのに必要なコンデンサの容量値および／または抵抗の抵抗値を順次求め、環境温度と電源電圧に対して当該容量値および／または抵抗値を対応付けたデータテーブルを予め記憶しておくことができる。この事前設定により、ＣＲ発振回路の実際の使用状態では、環境温度と電源電圧が変動しても、コンデンサ、抵抗その他の回路部品の定数ばらつきまで含めて、発振周波数を目標周波数に高精度に一致させることができる。本構成では基準周波数信号は不要である。
【００１０】
請求項２に記載した手段によれば、抵抗は、抵抗素子とスイッチとの並列回路を複数直列接続して構成されている。制御回路は、記憶手段のデータテーブルから読み出した抵抗値に応じてスイッチを切り替えることにより、実際の抵抗値を読み出した抵抗値に等しく設定する。
【００１１】
請求項３に記載した手段によれば、複数の抵抗素子は、２のべき乗により重み付けされた抵抗値を有している。スイッチが並列に接続された抵抗素子の数をｎとした場合、抵抗は相異なる２ｎ通りの抵抗値を設定することができる。
【００１２】
請求項４に記載した手段によれば、コンデンサは、コンデンサ素子とスイッチとの直列回路を複数並列接続して構成されている。制御回路は、記憶手段のデータテーブルから読み出した容量値に応じてスイッチを切り替えることにより、実際の容量値を読み出した容量値に等しく設定する。
【００１３】
請求項５に記載した手段によれば、複数のコンデンサ素子は、２のべき乗により重み付けされた容量値を有している。スイッチが直列に接続されたコンデンサ素子の数をｎとした場合、コンデンサは相異なる２ｎ通りの容量値を設定することができる。
【００１４】
請求項６に記載した手段によれば、制御回路は、温度検出回路と電源電圧検出回路から取得した検出温度と検出電圧に対し、それぞれ前回の制御周期で読み出した容量値および／または抵抗値に対応する検出温度と検出電圧から所定の範囲内となるように制限を加える。その上で、記憶手段のデータテーブルから、当該制限を加えた検出温度と検出電圧に対応したコンデンサの容量値および／または抵抗の抵抗値を読み出す。
【００１５】
この構成によれば、温度検出回路から取得した検出温度または電源電圧検出回路から取得した検出温度の急激な変化が制限されるので、発振周波数の急激な変化を防止できる。また、ノイズの侵入などにより、検出温度または検出電圧が制御周期の間に通常生じ得る最大変化量を超えて変化した場合、その変化が制限されるので、発振周波数が目標周波数から大きく外れることを防止できる。
【００１６】
請求項７に記載した手段は、電源電圧の供給を受けてコンデンサの容量値と抵抗の抵抗値とに基づいて定まる周波数で発振するＣＲ発振回路の周波数補正方法である。ＣＲ発振回路は、コンデンサと抵抗の少なくとも一方を、指定された容量値または抵抗値に変更可能に構成されている。例えば検査工程において、発振動作の環境温度と電源電圧を変化させながら発振周波数が目標周波数に一致するのに必要なコンデンサの容量値および／または抵抗の抵抗値を順次求め、環境温度と電源電圧に対して当該容量値および／または抵抗値を対応付けたデータテーブルを予め記憶する。
【００１７】
出荷後のＣＲ発振回路の実際の使用状態では、所定の制御周期で発振動作の環境温度と電源電圧を検出し、記憶したデータテーブルから当該検出温度と検出電圧に対応したコンデンサの容量値および／または抵抗の抵抗値を読み出し、コンデンサの容量値および／または抵抗の抵抗値が当該読み出した値に等しくなるように制御する。本手段によれば、ＣＲ発振回路の実際の使用状態で環境温度と電源電圧が変動しても、コンデンサ、抵抗その他の回路部品の定数ばらつきまで含めて、発振周波数を目標周波数に高精度に一致させることができる。本方法では基準周波数信号は不要となる。
【００１８】
請求項８に記載した手段によれば、予め相異なる複数の目標発振周波数に対してそれぞれデータテーブルを作成して記憶し、その後の使用状態では、必要とする目標発振周波数に応じて読み出しに用いるデータテーブルを切り替える。これにより、１つのＣＲ発振回路を複数の周波数で発振させることができる。
【００１９】
請求項９に記載した手段によれば、発振信号をクロック信号などとして利用する装置の複数の相異なる動作モードで用いる目標発振周波数に対してそれぞれデータテーブルを作成して記憶し、その後の使用状態では、動作モードに応じて読み出しに用いるデータテーブルを切り替える。これにより、１つのＣＲ発振回路を各動作モードに適した種々の周波数で発振させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すＣＲ発振回路の構成図
【図２】コンデンサ電圧Ｖｃの波形図
【図３】抵抗値の選択に用いるデータテーブルを示す図
【図４】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図
【図５】容量値の選択に用いるデータテーブルを示す図
【図６】本発明の第３の実施形態を示す図１相当図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
各実施形態において実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図１ないし図３を参照しながら説明する。図１はＣＲ発振回路の構成図である。このＣＲ発振回路１は、例えば車両の電子制御装置に搭載された半導体装置に組み込まれており、電源線２、３から電源電圧Ｖcc（例えば５Ｖ）の供給を受けて動作する。
【００２２】
電源線２と３の間には、ＭＯＳトランジスタ４、２０と抵抗５とが直列に接続されている。抵抗５は、抵抗素子６ａとスイッチ７ａとの並列回路、抵抗素子６ｂとスイッチ７ｂとの並列回路、抵抗素子６ｃとスイッチ７ｃとの並列回路および抵抗素子６ｄを直列接続して構成されている。ここで、抵抗素子６ａ、６ｂ、６ｃの抵抗値は、２のべき乗に従ってｒ、２ｒ、４ｒに設定されている。並列にスイッチを持たない抵抗素子６ｄは抵抗５の構成に必ず残るため、抵抗素子６ｄの抵抗値は発振周波数の上限値を決定する。スイッチ７ａ〜７ｃのオンオフ状態により８通りの異なる抵抗値が生成される。
【００２３】
オペアンプ８は、上記ＭＯＳトランジスタ２０および抵抗５とともに定電流回路を構成している。非反転入力端子には基準電圧Ｖrefが入力され、反転入力端子はＭＯＳトランジスタ２０のソース（抵抗５の高電位側端子；ノードＮａ）に接続されている。オペアンプ８の作用により抵抗５には基準電圧Ｖｒ（≒Ｖref）が印加される。このため、スイッチ７ａ〜７ｃを切り替えて抵抗５の抵抗値Ｒを変更すると、ＭＯＳトランジスタ２０に流れる電流は抵抗値Ｒに反比例して変化する。
【００２４】
電源線２と３の間には、充電用のＭＯＳトランジスタ９とスイッチ１０とコンデンサ１１が直列に接続されている。ＭＯＳトランジスタ４と９のゲートとソースはそれぞれ共通に接続されてカレントミラー回路を構成している。ＭＯＳトランジスタ９には、トランジスタ４と９のサイズＷ／Ｌの比に応じてＭＯＳトランジスタ４（ＭＯＳトランジスタ２０）に流れる電流に比例した電流が流れる。コンデンサ１１には放電用のＭＯＳトランジスタ１２が並列に接続されている。
【００２５】
コンパレータ１３は、コンデンサ１１の電圧ＶｃとノードＮａの電圧Ｖｒとを比較して発振信号である出力電圧Ｖｏを出力する。この出力電圧ＶｏはＭＯＳトランジスタ１２のゲートに与えられるとともに、インバータ１４を介してスイッチ１０のオンオフを制御する。スイッチ１０は、放電用のＭＯＳトランジスタ１２がオンしている期間、インバータ１４からのＬレベルの信号により充電用のＭＯＳトランジスタ９からの電流を遮断するために設けられている。
【００２６】
ここで、電圧Ｖｃとの比較に基準電圧ＶrefではなくノードＮａの電圧Ｖｒを用いたのは、オペアンプ８の差動増幅回路におけるミスマッチが発振周波数に及ぼす影響を排除するためである。例えばＭＯＳトランジスタ４と９に流れる電流が等しい場合、コンデンサ１１の充電電流Ｉｃは（１）式となり、発振信号の周期Ｔは（２）式となる。
Ｉｃ＝Ｖｒ／Ｒ …（１）
Ｔ＝Ｖｒ／（Ｉｃ／Ｃ）＝（Ｖｒ・Ｃ）／Ｉｃ …（２）
【００２７】
（２）式に（１）式を代入すると発振信号の周期Ｔは（３）式となり、発振周期Ｔ（＝１／発振周波数）は定数ＣＲによって定まる。
Ｔ＝（Ｖｒ・Ｃ）／（Ｖｒ／Ｒ）＝ＣＲ …（３）
【００２８】
これに対し、電圧Ｖｃとの比較に基準電圧Ｖrefを用いると、発振信号の周期Ｔは（４）式となり、これに（１）式を代入すると（５）式となる。
Ｔ＝Ｖref／（Ｉｃ／Ｃ）＝（Ｖref・Ｃ）／Ｉｃ …（４）
Ｔ＝（Ｖref・Ｃ）／（Ｖｒ／Ｒ）＝（Ｖref／Ｖｒ）・ＣＲ …（５）
【００２９】
（Ｖref／Ｖｒ）の項は上述したミスマッチにより１からずれるため、発振周波数を決める要素として定数ＣＲ以外の要素が入り込む。従って、本実施形態では電圧Ｖｃとの比較にノードＮａの電圧Ｖｒを用いている。
【００３０】
温度検出回路１５は、電源線２、３間に直列に接続された抵抗１５ａ、ダイオード１５ｂ、１５ｃ、１５ｄから構成されており、温度によって変化するダイオード１５ｂ〜１５ｄの順方向電圧Ｖａを出力する。電源電圧検出回路１６は、電源線２、３間に直列に接続された抵抗１６ａ、１６ｂから構成されており、電源電圧Ｖccを所定比で分圧した電圧Ｖｂを出力する。
【００３１】
制御回路１７は、ＣＲ発振回路１が自ら出力する発振信号（出力電圧Ｖｏ）を入力し、それを波形整形してクロック信号として動作する。制御回路１７は、不揮発性のメモリ１８（記憶手段）とＡ／Ｄ変換回路１９を備えている。上述したオペアンプ８、コンパレータ１３、インバータ１４および制御回路１７は、電源電圧Ｖccの供給を受けて動作する。
【００３２】
次に、図２を参照しながらＣＲ発振回路１の発振動作を説明する。図２は、コンデンサ１１の電圧Ｖｃの波形を示している。例えばＭＯＳトランジスタ４と９に流れる電流が等しい場合、コンデンサ１１は（１）式で示す定電流Ｉｃで充電される。充電期間中、コンデンサ１１の電圧Ｖｃは、定数１／Ｃに応じた一定の傾きで増大する。やがて電圧Ｖｃが電圧Ｖｒに達すると、コンパレータ１３の出力電圧ＶｏがＨレベルに変化し、スイッチ１０がオフ、ＭＯＳトランジスタ１２がオンする。これによりコンデンサ１１の電圧Ｖｃは０Ｖにまで低下する。この電圧低下により、コンパレータ１３の出力電圧Ｖｏが再びＬレベルに変化し、ＭＯＳトランジスタ１２がオフ、スイッチ１０がオンする。その結果、周期Ｔで幅狭のＨパルスを持つ発振信号が得られる。
【００３３】
続いて、図３を参照しながらＣＲ発振回路１の周波数補正方法について説明する。ＣＲ発振回路１が組み込まれた半導体装置の製造時または出荷時の検査工程等において、半導体装置を恒温槽に入れ、検査装置（図示せず）から電源電圧Ｖccを供給する。検査装置は、ＣＲ発振回路１の出力電圧Ｖｏをモニタするとともに、制御回路１７に対してスイッチ７ａ〜７ｃのオンオフを指令することができる。
【００３４】
検査装置は、ＣＲ発振回路１の実際の使用状態で生じ得る範囲内で、恒温槽の温度（半導体装置の環境温度）と電源電圧Ｖccを複数ポイントずつ順次変化させ、それぞれの温度と電源電圧Ｖccが与えられた状態で発振周波数が目標周波数に最も近付くように制御回路１７を介してスイッチ７ａ〜７ｃを切り替える。
【００３５】
このとき、発振周波数が目標周波数よりも高い場合には抵抗５の抵抗値を高めるように切り替え、発振周波数が目標周波数よりも低い場合には抵抗５の抵抗値を低下させるように切り替える。発振周波数が目標周波数に最も近付いた切替状態で、そのときの温度と電源電圧に対し当該抵抗値を対応付ける。温度は制御回路１７による電圧ＶａのＡ／Ｄ変換値であり、電源電圧は制御回路１７による電圧ＶｂのＡ／Ｄ変換値である。
【００３６】
図３は、このようにして作成した補正用のデータテーブルである。図中のＲ１〜Ｒ３６は、組み合わせに係る上記８通りの抵抗値の何れかである。抵抗値に替えてスイッチ７ａ〜７ｃのオンオフ状態を例えば３ビットデータとして対応付けてもよいことは勿論である。この温度（電圧ＶａのＡ／Ｄ変換値）と電源電圧（電圧ＶｂのＡ／Ｄ変換値）に対して抵抗値（またはスイッチ７ａ〜７ｃのオンオフ状態）を対応付けたデータテーブルは、検査装置からの指令により不揮発性のメモリ１８に書き込まれる。
【００３７】
半導体装置が出荷された後の実際の使用状態において、制御回路１７は、所定の制御周期ごとに温度検出回路１５と電源電圧検出回路１６からそれぞれ電圧Ｖａ、Ｖｂを入力しＡ／Ｄ変換する。上述したように、電圧Ｖａ、ＶｂのＡ／Ｄ変換値はそれぞれ検出温度、検出電圧に相当する。続いて、メモリ１８に予め記憶された補正用のデータテーブルから電圧Ｖａ、Ｖｂに対応した抵抗５の抵抗値を読み出し、抵抗５の抵抗値Ｒが当該読み出した指定値に等しくなるようにスイッチ７ａ〜７ｃを切り替える。
【００３８】
この制御により、ＣＲ発振回路１の環境温度と電源電圧Ｖccの変化に対する周波数誤差を補正することができる。車両の電子制御装置に搭載された半導体装置に組み込まれている場合、環境温度の変化幅が非常に広く、バッテリ電圧から作られる電源電圧Ｖccも変動し易いという事情がある。こうした環境下では、従来構成のＣＲ発振回路に比べてより大きな周波数変動抑制効果が得られる。
【００３９】
以上説明した本実施形態によれば、検査工程等においてＣＲ発振回路１を実際に発振動作させて発振周波数を合わせ込みながら、環境温度と電源電圧に対する抵抗５の抵抗値をテーブル化している。従って、ＣＲ発振回路１の実際の使用状態で環境温度と電源電圧Ｖccが変動しても、コンデンサ１１、抵抗５その他の回路部品の定数ばらつきまで含めて、発振周波数を目標周波数に高精度に一致させることができる。この場合、制御回路１７は、自ら生成した発振信号をクロック信号として用いるので、他の回路で生成した基準周波数信号は不要となる。
【００４０】
抵抗５は、スイッチ７ａ〜７ｃに対しそれぞれ並列接続された抵抗素子６ａ〜６ｃを直列に備え、抵抗素子６ａ〜６ｃは２のべき乗により重み付けされた抵抗値ｒ、２ｒ、４ｒを有している。これにより、抵抗値ｒごとの８通りの抵抗値を、少ない抵抗素子を用いて面積効率よく作り出すことができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図４および図５を参照しながら説明する。図４に示すＣＲ発振回路２１は、コンデンサ２２の容量値を変更可能に構成することで周波数誤差を補正する。
【００４２】
コンデンサ２２は、コンデンサ素子２３ａとスイッチ２４ａとの直列回路、コンデンサ素子２３ｂとスイッチ２４ｂとの直列回路、コンデンサ素子２３ｃとスイッチ２４ｃとの直列回路およびコンデンサ素子２３ｄを並列接続して構成されている。ここで、コンデンサ素子２３ａ、２３ｂ、２３ｃの容量値は、２のべき乗に従ってｃ、２ｃ、４ｃに設定されている。直列にスイッチを持たないコンデンサ素子２３ｄはコンデンサ２２の構成に必ず残るため、コンデンサ素子２３ｄの容量値は発振周波数の上限値を決定する。スイッチ２４ａ〜２４ｃのオンオフ状態により８通りの異なる容量値が生成される。なお、抵抗２５は一定の抵抗値を有している。
【００４３】
ＣＲ発振回路２１の周波数補正方法は第１の実施形態と同様である。ＣＲ発振回路２１が組み込まれた半導体装置の検査工程等において、温度と電源電圧が異なる各条件に対し発振周波数が目標周波数に最も近付くようにスイッチ２４ａ〜２４ｃを切り替えながら補正データを得る。この場合、発振周波数が目標周波数よりも高い場合にはコンデンサ２２の容量値を高めるように切り替え、発振周波数が目標周波数よりも低い場合にはコンデンサ２２の容量値を低下させるように切り替える。発振周波数が目標周波数に最も近付いた切替状態で、そのときの温度と電源電圧に対し当該容量値を対応付ける。図５は、このようにして作成した補正用のデータテーブルであり、このデータテーブルはメモリ１８に書き込まれる。図中のＣ１〜Ｃ３６は、組み合わせに係る８通りの容量値の何れかである。
【００４４】
半導体装置の実際の使用状態において、制御回路１７は、所定の制御周期ごとに温度検出回路１５と電源電圧検出回路１６からそれぞれ電圧Ｖａ、Ｖｂを入力しＡ／Ｄ変換する。続いて、メモリ１８に予め記憶された補正用のデータテーブルから電圧Ｖａ、Ｖｂに対応したコンデンサ２２の容量値（またはスイッチ２４ａ〜２４ｃのオンオフ状態）を読み出し、コンデンサ２２の容量値Ｃが当該読み出した指定値に等しくなるようにスイッチ２４ａ〜２４ｃを切り替える。この制御により、ＣＲ発振回路２１の環境温度と電源電圧Ｖccの変化に対する周波数誤差を補正することができる。その他、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態に係るＣＲ発振回路の構成図である。このＣＲ発振回路３１は、第１の実施形態に係るＣＲ発振回路１が備える抵抗５と、第２の実施形態に係るＣＲ発振回路２１が備えるコンデンサ２２とを組み合わせた構成を有している。ＣＲ発振回路３１の周波数補正方法は上記各実施形態と同様である。補正データを作成する際、温度と電源電圧Ｖccが与えられた状態で発振周波数が目標周波数に最も近付くようにスイッチ７ａ〜７ｃとスイッチ２４ａ〜２４ｃを切り替える。
【００４６】
本実施形態によれば、上記各実施形態と同様の作用および効果が得られる。また、上記各実施形態に比べ補正の自由度が増すので、抵抗素子およびコンデンサ素子の数が同じであれば、発振周波数を目標周波数に一層高精度に一致させることが可能となる。
【００４７】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形、拡張を行うことができる。
【００４８】
実際の使用状態において、制御回路１７は、温度検出回路１５と電源電圧検出回路１６から取得した検出温度と検出電圧に対し、それぞれ前回の制御周期で読み出した容量値および／または抵抗値に対応する検出温度と検出電圧から所定の範囲内となるように制限を加えてもよい。図３に示す場合には、例えば検出温度に相当する電圧Ｖａに対し±０．０２Ｖ、検出電圧に相当する電圧Ｖｂに対し±０．１Ｖとする。その上で、メモリ１８のデータテーブルから、当該制限を加えた後の電圧Ｖａ、Ｖｂに対応したコンデンサ２２の容量値および／または抵抗５の抵抗値を読み出す。前回の制御周期で読み出した抵抗値がＲ９であった場合、今回の制御周期で読み出し可能な抵抗値はＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ８、Ｒ１０、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６である。
【００４９】
このように構成すれば、温度検出回路１５から取得した電圧Ｖａまたは電源電圧検出回路１６から取得した電圧Ｖｂの急激な変化が制限されるので、発振周波数の急激な変化を防止できる。また、ノイズの侵入などにより、電圧Ｖａまたは電圧Ｖｂが制御周期の間に通常生じ得る最大変化量を超えて変化した場合、その変化が制限されるので、発振周波数が目標周波数から大きく外れることを防止できる。
【００５０】
予め検査工程等において、相異なる複数の目標発振周波数（ＸＭＨｚ、ＹＭＨｚ、ＺＭＨｚ、…）に対してそれぞれデータテーブルを作成してメモリ１８に記憶し、実際の使用状態では、必要とする目標発振周波数に応じて読み出しに用いるデータテーブルを切り替えてもよい。これにより、１つのＣＲ発振回路１、２１、３１を複数の周波数で発振させることができる。
【００５１】
検査工程等において、発振信号をクロック信号などとして利用する装置の複数の相異なる動作モードで用いる各目標発振周波数に対してそれぞれデータテーブルを作成して記憶し、実際の使用状態では、各動作モードに応じて読み出しに用いるデータテーブルを切り替えてもよい。ここでの動作モードとは、例えば省電力動作モード（例えばローパワーモード、スリープモード、スタンバイモード）、通常電力動作モード（例えばノーマルモード）、起動動作モード（ウェイクアップモード）などである。これにより、１つのＣＲ発振回路１、２１、３１を各動作モードに適した種々の周波数で発振させることができる。
【００５２】
第１、第３の実施形態では８通りの抵抗値に切り替え可能であるが、抵抗素子とスイッチの並列回路の直列接続数ｎを増やせばより多くの２ｎ通りの抵抗値を設定可能となる。同様に、第２、第３の実施形態では８通りの容量値に切り替え可能であるが、コンデンサ素子とスイッチの直列回路の並列接続数ｎを増やせばより多くの２ｎ通りの容量値を設定可能となる。このように設定可能な値を増やすことにより、発振周波数を補正する際の精度（周波数分解能）を高めることができる。
【００５３】
発振周波数を決定付けるコンデンサ、抵抗として、ＭＯＳトランジスタのゲート容量、オン抵抗を使用してもよい。この場合、制御回路１７は、メモリ１８に記憶されたデータテーブルから読み出した容量値、抵抗値に基づいて、ＭＯＳトランジスタのゲート・ソース間電圧を制御すればよい。
【符号の説明】
【００５４】
図面中、１、２１、３１はＣＲ発振回路、５、２５は抵抗、６ａ〜６ｄは抵抗素子、７ａ〜７ｃはスイッチ、１１、２２はコンデンサ、２３ａ〜２３ｄはコンデンサ素子、２４ａ〜２４ｃはスイッチ、１５は温度検出回路、１６は電源電圧検出回路、１８はメモリ（記憶手段）、１７は制御回路である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサと抵抗を備え、電源電圧の供給を受けて前記コンデンサの容量値と前記抵抗の抵抗値とに基づいて定まる周波数で発振するＣＲ発振回路において、
前記コンデンサと抵抗の少なくとも一方は、相異なる複数の容量値または抵抗値の中から指定された値に変更可能に構成されており、
発振動作の環境温度を検出する温度検出回路と、
前記電源電圧を検出する電源電圧検出回路と、
発振動作の環境温度と電源電圧に対して前記コンデンサの容量値および／または前記抵抗の抵抗値が対応付けられたデータテーブルを書き込み可能な不揮発性の記憶手段と、
所定の制御周期で前記温度検出回路と前記電源電圧検出回路からそれぞれ検出温度と検出電圧を取得し、前記記憶手段に予め記憶された前記データテーブルから当該検出温度と検出電圧に対応した前記コンデンサの容量値および／または前記抵抗の抵抗値を読み出し、前記コンデンサの容量値および／または前記抵抗の抵抗値が当該読み出した指定値に等しくなるように制御する制御回路とを備えたことを特徴とするＣＲ発振回路。
【請求項２】
前記抵抗は、抵抗素子とスイッチとの並列回路を複数直列接続して構成されており、
前記制御回路は、前記記憶手段のデータテーブルから読み出した抵抗値に応じて前記スイッチを切り替えることを特徴とする請求項１記載のＣＲ発振回路。
【請求項３】
前記複数の抵抗素子は、２のべき乗により重み付けされた抵抗値を有していることを特徴とする請求項２記載のＣＲ発振回路。
【請求項４】
前記コンデンサは、コンデンサ素子とスイッチとの直列回路を複数並列接続して構成されており、
前記制御回路は、前記記憶手段のデータテーブルから読み出した容量値に応じて前記スイッチを切り替えることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のＣＲ発振回路。
【請求項５】
前記複数のコンデンサ素子は、２のべき乗により重み付けされた容量値を有していることを特徴とする請求項４記載のＣＲ発振回路。
【請求項６】
前記制御回路は、前記温度検出回路と前記電源電圧検出回路から取得した検出温度と検出電圧に対し、それぞれ前回の制御周期で読み出した容量値および／または抵抗値に対応する検出温度と検出電圧から所定の範囲内となるように制限を加えた上で、前記記憶手段のデータテーブルから当該制限した検出温度と検出電圧に対応した前記コンデンサの容量値および／または前記抵抗の抵抗値を読み出すことを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載のＣＲ発振回路。
【請求項７】
電源電圧の供給を受けてコンデンサの容量値と抵抗の抵抗値とに基づいて定まる周波数で発振するＣＲ発振回路の周波数補正方法において、
前記コンデンサと抵抗の少なくとも一方を指定された容量値または抵抗値に変更可能に構成し、
発振動作の環境温度と電源電圧を変化させながら発振周波数が目標周波数に一致するのに必要な前記コンデンサの容量値および／または前記抵抗の抵抗値を順次求め、環境温度と電源電圧に対して当該容量値および／または抵抗値を対応付けたデータテーブルを予め記憶し、
その後、所定の制御周期で発振動作の環境温度と電源電圧を検出し、前記記憶したデータテーブルから当該検出温度と検出電圧に対応した前記コンデンサの容量値および／または前記抵抗の抵抗値を読み出し、前記コンデンサの容量値および／または前記抵抗の抵抗値が当該読み出した値に等しくなるように制御することを特徴とするＣＲ発振回路の周波数補正方法。
【請求項８】
相異なる複数の目標発振周波数に対してそれぞれ前記データテーブルを作成して記憶し、その後、必要とする目標発振周波数に応じて前記読み出しに用いるデータテーブルを切り替えることを特徴とする請求項７記載のＣＲ発振回路の周波数補正方法。
【請求項９】
相異なる動作モードで用いる目標発振周波数に対してそれぞれ前記データテーブルを作成して記憶し、その後、動作モードに応じて前記読み出しに用いるデータテーブルを切り替えることを特徴とする請求項７記載のＣＲ発振回路の周波数補正方法。
【請求項１】
コンデンサと抵抗を備え、電源電圧の供給を受けて前記コンデンサの容量値と前記抵抗の抵抗値とに基づいて定まる周波数で発振するＣＲ発振回路において、
前記コンデンサと抵抗の少なくとも一方は、相異なる複数の容量値または抵抗値の中から指定された値に変更可能に構成されており、
発振動作の環境温度を検出する温度検出回路と、
前記電源電圧を検出する電源電圧検出回路と、
発振動作の環境温度と電源電圧に対して前記コンデンサの容量値および／または前記抵抗の抵抗値が対応付けられたデータテーブルを書き込み可能な不揮発性の記憶手段と、
所定の制御周期で前記温度検出回路と前記電源電圧検出回路からそれぞれ検出温度と検出電圧を取得し、前記記憶手段に予め記憶された前記データテーブルから当該検出温度と検出電圧に対応した前記コンデンサの容量値および／または前記抵抗の抵抗値を読み出し、前記コンデンサの容量値および／または前記抵抗の抵抗値が当該読み出した指定値に等しくなるように制御する制御回路とを備えたことを特徴とするＣＲ発振回路。
【請求項２】
前記抵抗は、抵抗素子とスイッチとの並列回路を複数直列接続して構成されており、
前記制御回路は、前記記憶手段のデータテーブルから読み出した抵抗値に応じて前記スイッチを切り替えることを特徴とする請求項１記載のＣＲ発振回路。
【請求項３】
前記複数の抵抗素子は、２のべき乗により重み付けされた抵抗値を有していることを特徴とする請求項２記載のＣＲ発振回路。
【請求項４】
前記コンデンサは、コンデンサ素子とスイッチとの直列回路を複数並列接続して構成されており、
前記制御回路は、前記記憶手段のデータテーブルから読み出した容量値に応じて前記スイッチを切り替えることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のＣＲ発振回路。
【請求項５】
前記複数のコンデンサ素子は、２のべき乗により重み付けされた容量値を有していることを特徴とする請求項４記載のＣＲ発振回路。
【請求項６】
前記制御回路は、前記温度検出回路と前記電源電圧検出回路から取得した検出温度と検出電圧に対し、それぞれ前回の制御周期で読み出した容量値および／または抵抗値に対応する検出温度と検出電圧から所定の範囲内となるように制限を加えた上で、前記記憶手段のデータテーブルから当該制限した検出温度と検出電圧に対応した前記コンデンサの容量値および／または前記抵抗の抵抗値を読み出すことを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載のＣＲ発振回路。
【請求項７】
電源電圧の供給を受けてコンデンサの容量値と抵抗の抵抗値とに基づいて定まる周波数で発振するＣＲ発振回路の周波数補正方法において、
前記コンデンサと抵抗の少なくとも一方を指定された容量値または抵抗値に変更可能に構成し、
発振動作の環境温度と電源電圧を変化させながら発振周波数が目標周波数に一致するのに必要な前記コンデンサの容量値および／または前記抵抗の抵抗値を順次求め、環境温度と電源電圧に対して当該容量値および／または抵抗値を対応付けたデータテーブルを予め記憶し、
その後、所定の制御周期で発振動作の環境温度と電源電圧を検出し、前記記憶したデータテーブルから当該検出温度と検出電圧に対応した前記コンデンサの容量値および／または前記抵抗の抵抗値を読み出し、前記コンデンサの容量値および／または前記抵抗の抵抗値が当該読み出した値に等しくなるように制御することを特徴とするＣＲ発振回路の周波数補正方法。
【請求項８】
相異なる複数の目標発振周波数に対してそれぞれ前記データテーブルを作成して記憶し、その後、必要とする目標発振周波数に応じて前記読み出しに用いるデータテーブルを切り替えることを特徴とする請求項７記載のＣＲ発振回路の周波数補正方法。
【請求項９】
相異なる動作モードで用いる目標発振周波数に対してそれぞれ前記データテーブルを作成して記憶し、その後、動作モードに応じて前記読み出しに用いるデータテーブルを切り替えることを特徴とする請求項７記載のＣＲ発振回路の周波数補正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−５０２２（Ｐ２０１３−５０２２Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３１１４３（Ｐ２０１１−１３１１４３）
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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