本發(fā)明涉及一種對(duì)從振蕩器輸出的時(shí)鐘信號(hào)的振蕩頻率進(jìn)行校正的頻率校正電路及頻率校正方法。
背景技術(shù)：
在一部分通信標(biāo)準(zhǔn)等中存在如下標(biāo)準(zhǔn)，即對(duì)控制通信裝置的內(nèi)部電路的動(dòng)作的時(shí)鐘信號(hào)要求±10ppm(partpermillion：10-6)等非常高的頻率精度的標(biāo)準(zhǔn)。為了實(shí)現(xiàn)該頻率精度，通常，需要輸出mhz(兆赫：106hz)頻帶的時(shí)鐘信號(hào)的tcxo(temperaturecompensatedcrystaloscillator：溫度補(bǔ)償晶體振蕩器)。然而，tcxo在價(jià)格方面及耗電量上存在問題。
時(shí)鐘信號(hào)的振蕩頻率發(fā)生變動(dòng)的最大的原因在于環(huán)境溫度的變化。然而，在實(shí)現(xiàn)±10ppm的頻率精度的情況下，既有諧振器本身的隨時(shí)間劣化等，也存在頻率精度在2～3年內(nèi)偏差±1～2ppm的問題。
以下，對(duì)通信裝置進(jìn)行說明。
在通常的通信裝置中，多數(shù)情況下是并用兩種輸出振蕩頻率不同的時(shí)鐘信號(hào)的振蕩器。從這2個(gè)振蕩器輸出的時(shí)鐘信號(hào)通常被用于不同用途。
第1個(gè)振蕩器輸出如26mhz、32mhz、35mhz等那樣用于控制通信裝置的內(nèi)部電路的動(dòng)作的兩位數(shù)的mhz頻帶的時(shí)鐘信號(hào)。第2個(gè)振蕩器輸出用于控制測(cè)量當(dāng)前時(shí)刻的rtc(real-timeclock：實(shí)時(shí)時(shí)鐘)的動(dòng)作的32.768khz(千赫：103hz)的時(shí)鐘信號(hào)。
如上所述，控制通信裝置的內(nèi)部電路的動(dòng)作的時(shí)鐘信號(hào)有時(shí)會(huì)被要求非常高的頻率精度。另一方面，控制rtc的動(dòng)作的時(shí)鐘信號(hào)僅使用于當(dāng)前時(shí)刻的測(cè)量，因此不會(huì)被要求高的頻率精度。并且，rtc非常普及，因此存在例如使用tcxo來輸出±10ppm以下的頻率精度的時(shí)鐘信號(hào)且消耗電流為1μa以下的低價(jià)的rtc。
接著，關(guān)于輸出對(duì)通信裝置的內(nèi)部電路的動(dòng)作進(jìn)行控制的時(shí)鐘信號(hào)的振蕩器進(jìn)行說明。
圖10是表示晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)的一例的電路圖。圖10所示的晶體振蕩器40除了包含32mhz的晶體諧振器22之外，還包含構(gòu)成使所述晶體諧振器22振蕩的振蕩電路的負(fù)載電容25、27、電阻元件28、30、反相器32及緩沖器34。晶體諧振器22、負(fù)載電容25、27及電阻元件28、30配置于通信用lsi(largescaleintegration：大規(guī)模集成電路)36的外部，反相器32及緩沖器34配置于通信用lsi36的內(nèi)部。
使用該晶體振蕩器40作為輸出對(duì)通信裝置的內(nèi)部電路的動(dòng)作進(jìn)行控制的時(shí)鐘信號(hào)的振蕩器的情況下，消耗電流為200μa左右，但時(shí)鐘信號(hào)的頻率精度成為±20ppm左右，無法實(shí)現(xiàn)±10ppm的頻率精度。
接著，圖11是表示晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)的另一例的電路圖。圖11所示的晶體振蕩器42是在圖10所示的晶體振蕩器40中，將負(fù)載電容25、27替換為離散型電容組，進(jìn)而將該離散型電容組與電阻元件28、30配置于通信用lsi36的內(nèi)部的振蕩器。
該情況下，離散型電容組24、26的布局面積比較大,所以通信用lsi36的布局面積增大，但由于可以減少外圍元件的數(shù)量，因此，近年來采用該結(jié)構(gòu)的晶體振蕩器42的情況增加。
圖12是表示tcxo的結(jié)構(gòu)的一例的電路圖。如圖12所示，32mhz的tcxo18在通信用lsi36的外部構(gòu)成，從tcxo18輸出的時(shí)鐘信號(hào)輸入到配置于通信用lsi36的內(nèi)部的緩沖器34。
使用該tcxo18作為輸出對(duì)通信裝置的內(nèi)部電路的動(dòng)作進(jìn)行控制的時(shí)鐘信號(hào)的振蕩器的情況下，能夠?qū)r(shí)鐘信號(hào)的頻率精度設(shè)為±10ppm以下，但價(jià)格比晶體振蕩器40、42高，消耗電流也增大為2ma左右。
在此，作為與本發(fā)明具有相關(guān)性的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)，有日本特開2014-197746號(hào)公報(bào)、日本特開2014-062816號(hào)公報(bào)、日本特開2013-051677號(hào)公報(bào)、日本特開平9-214336號(hào)公報(bào)及日本特開平9-133753號(hào)公報(bào)。
在日本特開2014-197746號(hào)公報(bào)中記載有如下晶體振蕩器，其檢測(cè)來自基準(zhǔn)晶體諧振器的相對(duì)于濕度穩(wěn)定的基準(zhǔn)頻率信號(hào)與來自濕度傳感器的根據(jù)濕度而變動(dòng)的頻率信號(hào)之間的頻率的差分，并存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于差分的修正電壓值，將與所檢測(cè)到的差分對(duì)應(yīng)的修正電壓值輸出，并對(duì)修正電壓值進(jìn)行數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換而生成修正電壓，將修正電壓輸出到負(fù)載電容電路，通過修正電壓而調(diào)整晶體諧振器的振蕩頻率。
在日本特開2014-062816號(hào)公報(bào)中記載有如下第1晶體諧振器與第2晶體諧振器組合的晶體溫度測(cè)量探針，其生成使用第1晶體諧振器而生成的信號(hào)的振蕩頻率與使用第2晶體諧振器而生成的信號(hào)的振蕩頻率之差的頻率成分的信號(hào)，所生成的信號(hào)的頻率在預(yù)先設(shè)定的測(cè)定溫度范圍內(nèi)成為10khz以下，其中，第1晶體諧振器具有振蕩頻率相對(duì)于溫度而穩(wěn)定的溫度特性，第2晶體諧振器具有振蕩頻率相對(duì)于溫度而大幅變化的溫度特性。
在日本特開2013-051677號(hào)公報(bào)中記載有如下晶體振蕩器，其求出溫度檢測(cè)值，該溫度檢測(cè)值對(duì)應(yīng)于與第1振蕩電路的振蕩頻率f1與其基準(zhǔn)溫度下的振蕩頻率f1r之間的差分對(duì)應(yīng)的值和與第2振蕩電路的振蕩頻率f2與其基準(zhǔn)溫度下的振蕩頻率f2r之間的差分對(duì)應(yīng)的值的差分值，并根據(jù)配置有晶體諧振器的環(huán)境的溫度的溫度設(shè)定值與溫度檢測(cè)值的偏差分，對(duì)供給到實(shí)現(xiàn)溫度的恒定化的加熱部的電力進(jìn)行控制。
在日本特開平9-214336號(hào)公報(bào)中記載有如下雙重比較式合成振蕩器，其將壓控振蕩器的輸出分別與2個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘進(jìn)行比較，并檢測(cè)各頻率的差分分量，以分別設(shè)定的不同的分頻比對(duì)各頻率的差分分量進(jìn)行分頻，比較各分頻得到的頻率，制作與該頻率差成比例的電壓信號(hào)并控制壓控振蕩器。
在日本特開平9-133753號(hào)公報(bào)中記載有如下gps接收機(jī)，其根據(jù)局部振蕩單元的振蕩頻率、基準(zhǔn)振蕩單元的振蕩頻率、時(shí)鐘振蕩單元的時(shí)鐘振蕩頻率來修正基準(zhǔn)振蕩單元的振蕩頻率，其中，局部振蕩單元使轉(zhuǎn)換接收信號(hào)的頻率的頻率轉(zhuǎn)換單元用的局部振蕩頻率進(jìn)行振蕩，基準(zhǔn)振蕩單元使成為局部振蕩單元的基準(zhǔn)的頻率進(jìn)行振蕩，時(shí)鐘振蕩單元使進(jìn)行由頻率轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換頻率的接收信號(hào)的信號(hào)處理的信號(hào)處理單元的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行振蕩。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種頻率校正電路及頻率校正方法，其消除現(xiàn)有技術(shù)的問題點(diǎn)，且無需使價(jià)格和/或耗電量增加便能夠校正從振蕩器輸出的時(shí)鐘信號(hào)的振蕩頻率，并能夠提高其頻率精度。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種頻率校正電路，其特征在于，具備：
第1振蕩器，輸出第1頻率精度的第1時(shí)鐘信號(hào)；
第2振蕩器，輸出第2頻率精度的第2時(shí)鐘信號(hào)；及
數(shù)字pll電路，
所述第2振蕩器具備離散型電容組，該離散型電容組具有各自的電容值以二進(jìn)制的方式變化的多個(gè)離散型電容，并保持?jǐn)?shù)字控制信號(hào)，根據(jù)所述保持的數(shù)字控制信號(hào)使所述多個(gè)離散型電容的電容值發(fā)生變化，由此整體的電容值發(fā)生變化，
所述數(shù)字pll電路重復(fù)進(jìn)行輸出與所述第1時(shí)鐘信號(hào)和所述第2時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)差對(duì)應(yīng)的所述數(shù)字控制信號(hào)，將所述第2振蕩器用作數(shù)字控制振蕩器，并根據(jù)所述數(shù)字控制信號(hào)使所述離散型電容組的電容值變化，根據(jù)所述離散型電容組的電容值使所述第2時(shí)鐘信號(hào)的振蕩頻率變化的校正動(dòng)作，由此使所述第2時(shí)鐘信號(hào)的相位校正為所述第1時(shí)鐘信號(hào)的相位。
并且，本發(fā)明提供一種頻率校正方法，其特征在于，包括：
第1振蕩器輸出第1頻率精度的第1時(shí)鐘信號(hào)的步驟；
具有各自的電容值以二進(jìn)制的方式變化的多個(gè)離散型電容的離散型電容組保持?jǐn)?shù)字控制信號(hào)，并根據(jù)所述保持的數(shù)字控制信號(hào)使所述多個(gè)離散型電容的電容值發(fā)生變化，由此使整體的電容值發(fā)生變化的步驟；
具備所述離散型電容組的第2振蕩器根據(jù)所述離散型電容組的電容值而輸出第2頻率精度的第2時(shí)鐘信號(hào)的步驟；
所述數(shù)字pll電路重復(fù)進(jìn)行輸出與所述第1時(shí)鐘信號(hào)和所述第2時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)差對(duì)應(yīng)的所述數(shù)字控制信號(hào)，將所述第2振蕩器用作數(shù)字控制振蕩器，并根據(jù)所述數(shù)字控制信號(hào)使所述離散型電容組的電容值變化，根據(jù)所述離散型電容組的電容值使所述第2時(shí)鐘信號(hào)的振蕩頻率變化的校正動(dòng)作，由此使所述第2時(shí)鐘信號(hào)的相位校正為所述第1時(shí)鐘信號(hào)的相位的步驟。
根據(jù)本發(fā)明，第2時(shí)鐘信號(hào)的頻率精度通過校正動(dòng)作而成為與第1時(shí)鐘信號(hào)的頻率精度相等。因此，在校正動(dòng)作結(jié)束之后，即使由于環(huán)境溫度的變化和/或諧振器本身的隨時(shí)間劣化等導(dǎo)致第2時(shí)鐘信號(hào)的頻率精度變動(dòng)，在變動(dòng)后的第2時(shí)鐘信號(hào)的頻率精度高于目標(biāo)頻率精度的期間，第2時(shí)鐘信號(hào)能夠達(dá)到目標(biāo)頻率精度。
并且，本發(fā)明使用布局面積大的離散型電容組作為數(shù)字pll電路的數(shù)字控制振蕩器的構(gòu)成要件。然而，近年來的通信用lsi中采用內(nèi)置負(fù)載電容的晶體振蕩器的情況正在增加。并且，本發(fā)明使用第2振蕩器作為數(shù)字控制振蕩器，因此通信用lsi的布局面積不會(huì)因離散型電容組而增加。
并且，第2振蕩器在校正動(dòng)作結(jié)束之后，數(shù)字pll電路被設(shè)定為開環(huán)而成為待機(jī)狀態(tài)，其動(dòng)作被停止，因此也幾乎不產(chǎn)生數(shù)字pll電路的耗電量的增加。
附圖說明
圖1是表示本發(fā)明的頻率校正電路的結(jié)構(gòu)的一實(shí)施方式的電路圖。
圖2a及圖2b是分別表示第2振蕩器進(jìn)行連續(xù)動(dòng)作及間歇?jiǎng)幼鞯那闆r的一例的概念圖。
圖3是表示數(shù)字pll電路成為激活狀態(tài)而被設(shè)定為閉環(huán)的狀態(tài)的一例的概念圖。
圖4是表示數(shù)字pll電路成為待機(jī)狀態(tài)而被設(shè)定為開環(huán)的狀態(tài)的一例的概念圖。
圖5是表示數(shù)字控制信號(hào)的數(shù)字值與離散型電容組的電容值的關(guān)系的一例的曲線圖。
圖6是表示離散型電容組的電容值與第2時(shí)鐘信號(hào)的頻率偏差的關(guān)系的一例的曲線圖。
圖7是表示從晶體振蕩器輸出的時(shí)鐘信號(hào)的頻率偏差與負(fù)載電容的特性的一例的曲線圖。
圖8a及圖8b是分別表示在第1分頻信號(hào)及第2分頻信號(hào)被整數(shù)分頻的情況下的、第2時(shí)鐘信號(hào)的與目標(biāo)振蕩頻率及目標(biāo)頻率精度的偏差的模擬結(jié)果的一例的曲線圖。
圖9是表示在第1分頻信號(hào)及第2分頻信號(hào)被分?jǐn)?shù)分頻的情況下的、第2時(shí)鐘信號(hào)的與目標(biāo)頻率精度的偏差的模擬結(jié)果的一例的曲線圖。
圖10是表示晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)的一例的電路圖。
圖11是表示晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)的另一例的電路圖。
圖12是表示tcxo的結(jié)構(gòu)的一例的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下，根據(jù)附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的頻率校正電路及頻率校正方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。
圖1是表示本發(fā)明的頻率校正電路的結(jié)構(gòu)的一實(shí)施方式的電路圖。圖1所示的頻率校正電路10使用對(duì)通信用lsi36的rtc的動(dòng)作進(jìn)行控制的時(shí)鐘信號(hào)來校正對(duì)通信用lsi36的內(nèi)部電路的動(dòng)作進(jìn)行控制的時(shí)鐘信號(hào)的振蕩頻率。頻率校正電路10由第1振蕩器12、第2振蕩器14及數(shù)字pll電路(phaselockedloop：鎖相環(huán)路)16構(gòu)成。
首先，第1振蕩器12由溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(tcxo)18和緩沖器20而構(gòu)成，并且以第1頻率精度輸出第1振蕩頻率的第1時(shí)鐘信號(hào)。
本實(shí)施方式的情況下，使用輸出對(duì)通信用lsi36的rtc的動(dòng)作進(jìn)行控制的時(shí)鐘信號(hào)的振蕩器作為第1振蕩器12。第1頻率精度比對(duì)通信用lsi36的內(nèi)部電路的動(dòng)作進(jìn)行控制的時(shí)鐘信號(hào)的目標(biāo)頻率精度高。
tcxo18用于對(duì)晶體諧振器的頻率溫度特性進(jìn)行補(bǔ)償，且在較廣的溫度范圍輸出頻率精度高的時(shí)鐘信號(hào)，在本實(shí)施方式的情況下，對(duì)通信用lsi36的內(nèi)部電路的動(dòng)作進(jìn)行控制的時(shí)鐘信號(hào)的目標(biāo)頻率精度為±10ppm，相對(duì)于此，使用以比其高的±5ppm的頻率精度輸出32.768khz的振蕩頻率的時(shí)鐘信號(hào)的tcxo18。
如上所述，對(duì)控制rtc的動(dòng)作的時(shí)鐘信號(hào)不要求高的頻率精度，但由于rtc非常普及，因此只要為輸出32.768khz的振蕩頻率的時(shí)鐘信號(hào)的tcxo即可，例如能夠比較低價(jià)地利用以上述±5ppm的頻率精度輸出32.768khz的振蕩頻率的時(shí)鐘信號(hào)，且1μa以下的消耗電流的tcxo。
從tcxo18輸出的時(shí)鐘信號(hào)輸入到緩沖器20，從緩沖器20輸出有第1時(shí)鐘信號(hào)。
在第1振蕩器12中，tcxo18配置于通信用lsi36的外部，緩沖器20配置于通信用lsi36的內(nèi)部。
接著，第2振蕩器14為以比第1頻率精度低的第2頻率精度輸出比第1振蕩頻率高的第2振蕩頻率的第2時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)字振蕩器，除了包含晶體諧振器22之外，還包含構(gòu)成使晶體諧振器22振蕩的振蕩電路的離散型電容組24、26、電阻元件28、30、反相器32及緩沖器34。
第2振蕩器14為輸出對(duì)通信用lsi36的內(nèi)部電路的動(dòng)作進(jìn)行控制的時(shí)鐘信號(hào)的振蕩器。第2頻率精度比第2時(shí)鐘信號(hào)的目標(biāo)頻率精度低。
在本實(shí)施方式的情況下，晶體諧振器22以32mhz的振蕩頻率進(jìn)行振蕩，并連接于通信用lsi36的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)a與內(nèi)部節(jié)點(diǎn)b之間。
離散型電容組24、26具有各自的電容值以二進(jìn)制的方式變化的多個(gè)離散型電容，并保持從數(shù)字pll電路16輸入的數(shù)字控制信號(hào)，根據(jù)保持的數(shù)字控制信號(hào)使多個(gè)離散型電容的電容值發(fā)生變化，由此其整體的電容值發(fā)生變化。離散型電容組24、26的一個(gè)端子分別連接于內(nèi)部節(jié)點(diǎn)a及內(nèi)部節(jié)點(diǎn)b，離散型電容組24、26的另一端子連接于地。
電阻元件28、30的一個(gè)端子分別連接于內(nèi)部節(jié)點(diǎn)a及內(nèi)部節(jié)點(diǎn)b，電阻元件28、30的另一端子連接于內(nèi)部節(jié)點(diǎn)c。
反相器32的輸入端子連接于內(nèi)部節(jié)點(diǎn)b，其輸出端子連接于內(nèi)部節(jié)點(diǎn)c。
反相器32的輸出信號(hào)輸入到緩沖器34，從緩沖器34輸出有第2時(shí)鐘信號(hào)。
在第2振蕩器14中，晶體諧振器22配置于通信用lsi36的外部，構(gòu)成振蕩電路的離散型電容組24、26、電阻元件28、30、反相器32及緩沖器34配置于通信用lsi36的內(nèi)部。
接著，數(shù)字pll電路16將第2振蕩器14用作數(shù)字控制振蕩器dco，并使第2時(shí)鐘信號(hào)的相位校正為第1時(shí)鐘信號(hào)的相位，數(shù)字pll電路16由第1分頻器div1、第2分頻器div2、時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器tdc、數(shù)字環(huán)路濾波器dlf及校正動(dòng)作控制電路switch構(gòu)成。
第1分頻器div1將從第1振蕩器12輸入的第1時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻而輸出第1分頻信號(hào)。
第2分頻器div2將從第2振蕩器14輸入的第2時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻而輸出第2分頻信號(hào)。
時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器tdc檢測(cè)從第1分頻器div1輸入的第1分頻信號(hào)與從第2分頻器div2輸入的第2分頻信號(hào)之間的時(shí)差，并將檢測(cè)到的時(shí)差轉(zhuǎn)換為數(shù)字值而輸出數(shù)字時(shí)差信號(hào)。
數(shù)字環(huán)路濾波器dlf對(duì)從時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器tdc輸入的數(shù)字時(shí)差信號(hào)進(jìn)行濾波而去除高頻成分，并輸出被去除高頻成分的數(shù)字控制信號(hào)。
圖2a及圖2b是分別表示第2振蕩器進(jìn)行連續(xù)動(dòng)作及間歇?jiǎng)幼鲿r(shí)的情況的一例的概念圖。圖2a及圖2b的橫軸表示時(shí)間的經(jīng)過，縱軸表示諧振器的開啟狀態(tài)(on)及關(guān)閉狀態(tài)(off)。
在移動(dòng)電話等中，進(jìn)行無論是否正在進(jìn)行通話或數(shù)據(jù)通信，而始終使用移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)這樣的連續(xù)動(dòng)作。該情況下，如圖2a所示，諧振器始終被設(shè)為開啟狀態(tài)，第2振蕩器14始終被設(shè)為激活狀態(tài)。
另一方面，在iot(internetofthings：物聯(lián)網(wǎng))等中，進(jìn)行僅在需要使用的情況下使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)這樣的間歇?jiǎng)幼?。該情況下，如圖2b所示，僅在需要使用無線網(wǎng)絡(luò)的期間，諧振器被設(shè)為開啟狀態(tài)，第2振蕩器14被設(shè)為激活狀態(tài)。另一方面，在不需要使用無線網(wǎng)絡(luò)的期間，為了削減耗電量，諧振器被設(shè)為關(guān)閉狀態(tài)，第2振蕩器14被設(shè)為待機(jī)狀態(tài)。
另一方面，由于第1振蕩器12需要進(jìn)行當(dāng)前時(shí)刻的測(cè)量，因此與連續(xù)動(dòng)作、間歇?jiǎng)幼鳠o關(guān)，始終被設(shè)為激活狀態(tài)。
校正動(dòng)作控制電路switch根據(jù)從頻率校正電路10的外部輸入的狀態(tài)信號(hào)，在第2振蕩器14從待機(jī)狀態(tài)成為激活狀態(tài)的情況下，將數(shù)字pll電路16設(shè)定為閉環(huán)而開始校正動(dòng)作，并在第2時(shí)鐘信號(hào)的相位通過數(shù)字pll電路16而被校正為第1時(shí)鐘信號(hào)的相位之后，將數(shù)字pll電路16設(shè)定為開環(huán)而結(jié)束校正動(dòng)作。
在頻率校正電路10中，第2振蕩器14被用作構(gòu)成數(shù)字pll電路16的數(shù)字控制振蕩器dco。數(shù)字控制振蕩器dco保持從數(shù)字環(huán)路濾波器dlf輸入的數(shù)字控制信號(hào)，并根據(jù)數(shù)字控制信號(hào)使離散型電容組24、26的電容值變化，輸出振蕩頻率根據(jù)離散型電容組24、26的電容值而變化的第2時(shí)鐘信號(hào)。
接著，對(duì)第2振蕩器14進(jìn)行間歇?jiǎng)幼鲿r(shí)的頻率校正電路10的動(dòng)作進(jìn)行說明。
在頻率校正電路10中，第2時(shí)鐘信號(hào)的目標(biāo)頻率精度為±10ppm，相當(dāng)于此，以比第2時(shí)鐘信號(hào)的目標(biāo)頻率精度高的±5ppm的頻率精度從第1振蕩器12輸出32.768khz的振蕩頻率的第1時(shí)鐘信號(hào)。并且，作為初始狀態(tài)，以比第2時(shí)鐘信號(hào)的目標(biāo)頻率精度低的±20ppm的頻率精度從第2振蕩器14輸出32mhz的振蕩頻率的第2時(shí)鐘信號(hào)。
如圖2b所示，根據(jù)狀態(tài)信號(hào)，若第2振蕩器14首次從待機(jī)狀態(tài)成為激活狀態(tài)，則如圖3所示通過校正動(dòng)作控制電路switch，使數(shù)字pll電路16成為激活狀態(tài)而設(shè)定為閉環(huán)，開始校正動(dòng)作而使第2時(shí)鐘信號(hào)的相位校正為第1時(shí)鐘信號(hào)的相位。即，開始校正第2時(shí)鐘信號(hào)的振蕩頻率。
若數(shù)字pll電路16成為閉環(huán)，則通過第1分頻器div1將32.768khz的第1時(shí)鐘信號(hào)分頻為1/16的振蕩頻率，而輸出2.048khz的第1分頻信號(hào)作為比較頻率。并且，通過第2分頻器div2將32mhz的第2時(shí)鐘信號(hào)分頻為1/15625的振蕩頻率，而輸出約為2.048khz的第2分頻信號(hào)作為校正后的目標(biāo)頻率。
即，以使第1分頻信號(hào)及第2分頻信號(hào)相對(duì)于第2振蕩器的目標(biāo)頻率而被整數(shù)分頻的方式將第1時(shí)鐘信號(hào)及第2時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻得到比較頻率。
接著，通過時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器tdc來檢測(cè)第1分頻信號(hào)與第2分頻信號(hào)的時(shí)差，并將所檢測(cè)到的時(shí)差轉(zhuǎn)換成數(shù)字值而輸出數(shù)字時(shí)差信號(hào)。
接著，通過數(shù)字環(huán)路濾波器dlf對(duì)從時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器tdc輸入的數(shù)字時(shí)差信號(hào)進(jìn)行濾波而去除高頻成分，并輸出被去除高頻成分的數(shù)字控制信號(hào)。
接著，第2振蕩器14被用作數(shù)字控制振蕩器dco，根據(jù)數(shù)字控制信號(hào)使離散型電容組24、26的電容值變化，并從第2振蕩器14輸出振蕩頻率根據(jù)離散型電容組24、26的電容值而變化的第2時(shí)鐘信號(hào)。
圖5是表示數(shù)字控制信號(hào)的數(shù)字值與離散型電容組的電容值的關(guān)系的一例的曲線圖。圖5所示的曲線圖的橫軸為數(shù)字控制信號(hào)的數(shù)字值，縱軸為離散型電容組的電容值。在該曲線圖所示的例子的情況下，可知隨著數(shù)字控制信號(hào)的數(shù)字值變大，離散型電容組的電容值逐級(jí)變大。
接著，圖6是表示離散型電容組的電容值與第2時(shí)鐘信號(hào)的頻率偏差的關(guān)系的一例的曲線圖。圖6所示的曲線圖的橫軸為離散型電容組的電容值，縱軸為第2時(shí)鐘信號(hào)的頻率偏差(與目標(biāo)頻率的偏差)。在該曲線圖所示的例子的情況下，可知隨著離散型電容組的電容值變大，第2時(shí)鐘信號(hào)的頻率偏差逐級(jí)變小(與目標(biāo)頻率的偏差變小)。
圖7是表示從晶體振蕩器輸出的時(shí)鐘信號(hào)的頻率偏差與負(fù)載電容的特性的一例的曲線圖。圖7所示的曲線圖的橫軸為構(gòu)成晶體振蕩器的負(fù)載電容的電容值，縱軸為時(shí)鐘信號(hào)的頻率偏差。在該曲線圖所示的例子的情況下，可知若負(fù)載電容的電容值以約13pf為中心在±3pf的范圍變化，則時(shí)鐘信號(hào)的頻率偏差在±20ppm的范圍變化。
例如，考慮如下情況，即數(shù)字控制信號(hào)的數(shù)字值以512級(jí)進(jìn)行變化，離散型電容組的電容值在±3pf的范圍變化，且能夠在±20ppm的范圍修正第2時(shí)鐘信號(hào)的頻率精度。在該情況下，若進(jìn)行線性近似，則在數(shù)字控制信號(hào)的數(shù)字值的每1級(jí)，使離散型電容組的電容值以約12ff為單位變化，能夠以約0.1ppm單位的精度來控制第2時(shí)鐘信號(hào)的頻率偏差。
如上所述，在數(shù)字pll電路16中，重復(fù)進(jìn)行輸出與第1時(shí)鐘信號(hào)和第2時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)差對(duì)應(yīng)的數(shù)字控制信號(hào)，將第2振蕩器14用作數(shù)字控制振蕩器dco，并根據(jù)數(shù)字控制信號(hào)使離散型電容組24、26的電容值變化，根據(jù)離散型電容組24、26的電容值使第2時(shí)鐘信號(hào)的振蕩頻率變化的校正動(dòng)作，由此第2時(shí)鐘信號(hào)的相位被校正為第1時(shí)鐘信號(hào)的相位。
圖8a及圖8b是分別表示在第1分頻信號(hào)及第2分頻信號(hào)被整數(shù)分頻的情況下的、第2時(shí)鐘信號(hào)的與目標(biāo)振蕩頻率及目標(biāo)頻率精度的偏差的模擬結(jié)果的一例的曲線圖。圖8a及圖8b所示的曲線圖的橫軸表示時(shí)間的經(jīng)過，縱軸分別表示第2時(shí)鐘信號(hào)的與目標(biāo)振蕩頻率的偏差error(freq)及與目標(biāo)頻率精度的偏差(頻率偏差)error(ppm)。
該曲線圖為如下情況的模擬結(jié)果，即第1時(shí)鐘信號(hào)為理想狀態(tài)(無頻率誤差)，其振蕩頻率為32.768khz，頻率精度為±5ppm(即±163.84×10-3hz)，在校正前的第2時(shí)鐘信號(hào)的振蕩頻率為32mhz、頻率精度為±20ppm(即±640hz)的情況下，校正后的第2時(shí)鐘信號(hào)的目標(biāo)振蕩頻率為32mhz、目標(biāo)頻率精度為±10ppm(即±320hz)。
如該曲線圖所示，第2時(shí)鐘信號(hào)的振蕩頻率的偏差error(freq)相對(duì)于目標(biāo)振蕩頻率的偏差0hz從-600hz左右開始逐漸向正值側(cè)變大而成為+400hz左右，接著，逐漸向負(fù)值側(cè)變小而成為-200hz左右這樣重復(fù)向正值側(cè)及負(fù)值側(cè)的變化，最終收斂于目標(biāo)振蕩頻率的偏差0hz，即目標(biāo)振蕩頻率32mhz。
同樣地，第2時(shí)鐘信號(hào)的頻率精度的偏差error(ppm)相對(duì)于目標(biāo)頻率精度的偏差0ppm從-20ppm左右開始逐漸向正值側(cè)變大而成為+12ppm左右，接著，逐漸向負(fù)值側(cè)變小而成為-7ppm左右這樣重復(fù)向正值側(cè)及負(fù)值側(cè)的變化，最終收斂于目標(biāo)頻率精度的偏差0ppm，即目標(biāo)頻率精度±10ppm。
在第2時(shí)鐘信號(hào)的相位被校正為第1時(shí)鐘信號(hào)的相位之后，如圖4所示，通過校正動(dòng)作控制電路switch，使數(shù)字pll電路16成為待機(jī)狀態(tài)而設(shè)定為開環(huán)，結(jié)束校正動(dòng)作。此后，進(jìn)行通信時(shí)的正常動(dòng)作。
第2時(shí)鐘信號(hào)的頻率精度通過校正動(dòng)作而成為與第1時(shí)鐘信號(hào)的頻率精度相等的±5ppm左右。因此，在校正動(dòng)作結(jié)束之后，即使由于環(huán)境溫度的變化和/或諧振器本身的隨時(shí)間劣化等導(dǎo)致第2時(shí)鐘信號(hào)的頻率精度變動(dòng)，例如變動(dòng)了±1ppm左右，其頻率精度也為±6ppm左右，在變動(dòng)后的第2時(shí)鐘信號(hào)的頻率精度高于目標(biāo)頻率精度±10ppm的期間，第2時(shí)鐘信號(hào)能達(dá)到目標(biāo)頻率精度±10ppm。
并且，頻率校正電路10作為數(shù)字pll電路16的數(shù)字控制振蕩器dco的構(gòu)成要件而使用布局面積大的離散型電容組24、26。然而，如上所述，近年來的通信用lsi中采用內(nèi)置負(fù)載電容的晶體振蕩器的情況正在增加。并且，由于頻率校正電路10使用第2振蕩器14作為數(shù)字控制振蕩器dco，因此通信用lsi36的布局面積不會(huì)因離散型電容組24、26而增加。
并且，在第2振蕩器14進(jìn)行間歇?jiǎng)幼鞯那闆r下，如圖2b所示，在校正動(dòng)作結(jié)束之后，數(shù)字pll電路16被設(shè)定為開環(huán)而成為待機(jī)狀態(tài)，其動(dòng)作被停止，因此也幾乎不產(chǎn)生數(shù)字pll電路16的耗電量的增加。
另外，可以通過校正動(dòng)作控制電路switch，每當(dāng)?shù)?振蕩器14從待機(jī)狀態(tài)成為激活狀態(tài)時(shí)，將數(shù)字pll電路16設(shè)定為閉環(huán)，開始第2時(shí)鐘信號(hào)的振蕩頻率的校正動(dòng)作，并在校正動(dòng)作之后，將數(shù)字pll電路16設(shè)定為開環(huán)，結(jié)束校正動(dòng)作。
并且，也可以具備測(cè)量頻率校正電路10的環(huán)境溫度的溫度傳感器，并在第2振蕩器14從待機(jī)狀態(tài)成為激活狀態(tài)的情況下，僅在環(huán)境溫度不是預(yù)先設(shè)定的一定范圍內(nèi)的溫度時(shí)，換言之，僅在環(huán)境溫度的變動(dòng)幅度大于預(yù)先設(shè)定的值時(shí)，通過校正動(dòng)作控制電路switch，將數(shù)字pll電路16設(shè)定為閉環(huán)而開始校正動(dòng)作，在校正動(dòng)作之后，將數(shù)字pll電路16設(shè)定為開環(huán)而結(jié)束校正動(dòng)作。
同樣地，也可以具備溫度傳感器，并在第2振蕩器14從待機(jī)狀態(tài)成為激活狀態(tài)的情況下，僅在環(huán)境溫度為預(yù)先設(shè)定的一定范圍內(nèi)的溫度且從上一次的校正動(dòng)作起經(jīng)過了預(yù)先設(shè)定的時(shí)間時(shí)，通過校正動(dòng)作控制電路switch，將數(shù)字pll電路16設(shè)定為閉環(huán)而開始校正動(dòng)作，在校正動(dòng)作之后，將數(shù)字pll電路16設(shè)定為開環(huán)而結(jié)束校正動(dòng)作。
并且，以第2振蕩器14進(jìn)行間歇?jiǎng)幼鞯那闆r為例進(jìn)行了說明，但如圖2a所示，頻率校正電路10同樣也可以適用于第2振蕩器14進(jìn)行連續(xù)動(dòng)作的情況。在連續(xù)動(dòng)作的情況下，在通信過程中，即在使用第2時(shí)鐘信號(hào)的期間無法進(jìn)行該校正動(dòng)作。因此，可以考慮例如暫時(shí)停止通信而在此期間進(jìn)行第2時(shí)鐘信號(hào)的校正動(dòng)作。
例如可以具備溫度傳感器，并在第2振蕩器14處于激活狀態(tài)的期間，每當(dāng)環(huán)境溫度成為不是預(yù)先設(shè)定的一定范圍內(nèi)的溫度時(shí)，通過校正動(dòng)作控制電路switch而開始所述校正動(dòng)作。
同樣地，也可以具備溫度傳感器，并在第2振蕩器14處于激活狀態(tài)的期間，每當(dāng)環(huán)境溫度為預(yù)先設(shè)定的一定范圍內(nèi)的溫度且從上一次的校正動(dòng)作起經(jīng)過了預(yù)先設(shè)定的時(shí)間時(shí)開始校正動(dòng)作。
并且，以第1分頻信號(hào)及第2分頻信號(hào)被整數(shù)分頻的情況為例進(jìn)行了說明，但同樣也可以適用于第1分頻信號(hào)及第2分頻信號(hào)中的至少一方被分?jǐn)?shù)分頻的情況。
在該情況下，例如，通過第1分頻器div1，32.768khz的第1時(shí)鐘信號(hào)被分頻為1/1的振蕩頻率，即第1時(shí)鐘信號(hào)的振蕩頻率而將其本身的32.768khz的第1分頻信號(hào)輸出。并且，通過第2分頻器div2，32mhz的第2時(shí)鐘信號(hào)被分頻為16/15625的振蕩頻率，而將32.768khz的第2分頻信號(hào)輸出。
即，以使第1分頻信號(hào)及第2分頻信號(hào)被分?jǐn)?shù)分頻的方式，即成為包括小數(shù)點(diǎn)以下的值的分?jǐn)?shù)值的振蕩頻率的方式將第1時(shí)鐘信號(hào)及第2時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻。
圖9是表示在第1分頻信號(hào)及第2分頻信號(hào)被分?jǐn)?shù)分頻的情況下的、第2時(shí)鐘信號(hào)的與目標(biāo)頻率精度的偏差的模擬結(jié)果的一例的曲線圖。圖9所示的曲線圖的橫軸表示時(shí)間的經(jīng)過，縱軸表示第2時(shí)鐘信號(hào)的與目標(biāo)頻率精度的偏差(頻率偏差)中，僅相對(duì)于第1分頻信號(hào)及第2分頻信號(hào)的整數(shù)部分的偏差error(ppm)。
該曲線圖同樣為如下情況的模擬結(jié)果，即第1時(shí)鐘信號(hào)為理想狀態(tài)(無頻率誤差)，其振蕩頻率為32.768khz、頻率精度為±5ppm(即±163.84×10-3hz)，在校正前的第2時(shí)鐘信號(hào)的振蕩頻率為32mhz、頻率精度為±20ppm(即±640hz)的情況下，校正后的第2時(shí)鐘信號(hào)的目標(biāo)振蕩頻率為32mhz，目標(biāo)頻率精度為±10ppm(即±320hz)。
如該曲線圖所示，第2時(shí)鐘信號(hào)的頻率精度的偏差error(ppm)相對(duì)于目標(biāo)頻率精度的偏差0ppm從-20ppm左右開始逐漸向正值側(cè)變大而成為+12ppm左右，接著，逐漸向負(fù)值側(cè)變小這樣重復(fù)向正值側(cè)及負(fù)值側(cè)的變化，最終收斂于目標(biāo)頻率精度的偏差0ppm左右，即目標(biāo)頻率精度±10ppm以下。
在分?jǐn)?shù)分頻的情況下，第2時(shí)鐘信號(hào)的頻率精度在收斂于目標(biāo)頻率精度±10ppm以下之后，也從目標(biāo)頻率精度±10ppm內(nèi)的中心值向正值側(cè)及負(fù)值側(cè)重復(fù)±0.25ppm左右的細(xì)微的變化。
如上所述，在第2振蕩器14進(jìn)行間歇?jiǎng)幼鞯那闆r下，如圖2b所示，在校正動(dòng)作結(jié)束之后，數(shù)字pll電路16被設(shè)定為開環(huán)而成為待機(jī)狀態(tài)，其動(dòng)作被停止。因此，不會(huì)產(chǎn)生第2時(shí)鐘信號(hào)的頻率精度收斂于目標(biāo)頻率精度左右之后的前述的細(xì)微的變化，也不會(huì)對(duì)通信時(shí)的正常動(dòng)作產(chǎn)生影響。
另外，第1振蕩器12并不限定于tcxo，只要是作為第1時(shí)鐘信號(hào)輸出比目標(biāo)頻率精度高的頻率精度的時(shí)鐘信號(hào)的振蕩器，則其具體的結(jié)構(gòu)無任何限定。并且，作為第1振蕩器12而使用輸出對(duì)rtc的動(dòng)作進(jìn)行控制的時(shí)鐘信號(hào)的振蕩器，但并不限定于此，也可以使用其它用途的振蕩器或頻率校正電路10專用的振蕩器。
第2振蕩器14并不限定于晶體諧振器22，例如可以使用包括陶瓷諧振器、tcxo、mems(microelectromechanicalsystems：微機(jī)電系統(tǒng))諧振器等的各種諧振器。并且，第2振蕩器14只要是具備離散型電容組且根據(jù)其電容值使第2時(shí)鐘信號(hào)的振蕩頻率變化的振蕩器，則其具體的結(jié)構(gòu)無任何限定。
以上，關(guān)于本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)，當(dāng)然可以進(jìn)行各種改進(jìn)或變更。