電路裝置、振蕩器、電子設備和移動體的製作方法
2023-10-08 23:45:59 3
本發明涉及電路裝置、振蕩器、電子設備和移動體等。
背景技術：
以往，廣泛公知有將模擬信號轉換成數字數據的模擬數字轉換(以下，a/d轉換)以及進行a/d轉換的電路即a/d轉換電路。作為a/d轉換電路的方式，公知有快速(flash)型、逐次比較型、δσ型等各種方式。例如，在專利文獻1中公開有執行逐次比較型的a/d轉換的一種方法。
此外，公知有使用作為對來自溫度傳感器部的溫度檢測信號(模擬信號)進行a/d轉換而得到的結果的溫度檢測數據的各種電路。例如，一直以來，公知有一種被稱作tcxo(temperaturecompensatedcrystaloscillator：溫度補償石英振蕩器)的溫度補償型振蕩器。該tcxo被用作例如便攜通信終端、gps相關設備、可穿戴設備或車載設備等的基準信號源等。作為數字方式的溫度補償型振蕩器即dtcxo的現有技術，公知有專利文獻2中公開的技術。
【專利文獻1】日本特開2011-223404號公報
【專利文獻2】日本特開昭64-82809號公報
在進行a/d轉換的電路裝置中，在啟動期間即電路裝置啟動之後到輸出最初的a/d轉換結果為止的期間與啟動期間之後的通常動作期間的狀況大不相同。具體而言，在啟動期間內，在此之前未取得a/d轉換結果數據，與此相對，在通常動作期間內，可以參照過去的a/d轉換結果數據，尤其是時間上接近的時刻處的a/d轉換結果數據。
尤其在要求出作為溫度檢測電壓的a/d轉換結果數據的溫度檢測數據的情況下，在啟動期間內有時要重視高速性，在通常動作期間內有時可以通過考慮自然條件下的溫度變動來進行更高效的處理。然而，在現有的方法中，沒有公開考慮到這種條件差異的a/d轉換方法。
技術實現要素：
根據本發明的幾個方式，能夠提供在啟動期間和通常動作期間內分別以適當的方式來進行a/d轉換的電路裝置、振蕩器、電子設備和移動體等。
本發明的一個方式涉及電路裝置，所述電路裝置包含：a/d轉換部，其進行來自溫度傳感器部的溫度檢測電壓的a/d轉換，輸出溫度檢測數據；以及數位訊號處理部，其根據所述溫度檢測數據來進行溫度補償處理，所述a/d轉換部在啟動期間內進行基於第1a/d轉換方式的a/d轉換處理，求出所述溫度檢測數據的初始值，所述a/d轉換部在所述啟動期間之後的通常動作期間內，根據所述初始值進行基於與所述第1a/d轉換方式不同的第2a/d轉換方式的a/d轉換處理，求出所述溫度檢測數據。
在本發明的一個方式中，在通過a/d轉換求出溫度檢測數據並利用該溫度檢測數據進行溫度補償處理的電路裝置中，在啟動期間和通常動作期間內切換a/d轉換方式。這樣，能夠以適合各個期間的方式來進行a/d轉換，能夠滿足對於a/d轉換的各種要求等。
此外，在本發明的一個方式中，也可以是，在設a/d轉換中的數據的最小解析度為lsb的情況下，所述a/d轉換部進行以作為所述第2a/d轉換方式的如下方式求出所述溫度檢測數據的處理：在設第1輸出時刻的所述溫度檢測數據為第1溫度檢測數據，所述第1輸出時刻的接下來的第2輸出時刻的所述溫度檢測數據為第2溫度檢測數據的情況下，所述第2溫度檢測數據相對於所述第1溫度檢測數據的變化為k×lsb以下，其中，k為滿足k＜j的整數，j為表示a/d轉換的解析度的整數。
這樣，能夠抑制溫度檢測數據的急劇變化，抑制由於該變化引起的不良情況。
此外，在本發明的一個方式中，也可以是，作為所述第2a/d轉換方式，所述a/d轉換部進行如下處理：比較對所述第1輸出時刻處的所述溫度檢測數據進行d/a轉換而得到的d/a轉換電壓和所述溫度檢測電壓，輸出第1比較結果，在k×lsb以下的範圍內更新所述第1輸出時刻處的所述溫度檢測數據，比較對更新後的數據進行d/a轉換而得到的所述d/a轉換電壓和溫度檢測電壓，輸出第2比較結果，進行基於所述第1比較結果和所述第2比較結果的判定處理，並根據所述判定處理在k×lsb以下的範圍內更新所述第1輸出時刻處的所述溫度檢測數據，確定為第2輸出時刻處的所述溫度檢測數據。
這樣，能夠根據多次的比較結果，將從上次的最終結果數據起在k×lsb以下的範圍內變化後的值確定為本次的最終結果數據(溫度檢測數據)。
此外，在本發明的一個方式中，也可以是，所述a/d轉換部包含：寄存部，其存儲作為中途結果數據或最終結果數據的結果數據；d/a轉換器，其對所述結果數據進行d/a轉換而輸出d/a轉換電壓；比較部，其進行來自所述溫度傳感器部的所述溫度檢測電壓與來自所述d/a轉換器的所述d/a轉換電壓之間的比較；以及處理部，其根據所述比較部的比較結果進行判定處理，並根據所述判定處理進行所述結果數據的更新處理。
這樣，能夠通過基於比較結果的判定處理來更新結果數據，能夠利用與逐次比較型相同的結構來實現a/d轉換部等。
此外，在本發明的一個方式中，也可以是，在所述第1a/d轉換方式和所述第2a/d轉換方式之間，所述處理部的所述判定處理和所述更新處理的內容不同。
這樣，能夠通過變更判定處理、更新處理來切換a/d轉換方式等。
此外，在本發明的一個方式中，也可以是，所述電路裝置包含振蕩信號生成電路，所述數位訊號處理部根據所述溫度檢測數據進行振蕩頻率的溫度補償處理，輸出所述振蕩頻率的頻率控制數據，所述振蕩信號生成電路使用來自所述數位訊號處理部的所述頻率控制數據和振子來生成根據所述頻率控制數據設定的所述振蕩頻率的振蕩信號。
這樣，能夠實現dtcxo等進行基於溫度檢測電壓的溫度補償處理並輸出振蕩信號的電路等。
此外，在本發明的一個方式中，也可以是，所述振蕩信號生成電路包含：d/a轉換部，其進行來自所述數位訊號處理部的所述頻率控制數據的d/a轉換；以及振蕩電路，其使用所述d/a轉換部的輸出電壓和所述振子來生成所述振蕩信號。
這樣，能夠利用d/a轉換部和振蕩電路來生成振蕩信號。
此外，本發明的其它方式涉及振蕩器，所述振蕩器包含上述任意一項所述的電路裝置和所述振子。
此外，本發明的其它方式涉及電子設備，所述電子設備包含上述任意一項所述的電路裝置。
此外，本發明的其它方式涉及移動體，所述移動體包含上述任意一項所述的電路裝置。
附圖說明
圖1是本實施方式的電路裝置的結構例。
圖2是a/d轉換部的結構例。
圖3a、圖3b、圖3c是關於dtcxo的優點及問題點的說明圖。
圖4是對由於k×lsb以下的更新而產生的課題進行說明的圖。
圖5是示出振子的溫度特性及其偏差的示例的圖。
圖6是溫度補償處理的說明圖。
圖7a、圖7b、圖7c是比較部的結構例。
圖8是比較部的波形圖的示例。
圖9是由於頻率漂移的原因而發生的通信錯誤的說明圖。
圖10是對通常動作模式的處理進行說明的流程圖。
圖11a、圖11b是模擬信號與數字數據的關係例。
圖12是比較部的另一結構例。
圖13a、圖13b是高速模式下的判定期間的設定例。
圖14a是對高速模式的處理進行說明的流程圖，圖14b、圖14c是判定處理的具體例。
圖15是高速模式下的結果數據的轉變的具體例。
圖16是利用a/d轉換部以外的結構來抑制頻率跳變等的方法的說明圖。
圖17a、圖17b是利用a/d轉換部以外的結構來抑制頻率跳變等的方法的說明圖。
圖18是關於頻率跳變的說明圖。
圖19a、圖19b、圖19c是溫度傳感器部的詳細的結構例及其說明圖。
圖20是振蕩電路的詳細結構例。
圖21是本實施方式的變形例的電路裝置的結構例。
圖22a、圖22b、圖22c是振蕩器、電子設備、移動體的結構例。
標號說明
ant：天線；c：電容器；dds；頻率控制數據；
dtd：溫度檢測數據；fd：允許頻率漂移；fr：頻率可變範圍；is：電流源；s1～s4：開關元件；tdac：期間；tp：規定期間；tr：電晶體；vfs：滿量程電壓；xtal：振子；
10：溫度傳感器部；20：a/d轉換部；22：邏輯部；23：處理部；24：寄存部；25：模擬部；26：d/a轉換器；27：比較部；28：溫度傳感器用放大器；50：數位訊號處理部；80：d/a轉換部；140：振蕩信號生成電路；142：可變電容電路；150：振蕩電路；
160：緩存電路；206：汽車；207：車體；208：控制裝置；209：車輪；400：振蕩器；410：封裝；420：振子；
500：電路裝置；510：通信部；520：處理部；530：操作部；
540：顯示部；550：存儲部。
具體實施方式
以下，對本發明的優選實施方式詳細地進行說明。另外，以下說明的本實施方式並非不當地限定權利要求書所述的本發明的內容，本實施方式中說明的全部結構並非都是作為本發明的解決手段所必須的。
1.本實施方式的方法
1.1第1a/d轉換方式和第2a/d轉換方式
首先，對本實施方式的方法進行說明。公知有對給定的模擬信號進行a/d轉換而取得數字數據的電路裝置，尤其是根據該數字數據在數位訊號處理部(例如dsp、digitalsignalprocessor)中進行各種處理的電路裝置。作為一例，公知有dtcxo，該dtcxo根據作為來自溫度傳感器部的溫度檢測電壓的a/d轉換結果的溫度檢測數據，通過數字處理進行頻率的溫度補償處理。
此外，利用a/d轉換結果數據，尤其是利用對溫度檢測電壓vtd進行a/d轉換而得到的溫度檢測數據dtd的電路裝置並不限於dtcxo。例如，已知陀螺傳感器的輸出具有溫度特性，由於該溫度特性會導致輸出數據產生誤差。因此，有時會根據溫度檢測數據dtd來進行補償陀螺傳感器的輸出的溫度特性的處理(例如零點校正處理)，也可以將本實施方式中的電路裝置用於這種陀螺傳感器。
對於這種電路裝置中的a/d轉換有各種要求，但是，可以認為，該要求在電路裝置的啟動期間和該啟動期間之後的通常動作期間不同。例如，在啟動期間內，要求針對實際溫度的追隨性較高。這是因為，假定在啟動期間內，在此之前未取得溫度檢測數據(或者即使已取得，在時間上也是相當靠前的時刻)，因此，如果不儘可能早地使溫度檢測數據成為與實際溫度一致的數據，則無法高精度地執行溫度補償處理等。此外，有時不僅要求高追隨性而且要求高速(作為a/d轉換所需的時間的a/d轉換期間較短)。
另一方面，存在要求a/d轉換結果數據的值的變動小到一定程度的情況。這是因為，在a/d轉換結果數據的值在較短期間內大幅度地變化的情況下，例如在給定的輸出時刻處的a/d轉換結果數據與接下來的輸出時刻的a/d轉換結果數據之間的值的變動過大的情況下，由於該變動有可能會產生不良情況。
例如，在dtcxo等數字方式的振蕩器中存在如下問題：由於其振蕩頻率的頻率漂移的原因，在裝入有振蕩器的通信裝置中發生通信錯誤等。在數字方式的振蕩器中，對來自溫度傳感器部的溫度檢測電壓進行a/d轉換，根據得到的溫度檢測數據進行頻率控制數據的溫度補償處理，並根據該頻率控制數據生成振蕩信號。該情況下，已判明在由於溫度變化而導致頻率控制數據的值大幅度地變化時，由此會產生頻率跳變的問題。在發生這種頻率跳變時，以gps相關的通信裝置為例，會產生gps的鎖脫落等問題。要抑制這種問題的產生就需要抑制用於溫度補償處理的溫度檢測數據的變動。並且，如後所述，還可以通過a/d轉換以外的部分(例如數位訊號處理部的處理)來抑制頻率跳變，在本實施方式的電路裝置中，也可以組合使用上述方法。
然而，針對溫度的追隨性高與溫度檢測數據的變動小是相反的要求，難以實現同時滿足其雙方的a/d轉換方式。由此，在本實施方式中，提出在啟動期間和通常動作期間切換a/d轉換方式的方法。
具體而言，如圖1所示，電路裝置包含：a/d轉換部20，其進行來自溫度傳感器部10的溫度檢測電壓vtd的a/d轉換，輸出溫度檢測數據dtd；以及數位訊號處理部50，其根據溫度檢測數據dtd進行溫度補償處理。並且，a/d轉換部20在啟動期間內，進行基於第1a/d轉換方式(a/d轉換模式)的a/d轉換處理，求出溫度檢測數據dtd的初始值，在啟動期間之後的通常動作期間內，根據初始值進行基於與第1a/d轉換方式不同的第2a/d轉換方式的a/d轉換處理，求出溫度檢測數據dtd。
這樣，能夠在要求各不相同的啟動期間和通常動作期間切換a/d轉換方式，能夠實現適當的a/d轉換。
在此，如圖2所示，也可以是，a/d轉換部20包含：寄存部24，其存儲作為中途結果數據或最終結果數據的結果數據；d/a轉換器26，其對結果數據進行d/a轉換而輸出d/a轉換電壓；比較部27，其進行來自溫度傳感器部10的溫度檢測電壓vtd與來自d/a轉換器26的d/a轉換電壓vdac之間的比較；以及處理部23，其根據比較部27的比較結果進行判定處理，並根據判定處理進行結果數據的更新處理。
這樣，能夠利用與一般的逐次比較型相同的結構實現本實施方式的a/d轉換。
此時，在第1a/d轉換方式和第2a/d轉換方式之間，處理部23的判定處理和更新處理的內容不同。關於具體例，將在後面進行敘述，在利用高速模式來實現第1a/d轉換方式的情況下，判定處理、更新處理成為圖14b、圖14c所示的處理，在利用通常動作模式來實現第2a/d轉換方式的情況下，判定處理和更新處理成為圖10的步驟s103～s106所示的處理。
以下，對作為第2a/d轉換方式的具體例的通常動作模式以及作為第1a/d轉換方式的具體例的高速模式的概要進行說明。
1.2通常動作模式(第2a/d轉換方式的具體例)的概要
對作為tcxo採用數字方式的dtcxo的情況下可能產生的頻率漂移的問題簡單地進行說明。作為溫度補償型振蕩器的tcxo要求提高頻率精度以及低功耗化。例如gps內置的鐘表或脈搏等活體信息的測定設備等可穿戴設備需要延長電池的動作持續時間。因此，要求作為基準信號源的tcxo在確保頻率精度的同時更加低功耗。
此外，作為通信終端與基站之間的通信方式，提出有各種方式。例如在tdd(timedivisionduplex：時分雙工)方式中，各設備在被分配的時隙中發送數據。並且，通過在時隙(上行線路時隙、下行線路時隙)之間設定保護時間，能夠防止時隙重合。在第二代的通信系統中，例如已提出使用一個頻帶(例如50ghz)以tdd方式進行數據通信的方案。
可是，在採用這種tdd方式的情況下，各設備需要進行時刻同步，要求正確的絕對時刻的計時。為了實現這種要求，還考慮了例如在各設備中設置原子鐘表(原子振蕩器)作為基準信號源的方法，但是，將導致設備的高成本化或者產生設備大型化等問題。
並且，在使用atcxo作為基準信號源的情況下，在要使頻率精度高精度化時，如圖3a所示，電路裝置的晶片尺寸增加，難以實現低成本化以及低功耗化。另一方面，如圖3a所示，dtcxo存在如下優點：無需使電路裝置的晶片尺寸太大，就能夠實現頻率精度的高精度化。
可是，由於存在上述頻率漂移的問題，因此，儘管對於dtcxo等數字方式的振蕩器提出了各種電路方式，但現狀是，作為這樣的通信錯誤成為問題的實際產品的基準信號源，幾乎不採用數字方式的振蕩器，而是採用atcxo等模擬方式的振蕩器。
例如，圖3b是示出atcxo的頻率漂移的圖。如圖3b所示，在溫度伴隨著時間經過發生變化的情況下，atcxo的頻率漂移也收縮在允許頻率漂移(允許頻率錯誤)的範圍內(±fd)。在圖3b中，以相對於公稱振蕩頻率(例如16mhz左右)的比例(頻率可靠性，ppb)示出頻率漂移(頻率錯誤)。例如，為了不產生通信錯誤，需要在規定期間tp(例如20msec)內將頻率漂移收縮在允許頻率漂移的範圍內(±fd)。在此，fd例如為幾ppb左右。
另一方面，圖3c是示出使用現有的dtcxo的情況下的頻率漂移的圖。如圖3c所示，在現有的dtcxo中，該頻率漂移未收縮在允許頻率漂移的範圍內，發生超過該範圍的頻率跳變。因此，發生由於該頻率跳變引起的通信錯誤(gps的鎖脫落等)，成為採用dtcxo作為實際產品的基準信號源的障礙。
由此，也可以是，在設a/d轉換中的數據的最小解析度為lsb的情況下，本實施方式的a/d轉換部20進行以作為第2a/d轉換方式的如下方式求出溫度檢測數據dtd的處理：在設第1輸出時刻的溫度檢測數據dtd為第1溫度檢測數據，第1輸出時刻的接下來的第2輸出時刻的溫度檢測數據dtd為第2溫度檢測數據的情況下，第2溫度檢測數據相對於第1溫度檢測數據的變化為k×lsb(k為滿足k＜j的整數，j為表示a/d轉換的解析度的整數)以下。
並且，這裡的輸出時刻表示輸出一個溫度檢測數據的時刻，例如在以15比特進行a/d轉換的情況下，表示輸出15比特精度的a/d轉換結果數據的時刻。詳細情況將在後面敘述，在本實施方式中，通過如下根據逐次比較型的方式來進行a/d轉換：進行多次基於暫定值(中途結果數據)的比較處理，根據該多次比較處理的結果求出15比特精度的a/d轉換結果數據(最終結果數據＝溫度檢測數據)。即，在輸出一次溫度檢測數據時，輸出一個或多個中途結果數據作為多次比較處理的結果。中途結果數據在廣義上也是a/d轉換處理中的輸出，但是，這裡的「輸出時刻」僅僅表示最終的a/d轉換結果數據(15比特精度的溫度檢測數據)的輸出，而不是中途結果數據的輸出時刻。
此外，表示a/d轉換的解析度的整數j是依賴於a/d轉換結果數據的比特數的值，在設比特數為p的情況下，也可以是j＝2p。
根據本實施方式的方法，相鄰的兩個時刻之間的溫度檢測數據dtd的變動被收縮在k×lsb以下。並且，這裡的lsb是a/d轉換中的數據的最小解析度，因此，例如在以p比特的數字數據來表述t1℃至t2(＞t1)℃的溫度範圍的情況下，1lsb的變動表示與(t2-t1)/2p℃對應的溫度的變動。在不設置這樣的條件的情況下，溫度檢測數據最大可能變化2p(＝j)lsb。2plsb的變化相當於第1時刻的溫度檢測數據為假定的最小值(最大值)，第2時刻的溫度檢測數據為假定的最大值(最小值)的情況。
由此，如果是上述的dtcxo的示例，則通過抑制溫度檢測數據的變動，頻率跳變收縮在允許頻率漂移的範圍內的可能性也得到提高。此外，在dtcxo以外的示例中，通過抑制a/d轉換結果數據的變動，也能夠抑制不良情況的產生。
此外，在本實施方式中，假定對溫度檢測電壓vtd進行a/d轉換並輸出溫度檢測數據dtd。該情況下，採用抑制溫度檢測數據dtd的變動的本實施方式的方法存在合理的理由。已知自然條件下的溫度變動(環境溫度的變動)並不那麼大，可以認為，最大也就例如0.28℃/sec左右的溫度變動。因此，如果設a/d轉換的速率為2k採樣/sec，則每個a/d轉換期間的溫度變動，即給定的輸出時刻與其接下來的輸出時刻之間的溫度檢測數據的假定最大變化量為0.14m℃/採樣。
在此，如果設在電路裝置中應考慮的溫度範圍為125℃(例如上述的t1＝-40℃、t2＝85℃)、p＝15，則每lsb的溫度變化為125/215≒4m℃/lsb。即，對上述的0.14m℃/採樣與4m℃/lsb進行比較可知，只要假定在自然條件下進行30次a/d轉換結果數據的輸出的期間會不會發生1lsb的值的變化這種程度的溫度變化即可。
如本實施方式的方法那樣，在抑制了作為輸出的溫度檢測數據dtd的變動的情況下，產生實際溫度與溫度檢測數據dtd的背離成為問題。例如，在作為模擬信號的溫度檢測電壓vtd大幅度地發生變化(具體而言，相比與k×lsb對應的電壓值更大程度地發生變化)的情況下，作為輸出的數字數據的溫度檢測數據dtd無法追隨該變化(只能變化至k×lsb)而產生實際溫度與溫度檢測數據dtd的背離。但是，在自然條件下且將a/d轉換的轉換速率和比特數設定成上述值的示例中，相鄰輸出時刻之間的實際溫度變化為小於1lsb的程度。因此，可以認為，即使將相對於前面的輸出時刻處的溫度檢測數據dtd的變動限定成k×lsb(該示例中k＝1)，也不會產生實際溫度與溫度檢測數據dtd的背離，能夠進行適當的a/d轉換。
並且，如上所述，自然條件下的環境溫度的變動被定義成每單位時間(例如1秒或10秒)的變動。因此，在相鄰的輸出時刻之間假定的溫度變動根據該相鄰的輸出時刻之間的長度即a/d轉換期間而發生變化。a/d轉換期間越長，則假定的溫度變動越大，而且，a/d轉換期間越短，則假定的溫度變動越小。
由此，在本實施方式中，也可以設定a/d轉換期間，使得一次a/d轉換期間內的溫度檢測電壓vtd的電壓變化量為與k×lsb對應的電壓以下。如果進行這樣的設定，則溫度變動(實際上是由該變動引起的溫度檢測電壓vtd的變化量)為k×lsb以下(實際上是與k×lsb對應的d/a轉換電壓以下)，因此，即使將溫度檢測數據dtd的變動抑制在k×lsb以下，也能夠抑制與實際溫度的背離。
在此，如上所述，用℃(或絕對溫度)等定義溫度變動，因此，1lsb與幾℃對應也變得重要。例如，在減少a/d轉換的比特數(上述的p)的情況下，或者在擴大在電路裝置中應考慮的溫度範圍(上述的示例中為125℃)的情況下，在數字數據變動1lsb的情況下，由該數字數據表示的溫度變動變大。
僅考慮滿足自然條件下的環境溫度的變動＜與k×lsb對應的溫度變動這一條件時，看起來好像是可以提高每1lsb的溫度(減小p，擴大溫度範圍)。但是，最初的課題是抑制a/d轉換結果數據的變動，抑制由頻率跳變等引起的不良情況。即，即使將a/d轉換結果數據的變動抑制在k×lsb以下，如果與該k×lsb對應的溫度較大，則結果還是允許了較大的溫度變動，這是不適當的。
由此，在本實施方式中，從抑制頻率跳變的觀點出發來設定例如在電路裝置中假定的溫度範圍及a/d轉換的比特數，並根據設定好的條件，以自然條件下的溫度變動＜與k×lsb對應的溫度變動的方式來設定a/d轉換期間。
由於能夠將值的變動限定在k×lsb以下，因此，還能夠高效地(高速地)執行a/d轉換。如果是通常的p比特的a/d轉換，則在各輸出時刻，全部2p那樣的值成為候選，因此，必須執行可輸出全部該2p那樣的值的轉換。例如，如果是一般的逐次比較型的a/d轉換，則逐個確定p比特的各比特的值，因此，需要進行p次比較處理。關於這一點，如果是本實施方式的方法，則針對上次的輸出時刻處的溫度檢測數據dtd，僅將原來的值(變化0)、±1lsb、±2lsb，…±k×lsb的值作為候選即可。尤其是，如果k＝1，則僅考慮值的候選是變化為0或±1lsb這三種即可，因此，能夠簡化a/d轉換所需的處理。具體而言，能夠減少比較部27中的比較處理以及該比較處理中使用的模擬信號的生成處理(d/a轉換處理)的次數。
即，根據本實施方式的方法，起到抑制由於頻率跳變等a/d轉換結果數據的急劇變動導致的不良情況以及實現高效的a/d轉換處理這兩個效果，並且，即使執行該a/d轉換，也能夠抑制實際溫度與溫度檢測數據dtd的背離。以下，為了與後述的高速模式進行區別，將進行上述a/d轉換的模式記作通常動作模式。
1.3高速模式(第1a/d轉換方式的具體例)的概要
如上所述，如果考慮自然條件下的溫度變化，則可以說，溫度檢測數據dtd的變化被抑制在k×lsb以下的通常動作模式是合理的方式。但是，這是以要求在給定的輸出時刻處與實際溫度(溫度檢測電壓vtd)一致的適當的溫度檢測數據dtd為前提的。例如，在啟動電路裝置時等，在此之前未取得溫度檢測數據dtd。因此，設定任意的值，例如15比特時設定「100000000000000」這樣的中間值作為初始值，則該初始值成為與實際溫度沒有任何關係的值。
因此，當從該初始值起開始通常動作模式時，即使在實際溫度與初始值大不相同的情況下，由於作為輸出的溫度檢測數據dtd每次輸出只能變化k×lsb，因此，輸出變得穩定需要花費大量的時間。
圖4示出該情況下的溫度檢測數據dtd的時間變化例。圖4的縱軸表示溫度檢測數據dtd，橫軸表示時間。dtda是溫度檢測數據dtd的初始值，dtdb表示與實際溫度對應的數字值。如果是一般的逐次比較型的a/d轉換那樣隨時求出全部p比特的值的方式，則即使初始值與實際溫度之差較大，在接下來的輸出時刻，也能夠求出與實際溫度對應的溫度檢測數據。但是，在本實施方式的通常動作模式下，相對於上次的輸出的變動被抑制在k×lsb以下，因此，如圖3所示，即使dtda與dtdb之差較大，溫度檢測數據dtd也只能階梯狀地每次變化k×lsb。其結果是，溫度檢測數據dtd追隨實際溫度需要花費較長的時間。例如，在設上述的中間值為初始值，與實際溫度對應的數據與「111111111111111」或「000000000000000」這樣的值對應的情況下，如果k＝1，則經過2p-1次輸出後，最終實際溫度與溫度檢測數據dtd一致。
具體而言，直到變得穩定為止的時間t還取決於初始值的設定或a/d轉換期間的長度，最壞的情況下需要10秒以上。在該期間，溫度檢測數據dtd並不反映正確的溫度，因此，之後的處理，例如dtcxo的溫度補償處理也無法正確地進行而成為問題。尤其是，對啟動之後使輸出高速穩定的要求也較多，因此該問題變得重要。
例如，在便攜電話的通信中利用dtcxo的情況下，具有從啟動起在2msec以內使輸出頻率穩定的要求。因此，最壞也必須在比2msec短的時間內使溫度補償用的溫度檢測數據dtd成為高精度的值，上述的10秒那樣的時間是無論如何不能允許的。
由此，第1a/d轉換方式使用針對實際溫度的追隨性較高的模式。因此，能夠廣泛應用通過一次a/d轉換從頭開始求出全部數字數據的全部比特的一般的a/d轉換方法。一般的a/d轉換方式對相對於以前的輸出的變化幅度沒有制約，因此，能夠將與實際溫度一致的溫度檢測數據dtd作為初始值輸出。此外，如上所述，如果能夠確定與實際溫度一致的初始值，則之後即使使用通常動作模式也沒有問題。
例如，也可以利用快速型或逐次比較型的a/d轉換。並且，雖然不妨礙利用δσ型，但是，由於δσ型利用積分電路的關係，在速度這方面是不利的。此外，快速型雖然高速，但比特數越增多，則電路規模越增大，因此，不適合例如超過10比特的情況。
但是，在更嚴格的條件，例如如上述的便攜電話那樣需要在比2msec短的期間內輸出高精度的溫度檢測數據dtd的情況下，即使是一般的方式，也有不足的時候。逐次比較型需要次數與比特數相當的比較處理，因此，例如以2k採樣/sec進行15次比較時，直到輸出為止需要7.5msec，無法滿足上述要求。
在逐次比較型的情況下，只要縮短每1比特的比較處理花費的時間，就能夠縮短直到輸出為止所需的時間。但是，已知如果縮短進行比較處理的時間的話，則判定精度變低。如果是利用使用圖7a等後述的斬波電路的比較部27的示例，則使開關s1斷開並使s2、s3接通來縮短將與溫度檢測電壓vtd對應的電荷蓄積到電容器c中的時間(採樣模式，圖8的a1、a5)，並且，使開關s1接通並使s2、s3斷開來縮短用於輸出d/a轉換電壓vdac與蓄積著的電荷的關係的時間(比較模式，圖8的a2、a6)，因此，在電路狀態充分穩定之前輸出比較處理的結果，導致精度降低。
綜上所述，在本實施方式中，也可以將以下模式作為第1a/d轉換方式：在第1判定期間進行a/d轉換結果數據的msb(mostsignificantbit)側的判定處理，在比第1判定期間長的期間即第2判定期間進行a/d轉換結果數據的lsb(leastsignificantbit)側的判定處理。在此，雖然可以考慮「msb側」、「lsb側」的各種定義，但是，例如也可以是，msb側是指由更靠近msb(最上位比特)的位置的一個或多個比特構成的比特範圍，lsb側是指由比msb側更靠近lsb(最下位比特)的位置的一個或多個比特構成的比特範圍。狹義上也可以是，msb側是指包含msb的一個或多個比特，lsb側是指包含lsb的一個或多個比特。
以下，將以該方式進行動作的模式也記作高速模式。msb側的數據表示較大的值，因此，與該比特是0的情況對應的模擬信號(電壓值)和與該比特是1的情況對應的模擬信號之間的差異較大。相反地，lsb側的數據表示較小的值，因此，與該比特是0的情況對應的模擬信號和與該比特是1的情況對應的模擬信號之間的差異較小。
即，msb側與lsb側相比，即使進行粗略的比較處理，也能夠降低誤判定的可能性。考慮到這一點，通過相對地縮短msb側的判定處理的期間，能夠縮短一次a/d轉換所需的時間。可以考慮各種具體的數值例，但是，如果是使用例如圖13a、圖13b後述的示例，則在1.5msec左右的所需時間內就能夠輸出a/d轉換結果數據。
以下，對本實施方式詳細地進行說明。首先，對本實施方式的電路裝置的結構例進行說明。如圖4所示，對假定dtcxo等的數字方式的振蕩器中使用的電路裝置的結構例進行說明，但是，本實施方式的電路裝置不限於此。然後，對圖1的各部的詳細情況進行說明。具體而言，關於通常動作模式、高速模式的各個模式對a/d轉換的具體方法進行說明。進而對數位訊號處理部(dsp)及d/a轉換電路、溫度傳感器部、振蕩電路等進行說明。另外，還對通過數位訊號處理部的處理抑制dtcxo的頻率跳變的方法進行說明。然後，對幾個變形例進行說明，進而對包含本實施方式的電路裝置的電子設備等的示例進行說明。
2.結構
圖1示出本實施方式的電路裝置的結構例。該電路裝置是實現dtcxo、ocxo等數字方式的振蕩器的電路裝置(半導體晶片)。例如通過將該電路裝置和振子xtal收納於封裝中來實現數字方式的振蕩器。
圖1的電路裝置包含a/d轉換部20、數位訊號處理部50和振蕩信號生成電路140。並且，圖2所示的電路裝置的各部的結構包含在例如a/d轉換部20中。此外，電路裝置可以包含溫度傳感器部10和緩存電路160。並且，電路裝置的結構不限於圖1的結構，可以實施省略其一部分結構要素(例如溫度傳感器部、緩存電路等)或追加其它結構要素等各種變形。
振子xtal例如是石英振子等壓電振子。振子xtal也可以是設置於恆溫槽內的恆溫型振子(ocxo)。振子xtal也可以是諧振器(電氣方式或機械方式的諧振器或電氣方式的諧振電路)。作為振子xtal，可以採用壓電振子、saw(surfaceacousticwave：聲表面波)諧振器、mems(microelectromechanicalsystems：微電子機械系統)振子等。作為振子xtal的基板材料，可以採用石英、鉭酸鋰、鈮酸鋰等壓電單晶，鋯鈦酸鉛等壓電陶瓷等壓電材料或矽半導體材料等。作為振子xtal的激勵手段，可以採用基於壓電效應的激勵手段，也可以採用基於庫侖力的靜電驅動。
溫度傳感器部10輸出溫度檢測電壓vtd。具體而言，輸出根據環境(電路裝置)的溫度發生變化的溫度依賴電壓作為溫度檢測電壓vtd。對於溫度傳感器部10的具體結構例將在後面進行敘述。
a/d轉換部20進行來自溫度傳感器部10的溫度檢測電壓vtd的a/d轉換，輸出溫度檢測數據dtd。例如輸出與溫度檢測電壓vtd的a/d轉換結果對應的數字的溫度檢測數據dtd(a/d轉換結果數據)。如上所述，例如可以切換通常動作模式和高速模式來使用a/d轉換部20的a/d轉換方式，詳細情況將在後面敘述。
數位訊號處理部50(dsp部)進行各種信號處理。例如，數位訊號處理部50(溫度補償部)根據溫度檢測數據dtd來進行振蕩頻率(振蕩信號的頻率)的溫度補償處理。然後，輸出振蕩頻率的頻率控制數據dds。具體而言，數位訊號處理部50基於根據溫度發生變化的溫度檢測數據dtd(溫度依賴數據)和溫度補償處理用的係數數據(近似函數的係數數據)等，在存在溫度變化的情況下，也進行用於使振蕩頻率恆定的溫度補償處理。該數位訊號處理部50可以通過門陣列等的asic電路來實現，也可以通過處理器和在處理器上進行動作的程序來實現。
振蕩信號生成電路140生成振蕩信號ssc。例如，振蕩信號生成電路140使用來自數位訊號處理部50的頻率控制數據dds和振子xtal來生成根據頻率控制數據dds設定的振蕩頻率的振蕩信號ssc。作為一例，振蕩信號生成電路140使振子xtal以根據頻率控制數據dds設定的振蕩頻率振蕩，生成振蕩信號ssc。
並且，振蕩信號生成電路140也可以是通過直接數字合成方式生成振蕩信號ssc的電路。例如，也可以將振子xtal(固定振蕩頻率的振蕩源)的振蕩信號作為參考信號，以數字的方式生成根據頻率控制數據dds設定的振蕩頻率的振蕩信號ssc。
振蕩信號生成電路140可以包含d/a轉換部80和振蕩電路150。但是，振蕩信號生成電路140不限於這樣的結構，可以實施省略其一部分結構要素或追加其它結構要素等各種變形。
d/a轉換部80進行來自數位訊號處理部50的頻率控制數據dds(處理部的輸出數據)的d/a轉換。被輸入到d/a轉換部80的頻率控制數據dds是由數位訊號處理部50進行溫度補償處理之後的頻率控制數據(頻率控制碼)。作為d/a轉換部80的d/a轉換方式，例如可以採用電阻串型(電阻分型)。但是，d/a轉換方式不限於此，可以採用電阻梯型(r-2r梯型等)、電容陣列型或脈寬調製型等各種方式。此外，除了d/a轉換器以外，d/a轉換部80還可以包含其控制電路、調製電路和濾波電路等。
振蕩電路150使用d/a轉換部80的輸出電壓vq和振子xtal來生成振蕩信號ssc。振蕩電路150經由第1振子用端子、第2振子用端子(振子用盤)與振子xtal連接。例如，振蕩電路150通過使振子xtal(壓電振子、諧振器等)振蕩而生成振蕩信號ssc。具體而言，振蕩電路150使振子xtal以將d/a轉換部80的輸出電壓vq作為頻率控制電壓(振蕩控制電壓)的振蕩頻率振蕩。例如，在振蕩電路150是通過電壓控制來控制振子xtal的振蕩的電路(vco)的情況下，振蕩電路150可以包含容量值與頻率控制電壓對應地發生變化的可變容量電容器(變容二極體等)。
並且，如上所述，也可以通過直接數字合成方式來實現振蕩電路150，該情況下，振子xtal的振蕩頻率成為參考頻率，成為與振蕩信號ssc的振蕩頻率不同的頻率。
緩存電路160進行由振蕩信號生成電路140(振蕩電路150)生成的振蕩信號ssc的緩存，輸出緩存之後的信號sq。即，進行用於使得能夠充分驅動外部負載的緩存。信號sq例如是限幅正弦波信號。但是，信號sq也可以是矩形波信號。或者，緩存電路160也可以是作為信號sq能夠輸出限幅正弦波信號和矩形波信號雙方的電路。
圖5是示出由于振子xtal(at振子等)的溫度引起的振蕩頻率的頻率偏差的一例的圖。數位訊號處理部50進行溫度補償處理，該溫度補償處理用於使具有圖5的溫度特性的振子xtal的振蕩頻率不依賴於溫度而恆定。
具體而言，數位訊號處理部50執行使得a/d轉換部20的輸出數據(溫度檢測數據dtd)和d/a轉換部80的輸入數據(頻率控制數據)成為圖6所示的對應關係的溫度補償處理。能夠利用例如將裝入有電路裝置的振蕩器放入恆溫槽，對各溫度下的d/a轉換部80的輸入數據(dds)和a/d轉換部20的輸出數據(dtd)進行監視等方法，取得圖6的對應關係(頻率校正表)。
並且，將用於實現圖6的對應關係的溫度補償用的近似函數的係數數據預先存儲於電路裝置的存儲器部(非易失性存儲器)。並且，數位訊號處理部50根據從存儲器部讀出的係數數據和來自a/d轉換部20的溫度檢測數據dtd來進行運算處理，由此，實現用於與溫度無關地使振子xtal的振蕩頻率恆定的溫度補償處理。
並且，如後所述，溫度傳感器部10的溫度檢測電壓vtd例如具有負的溫度特性。因此，能夠利用圖6的溫度補償特性抵消圖5的振子xtal的振蕩頻率的溫度依賴性來進行補償。
3.a/d轉換部
接下來，對a/d轉換部20的詳細情況進行說明。具體而言，對a/d轉換部20的結構例進行說明之後，對通常動作模式、高速模式的各個模式的方法進行說明。
3.1結構例
a/d轉換部20的結構例如圖2所示。如圖2所示，a/d轉換部20包含處理部23、寄存部24、d/a轉換器26(dace、dacf)和比較部27。此外，還可以包含溫度傳感器用放大器28。處理部23和寄存部24被設置成邏輯部22，d/a轉換器26、比較部27和溫度傳感器用放大器28被設置成模擬部25。
寄存部24存儲a/d轉換的中途結果數據和最終結果數據等結果數據。該寄存部24例如相當於逐次比較方式中的逐次比較結果寄存器。d/a轉換器26(dace、dacf)對寄存部24的結果數據進行d/a轉換。作為上述dace、dacf，可以採用公知的各種d/a轉換器。比較部27進行d/a轉換器26的輸出電壓(d/a轉換電壓vdac)與溫度檢測電壓vtd(由溫度傳感器用放大器28放大之後的電壓)之間的比較。例如可以通過斬波型比較器等實現比較部27。處理部23根據比較部27的比較結果來進行判定處理，並進行寄存部24的結果數據的更新處理。然後，將通過該更新處理求出的最終的溫度檢測數據dtd作為溫度檢測電壓vtd的a/d轉換結果從a/d轉換部20輸出。利用這樣的結構，能夠實現通常動作模式、高速模式或一般的逐次比較方式等的a/d轉換。
在此，中途結果數據和最終結果數據是存儲於寄存部24的數字數據。最終結果數據與一個a/d轉換結果(在溫度的情況下為溫度檢測數據dtd)對應，中途結果數據是在求最終結果數據的過程中求出的數據。例如，在使用圖15後述的示例中，雖然db、do雙方包含在結果數據中，但是，db是與中途結果數據對應的。此外，關於do，圖15的處理結束時的值為最終結果數據，但是，圖15的處理中的值是與中途結果數據對應的。此外，在通常動作模式的情況下，上次的最終結果數據加上(減去)1lsb得到的數據與中途結果數據對應，通過判定處理求出的數據與最終結果數據對應。
此外，d/a轉換器26進行處理部23中的更新處理之後的結果數據的d/a轉換。由此，在接下來的比較處理中，可以將更新處理之後的結果數據用作與溫度檢測電壓vtd進行比較的比較對象。
即，通過反覆進行如下的循環，能夠適當地更新溫度檢測數據dtd：根據比較結果進行判定處理，通過判定處理進行結果數據的更新處理，再進一步將更新處理之後的結果數據用於接下來的比較處理。
圖7a示出比較部27的結構例。比較部27包含：第1開關s1，其被輸入作為由d/a轉換器26對寄存部24的結果數據進行d/a轉換而得到的結果的d/a轉換電壓；第2開關s2，其被輸入溫度檢測電壓vtd；電容器c，其一端(設這裡為輸入端子nin)與s1和s2連接；電晶體tr，其柵極端子與電容器c的另一端連接；第3開關s3，其設置在電晶體tr的柵極端子與漏極端子之間；以及電流源is，其設置在電晶體tr的漏極端子與高電位側電源端子之間。電晶體tr的源極端子與低電比特側電源端子(接地)連接。此外，輸出端子nout與電晶體tr的漏極端子連接，從nout輸出輸出電壓vout。
比較部27具有樣品模式和比較模式這兩個模式。在樣品模式下，開關s1被設定成斷開，s2和s3被設定成接通。圖7b是表示採樣模式的狀態的示意圖。該情況下，由電流源is和電晶體tr構成的逆變器的增益為1，因此，利用下式(1)求出採樣模式下的輸出電壓vout1。在下式(1)中，vc表示電容器c的兩端的電位差，vth表示電晶體tr的閾值電壓。
vout1＝vth＝(vtd+vc)(1)
在執行採樣模式之後，比較部27轉移至比較模式。在比較模式下，s1被設定成接通，s2和s3被設定成斷開。圖7c是表示比較模式的狀態的示意圖。在將逆變器的增益設為-gx的情況下，利用下式(2)求出比較模式下的輸出電壓vout2。
out2＝-gx×{(vdac+vc)-vth}
＝-gx(vdac-vtd)(2)
這樣，根據vtd和vdac的大小關係來確定電晶體tr的接通/斷開。具體而言，如果d/a轉換電壓vdac大於溫度檢測電壓vtd，則電晶體tr導通，因此，輸出電壓vout成為低電位側電源電壓(例如接地)。相反地，如果d/a轉換電壓vdac小於溫度檢測電壓vtd，則電晶體tr截止，因此，輸出電壓vout成為高電位側電源電壓(例如vdd)。這樣，能夠根據比較模式下的輸出電壓，比較溫度檢測電壓vtd和d/a轉換電壓vdac。
圖8是比較部27的具體的波形圖。vcom是控制第1開關s1的控制電壓，vsmp是控制第2開關s2和第3的開關s3的控制電壓。與vcom和vsmp為「高」時對應的開關接通，與「低」時對應的開關斷開。此外，vin是斬波電路的輸入電壓(輸入端子nin的電壓)，vout是輸出電壓。
圖8的a1是與採樣模式對應的期間，vsmp為「高」，vcom為「低」，因此，s1被設定成斷開，s2和s3被設定成接通。在該狀態下，被輸入溫度檢測電壓vtd，逐漸在電容器c中蓄積電荷，在穩定的狀態下，vin成為與vtd和vc對應的電壓。根據圖8的a2可知，並不是立刻進行電容器c的充電，因此，當過度地縮短採樣模式的期間時，vc不會成為與溫度檢測電壓vtd對應的值，精度降低。
圖8的a3是比較模式，vcom為「高」，vsmp為「低」，因此，s1被設定成接通，s2和s3被設定成斷開。在該狀態下，vin成為d/a轉換電壓vdac。在圖8的示例中，vdac＜vtd，因此，vout逐漸變大，在穩定的狀態下成為高電比特側電源電壓。
在處理部23中，在判定為vout為高電位側電源電壓(或接近高電位側電源電壓的電壓)的情況下，成為溫度檢測電壓vtd大於d/a轉換電壓vdac而進行上升判定。
根據圖8的a4可知，vout並不是立刻向高電位側電源電壓變化，因此，當過度地縮短比較模式的期間時，vout不會成為與溫度檢測電壓vtd和d/a轉換電壓vdac的關係對應的值，精度降低。例如，如果不將vout發生變化的長度的期間設置到能夠與vdac＞vtd的情況下(後述的a6的情況下)的vout明確地進行區別的程度，則判定精度降低。此外，根據圖8的a2與a4的比較可知，在比較模式下，直到電路狀態穩定為止所需的時間比採樣模式長。因此，優選被設定成比較模式的期間比被設定成採樣模式的期間長。
此外，在本實施方式的方法中，針對給定的時刻處的溫度檢測電壓vtd，進行使用至少兩個d/a轉換電壓vdac的比較處理。a1和a3與使用了第一個d/a轉換電壓vdac的比較處理相當。在a3結束之後，進行使用溫度檢測電壓vtd和第二個d/a轉換電壓vdac的比較處理。該第二次比較處理與a5、a6對應。
a5與a1相同，是蓄積與溫度檢測電壓vtd對應的電荷的採樣模式。並且，在a1和a5中，以相同的溫度檢測電壓vtd為對象，在理想情況下，即使在比較模式的期間也將電容器c的充電電壓vc保持恆定，因此，可以認為，不需要a5的採樣模式，實際上也可以省略a5。但是，在對採樣模式和比較模式進行切換時要進行模擬開關(s1～s3)的接通/斷開，因此，可能會發生電荷洩漏。在圖8的示例中，考慮到該電荷洩漏的可能性，在第二次比較處理時，也設置再次以採樣模式進行動作的期間a5。
a6與a3相同，vcom為「高」，vsmp為「低」，被輸入d/a轉換電壓vdac。但是，輸入的d/a轉換電壓vdac成為對與a3不同的數字數據(如果是通常動作模式，則是如後所述加上1lsb得到的值)進行d/a轉換而得到的電壓，由此，在a3和a6中vin的值不同。
在圖8的示例中，在a6中，vdac＞vtd，因此，vout逐漸減小，在穩定的狀態下成為低電比特側電源電壓。在處理部23中，在判定為vout為低電位側電源電壓(或接近低電位側電源電壓的電壓)的情況下，成為溫度檢測電壓vtd小於d/a轉換電壓vdac而進行下降判定。
在處理部23中，只要與這樣的上升判定、下降判定的組合對應地確定作為輸出的溫度檢測數據dtd的值即可。關於在d/a轉換電壓vdac的生成中使用的具體的數字值以及溫度檢測數據dtd的具體的確定方法，對通常動作模式、高速模式的各個模式將在後面進行敘述。
3.2通常動作模式
如上所述，通常動作模式是抑制由於a/d轉換結果數據的急劇變化引起的不良情況例如由於頻率跳變引起的不良情況等的方法。首先，使用圖9，對由於頻率跳變而產生的gps(globalpositioningsystem：全球定位系統)的通信錯誤進行說明。
gps衛星將與衛星軌道、時刻等相關的信息包含在圖9的導航消息中，作為gps衛星信號，以50bps的數據傳輸速率進行發送。因此，1比特的長度為20msec(pn碼的20周期)。一個導航消息由一個主幀構成，一個主幀由1500比特構成的25個幀構成。
如圖9所示，根據導航消息的比特值，通過bpsk調製方式對gps衛星信號進行調製。具體而言，對導航消息乘以pn碼(偽隨機碼)進行擴頻，對擴頻之後的信號乘以載波(1575.42mhz)，由此進行bpsk調製。在圖9中示出導航消息的b1的部分pn碼，並示出pn碼的b2的部分載波。在pn碼的邏輯電平發生變化的時刻，如b3所示，載波進行相比特反轉。載波的1個波長的期間為0.635ns左右。gps接收器接收通過bpsk調製方式調製後的導航消息的載波，進行載波的接收信號的解調處理，由此取得導航消息。
在進行這樣的接收信號的解調處理時，如果不能將與載波的頻率(1575.42mhz)之間的殘差頻率收縮在4hz/20msec內，則在解調處理中會發生誤判定。即，在作為gps導航消息的1比特長度的期間(gps導航消息的周期)的tp＝20msec中，如果不能將與載波的頻率之間的殘差頻率收縮在4hz內，則會發生由於頻率跳變引起的通信錯誤。
並且，上述4hz相對於載波頻率1575.42mhz的比例為幾ppb左右，因此，圖3b、圖3c所示的允許漂移頻率fd也為幾ppb左右。
例如，gps的接收器中，根據由本實施方式的電路裝置(振蕩器)生成的振蕩信號來設定解調處理中的載波頻率。因此，需要在tp＝20msec將振蕩信號的振蕩頻率的頻率漂移收縮在±fd內。由此，能夠在gps衛星信號的接收信號的解調處理中防止誤判定的發生，能夠避免發生通信錯誤(接收錯誤)。
可是，現有的dtcxo等數字方式的振蕩器未進行在期間tp(20msec)內將頻率漂移抑制在±fd(幾ppb左右)內的動作。因此，存在由於圖3c所示的頻率跳變而發生由於解調處理的誤判定引起的通信錯誤的問題。
對此，在通常動作模式下相鄰的輸出時刻之間的溫度檢測數據dtd的變化為k×lsb以下，因此，能夠抑制頻率跳變等。
圖10是對通常動作模式下的處理進行說明的流程圖。並且，在此，首先，以k＝1的情況為例進行說明。當通常動作模式開始時，首先，由d/a轉換器26對上次的溫度檢測數據dtd的碼進行d/a轉換而成為d/a轉換電壓vdac(s101)。然後，使用圖8，如上所述，利用採樣模式(例如a1)、比較模式(例如a3)進行與溫度檢測電壓vtd之間的比較處理，取得是上升判定還是下降判定的結果。
接下來，對寄存部的值即上次的溫度檢測數據dtd的值本身加上1lsb，並由d/a轉換器26對相加後的數據進行d/a轉換而成為d/a轉換電壓vdac(s102)。然後，使用圖8，如上所述，利用採樣模式(例如a5)、比較模式(例如a6)進行與溫度檢測電壓vtd之間的比較處理，取得是上升判定還是下降判定的結果。
比較部27通過s101、s102輸出第1比較結果和第2比較結果，所述第1比較結果是比較由d/a轉換器26對上次的輸出時刻處的溫度檢測數據dtd(上次的最終結果數據)進行轉換而得到的d/a轉換電壓vdac和溫度檢測電壓vtd的比較結果，所述第2比較結果是比較由d/a轉換器26對上次的最終結果數據加上1lsb得到的第2數據進行轉換而得到的d/a轉換電壓vdac和溫度檢測電壓vtd的比較結果。
處理部23根據這兩個比較處理的結果來進行確定本次的溫度檢測數據dtd的判定處理(s103)。
首先，在通過基於第1比較結果的判定處理判定為溫度檢測電壓vtd大於d/a轉換電壓vdac的情況下，即，是上升判定且基於第2比較結果的判定處理的結果也是上升判定的情況下，將本次的所述最終結果數據確定為第2數據，即對上次的溫度檢測數據dtd加上1lsb得到的值(步驟s104)。
兩個比較處理都為上升判定的情況，與當前的溫度比上次的輸出時刻處的溫度足夠大的狀態對應。因此，可以使本次的溫度檢測數據dtd大於上次的溫度檢測數據dtd，在此，設變化幅度為1lsb以下，因此，輸出加上1lsb得到的值即可。
此外，在通過基於第1比較結果的判定處理判定為溫度檢測電壓vtd小於d/a轉換電壓vdac的情況下，即，是下降判定且基於第2比較結果的判定處理的結果也是下降判定的情況下，將本次的最終結果數據確定為上次的最終結果數據減去1lsb得到的數據(步驟s105)。
兩個比較處理都為下降判定的情況，與當前的溫度比上次的輸出時刻處的溫度足夠小的狀態對應。因此，可以使本次的溫度檢測數據dtd小於上次的溫度檢測數據dtd，在此，設變化幅度為1lsb以下，因此，輸出減去1lsb得到的值即可。
此外，基於第1比較結果的判定處理的結果是上升判定且基於第2比較結果的判定處理的結果是下降判定的情況，與溫度的變化不大的狀態對應。因此，只要本次的溫度檢測數據dtd維持上次的溫度檢測數據dtd的值即可(步驟s106)。
此外，基於第1比較結果的判定處理的結果是下降判定且基於第2比較結果的判定處理的結果是上升判定的情況下是指通常不可能產生的狀態。這是因為，該情況下的溫度檢測電壓vtd比給定的電壓小，且比大於該給定的電壓的電壓大，這樣的電壓值不存在。在該狀態下，有可能無法適當地進行第1比較處理、第2比較處理中的至少一方，因此，使通過這樣的不適當的判定輸出的溫度檢測數據dtd的值變動不是優選的。由此，在本實施方式中，在第1比較結果是下降判定且第2比較結果是上升判定的情況下，本次的溫度檢測數據dtd維持上次的溫度檢測數據dtd的值(步驟s106)。
在此，設k＝1，因此，比較處理為兩次，但是在k為2以上的情況下，可簡化處理這一點也是相同的。即，對於超過±k×lsb的msb側的比特，可以直接挪用已求出的上次的溫度檢測數據dtd的值，因此，具有可省略用於確定該比特的比較處理的效果。
例如，比較部27比較由d/a轉換器26對與上次的輸出時刻處的溫度檢測數據dtd對應的上次的最終結果數據進行轉換而得到的d/a轉換電壓vdac和溫度檢測電壓vtd，輸出第1比較結果，比較由d/a轉換器26對在k×lsb以下的範圍內更新上次的最終結果數據得到的數據進行轉換而得到的d/a轉換電壓vdac和溫度檢測電壓，輸出第2比較結果。然後，處理部23可以進行基於第1比較結果和第2比較結果的判定處理，並根據判定處理進行更新處理，在該更新處理中，在k×lsb以下的範圍內更新上次的最終結果數據，確定為本次的最終結果數據。
在步驟s104～s106中的任意一個步驟的處理之後，對是否結束通常動作模式，例如是否被輸入禁止信號進行判定(步驟s107)，在s107中為「是」的情況下，結束通常動作模式，在為「否」的情況下，返回步驟s101，繼續處理。
並且，以上作為給定的數字數據和與該數字數據對應的模擬信號(d/a轉換電壓)之間的關係，假定了圖11a所示的關係。具體而言是如下的關係：作為數字數據設定給定的值d和d+1lsb、d-1lsb，在設與各數字數據對應的模擬信號(電壓值)為vd、vd+1、vd-1的情況下，與電壓值為vd-1～vd的情況對應的數字數據為d-1lsb，與電壓值為vd～vd+1的情況對應的數字數據為d，與電壓值為vd+1～vd+2的情況對應的數字數據為d+1lsb。如果是本示例，則使作為輸出的數字數據為d還是d±1lsb的邊界就是bo1和bo2，即vd和vd+1。因此，使用s101、s102，如上所述，關於輸入到d/a轉換器26的數據(碼)，只要使用上次的溫度檢測數據dtd以及上次的溫度檢測數據dtd加上1lsb得到的值，就能夠適當地判定是將本次的溫度檢測數據dtd直接設為上次的值還是設為±1lsb。
但是，模擬信號與數字數據之間的關係不限於圖11a，例如也可以使用圖11b。在圖11b中，與電壓值為vd-2～vd-1的情況對應的數字數據為d-1lsb，與電壓值為vd-1～vd的情況對應的數字數據為d，與電壓值為vd～vd+1的情況對應的數字數據為d+1lsb。如果是圖11b的示例，則使作為輸出的數字數據為d還是d±1lsb的邊界就是bo3和bo4，即vd-1和vd。因此，關於輸入到d/a轉換器26的數據(碼)，可以使用上次的溫度檢測數據dtd以及上次的溫度檢測數據dtd減去1lsb得到的值。
該情況下，比較部27可以輸出第1比較結果和第2比較結果，所述第1比較結果是比較由d/a轉換器26對與上次的輸出時刻處的溫度檢測數據dtd對應的上次的最終結果數據進行轉換而得到的d/a轉換電壓vdac和溫度檢測電壓vtd的比較結果，所述第2比較結果是比較由d/a轉換器26對上次的最終結果數據減去1lsb得到的第2數據進行轉換而得到的d/a轉換電壓vdac和溫度檢測電壓vtd的比較結果。
該情況下，可以相同地進行處理部23中的判定。在基於第1比較結果的判定處理的結果是上升判定且基於第2比較結果的判定處理的結果也是上升判定的情況下，處理部23將本次的最終結果數據確定為對上次的最終結果數據加上1lsb得到的數據。此外，在基於第1比較結果的判定處理的結果是下降判定且基於第2比較結果的判定處理的結果也是下降判定的情況下，處理部23將本次的最終結果數據確定為第2數據(減去1lsb得到的數據)。
此外，在基於第1比較結果的判定處理的結果和基於第2比較結果的判定處理的結果的一方是上升判定且另一方是下降判定的情況下，處理部23隻要將本次的最終結果數據(溫度檢測數據dtd)確定為上次的最終結果數據即可。
並且，在圖7a中，將向比較部27的輸入設為d/a轉換電壓vdac和溫度檢測電壓vtd這兩個，但不限於此。如上所述，在通常動作模式下，作為與溫度檢測電壓vtd進行比較的比較對象的電壓是對上次的溫度檢測數據dtd進行d/a轉換而得到的第1d/a轉換電壓vdaca、以及對上次的溫度檢測數據dtd加上(減去)1lsb得到的數據進行d/a轉換而得到的第2d/a轉換電壓vdacb這兩個電壓。即，只要能夠對比較部27輸入vdaca和vdacb即可，因此，如圖7a～圖7c所示，可以按照時分方式利用一個輸入路徑來設置輸入vdaca的期間和輸入vdacb的期間，也可以另行設置輸入vdaca的路徑和輸入vdacb的路徑。
圖12是另行設置路徑的情況下的比較部27的結構例。如圖12所示，比較部27包含第4開關s4，該第4開關s4設置在d/a轉換器26與電容器c的一端之間，從d/a轉換器26對s4輸入第2d/a轉換電壓vdacb。在本示例中，在對vdaca與vtd進行比較的比較模式(圖8的a3)下，可以設定成接通s1並斷開s2～s4，在對vdacb與vtd進行比較的比較模式(圖8的a5)下，可以設定成斷開s1～s3並接通s4。
3.3高速模式
接下來，作為第1a/d轉換方式的具體例對高速模式進行說明。如上所述，高速模式是在判定期間內對msb側與lsb側之間設置差的方法，因此，首先，對具體的判定期間進行說明。
如上所述，msb側的比特與較大的值對應，因此，根據該比特為0還是1，值(在進行了d/a轉換的情況下是作為模擬信號的電壓值)大幅度地發生變化。因此，比較部27中的比較處理的誤判定的可能性比lsb側低。但是，雖說如此，還是有誤判定的可能性，而且，在本實施方式中，由於msb側的判定期間較短，因此誤判定的可能性也增大。而且，如上所述，msb側對值非常有幫助，因此，發生誤判時刻的影響非常大。
在本實施方式中，考慮到這一點，根據lsb側的判定結果對msb側的判定結果進行修正。lsb側的判定期間相對較長，因此，也能夠提高判定精度。即，利用判定精度較高的lsb側的結果來修正判定精度相對較低的msb側的結果，由此，能夠提高溫度檢測數據dtd的精度。由此，以下對該修正方法進行說明。
並且，高速模式是以逐次比較型為標準的方法，不會妨礙從msb側1比特1比特地確定溫度檢測數據dtd的值。但是，如後所述，在要通過從下位比特起的進位或退位來實現基於lsb側的結果的msb側的結果的修正的情況下，必須考慮在每1比特的處理中對全部比特進行進位、退位的可能性，從而比較處理的次數增加。例如在以15比特進行a/d轉換的情況下，在除了最上位比特以外的14比特的處理中，每次都必須對有無進位退位進行判定。該情況下，即使縮短每次比較處理的時間，高速化的效果也有可能減弱。
由此，為了在進行從下位比特起的進位或退位的同時高效地進行高速化，可以減少對進位(退位)的發生進行判定的次數。例如，在以2比特為1個單位進行了處理的情況下，如後所述，15比特被劃分在8個比特範圍內，可以在最上位2比特以外的7個比特範圍內進行進位退位的判定。
由此，以下以將a/d轉換結果數據按照給定的比特寬劃分在多個比特範圍內，在劃分出的各個比特範圍內從msb側向lsb側確定比特值的情況為例進行說明。尤其在後述的示例中，給定的比特寬是2比特。當然也可以將這裡給定的比特寬設為3比特以上，也可以如上所述以1比特為單位進行處理。此外，在圖13a和圖13b中，由最下位比特以1比特為單位可知，無需將全部比特範圍設定為相同的比特寬，例如還可以實施在msb側與lsb側設定不同比特寬這樣的變形。
3.3.1msb側與lsb側的判定期間之差
圖13a、圖13b示出高速模式下的判定期間的設定例。圖13a的橫軸表示時間。圖13a的上段表示模式，在此，即使在高速模式中，也設定有判定期間的長度不同的3個模式(模式1～模式3)。圖13a的下段表示15比特的a/d轉換結果數據中的哪個比特成為判定對象。d[x：y]這樣的表述表示a/d轉換結果數據中的、具有從最下位比特(lsb)數第y比特至第x比特的x-y+1比特的寬度的數據。由於最下位比特為d[0]，因此，例如如果是d[14：13]，則表示最靠msb側的2比特。
根據圖13a可知，在d[14：13]～d[6：5]的5個劃分中，設定成判定期間最短的(最高速的)模式1。並且，在圖13a中，d[14：13]與除此以外的劃分之間判定期間的長度不同，但是，這是從在最上位的比特中也可以不考慮進位退位的觀點出發的，一次比較處理所需的時間不存在差。
並且，在d[4：3]中，設定成判定期間比模式1長的模式2，在d[2：1]中，設定成判定期間更長的模式3。此外，對於最下位的比特d[0]，設定比模式3更長的判定期間。詳細情況將在後面敘述，例如也可以通過與上述的通常動作模式相同的處理來實現d[0]的判定。
圖13b是具體的判定期間的設定例。在圖13b的示例中，在最高速的模式1下，對於採樣模式和比較模式，都換算成a/d轉換中使用的時鐘來設定2個時鐘量的期間。可以設定各種時鐘，例如為128khz。
對於d[14：13]，如使用圖14a的步驟s201、步驟s203(或步驟s204)後述的那樣，確定該2比特的數據進行兩次比較處理即可。即，d[14：13]對於第一次採樣模式、第一次比較模式、第二次採樣模式、第二次比較模式的各個模式需要2個時鐘量的期間，因此，合計設定8個時鐘量的期間作為判定期間。如果時鐘為128khz，則d[14：13]的判定期間為62.5μsec。
對於d[12：11]～d[6：5]這4個劃分，如使用圖14a的步驟s206、步驟s208和步驟s209(或步驟s210和步驟s211)後述的那樣，確定該2比特的數據和確定有無進位退位需要三次比較處理。由此，分別各執行三次採樣模式和比較模式，各個期間為2個時鐘量，因此，合計設定12個時鐘量的期間作為判定期間。如果時鐘為128khz，則d[12：11]～d[6：5]的各個劃分的判定期間為93.75μsec。
在d[4：3]中，為了與msb側相比進一步提高判定精度，設定較長的判定期間。此時，如使用圖8的波形圖說明的那樣，延長比較模式的期間比延長採樣模式的期間對精度的幫助更大。由此，在圖13b的示例中，在模式2下，對採樣模式分配2個時鐘量的期間，對比較模式分配6個時鐘量的期間。即使在d[4：3]中，要進行的比較處理也是三次，因此，設定(2+6)×3的合計24個時鐘量的期間作為判定期間。如果時鐘為128khz，則d[4：3]的判定期間為187.5μsec。
在d[2：1]中，設定更長的判定期間。在圖13b的示例中，在模式3下，對比較模式分配12個時鐘量的期間。此外，如使用圖8上述的那樣，採樣模式也長可以期待精度，因此，在此將採樣模式的期間也擴大到4個時鐘量。即使在d[2：1]中，要進行的比較處理也是三次，因此，設定(4+12)×3的合計48個時鐘量的期間作為判定期間。如果時鐘為128khz，則d[2：1]的判定期間為375μsec。
在d[0]中，設定更長的判定期間。在圖13b的示例中，對比較模式分配24個時鐘量的期間，對採樣模式分配8個時鐘量的期間。並且，也可以如後所述在d[0]中進行與通常動作模式相同的處理。該情況下，比較處理為兩次，因此，設定(8+24)×2的合計64個時鐘量的期間作為判定期間。如果時鐘為128khz，則d[0]的判定期間為500μsec。
並且，在通常動作模式的說明中沒有觸及到具體的判定期間，作為一例，與d[0]相同，可以對比較模式分配24個時鐘量的期間，對採樣模式分配8個時鐘量的期間。當然無需使d[0]的處理內容和判定期間與通常動作模式相同，可以實施各種變形。
此外，如使用圖14a的流程圖後述的那樣，考慮到高速模式本身是確定至d[14：1]的模式，在高速模式內，也可以不確定d[0]。該情況下，將由在高速模式下確定的d[14：1]和保持著初始狀態(在後述的示例中為0)的d[0]構成的15比特的數據作為初始值，轉移到通常動作模式。最下位的比特及其附近的比特與實際溫度之間有可能產生誤差，但該誤差足夠小，即使在通常動作模式下使值每次接近k×lsb的處理中也不會產生較大的問題。
觀察圖13b的轉換時間的累計可知，例如能夠在1.5msec內執行15比特精度的a/d轉換，能夠滿足上述的2msec以內的要求。
並且，圖13a、圖13b是高速模式下的判定期間的設定的一例，可以實施各種變形。例如，可以將對採樣模式和比較模式分配的時鐘數設定成與圖13b不同的值，也可以如上所述省略第二次和第三次的採樣模式本身。或者，只要是在基於lsb側的判定結果修正msb側的判定結果，例如在不考慮進位或退位的情況下，就能夠使d[12：11]～d[2：1]的各個區間的比較處理的次數減少，因此，能夠進一步實現高速化。此外，在此示出在高速模式的模式1～3和正常模式的4個階段變更判定期間的設定例，但是，只要至少msb側與lsb側的判定期間不同即可，因此，可以按照兩個階段或三個階段使判定期間的長度變化，也可以按照5個階段以上使判定期間的長度變化。
3.3.2基於lsb側的判定結果修正msb側的判定結果
圖14a是對高速模式下的具體的處理的流程進行說明的流程圖。高速模式大致可以分成對d[14：13]進行判定的部分(步驟s201～s205)以及對d[12：1]進行判定的部分(步驟s206～s213)。兩者的差異為有無朝向msb側的進位退位。以下，詳細地進行說明。
在開始高速模式時，設定中間值作為a/d轉換結果數據。例如為「100000000000000」這樣的數據。首先，在d[14：13]的判定中，對在該2比特中設置了「10」的數據進行d/a轉換而生成d/a轉換電壓vdac，進行與溫度檢測電壓vtd之間的比較處理(步驟s201)，在處理部23中進行基於其結果的判定處理(步驟s202)。並且，對於不作為判定對象的其它13比特，預先設置已判定完的值或初始值即可。在d[14：13]的情況下，d[12：0]為未判定且初始值全部為0，因此，在d[14：13]中設置了「10」時的數據為「100000000000000」。
在步驟s202中vtd＞vdac即為上升判定的情況下，對在d[14：13]中設置了「11」的數據進行d/a轉換而生成d/a轉換電壓vdac，進行與溫度檢測電壓vtd之間的比較處理(步驟s203)。另一方面，在步驟s202中vtd＜vdac即為下降判定的情況下，對在d[14：13]中設置了「01」的數據進行d/a轉換而生成d/a轉換電壓vdac，進行與溫度檢測電壓vtd之間的比較處理(步驟s204)。
然後，處理部23對步驟s203或s204的結果進行判定(步驟s205)。圖14b是示出具體判定內容的圖。在「10」是上升判定且「11」也是上升判定的情況下(轉移至步驟s203，在步驟s203也是上升判定的情況下)，設d[14：13]＝「11」。在「10」是上升判定且「11」是下降判定的情況下(轉移至步驟s203，在步驟s203是下降判定的情況下)，設d[14：13]＝「10」。在「10」是下降判定且「01」是上升判定的情況下(轉移至步驟s204，在步驟s204是上升判定的情況下)，設d[14：13]＝「01」。在「10」是下降判定且「01」也是下降判定的情況下(轉移至步驟s204，在步驟s204也是下降判定的情況下)，設d[14：13]＝「00」。
以上的處理與一般的比較處理相同，尤其是可以不考慮進位退位。
接下來，轉移至2比特lsb側的判定處理。首先，對於d[12：11]的2比特，對設置了「10」的數據進行d/a轉換而生成d/a轉換電壓vdac，進行與溫度檢測電壓vtd之間的比較處理(步驟s206)，在處理部23中進行基於其結果的判定處理(步驟s207)。該情況下，在d[14：13]中設置在步驟s205中確定的值，在d[10：0]中設置初始值(在此為「0」)。例如，在確定為d[14：13]＝「11」的情況下，在步驟s206中設置的數據為「111000000000000」。
在步驟s207中為上升判定的情況下，對在d[12：11]中設置了「11」的數據進行d/a轉換而生成d/a轉換電壓vdac，進行與溫度檢測電壓vtd之間的比較處理(步驟s208)。但是，在設置了「11」的情況下，即使vtd＞vdac，在步驟s205中，僅通過如上所述將d[12：11]判定為「11」，無法進一步對msb側的比特(在此為d[14：13])進行修正。由此，為了考慮進位，與在d[12：11]中設置「11」相比，需要設置更大的值。
具體而言，對設置了產生進位的狀態的數據後的數據進行d/a轉換而生成d/a轉換電壓vdac，進行與溫度檢測電壓vtd之間的比較處理(步驟s209)。在該示例中，可以設d[12：11]＝「00」並使d[13]的值增大1。例如，在判定為d[14：13]＝「01」的情況下，設置d[14：11]＝「1000」。即，在步驟s208中，設置d[14：11]＝「0111」，在步驟s209中，設置比其更大的「1000」。
此外，在步驟s207中為下降判定的情況下，對在d[12：11]中設置了「01」的數據進行d/a轉換而生成d/a轉換電壓vdac，進行與溫度檢測電壓vtd之間的比較處理(步驟s210)。但是，在設置了「01」的情況下，即使vtd<vdac，在步驟s205中，僅通過如上所述將d[12：11]判定為「00」，無法進一步對msb側的比特進行修正(具體而言是減小的修正)。由此，為了考慮退位，與在d[12：11]中設置「01」相比，需要設置更小的值。具體而言，對在d[12：11]中設置了「00」的數據進行d/a轉換而生成d/a轉換電壓vdac，進行與溫度檢測電壓vtd之間的比較處理(步驟s211)。
然後，處理部23進行基於步驟s208、s209的比較結果或步驟s210、s211的比較結果的判定。圖14c是示出具體判定內容的圖。首先，對在207中為上升判定的情況進行說明。該情況下，進行步驟s208、s209的比較處理，關於各個比較處理，可能存在上升判定、下降判定，因此，合計可能存在4種模式。
可知在步驟s208、s209雙方為上升判定的情況下，溫度檢測電壓vtd大到需要進位的程度。由此，將作為判定對象的2比特的值確定為「00」，對其1個msb側的比特加上1。此外，可知在步驟s208、s209雙方為下降判定的情況下，溫度檢測電壓vtd位於設置了「10」的情況與設置了「11」的情況之間，因此，將作為判定對象的2比特確定為「10」。
此外，可知在步驟s208中為上升判定、在步驟s209中為下降判定的情況下，溫度檢測電壓vtd位於設置了「11」的情況與產生進位的情況之間，因此，將作為判定對象的2比特確定為「11」。
此外，可知在步驟s208中為下降判定且在步驟s209中為上升判定的情況下，為通常不可能產生的錯誤狀態。可以考慮各種錯誤狀態時的處理，在此，設定「11」這樣的值。即，關於步驟s208、209，考慮(1)雙方為上升判定的情況下(2)雙方為下降判定的情況下(3)一方是上升判定而另一方是下降判定的情況下的3個模式來確定值。
接下來，對在207中為下降判定的情況進行說明。該情況下，進行步驟s210、s211的比較處理，關於各個比較處理，可能存在上升判定、下降判定，因此，合計可能存在4種模式。
可知在步驟s210、s211雙方為上升判定的情況下，溫度檢測電壓vtd位於設置了「01」的情況與設置了「10」的情況之間，因此，將作為判定對象的2比特確定為「01」。可知在步驟s210、s211雙方為下降判定的情況下，溫度檢測電壓vtd小到需要退位的程度。由此，將作為判定對象的2比特的值確定為「11」，從其1個msb側的比特減去1。例如，在d[14：13]＝「10」且被判定為在d[12：11]中需要退位的情況下，可以確定為d[14：11]＝「0111」。
此外，可知在步驟s210中為下降判定且在步驟s211中為上升判定的情況下，溫度檢測電壓vtd位於設置了「00」的情況與設置了「01」的情況之間，因此，將作為判定對象的2比特確定為「00」。
此外，可知在步驟s210中為上升判定且在步驟s211中為下降判定的情況下，為通常不可能產生的錯誤狀態。可以考慮各種錯誤狀態時的處理，在此，設定「00」這樣的值。即，關於步驟s210、s211，考慮(1)雙方為上升判定的情況下(2)雙方為下降判定的情況下(3)一方是上升判定而另一方是下降判定的情況下的3個模式來確定值。
圖15示出高速模式下的具體數值的確定例。縱軸表示時間，處理從表的上方朝下方進行。db[14：0]表示作為d/a轉換器26的d/a轉換對象的數據(作為d/a轉換電壓vdac的基礎的數據)，do[14：0]表示作為高速模式的輸出的15比特精度的a/d轉換結果數據。一邊對db的值進行各種變更一邊進行比較處理、判定處理，利用其結果對do進行更新。並且，處理至lsb側的比特為止結束的時刻處的do與a/d轉換結果數據對應。並且，如上所述，實際上msb側與lsb側之間的判定期間不同，但是，在圖15中，為了方便，未對縱軸的長度設置差。此外，db、do中的以底紋示出的部分表示值更新後的比特。如使用c8後述的那樣，在產生進位退位的情況下，不是處理對象的比特也有可能成為更新對象。
首先，設置最靠msb側的2比特的「10」(與c1、步驟s201對應)，進行判定處理。在此是上升判定，因此，接下來對該2比特設置「11」(與c2、步驟s203對應)，進行判定處理。在此也是上升判定，因此，將do[14：13]確定為「11」(c3)，轉移至d[12：11]的判定。
在d[12：11]中，首先設置「10」(與c4、步驟s206對應)，進行判定處理。在此是下降判定，因此，設置「01」、「00」(與c5、c6、步驟s210、211對應)。在圖15的示例中，c5、c6雙方都為上升判定，因此，將do[12：11]確定為「01」(c7)，轉移至d[10：9]的判定。
以下，簡化說明。在d[10：9]中，「10」為上升判定，且「11」、「100(進位)」的一方為上升判定而另一方為下降判定，將do[10：9]確定為「11」。並且，在設置「100」時產生進位，因此，db[12：11]為「10」(c8)。
在d[8：7]中，「10」為下降判定，且「01」、「00」雙方都為下降判定，產生退位。具體而言，將do[8：7]確定為「11」，並且，對被確定為「11」的d[10：9]進行減法運算，將d[10：9]修正為「10」。
在d[6：5]中，「10」為上升判定，且「11」、「100(進位)」雙方都為上升判定，產生進位。具體而言，將do[6：5]確定為「00」，並且，對被確定為「11」的d[8：7]進行加法運算。該情況下，進位進一步波及到msb側的比特，將原來是d[10：7]＝」1011」的修正為「1100」。
在d[4：3]中，「10」為上升判定，且「11」、「100(進位)」雙方都為上升判定，將do[4：3]確定為「10」。
在d[2：1]中，「10」為下降判定，且「01」、「00」的一方為上升判定而另一方為下降判定，將do[2：1]確定為「00」。
在d[0]中，與通常動作模式相同，因此，只要進行設置了此前確定的do[14：0]的情況下的比較處理以及設置了do[14：0]加上1lsb得到的值的情況下的比較處理，並在1lsb以下的範圍內對值進行更新即可。在該示例中，d[0]的初始值為0，因此，在減去1lsb的情況下產生退位。如果想產生進位，則只要將初始值設置為1即可。
或者，通常動作模式也可以變更動作而實施如下的變形：首先設置「1」，在上升判定的情況下設置「10(進位)」，在下降判定的情況下設置「0」。在該示例中，只要在雙方都為上升判時刻進位，在雙方都為下降判時刻退位，在「1」為上升判定且「10」為下降判定的情況下確定為「1」，在「1」為下降判定且「0」為上升判定的情況下確定為「0」即可。
4.dtcxo時的其它結構示例
如使用圖1上述的那樣，也可以是，本實施方式的電路裝置包含振蕩信號生成電路140，數位訊號處理部50根據溫度檢測數據dtd進行振蕩頻率的溫度補償處理，輸出振蕩頻率的頻率控制數據dds，振蕩信號生成電路140使用來自數位訊號處理部50的頻率控制數據dds和振子xtal來生成根據頻率控制數據dds設定的振蕩頻率的振蕩信號。
該情況下，如圖1所示，振蕩信號生成電路140也可以是包含：d/a轉換部80，其進行來自數位訊號處理部50的頻率控制數據dds的d/a轉換；以及振蕩電路150，其使用d/a轉換部80的輸出電壓vq和振子xtal來生成振蕩信號。但是，如使用圖21後述的那樣，振蕩信號生成電路140的結構不限於圖1的結構。
在該示例中，也可以通過將作為a/d轉換部20的輸出的溫度檢測數據dtd的變化收縮在k×lsb以下來實現頻率跳變。但是，由於頻率跳變直接與振蕩信號生成電路140的輸出變動關聯，因此，在涉及該輸出的其它結構中也可以並用抑制頻率跳變的方法。
以下，在對具體的方法進行說明之後，對實現該方法的數位訊號處理部50、d/a轉換部80的結構例進行說明。此外，還對dtcxo中使用的溫度傳感器部10及振蕩電路150的結構例進行說明。
4.1基於除了a/d轉換部以外的結構的頻率跳變的抑制方法
為了抑制頻率跳變，如圖16所示，在溫度已從第1溫度t1變化至第2溫度t2的情況下，只要將以小於第1控制電壓vc1與第2控制電壓vc2的差分電壓vdf的絕對值的電壓幅度變化的輸出電壓vq從d/a轉換部80輸出至振蕩電路150即可。
差分電壓vdf的絕對值例如是|vc1-vc2|。該情況下，可以是vc1＞vc2，也可以是vc1＜vc2。此外，由於不存在溫度變化等，在vc1＝vc2(dtd1＝dtd2)的情況下，輸出電壓vq的變化電壓幅度也當然成為0v，差分電壓vdf的絕對值與輸出電壓vq的變化電壓幅度一致。即，該事例成為本實施方式的方法的例外事例。
例如，在沒有採用該方法的情況下，在溫度已從t1變化至t2的情況下，如圖16的d1所示，d/a轉換部80的輸出電壓vq會以差分電壓vdf的步幅發生變化。
與此相對，在本實施方式的方法中，如圖16的d2所示，以小於該差分電壓vdf的絕對值的電壓幅度va使d/a轉換部80的輸出電壓vq變化。電壓幅度va例如為期間tdac內的輸出電壓vq的電壓變化。
如圖16的d2所示，如果以成為va＜vdf的方式使d/a轉換部80的輸出電壓vq變化，則與d1的情況相比，振蕩電路150的振蕩頻率的變化也變得非常小。因此，能夠抑制圖3c所示的頻率跳變的發生，還能夠防止圖9中說明的通信錯誤的發生。
具體而言，在溫度已從第1溫度變化至第2溫度的情況下，數位訊號處理部50隻要輸出從與第1溫度(第1溫度檢測數據)對應的第1數據到與第2溫度(第2溫度檢測數據)對應的第2數據以k』×lsb為單位變化(每次變化k』×lsb)的頻率控制數據dds即可。在此，k』為1以上的整數。並且，k』可以是與上述的k相同的值，也可以是不同的值。
圖17a是在頻率區域對本實施方式的方法進行說明的圖。例如，設振蕩信號生成電路140(d/a轉換部80和振蕩電路150)的振蕩頻率的頻率可變範圍為fr。例如，振蕩信號生成電路140針對溫度變化進行圖17b所示的頻率調節，該頻率調節的頻率可變範圍為fr。即，只要是收縮在該頻率可變範圍fr內的溫度變化，就能夠由振蕩信號生成電路140進行頻率調節。
此外，設規定期間tp內的振蕩頻率的允許頻率漂移為fd。例如，為了防止圖9中說明的通信錯誤的發生，需要使規定期間tp內的振蕩頻率的頻率漂移收縮在允許頻率漂移fd內。如果不將振蕩頻率的頻率漂移收縮在允許頻率漂移fd內，則由於圖3c所示的頻率跳變，例如會在gps衛星信號等接收信號的解調處理中發生誤判定，導致發生通信錯誤。
此外，設d/a轉換部80的滿量程電壓為vfs。d/a轉換部80能夠使輸出電壓vq在該滿量程電壓vfs的範圍內變化。該滿量程電壓vfs與例如輸入到d/a轉換部80的頻率控制數據dds如0～2i那樣滿量程變化時的電壓範圍相當。
並且，設圖16中說明的d/a轉換部80的d/a轉換間隔(tdac)的輸出電壓vq的電壓變化的電壓幅度為va。該情況下，在本實施方式的方法中，如圖17a所示，下式(3)成立。
va＜(fd/fr)×vfs(3)
具體而言，在設d/a轉換部80的解析度為i比特的情況下，下式(4)成立。
1/2i＜(fd/fr)(4)
如圖17a所示，通過採用上式(3)、(4)所示的本實施方式的方法，能夠將規定期間tp(例如20msec)內的、振蕩頻率相對於公稱振蕩頻率fos(例如16mhz左右)的頻率漂移收縮在允許頻率漂移fd內(例如幾ppb左右)。由此，能夠抑制由於在圖3c等中說明的頻率跳變引起的通信錯誤等的發生。
例如，上式(3)的右邊(fd/fr)×vfs是允許頻率漂移fd相對於頻率可變範圍fr的比率(fd/fr)乘以d/a轉換部80的滿量程電壓vfs而得到的。
並且，如果使d/a轉換部80的d/a轉換間隔(tdac)的輸出電壓vq的變化的電壓幅度va小於該(fd/fr)×vfs，則在頻率區域中，如圖17a所示，能夠使相對於公稱振蕩頻率fos的頻率漂移收縮在允許頻率漂移fd內。即，能夠如圖16的d2所示使d/a轉換部80的輸出電壓vq的變化的電壓幅度va減小，能夠抑制頻率跳變的發生。
例如，如果上式(3)不成立，則如圖18所示，產生相對於公稱振蕩頻率fos的頻率漂移無法收縮在允許頻率漂移fd內的頻率跳變，導致發生圖9中說明的通信錯誤等。在本實施方式中，通過使d/a轉換部80的輸出電壓vq變化以使上式(3)成立，能夠抑制這樣的頻率跳變的發生，防止通信錯誤等。
可以考慮各種用於實現上述方法的d/a轉換部80的結構。例如，d/a轉換部80也可以包含調製電路、d/a轉換器以及濾波電路(lpf)。數位訊號處理部50輸出比特數比作為d/a轉換器的解析度的n比特(例如16比特)多的i＝m+n比特的頻率控制數據dds。數位訊號處理部50進行浮點運算等以實現例如溫度補償處理等數位訊號處理，因此，輸出這樣的比特數比n比特(例如n＝16比特)多的i＝m+n比特的頻率控制數據dds很容易。
並且，調製電路根據i＝m+n中的m比特的數據，進行i＝m+n中的n比特的數據的調製(pwm調製等)，並將調製後的n比特的數據dm輸出到d/a轉換器。然後，d/a轉換器進行數據dm的d/a轉換，濾波電路進行得到的輸出電壓vda的平滑處理，由此，能夠實現i＝m+n比特(例如20比特)這樣的高解析度的d/a轉換。
4.2溫度傳感器部、振蕩電路
圖19a示出溫度傳感器部10的第1結構例。圖19a的溫度傳感器部10具有電流源ist以及來自電流源ist的電流被供給至集電極的雙極型電晶體trt。雙極型電晶體trt成為其基極與集電極連接的二極體連接，具有溫度特性的溫度檢測電壓vtd被輸出至雙極型電晶體trt的集電極的節點。溫度檢測電壓vtd的溫度特性是由於雙極型電晶體trt的基極-發射極間電壓的溫度依賴性而產生的。如圖19c所示，溫度檢測電壓vtd具有負的溫度特性(具有負梯度的1次溫度特性)。
圖19b示出溫度傳感器部10的第2結構例。在圖19b中，由電阻rt實現圖19a的電流源ist。並且，電阻rt的一端與電源電壓的節點連接，另一端與雙極型電晶體trt1的集電極連接。此外，雙極型電晶體trt1的發射極與雙極型電晶體trt2的集電極連接。並且，雙極型電晶體trt1、trt2都成為二極體連接，輸出至雙極型電晶體trt1的集電極的節點的電壓vtsq如圖19c所示具有負的溫度特性(具有負梯度的1次溫度特性)。
此外，在圖19b的溫度傳感器部10中還設有運算放大器opd和電阻rd1、rd2。電壓vtsq被輸入到運算放大器opd的非反轉輸入端子，電阻rd1的一端和電阻rd2的一端與反轉輸入端子連接。並且，基準溫度電壓vta0被供給至電阻rd1的另一端，電阻rd2的另一端與運算放大器opd的輸出端子連接。
利用這樣的運算放大器opd和電阻rd1、rd2，構成以基準溫度電壓vat0為基準對電壓vtsq進行正轉放大的放大器。由此，從溫度傳感器部10輸出溫度檢測電壓vtd＝vat0+(1+rd2/rd1)×(vtsq-vat0)。並且，能夠通過調節基準溫度電壓vat0，進行基準溫度t0的調節。
圖20示出振蕩電路150的結構例。該振蕩電路150具有電流源ibx、雙極型電晶體trx、電阻rx、可變電容電容器cx1以及電容器cx2、cx3。
電流源ibx將偏置電流供給至雙極型電晶體trx的集電極。電阻rx設置於雙極型電晶體trx的集電極與基極之間。
電容可變的可變電容電容器cx1的一端與振子xtal的一端連接。具體而言，可變電容電容器cx1的一端經由電路裝置的第1振子用端子(振子用盤)與振子xtal的一端連接。電容器cx2的一端與振子xtal的另一端連接。具體而言，電容器cx2的一端經由電路裝置的第2振子用端子(振子用盤)與振子xtal的另一端連接。電容器cx3的一端與振子xtal的一端連接，其另一端與雙極型電晶體trx的集電極連接。
振子xtal的振蕩而產生的基極-發射極間電流流過雙極型電晶體trx。並且，當基極-發射極間電流增加時，雙極型電晶體trx的集電極-發射極間電流增加，從電流源ibx分支到電阻rx的偏置電流減少，因此集電極電壓vcx降低。另一方面，當雙極型電晶體trx的基極-發射極間電流減少時，集電極-發射極間電流減少，從電流源ibx分支到電阻rx的偏置電流增加，因此集電極電壓vcx上升。該集電極電壓vcx經由電容器cx3被反饋給振子xtal。
振子xtal的振蕩頻率具有溫度特性(例如圖5的溫度特性)，利用d/a轉換部80的輸出電壓vq(頻率控制電壓)對該溫度特性進行補償。即，輸出電壓vq被輸入到可變電容電容器cx1，利用輸出電壓vq來控制可變電容電容器cx1的電容值。當可變電容電容器cx1的電容值變化時，振蕩環的諧振頻率變化，因此，對由于振子xtal的溫度特性引起的振蕩頻率的變動進行補償。可通過例如可變電容二極體(變容二極體)等實現可變電容電容器cx1。
並且，本實施方式的振蕩電路150不限於圖20的結構，可以實施各種變形。例如，在圖20中，以設cx1為可變電容電容器的情況為例進行了說明，但是，也可以設cx2或cx3為由輸出電壓vq控制的可變電容電容器。或者，也可以設cx1～cx3中的多個cx為由vq控制的可變電容電容器。
5.變形例
接下來，對本實施方式的各種變形例進行說明。圖21示出本實施方式的變形例的電路裝置的結構例。圖21的電路裝置包含：a/d轉換部20，其進行來自溫度傳感器部10的溫度檢測電壓vtd的a/d轉換，輸出溫度檢測數據dtd；數位訊號處理部50，其根據溫度檢測數據dtd進行振蕩頻率的溫度補償處理，輸出振蕩頻率的頻率控制數據dds；以及振蕩信號生成電路140。
並且，在溫度已從第1溫度變化至第2溫度的情況下，數位訊號處理部50輸出從與第1溫度對應的第1數據到與第2溫度對應的第2數據以k』×lsb為單位變化的頻率控制數據dds。並且，振蕩信號生成電路140使用來自數位訊號處理部50的頻率控制數據dds和振子xtal來生成根據頻率控制數據dds設定的振蕩頻率的振蕩信號ssc。
即，在圖21中，與圖1和圖19不同，在振蕩信號生成電路140中未設置d/a轉換部80。並且，根據來自數位訊號處理部50的頻率控制數據dds直接控制由振蕩信號生成電路140生成的振蕩信號ssc的振蕩頻率。即，不經由d/a轉換部而控制振蕩信號ssc的振蕩頻率。
例如，在圖21中，振蕩信號生成電路140具有可變電容電路142和振蕩電路150。在該振蕩信號生成電路140中未設置圖1和圖19的d/a轉換部80。並且，設有該可變電容電路142來代替圖20的可變電容電容器cx1，可變電容電路142的一端與振子xtal的一端連接。
該可變電容電路142根據來自數位訊號處理部50的頻率控制數據dds來控制其電容值。例如，可變電容電路142具有：多個電容器(電容器陣列)；以及多個開關元件(開關陣列)，根據頻率控制數據dds來控制各開關元件的接通、斷開。這多個開關元件的各開關元件與多個電容器的各電容器電連接。並且，通過使這多個開關元件接通或斷開而使得多個電容器中的、一端與振子xtal的一端連接的電容器的個數發生變化。由此，控制可變電容電路142的電容值，使得振子xtal的一端的電容值發生變化。因此，能夠利用頻率控制數據dds直接控制可變電容電路142的電容值，從而控制振蕩信號ssc的振蕩頻率。
這樣，在如圖21所示在振蕩信號生成電路140中不設置d/a轉換部80的結構中，也能夠實現以k』×lsb為單位使頻率控制數據dds變化的本實施方式的方法。並且，通過以k』×lsb為單比特使頻率控制數據dds變化，能夠實現與在圖16～圖17b中說明的本實施方式的方法相同的效果，能夠抑制圖3c的頻率跳變的發生，能夠防止由於頻率跳變的原因導致的通信錯誤等的發生。並且，在圖21的結構中，也能夠通過直接數字合成方式生成振蕩信號ssc。
6.振蕩器、電子設備、移動體
圖22a示出包含本實施方式的電路裝置500在內的振蕩器400的結構例。如圖22a所示，振蕩器400包含振子420和電路裝置500。振子420和電路裝置500被安裝于振蕩器400的封裝410內。並且，振子420的端子與電路裝置500(ic)的端子(盤)通過封裝410的內部布線電連接。
圖22b示出包含本實施方式的電路裝置500的電子設備的結構例。該電子設備包含本實施方式的電路裝置500、石英振子等振子420、天線ant、通信部510以及處理部520。此外，還可以包含操作部530、顯示部540以及存儲部550。由振子420和電路裝置500構成振蕩器400。並且，電子設備並不限於圖22b的結構，可以實施省略上述部件的一部分結構要素或追加其它結構要素等各種變形。
作為圖22b的電子設備，例如可以假定下述的各種設備：gps內置鐘錶、活體信息測定設備(脈搏計、測步計等)或頭戴式顯示裝置等可穿戴設備以及智慧型手機、便攜電話、可攜式遊戲裝置、筆記本電腦或平板電腦等便攜信息終端(移動終端)以及發布內容的內容提供終端以及數位照相機或攝像機等視頻設備或基站或路由器等網絡相關設備等。
通信部510(無線電路)進行經由天線ant從外部接收數據或向外部發送數據的處理。處理部520進行電子設備的控制處理以及經由通信部510發送接收的數據的各種數字處理等。能夠通過例如微型計算機等的處理器實現該處理部520的功能。
操作部530用於由用戶進行輸入操作，能夠通過操作按鈕或觸摸面板顯示器等來實現。顯示部540用於顯示各種信息，能夠通過液晶或有機el等顯示器來實現。並且，在使用觸摸面板顯示器作為操作部530的情況下，該觸摸面板顯示器兼具操作部530和顯示部540的功能。存儲部550用於存儲數據，其功能能夠通過ram、rom等半導體存儲器或hdd(硬碟驅動器)等來實現。
圖22c示出包含本實施方式的電路裝置的移動體的示例。本實施方式的電路裝置(振蕩器)例如可以裝入汽車、飛機、摩託車、自行車或船舶等各種移動體中。移動體例如是具有發動機或馬達等驅動機構、把手或舵等轉向機構以及各種電子設備(車載設備)，在地上、天空或海上移動的設備/裝置。圖22c概要地示出作為移動體的具體例的汽車206。汽車206中裝入有具有本實施方式的電路裝置和振子的振蕩器(未圖示)。控制裝置208通過由該振蕩器生成的時鐘信號進行動作。控制裝置208例如根據車體207的姿態來控制懸架的硬度，對各個車輪209的制動器進行控制。例如也可以利用控制裝置208來實現汽車206的自動運轉。並且，裝入本實施方式的電路裝置及振蕩器的設備並不限定於這樣的控制裝置208，還可以裝入到設置於汽車206等移動體的各種設備(車載設備)。
並且，如上所述，對本實施方式詳細地進行了說明，但本領域技術人員能夠容易地理解可進行不實質上脫離發明的新穎性和效果的許多變形。因此，這樣的變形例全部包含在本發明的範圍內。例如，可以將至少一次與更廣義或同義的不同的術語一同記載於說明書或附圖中的術語在說明書或附圖的任何一個位置替換成該不同的術語。此外，本實施方式和變形例的全部組合也包含在本發明的範圍內。此外，電路裝置、振蕩器、電子設備、移動體的結構/動作以及a/d轉換方法、d/a轉換方法、頻率控制數據的處理方法、處理部的頻率控制數據的輸出方法、d/a轉換部的電壓的輸出方法、振子的頻率控制方法等也不限於本實施方式中進行了說明的，可以實施各種變形。