时钟信号生成电路、检测装置、电子设备及移动体的制作方法_3

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能够决定需要切断的熔断器元件。例如,如果熔断器值=I = 2°,则对熔断器元件FUl进行切断,如果熔断器值=2 = 21,则对熔断器元件FU2进行切断。此外,如果熔断器值=3 = 2°+2S则对熔断器元件FUl以及FU2进行切断,如果熔断器值=4 = 22,则对熔断器元件FU3进行切断,如果熔断器值=5 = 2°+22,则对熔断器元件FUl以及FU3进行切断。即,恪断器FUl相当于二进制表示的恪断器值的LSB (Least Significant Bit:最低有效位),熔断器FU2相当于LSB的下一位,熔断器FU3相当于随后的下一位。同样地,熔断器值FU6相当于二进制表示的恪断器值的MSB (Most Significant Bit:最高有效位)。并且,如果熔断器值的LSB为1,则对熔断器FUl进行切断,如果为O则不进行切断。如果LSB的下一位为1,则对熔断器FU2进行切断,如果为O则不进行切断。
[0113]图8为表示在熔断器切断前所测量出的振荡频率fr与熔断器目标值以及利用切断式(式(3))所计算出的熔断器值之间的关系的图。
[0114]例如,图8中,实施改变了工艺条件的模拟试验,而求出将振荡频率设定为目标频率(例如4MHz)的熔断器目标值(熔断器值的目标值)。图8的FTl (黑圆)为,熔断器切断前的振荡频率(图7(A))为fr = fa的情况下的熔断器目标值。此外,图8的TRl为,相对于熔断器目标值FTl所设定的熔断器目标值范围。在目标频率例如为4MHz的情况下,熔断器目标值范围TRl被设定为,使振荡频率例如成为4MHz±5%的范围。S卩,在特定的工艺条件下,在熔断器切断前的振荡频率为fr = fa时,如果熔断器值落入熔断器目标值范围TRl内,则振荡频率收敛于4MHz ± 5 %的范围内。
[0115]如图8的B1、B2、B3、B4所示那样,熔断器目标值根据工艺条件而发生变化。
[0116]例如图8的BI为与放大电路180的晶体管的阈值电压较高、电阻R的电阻值或电容器C的电容值较大这一工艺条件相对应的熔断器目标值。即,为在该工艺条件下实施的熔断器目标值的模拟试验结果。在该情况下,熔断器切断前的振荡频率fr为较低的频率,从而将振荡频率设定为目标频率的熔断器值成为较小的值。因此,通过以熔断器值成为较小的值的设定(被切断的熔断器的数目较少)来切断熔断器,从而能够使振荡频率接近目标频率。
[0117]另一方面,图8的B4为与放大电路180的晶体管的阈值电压较低、电阻R的电阻值或电容器C的电容值较小这一工艺条件相对应的熔断器目标值。在该情况下,熔断器切断前的振荡频率fr为较高的频率,从而将振荡频率设定为目标频率的熔断器值成为较大的值。因此,通过以熔断器值成为较大的值的设定(被切断的熔断器的数目较多)来切断熔断器,从而能够使振荡频率接近目标频率。
[0118]并且,能够根据图8的熔断器目标值的模拟试验结果而对上式(3)的熔断器值的切断式的系数a、b进行设定。
[0119]然而,如图8的Al、A2所示那样,存在根据切断式所求出的熔断器值偏离出熔断器目标值范围(目标频率±5%)的情况。例如,熔断器切断前的振荡频率为fr =fa的情况下的熔断器值(白圆)偏离出熔断器目标值FTl(黑圆)的熔断器目标值范围TRl (4MHz±5% )。这是因为,上式(3)的切断式为fr的一次式,如图8的B1、B2、B3、B4所示那样改变了工艺条件的情况下的熔断器目标值无法通过这种一次式的切断式来准确地进行拟合。即,其原因在于,由于晶体管的阈值电压的偏差等原因,与B1、B2、B3、B4的各工艺条件相对应的一次式的截矩的值针对于每个工艺条件而成为不同的值。
[0120]因此,在使用上式(3)的切断式,根据熔断器切断前的振荡频率fr来求取熔断器值,并根据所求出的熔断器值来决定需要切断的熔断器的方法中,存在难以使振荡频率收敛于所需的熔断器目标值范围(4MHz±5%)的问题。
[0121]为了解决这样的问题,在本实施方式中设置了图9(A)所示那样的切断用辅助开关SWAX。例如,在图9(A)中,电阻R具有:串联连接的多个电阻元件Rl?R6以及基准电阻元件R7 ;多个熔断器元件FUl?FU6,各个熔断器元件相对于多个电阻元件Rl?R6中的各个电阻元件以并联的方式被设置。并且,切断用辅助开关SWAX相对于基准电阻元件R7以并联的方式被设置。
[0122]该切断用辅助开关SWAX如图9 (A)所示那样,在熔断器切断前的振荡频率的第一测量模式中处于切断。由此,能够实现基准电阻元件R7以及熔断器元件FUl?FU6在输出节点NQ与输入节点NI之间被串联连接的状态。
[0123]另一方面,切断用辅助开关SWAX如图9⑶所示那样,在熔断器切断前的振荡频率的第二测量模式中处于导通。由此,能够实现熔断器元件FUl?FU6以及切断用辅助开关SffAX在输出节点NQ与输入节点NI之间被串联连接的状态。
[0124]例如,将熔断器切断前的第一测量模式(图9(A))下的振荡频率设为frl,将熔断器切断前的第二测量模式(图9(B))下的振荡频率设为fr2。在该情况下,通过由frl以及fr2的一次式表示的下式(4)的切断式而对熔断器值进行计算。其中,c、d、e为常数。
[0125]恪断器值=cX frl+dX fr2+e (4)
[0126]根据通过上式(4)的切断式所计算出的熔断器值,而像图10所示那样对熔断器进行切断。在图10中,熔断器FU1、FU3、FU4、FU5被切断。
[0127]根据以上的本实施方式的方法,如图9(A)、图9(B)所示那样,能够在基准电阻素子R7为连接状态的情况与为非连接状态的情况这两种状态下对熔断器切断前的振荡频率frl、fr2进行测量。因此,能够如图9(B)那样,对由放大电路180的晶体管的阈值电压与电容器C的电容的特性所决定的振荡频率fr2进行测量。由此,能够对由晶体管的阈值电压的偏差引起的熔断器值的偏差适当地进行补正。其结果为,易于将在根据切断式的计算值而对熔断器元件进行切断的情况下的振荡频率收敛于目标频率范围。
[0128]例如,图11为表示在使用了本实施方式的调节方法的情况下的、熔断器切断前的振荡频率与熔断器值之间的关系的图。图11的熔断器值为通过上式(4)的切断式所计算出的值。
[0129]例如,与振荡频率fa对应的熔断器值在图8中如Al所示那样偏离出熔断器目标值范围TR1,但在图11中如Cl所示那样收敛于熔断器目标范围TRl内。因此,根据本实施方式的调节方法,通过利用上式(4)的切断式对熔断器值进行计算,并根据所计算出的熔断器值对熔断器进行切断,从而能够使振荡频率收敛于所需的熔断器目标值范围(4MHz±5% )。
[0130]即,在本实施方式中,即使在由于晶体管的阈值电压的偏差等原因,与图11的D1、D2、D3、D4的各工艺条件相对应的一次式的截矩的值针对于每个工艺条件而成为不同的值的情况下,也能够计算出与熔断器目标值更为接近的熔断器值,并对熔断器进行切断。即,通过使用上式(4)的切断式,从而能够使熔断器值更加拟合于熔断器目标值,由此能够使振荡频率收敛于所需的熔断器目标值范围(4MHz±5%)。因此,能够实现精度更高的振荡频率的调节方法。
[0131]4.电子设备、陀螺传感器
[0132]图12图示了包括本实施方式的时钟信号生成电路150的检测装置20、包括该检测装置20的陀螺传感器510 (广义而言为传感器)、包括该陀螺传感器510的电子设备500的结构例。
[0133]另外,检测装置20、电子设备500、陀螺传感器510不限定于图12的结构,能够实施省略该结构要素的一部分或追加其他的结构要素等各种改变。此外,作为本实施方式中的电子设备500,可假定数码照相机、摄像机、智能电话、移动电话、车辆导航系统、机器人、游戏机、钟表、健康器具或便携型信息终端等各种设备。此外,在下文中,以物理量转换器为压电型的振子(振动陀螺仪)、传感器为陀螺传感器的情况为例进行说明,但本发明不限定于此。例如由硅基板等所形成的为静电电容检测方式的振子(振动陀螺仪),对与角速度信息等效的物理量或角速度信息以外的物理量进行检测的物理量转换器、传感器等也可应用于本发明。
[0134]电子设备500包括陀螺传感器510与处理部520。此外,还能够包括存储器530、操作部540、显示部550。处理部520 (CPU、MPU等)实施对陀螺传感器510等的控制、对电子设备500的整体控制。此外,处理部520根据通过陀螺传感器510所检测出的角速度信息(广义而言为物理量)而实施处理。例如,根据角速度信息而实施用于手抖补正、姿态控制、GPS自动巡航等的处理。存储器530 (ROM、RAM等)对控制程序或各种数据进行存储,并作为工作区域和数据存储区域而发挥功能。操作部540供用户对电子设备500进行操作,显示部550将各种信息对用户进行显示。
[0135]陀螺传感器510 (传感器)包括振子10、检测装置20。图12的振子10 (广义而言为物理量转换器)为由水晶等压电材料的薄板所形成的音叉型的压电振子,并具有驱动用振子11、12与检测用振子16、17。在驱动用振子11、12上设置有驱动端子2、4,在检测用振子16、17上设置有检测端子6、8。
[0136]检测装置20包括驱动电路30、检测电路60、控制部140、时钟信号生成部150。
[0137]驱动电路30输出驱动信号(驱动电压)而对振子10进行驱动。并且从振子10接收反馈信号,由此激励振子10。检测电路60从通过驱动信号而被驱动的振子10接收检测信号(检测电流、电荷),并依据检测信号而检测(提取)与施加于振子10的物理量对应的所需信号(科里奥利力信号)。
[0138]具体而言,来自驱动电路30的交流的驱动信号(驱动电压)被施加于驱动用振子11的驱动端子2。如此,由于逆电压效应,驱动用振子11开始振动,并且驱动用振子12通过音叉振动也开始振动。此时,由于驱动用振子12的压电效果而产生的电流(电荷)作为反馈信号而从驱动端子4被反馈至驱动电路30。由此形成了包括振子10的振荡回路。
[0139]当驱动用振子11、12振动时,检测用振子16、17将在图12所示的方向上以振动速度V进行振动。如此,通过检测用振子16、17的压电效应而产生的电流(电荷)作为检测信号(第一、第二检测信号)而从检测端子6、8被输出。于是,检测电路60接收来自该振子10的检测信号,并检测与科里奥利力对应的信号亦即所需信号(所需波)。即,当振子10 (陀螺传感器)以检测轴19为中心进行旋转时,将在与振动速度V的振动方向正交的方向上产生科里奥利力Fe。例如在将以检测轴19为中心进行旋转时的角速度设为ω、将振子的质量设为m、将振子的振动速度设为V时,科里奥利力被表不为Fe = 2m.V.ω。因此,检测电路60通过检测与科里奥利力对应的信号亦即所需信号,从而能够求出陀螺传感器的旋转角速度ω。然后,通过使用所求出的角速度ω,处理部520能够实施用于手抖补正、姿态控制或GPS自动巡航等的各种处理。
[0140]此外,在本实施方式中,时钟信号生成电路150通过CR振荡电路170而生成时钟信号。该CR振荡电路170像图1所说明那样被供给具有负的温度特性的电源电压,并通过CR振荡而生成时钟信号。另外,也可以使用与图1等不同的电路结构以作为CR振荡电路170。例如,电压生成电路160也可以不利用晶体管的功函数差而生成负的温度特性的电源电压。
[0141]控制部140接收来自时钟信号生成电路150的时钟信号而实施各种控制处理。例如,根据时钟信号而对驱动电路30以及检测电路60进行控制。时钟信号也可以为对CR振荡电路170的振荡信号实施了分频后的信号。
[0142]时钟信号生成电路150通过加电复位解除而被设定为工作使能状态,并向控制部140供给时钟信号。而后,通过时钟信号的供给而开始进行工作的控制部140使驱动电路30、检测电路60起动。并且使这些电路开始进行工作。
[0143]检测电路60具有A/D转换电路100。该A/D转换电路100根据来自时钟信号生成电路150的时钟信号(例如分频后的时钟信号)而实施A/D转换。例如将模拟检测信号(所需信号)转换为数字信号(数字数据)。
[0144]并且,控制部140所具有的DSP部(数字信号处理部)110接收来自A/D转换电路100的数字信号,并对该数字信号实施数字信号处理。该DSP (Digital Signal Processing:数字信号处理)部110根据来自时钟信号生成电路的时钟信号而执行数字信号处理。
[0145]此外,在图12中,图示了振子10为音叉型的情况下的示例,本实施方式的振子10不限定于这样的结构。例如也可以为T字型或双T字型等。此外振子10的压电材料也可以为水晶以外的材料。
[0146]5.检测装置
[0147]图13图示了本实施方式的检测装置20的详细的结构例。检测装置20包括驱动电路30与检测电路60,所述驱动电路30接收来自振子10 (物理量转换器)的反馈信号DI,并对振子10进行驱动,所述检测电路60接收来自振子10的检测信号IQ1、IQ2,并检测所需信号。此外,检测装置20(集成电路装置)包括控制部140、时钟信号生成电路150。并且还能够包括被输入电源电压VDD的电源端子TVDD、调节电路22、缓冲电路24。
[0148]在电源端子TVDD例如输入有外部电源电压VDD。该电源电压VDD被供给至调节电路22、缓冲电路24。电源端子TVDD例如为集成电路装置(IC芯片)中的衬垫。
[0149]调节电路22实施对从电源端子TVDD所供给的电源电压VDD进行降压的电压调节。而后将通过电压调节所得到的调节电源电压VDDL作为工作电源电压而向驱动电路30以及检测电路60进行供给。此外,调节电路22还将调节电源电压VDDL供给至控制部140、时钟信号生成电路150。例如在作为来自外部的电源电压VDD而供给了 2.7V?3.3V的电压的情况下,调节电路22实施对该电源电压VDD进行降压的电压调节,例如将1.8V的固定电压的调节电源电压VDDL供给至驱动电路30、检测电路60、控制部140、时钟信号生成电路150。
[0150]并且,如图1所示的时钟信号生成电路150的电压生成电路160根据该调节电源电压VDDL而生成电源电压VDOS。例如生成将调节电源电压VDDL进一步降压后的电源电压VDOS0
[0151]在缓冲电路24中,供给有电源电压VDD。该电源电压VDD作为缓冲电路24的高电位侧电源电压而被使用。此外,缓冲电路24接收来自驱动电路30的驱动信号DQ,并将使驱动信号DQ的振幅增大后的高振幅的驱动信号(放大驱动信号)DQB向振子10 (物理量转换器)输出。例如在将驱动信号DQ的振幅设为第一振幅的情况下,将与第一振幅相比较大的第二振幅的驱动信号DQB向振子10输出。在该情况下,驱动信号DQ、DQB既可以为矩形波的信号,也可以为正弦波的信号。
[0152]驱动电路30包括:被输入来自振子10的反馈信号DI的放大电路32 ;实施自动增益控制的增益控制电路40 ;将驱动信号DQ向振子10进行输出的驱动信号输出电路50。此夕卜,还包括将同步信号SYC向检测电路60进行输出的同步信号出输出电路52。另外,驱动电路30的结构不限定于图13,能够实施省略这些结构要素的一部分或追加其他的结构要素等多种改变。
[0153]放大电路32(I/V转换电路)对来自振子10的反馈信号DI进行放大。例如将来自振子10的电流信号DI转换为电压信号DV并输出。该放大电路32能够通过电容器、电阻元件、运算放大器等而实现。
[0154]驱动信号输出电路50基于由放大电路32放大后的信号DV而输出驱动信号DQ。例如在驱动信号输出电路50输出矩形波(或正弦波)的驱动信号的情况下,驱动信号输出电路50能够通过比较器等而实现。
[0155]增益控制电路40 (AGC)向驱动信号输出电路50输出控
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