JP6880167B2 - 計時回路、電子機器および計時回路の制御方法 - Google Patents

Description

本技術は、計時回路、電子機器および計時回路の制御方法に関する。詳しくは、抵抗素子および容量素子を設けた計時回路、電子機器および計時回路の制御方法に関する。

従来より、時刻に基づいて様々な処理を実行する電子装置において、時刻を計時するためにタイマが用いられている。例えば、スリープタイマーにより、スリープ間隔を計時して間欠的に無線通信を行うデバイスが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このスリープタイマーを動作させるクロック信号は、例えば、抵抗素子および容量素子を含むＲＣ発振回路により生成される。

特開２０１５−１１１９１６号公報

上述の従来技術では、間欠的に無線通信を行うことにより、消費電力を低減することができる。しかしながら、ＲＣ発振回路を用いる場合には、水晶発振器を用いる場合と比較して、計時した時刻が不正確になるという問題がある。これは、ＲＣ発振回路が生成するクロック信号の周期は、プロセス、電源電圧および温度の条件に依存して変動し、その変動量は、一般に水晶発振器と比較して大きいためである。ＲＣ発振回路の代わりに水晶発振器を用いれば時刻の精度の問題は解消するが、部品点数やコストが増大するため望ましくない。

本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、抵抗素子および容量素子を設けた計時回路において、時刻の精度を向上させることを目的とする。

本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、互いにインピーダンスの異なる複数の受動素子と、選択信号に従って上記複数の受動素子のいずれかを選択して電流を供給するスイッチと、上記複数の受動素子のうち上記選択された受動素子に生じた第１の電圧と第２の電圧とを比較して当該比較結果を周期信号として出力するコンパレータと、上記周期信号が所定値に変化するたびに上記第１および第２の電圧の一方を初期化する初期化部と、上記周期信号に同期して計数値を計数してタイマ値として出力するカウンタ回路と、上記タイマ値が所定の切替時刻を示すときに上記選択信号により上記電流の供給先を変更させる制御回路とを具備する計時回路、および、その制御方法である。これにより、切替時刻において電流の供給先が複数の受動素子のいずれかに切り替えられるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記第２の電圧を生成する抵抗素子をさらに具備し、上記複数の受動素子のそれぞれは容量素子であり、上記初期化部は、上記周期信号が所定値に変化するたびに上記第１の電圧を初期化してもよい。これにより、容量素子の切り替えにより周期信号の周波数が切り替えられるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記第２の電圧を生成する容量素子をさらに具備し、
上記複数の受動素子のそれぞれは抵抗素子であり、上記初期化部は、上記周期信号が所定値に変化するたびに上記第２の電圧を初期化してもよい。これにより、抵抗素子の切り替えにより周期信号の周波数が切り替えられるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記複数の受動素子の個数は２個より多く、上記所定の切替時刻は、複数の時刻を含んでもよい。これにより、電流の供給先が３個以上の抵抗素子のいずれかに切り替えられるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記複数の受動素子のそれぞれの上記インピーダンスの温度特性は、互いに異なってもよい。これにより、電流の供給先が、温度特性の異なる複数の受動素子のいずれかに切り替えられるという作用をもたらす。

また、本技術の第２の側面は、互いにインピーダンスの異なる複数の受動素子と、選択信号に従って上記複数の受動素子のいずれかを選択して電流を供給するスイッチと、上記複数の受動素子のうち上記選択された受動素子に生じた第１の電圧と第２の電圧とを比較して当該比較結果を周期信号として出力するコンパレータと、上記周期信号が所定値に変化するたびに上記第１および第２の電圧の一方を初期化する初期化部と、上記周期信号に同期して計数値を計数してタイマ値として出力するカウンタ回路と、上記タイマ値が所定の切替時刻を示すときに上記選択信号により上記電流の供給先を変更させる制御回路と、所定の目標時刻に基づいて上記所定の切替時刻を演算する切替時刻演算部とを具備する電子機器である。これにより、所定の目標時刻に基づいて演算された切替時刻において、電流の供給先が複数の受動素子のいずれかに切り替えられるという作用をもたらす。

また、この第２の側面において、上記切替時刻演算部は、上記所定の目標時刻に対する上記タイマ値の誤差が最小となるときの上記切替時刻を演算してもよい。これにより、タイマ値の誤差が最小となるときの切替時刻において、電流の供給先が切り替えられるという作用をもたらす。

また、この第２の側面において、上記複数の受動素子のそれぞれの上記インピーダンスの温度特性は、互いに異なり、上記切替時刻演算部は、上記温度特性に基づいて上記周期信号の周期が温度に依存しないときの上記切替時刻を演算してもよい。これにより、周期信号の周期が温度に依存しないときの切替時刻において、電流の供給先が切り替えられるという作用をもたらす。

本技術によれば、抵抗素子および容量素子を設けた計時回路において、時刻の精度を向上させることができるという優れた効果を奏し得る。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

本技術の第１の実施の形態における通信モジュールの一構成例を示すブロック図である。 本技術の第１の実施の形態におけるスリープタイマーの一構成例を示すブロック図である。 本技術の第１の実施の形態における発振回路の一構成例を示す回路図である。 本技術の第１の実施の形態における制御回路の動作の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態におけるスリープタイマーの動作の一例を示すタイミングチャートである。 本技術の第１の実施の形態における切替時刻と正規化誤差との関係の一例を示すグラフである。 本技術の第１の実施の形態におけるスリープタイマーの動作の一例を示すフローチャートである。 本技術の第２の実施の形態における発振回路の一構成例を示す回路図である。 本技術の第２の実施の形態における制御回路の動作の一例を示す図である。 本技術の第３の実施の形態における通信モジュールの一構成例を示すブロック図である。 本技術の第３の実施の形態における発振回路の一構成例を示す回路図である。 本技術の第３の実施の形態における抵抗素子の温度特性の一例を示すグラフである。

以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（切替時刻で２つの受動素子のいずれかに切り替える例）
２．第２の実施の形態（切替時刻で３つの受動素子のいずれかに切り替える例）
３．第３の実施の形態（切替時刻で、温度特性の異なる２つの受動素子のいずれかに切り替える例）

＜１．第１の実施の形態＞
［通信モジュールの構成例］
図１は、本技術の第１の実施の形態における通信モジュール１００の一構成例を示すブロック図である。この通信モジュール１００は、ＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）などの通信規格に従って通信処理を行うものであり、例えば、ウェアラブル機器やモバイル機器に搭載される。そして、通信モジュール１００は、通信処理部１１０、電源管理部１２０、切替時刻演算部１３０およびスリープタイマー２００を備える。

通信処理部１１０は、所定の通信処理を実行するものである。この通信処理部１１０は、例えば、間欠的に無線信号を送受信する処理を行う。通信処理部１１０は、通信を一時的に停止する際に、電源停止を要求する制御信号を生成して電源管理部１２０に信号線１１９を介して供給し、目標時刻ｔ_ｅを信号線１１８を介して切替時刻演算部１３０に供給する。ここで、目標時刻ｔ_ｅは、通信を再開する時刻であり、所定の計時開始時刻に対する相対時刻が目標時刻として設定される。この目標時刻は、例えば、ミリ秒（ｍｓ）の単位で設定される。

電源管理部１２０は、通信モジュール１００の電源を管理するものである。この電源管理部１２０は、通信モジュール１００に電源が投入されると、電源電圧ＶＤＤを生成して信号線１２８を介して通信処理部１１０に供給する。そして、通信処理部１１０により電源停止が要求されると電源管理部１２０は、電源電圧ＶＤＤの供給を停止する。次に、整数値Ｎ_０を切替時刻演算部１３０から受け取ると電源管理部１２０は、信号線１２９を介してスリープタイマー２００にリセット信号を供給してタイマ値を初期値にリセットさせる。ここで、整数値Ｎ_０は、目標時刻ｔ_ｅに対応するタイマ値である。リセット後に電源管理部１２０は、タイマ値を参照し、そのタイマ値が整数値Ｎ_０に達したときに電源電圧ＶＤＤの供給を再開する。

切替時刻演算部１３０は、目標時刻ｔ_ｅに基づいて、切替時刻を示す整数値Ｎ_ＳＥＬ１と整数値Ｎ_０とを演算するものである。ここで、切替時刻は、スリープタイマー２００内の受動素子を切り替える時刻を示す。この切替時刻には、計時開始時刻に対する相対時刻が設定される。整数値Ｎ_ＳＥＬ１およびＮ_０の演算方法の詳細については後述する。切替時刻演算部１３０は、整数値Ｎ_０を電源管理部１２０に信号線１３８を介して供給し、整数値Ｎ_ＳＥＬ１をスリープタイマー２００に信号線１３９を介して供給する。

スリープタイマー２００は、時刻を計時するものである。このスリープタイマー２００は、インピーダンスの異なる複数の受動素子を備え、それらの受動素子のいずれかを用いてタイマ値の計数（すなわち、計時）を行う。受動素子としては、例えば、容量素子や抵抗素子が挙げられる。そして、タイマ値が整数値Ｎ_ＳＥＬ１になったときにスリープタイマー２００は、受動素子を切り替え、計時を継続する。なお、スリープタイマー２００は、特許請求の範囲に記載の計時回路の一例である。

なお、通信モジュール１００にスリープタイマー２００を設けているが、タイマ値に基づいて動作する機器であれば、通信モジュール１００以外の電子機器に発振回路２１０を設けることもできる。また、通信モジュール１００は、特許請求の範囲に記載の電子機器の一例である。

［スリープタイマーの構成例］
図２は、本技術の第１の実施の形態におけるスリープタイマー２００の一構成例を示すブロック図である。このスリープタイマー２００は、発振回路２１０、カウンタ回路２５０および制御回路２６０を備える。

発振回路２１０は、所定周波数の周期信号をクロック信号ＣＬＫとして生成し、カウンタ回路２５０に供給するものである。また、発振回路２１０は、インピーダンスの異なる複数の受動素子を備え、選択信号ＳＥＬＣに従って、その受動素子の内部接続を切り替える。

カウンタ回路２５０は、クロック信号ＣＬＫに同期して計数値を計数するものである。このカウンタ回路２５０は、計数値をタイマ値として制御回路２６０および電源管理部１２０に供給する。また、カウンタ回路２５０は、電源管理部１２０からのリセット信号に従って、タイマ値を初期値（例えば、「０」）にリセットする。

制御回路２６０は、タイマ値が整数値Ｎ_ＳＥＬ１になったときに選択信号ＳＥＬＣにより、定電流源２１１の接続先の受動素子を切り替えさせるものである。例えば、タイマ値が整数値Ｎ_ＳＥＬ１未満の場合に選択信号ＳＥＬＣに論理値「０」が設定され、タイマ値が整数値Ｎ_ＳＥＬ１以上の場合に選択信号ＳＥＬＣに論理値「１」が設定される。

［発振回路の構成例］
図３は、本技術の第１の実施の形態における発振回路２１０の一構成例を示す回路図である。この発振回路２１０は、定電流源２１１および２１６と、スイッチ２１２および２１５と、容量素子２１３および２１４と、抵抗素子２１７と、コンパレータ２１８とを備える。

定電流源２１１は、一定の電流をスイッチ２１２に供給するものである。定電流源２１６は、一定の電流を抵抗素子２１７に供給するものである。

スイッチ２１２は、選択信号ＳＥＬＣに従って、容量素子２１３および２１４のいずれかを選択して定電流源２１１に接続するものである。

また、容量素子２１３および２１４は、互いに静電容量が異なる。言い換えれば、容量素子２１３および２１４は、容量性のインピーダンスが互いに異なる。例えば、容量素子２１３の方が容量素子２１４よりも静電容量が大きいものとする。小さい方の容量素子２１４の静電容量は、容量素子２１３のａ_１倍である。ここで、ａ_１は、１未満の実数である。

コンパレータ２１８は、非反転入力端子（＋）の入力電圧Ｖｉｎと、反転入力端子（−）の参照電圧Ｖｒｅｆとを比較して比較結果をクロック信号ＣＬＫとしてスイッチ２１５およびカウンタ回路２５０に出力するものである。非反転入力端子（＋）は、定電流源２１１およびスイッチ２１２の接続点と、スイッチ２１５の一端とに接続される。また、反転入力端子（−）は、定電流源２１６および抵抗素子２１７の接続点に接続される。

スイッチ２１５は、クロック信号ＣＬＫが所定値（例えば、ハイレベル）になるたびに入力電圧Ｖｉｎを初期化するものである。このスイッチ２１５の一端は、定電流源２１１およびスイッチ２１２の接続点に接続され、他端は、所定の基準電圧の端子（例えば、接地端子）に接続される。そして、スイッチ２１５は、例えば、クロック信号ＣＬＫがローレベルの場合に開状態に移行し、ハイレベルの場合に閉状態に移行する。スイッチ２１５が閉状態になることにより、容量素子２１３または容量素子２１４が放電されて入力電圧Ｖｉｎが初期化される。なお、スイッチ２１５は、特許請求の範囲に記載の初期化部の一例である。

上述の構成により、容量素子２１３および２１４のいずれかに定電流源２１１からの電流が供給され、接続された方の容量素子において過渡的に変化する入力電圧Ｖｉｎが生じる。一方、抵抗素子２１７には、電流の供給により一定の参照電圧Ｖｒｅｆが生じる。コンパレータ２１８は、これらの電圧を比較し、入力電圧Ｖｉｎが参照電圧Ｖｒｅｆを超えるとスイッチ２１５は、接続された方の容量素子を放電させる。この一連の動作を繰り返すことにより、クロック信号ＣＬＫが一定の周期で発振する。

そして、クロック信号ＣＬＫの周期は、容量素子２１３または２１４の静電容量をＣ、抵抗素子２１７の抵抗値をＲとすると、時定数ＣＲに比例する。また、前述したように、容量素子２１４の静電容量は容量素子２１３のａ_１倍である。このため、静電容量の大きな方の容量素子２１３が接続されているときの周期をＴ_ＣＫとすると、小さな方の容量素子２１４が接続されているときの周期は、ａ_１×Ｔ_ＣＫである。

切替時刻演算部１３０は、目標時刻ｔ_ｅが入力されると、次の式で表される誤差ｄｔ_０の絶対値が最小になるときの整数値Ｎ_０を求める。
ｄｔ_０＝ｔ_ｅ−Ｎ_０×Ｔ_ＣＫ ・・・式１

例えば、目標時刻ｔ_ｅを７．５ミリ秒（ｍｓ）とし、周期Ｔ_ＣＫを１／（３２．７６８）ミリ秒（ｍｓ）とすると、誤差ｄｔ_０の絶対値が最小になるときの整数値Ｎ_０は、「２４６」である。また、このときの誤差ｄｔ_０は、式１より約「＋７．３２４×１０^−３」ミリ秒（ｍｓ）である。

次に、切替時刻演算部１３０は、次の式で表される誤差ｄｔ_１の絶対値が最小になるときの整数値Ｎ_ＳＥＬ１を求める。
dt₁=t_e-{N_SEL1×T_CK+(N₀-N_SEL1)×a₁×T_CK} ・・・式２

例えば、ａ_１を０．７６とすると、誤差ｄｔ_１の絶対値が最小になるときの整数値Ｎ_ＳＥＬ１は、「２４５」である。また、このときの誤差ｄｔ_１は、式２より「０」ミリ秒（ｍｓ）である。

上述の誤差ｄｔ_０は、タイマ値が整数値Ｎ_０に達するまで容量素子の切替えを行わない場合の時刻の誤差であり、誤差ｄｔ_１は、途中の整数値Ｎ_ＳＥＬ１で容量素子を切り替えた場合の時刻の誤差である。誤差ｄｔ_１は「０」となるため、切り替えることにより、誤差を無くすことができる。目標時刻や周期Ｔ_ＣＫの組合せによっては、誤差を「０」にすることができないこともあるが、その場合であっても、切替えにより誤差を小さくすることができる。

なお、発振回路２１０は、容量素子を切り替えているが、容量素子以外の受動素子を切り替えてもよい。例えば、発振回路２１０は、後述するように、複数の容量素子の代わりに複数の抵抗素子を備え、それらを切り替えてもよい。なお、容量素子２１３および２１４は、特許請求の範囲に記載の受動素子の一例である。

また、切替時刻演算部１３０が整数値Ｎ_ＳＥＬ１を演算しているが、製品出荷後においてユーザが、予め演算しておいた整数値Ｎ_ＳＥＬ１をレジスタなどに設定する構成としてもよい。この場合には、切替時刻演算部１３０は不要であり、スリープタイマー２００は、そのレジスタから整数値Ｎ_ＳＥＬ１を読み出せばよい。

また、スリープタイマー２００より精度の高い高精度タイマを利用して整数値Ｎ_ＳＥＬ１を補正することもできる。例えば、所定の補正開始時刻において、その補正開始時刻から目標時刻までを高精度タイマと、整数値Ｎ_ＳＥＬ１を設定したスリープタイマー２００とが個別に計時する。そして、切替時刻演算部１３０が、高精度タイマに対するスリープタイマー２００のタイマ値の誤差を測定する。そして、切替時刻演算部１３０は、誤差が低減するように整数値Ｎ_ＳＥＬ１を補正して再設定する。整数値Ｎ_ＳＥＬ１の補正は、例えば、１回のみ、または、定期的に実行される。また、高精度タイマは、通信モジュール１００に内蔵してもよいし、通信モジュール１００の外部に設けてもよい。

図４は、本技術の第１の実施の形態における制御回路２６０の動作の一例を示す図である。タイマ値が、切替時刻に対応する整数値Ｎ_ＳＥＬ１未満である場合に制御回路２６０は、選択信号ＳＥＬＣに論理値「０」を設定して、静電容量が大きい方の容量素子２１３を選択させる。一方、タイマ値が整数値Ｎ_ＳＥＬ１以上である場合に制御回路２６０は、選択信号ＳＥＬＣに論理値「１」を設定して、静電容量が小さい方の容量素子２１４を選択させる。

図５は、本技術の第１の実施の形態におけるスリープタイマー２００の動作の一例を示すタイミングチャートである。同図におけるａは、容量素子を切り替えた場合のスリープタイマー２００の動作の一例を示すタイミングチャートである。同図におけるｂは、容量素子を切り替えない比較例の動作の一例を示すタイミングチャートである。

計時開始時刻ｔ_ｓｔにおいて、電源管理部１２０は、電源電圧ＶＤＤの供給を停止し、タイマ値を「０」にリセットする。また、発振回路２１０は、クロック信号ＣＬＫを生成し、カウンタ回路２５０は、そのクロック信号ＣＬＫに同期してタイマ値を増分する。

タイマ値が、切替時刻に対応する整数値Ｎ_ＳＥＬ１（例えば、「２４５」）に達するまでにおいて、制御回路２６０は、選択信号ＳＥＬＣに「０」を設定する。この期間のクロック信号ＣＬＫの周波数を３２．７６８キロヘルツ（ｋＨｚ）とすると、周期Ｔ_ＣＫは、約３０．５１８マイクロ秒（μｓ）である。

そして、図５におけるａに例示するようにタイマ値がＮ_ＳＥＬ１（「２４５」）以上となると、制御回路２６０は、選択信号ＳＥＬＣに「１」を設定する。これにより、定電流源２１１の接続先の容量素子が切り替えられ、周期は、ａ_１（例えば、「０．７６」）倍となる。タイマ値が整数値Ｎ_０（例えば、「２４６」）になると、電源管理部１２０は、電源電圧ＶＤＤの供給を再開する。タイマ値が初期値（「０」）から整数値Ｎ_０（「２４６」）になるまでの計測時間は、７．５ミリ秒（ｍｓ）であり、式２より、目標時刻に対する誤差ｄｔ_１は「０」ミリ秒（ｍｓ）である。

ここで、図５におけるｂに例示するように、スリープタイマー２００が容量素子を途中で切り替えずに計時を行った比較例について考える。この場合には、タイマ値が整数値Ｎ_０（「２４６」）になるまでの計測時間は、７．５ミリ秒（ｍｓ）からずれた値となってしまう。式１より、目標時刻に対する誤差ｄｔ_０は約「＋７．３２４」ミリ秒（ｍｓ）である。

図５におけるａおよびｂに例示したように、スリープタイマー２００が、定電流源２１１の接続先の容量素子を切り替えることにより、切り替えない場合と比較して、計時した時刻の目標時刻に対する誤差を低減することができる。すなわち、スリープタイマー２００が計時する時刻の精度を向上させることができる。

図６は、本技術の第１の実施の形態における切替時刻と正規化誤差ｄｔ_ｎとの関係の一例を示すグラフである。同図における縦軸は正規化誤差ｄｔ_ｎを示し、横軸は整数値Ｎ_ＳＥＬ１およびＮ_０の差を示す。また、同図における白丸は、容量素子２１３および２１４の容量比が、１：０．９９５の場合のプロットを示す。また、三角は、容量比が１：０．９９の場合のプロットを示し、黒丸は、容量比が１：０．９７の場合のプロットを示す。

ここで、正規化誤差ｄｔ_ｎは、次の式により表される。この正規化誤差ｄｔ_ｎの単位は、ｐｐｍ（parts per million）である。
ｄｔ_ｎ＝（ｄｔ_１／ｔ_ｅ）×１０^−６

また、図６のグラフにおいて、容量比以外の条件は、図５と同様である。すなわち、周期Ｔ_ＣＫは、１／（３２．７６８）ミリ秒（ｍｓ）であり、目標時刻は、７．５ミリ秒（ｍｓ）である。図６に例示するように、容量比により、誤差が最小となるときの整数値Ｎ_ＳＥＬ１は異なる。切替えない場合の正規化誤差は、約±４０８９ｐｐｍであるが、切替えにより、この正規化誤差を低減することができる。

［スリープタイマーの動作例］
図７は、本技術の第１の実施の形態におけるスリープタイマー２００の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、例えば、スリープタイマー２００にリセット信号が入力されたときに開始される。

スリープタイマー２００は、タイマ値を初期化し（ステップＳ９０１）、クロック信号ＣＬＫに同期してタイマ値を増分する（ステップＳ９０２）。そして、スリープタイマー２００は、タイマ値が、切替時刻に対応する整数値Ｎ_ＳＥＬ１であるか否かを判断する（ステップＳ９０３）。

タイマ値が整数値Ｎ_ＳＥＬ１である場合に（ステップＳ９０３：Ｙｅｓ）、スリープタイマー２００は、定電流源２１１の接続先の容量素子を切り替える（ステップＳ９０４）。タイマ値が整数値Ｎ_ＳＥＬ１でない場合（ステップＳ９０３：Ｎｏ）、または、ステップＳ９０４の後に、スリープタイマー２００は、ステップＳ９０２以降を繰り返し実行する。

なお、スリープタイマー２００は、クロック信号ＣＬＫに同期してタイマ値を増分しているが、減分してもよい。

このように、本技術の第１の実施の形態によれば、スリープタイマー２００において、計時した時刻が目標時刻に略一致するときの切替時刻で定電流源２１１の接続先を切り替えることにより、計時した時刻の目標時刻に対する誤差を低減することができる。

＜２．第２の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、スリープタイマー２００に容量素子２１３および２１４を設け、定電流源２１１の接続先をそれらの容量素子のいずれかに切り替えていた。しかし、この構成では、容量比や目標時刻の値によっては、精度を十分に向上させることができない場合がある。例えば、図６のグラフにおいて容量比が１：０．８５で、他の条件が同一である場合には、誤差は、±６１０ｐｐｍとなる。ＢＬＥの規格では、±５００ｐｐｍ以下が要求されるため、誤差をさらに低下させる必要がある。例えば、スリープタイマー２００が容量の異なる３つ以上の容量素子を備え、定電流源２１１の接続先をそれらの容量素子のいずれかに順に切り替えれば、さらに精度を向上させることができる。この第２の実施の形態のスリープタイマー２００は、定電流源２１１の接続先を３つ以上の容量素子のいずれかに順に切り替える点において第１の実施の形態と異なる。

図８は、本技術の第２の実施の形態における発振回路２１０の一構成例を示す回路図である。この第２の実施の形態の発振回路２１０は、スイッチ２１２の代わりにスイッチ２２１を備え、容量素子２２２をさらに備える点において第１の実施の形態と異なる。この容量素子２２２の静電容量は、容量素子２１３および２１４のいずれとも異なる。例えば、容量素子２２２の静電容量は、３つの容量素子の中で最小であるものとする。この容量素子２２２の静電容量は、容量素子２１３のａ_２倍である。ここで、ａ_２は、ａ_１未満の実数である。

スイッチ２２１は、選択信号ＳＥＬＣに従って、容量素子２１３、２１４および２２２のいずれかを選択して定電流源２１１に接続する。

第２の実施の形態の切替時刻演算部１３０は、式１および式２を用いて整数値Ｎ_０およびＮ_ＳＥＬ１を求める。次に、切替時刻演算部１３０は、次の式で表される誤差ｄｔ_２の絶対値が最小になるときの整数値Ｎ_ＳＥＬ２を求める。
ｄｔ_２＝ｔ_ｅ−Ｎ_ＳＥＬ１×Ｔ_ＣＫ−（Ｎ_ＳＥＬ２−Ｎ_ＳＥＬ１）×ａ_１×Ｔ_ＣＫ
−（Ｎ_０−Ｎ_ＳＥＬ２）×ａ_２×Ｔ_ＣＫ ・・・式３

制御回路２６０は、タイマ値が整数値Ｎ_ＳＥＬ１になったときに容量素子２１３から容量素子２１４に切り替えさせ、タイマ値が整数値Ｎ_ＳＥＬ２になったときに容量素子２１４から容量素子２２２に切り替えさせる。

図９は、本技術の第２の実施の形態における制御回路２６０の動作の一例を示す図である。タイマ値が、整数値Ｎ_ＳＥＬ１未満である場合に制御回路２６０は、選択信号ＳＥＬＣに「０」を設定して、静電容量が最大の容量素子２１３を選択させる。また、タイマ値が整数値Ｎ_ＳＥＬ１以上、かつ、Ｎ_ＳＥＬ２未満の場合に制御回路２６０は、選択信号ＳＥＬＣに「１」を設定して、静電容量が２番目に大きい容量素子２１４を選択させる。

また、タイマ値が整数値Ｎ_ＳＥＬ２以上の場合に制御回路２６０は、選択信号ＳＥＬＣに「２」を設定して、静電容量が最小の容量素子２２２を選択させる。

第２の実施の形態において容量比ａ_１を０．８５、容量比ａ_２を０．９９とし、目標時刻等の他の条件を第１の実施の形態と同様とする。この条件下で切替時刻演算部１３０は、式２を用いて整数値Ｎ_ＳＥＬ１を演算する。前述したようにスイッチ２２１が切り替えない場合の正規化誤差が約±４０８９ｐｐｍであるのに対し、整数値Ｎ_ＳＥＬ１に基づいて切替えを１回のみ行う場合の正規化誤差は、約±６１０ｐｐｍとなる。さらに、切替時刻演算部１３０は、式３を用いて整数値Ｎ_ＳＥＬ２を演算する。タイマ値が整数値Ｎ_ＳＥＬ１のときと、タイマ値がＮ_ＳＥＬ２のときとのそれぞれでスイッチ２２１が切替えを行う場合の正規化誤差は、約±４０．７ｐｐｍにまで低減する。

なお、スリープタイマー２００は、定電流源２１１の接続先を３つの容量素子にしているが、インピーダンスが互いに異なる４つ以上の容量素子を備えて定電流源２１１の接続先を、それらの容量素子のいずれかに切り替えてもよい。また、スリープタイマー２００は、容量素子の代わりに抵抗素子などの受動素子を切り替えてもよい。

このように、本技術の第２の実施の形態では、スリープタイマー２００が、定電流源２１１の接続先を３つの容量素子のいずれかに順に切り替えるため、切替え先の容量素子が２つの場合と比較して目標時刻に対する誤差をさらに低減することができる。

＜３．第３の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、スリープタイマー２００は、温度に依存してクロック信号ＣＬＫの周期Ｔ_ＣＫが変化しないことを前提として、定電流源２１１の接続先を切り替えていた。しかし、実際には、温度が変化すると発振回路２１０内の抵抗素子の抵抗値や、容量素子の静電容量が変動し、その結果、周期Ｔ_ＣＫが変化することがある。この周期Ｔ_ＣＫの変化は、時刻の精度を低下させてしまうため、温度に関わらず、周期Ｔ_ＣＫは一定であることが望ましい。この第３の実施の形態のスリープタイマー２００は、温度変化による周期Ｔ_ＣＫの変動を抑制する点において第１の実施の形態と異なる。

図１０は、本技術の第３の実施の形態における通信モジュール１００の一構成例を示すブロック図である。この第３の実施の形態の通信モジュール１００は、切替時刻演算部１３０の代わりに切替時刻演算部１３１を備える点において第１の実施の形態と異なる。

切替時刻演算部１３１は、スリープタイマー２００内の複数の受動素子のそれぞれの温度係数に基づいて、切替時刻に対応する整数値Ｎ_ＳＥＬ１を演算する。整数値Ｎ_ＳＥＬ１の演算方法の詳細については後述する。

図１１は、本技術の第３の実施の形態における発振回路２１０の一構成例を示す回路図である。この第３の実施の形態の発振回路２１０は、容量素子２１３および２１４の代わりに容量素子２３３を備え、抵抗素子２１７の代わりに抵抗素子２３１および２３２を備える点において第１の実施の形態と異なる。

抵抗素子２３１および２３２は、互いにインピーダンスが異なる。また、抵抗素子２３１の温度特性は、抵抗素子２３２と逆である。例えば、温度が高くなるほど、抵抗素子２３１のインピーダンスが大きくなるのに対し、抵抗素子２３２のインピーダンスは小さくなる。抵抗素子２３１の一端は、スイッチ２１２に接続され、他端は接地端子に接続される。抵抗素子２３２の一端もスイッチ２１２に接続され、他端は接地端子に接続される。

また、抵抗素子２３１および２３２のインピーダンスは可変であり、製品出荷後においてユーザは、それらの値をレジスタ設定により調整することができる。

第３の実施の形態のスイッチ２１２は、選択信号ＳＥＬＲに従って、定電流源２１１の接続先を抵抗素子２３１および２３２のいずれかに接続する。

容量素子２３３の一端は、定電流源２１６とスイッチ２１５の一端とコンパレータ２１８の非反転入力端子（＋）とに接続され、他端は接地端子に接続される。コンパレータ２１８は、反転入力端子（−）の入力電圧Ｖｒｅｆと、非反転入力端子（＋）の入力電圧Ｖｉｎとを比較する。

また、スイッチ２１５は、クロック信号ＣＬＫがローレベルからハイレベルに反転したときに閉状態となり、容量素子２３３を放電させる。これにより、入力電圧Ｖｉｎが初期化される。

図１２は、本技術の第３の実施の形態における抵抗素子２３１および２３２の温度特性の一例を示すグラフである。同図におけるａは、抵抗素子２３１の温度特性の一例を示すグラフである。同図におけるｂは、抵抗素子２３２の温度特性の一例を示すグラフである。また、同図における縦軸は、抵抗素子の抵抗値を示し、横軸は温度を示す。

図１２におけるａに例示するように、ある測定温度における抵抗素子２３１の抵抗値Ｒｐは次の式により表される。
Ｒｐ＝Ｒｐ_０＋ｍ_ｐ×ｄＴ ・・・式４
上式において、Ｒｐ_０は、所定の基準温度のときの抵抗素子２３１の抵抗値である。ｍ_ｐは、抵抗素子２３１の温度係数である。ｄＴは、基準温度と測定温度との差である。また、温度の単位は、例えば、ケルビン（Ｋ）である。

一方、図１２におけるｂに例示するように、ある測定温度における抵抗素子２３２の抵抗値Ｒｎは次の式により表される。
Ｒｎ＝Ｒｎ_０−ｍ_ｎ×ｄＴ ・・・式５
上式において、Ｒｎ_０は、所定の基準温度のときの抵抗素子２３２の抵抗値である。また、ｍ_ｎは、抵抗素子２３２の温度係数である。

前述したようにクロック信号ＣＬＫの周期は、時定数ＣＲに比例する。静電容量Ｃも温度に依存して変動することがあるが、一般的に、静電容量Ｃと比較して抵抗値の変化の方が支配的であるため、容量素子２３３の静電容量Ｃは、一定とする。静電容量Ｃを一定とすると、式４より次の式が導かれる。
Ｔ_ＣＫｍ＝Ｔ_ＣＫｍ０＋ｍ_ｐ×ｄＴ_ＣＫ ・・・式６
上式において、Ｔ_ＣＫｍは、抵抗素子２３１に接続した際の測定温度における周期である。Ｔ_ＣＫｍ０は、抵抗素子２３１に接続した際の基準温度における周期である。また、ｄＴ_ＣＫは、抵抗素子２３１に接続した際の測定温度における周期とＴ_ＣＫｍ０との差を温度係数ｍ_ｐにより割った場合の商である。

一方、式５より次の式が導かれる。
Ｔ_ＣＫｎ＝Ｔ_ＣＫｎ０−ｍ_ｎ×ｄＴ_ＣＫ ・・・式７
上式において、Ｔ_ＣＫｎは、抵抗素子２３２に接続した際の測定温度における周期である。Ｔ_ＣＫｎ０は、抵抗素子２３２に接続した際の基準温度における周期である。

式６および式７を式２に代入すると次の式が得られる。
ｄｔ_１＝ｔ_ｅ−Ｎ_ＳＥＬ１×（Ｔ_ＣＫｍ０＋ｍ_ｐ×ｄＴ_ＣＫ）
−（Ｎ_０−Ｎ_ＳＥＬ１）×（Ｔ_ＣＫｎ０−ｍ_ｎ×ｄＴ_ＣＫ）…式８

式８において温度差ｄＴに応じたｄＴ_ＣＫの項を消去するには、次の式を満たすＮ_ＳＥＬ１を設定すればよい。
Ｎ_ＳＥＬ１：（Ｎ_０−Ｎ_ＳＥＬ１）＝ｍ_ｎ：ｍ_ｐ ・・・式９

式９を満たすＮ_ＳＥＬ１を設定した場合の誤差ｄｔ_１は、次の式により表される。
dt₁=t_e-N_SEL1×T_CKm0-(N₀-N_SEL1)×T_CKn0 ・・・式１０

式１０により表される誤差ｄｔ_１は、「０」になるとは限らないが、許容範囲内であるものとする。切替時刻演算部１３１は、式１を用いて整数値Ｎ_０を演算し、次に式９を満たすＮ_ＳＥＬ１を演算する。

式９に例示したように、温度係数ｍ_ｐおよびｍ_ｎに基づいて切替時刻を求めて切り替えることにより、温度差ｄＴに応じたｄＴ_ＣＫの項を消去することができる。これにより、スリープタイマー２００は、誤差を許容範囲内に低減しつつ、温度に依存して周期が変動することを抑制することができる。

なお、スリープタイマー２００は、２つの抵抗素子を切り替えているが、温度特性の異なる３つ以上の抵抗素子を備え、それらを順に切り替えてもよい。また、スリープタイマー２００は、抵抗素子の代わりに容量素子などの受動素子を切り替えてもよい。なお、抵抗素子２３１および２３２は、特許請求の範囲に記載の受動素子の一例である。

このように、本技術の第３の実施の形態によれば、温度特性に基づいて求めた切替時刻で抵抗素子を切り替えるため、温度変化による周期の変動を抑制することができる。

なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。

また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray（登録商標）Disc）等を用いることができる。

なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。

なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）互いにインピーダンスの異なる複数の受動素子と、
選択信号に従って前記複数の受動素子のいずれかを選択して電流を供給するスイッチと、
前記複数の受動素子のうち前記選択された受動素子に生じた第１の電圧と第２の電圧とを比較して当該比較結果を周期信号として出力するコンパレータと、
前記周期信号が所定値に変化するたびに前記第１および第２の電圧の一方を初期化する初期化部と、
前記周期信号に同期して計数値を計数してタイマ値として出力するカウンタ回路と、
前記タイマ値が所定の切替時刻を示すときに前記選択信号により前記電流の供給先を変更させる制御回路と
を具備する計時回路。
（２）前記第２の電圧を生成する抵抗素子をさらに具備し、
前記複数の受動素子のそれぞれは容量素子であり、
前記初期化部は、前記周期信号が所定値に変化するたびに前記第１の電圧を初期化する
前記（１）記載の計時回路。
（３）前記第２の電圧を生成する容量素子をさらに具備し、
前記複数の受動素子のそれぞれは抵抗素子であり、
前記初期化部は、前記周期信号が所定値に変化するたびに前記第２の電圧を初期化する
前記（１）記載の計時回路。
（４）前記複数の受動素子の個数は２個より多く、
前記所定の切替時刻は、複数の時刻を含む
前記（１）から（３）のいずれかに記載の計時回路。
（５）前記複数の受動素子のそれぞれの前記インピーダンスの温度特性は、互いに異なる
前記（１）から（４）のいずれかに記載の計時回路。
（６）互いにインピーダンスの異なる複数の受動素子と、
選択信号に従って前記複数の受動素子のいずれかを選択して電流を供給するスイッチと、
前記複数の受動素子のうち前記選択された受動素子に生じた第１の電圧と第２の電圧とを比較して当該比較結果を周期信号として出力するコンパレータと、
前記周期信号が所定値に変化するたびに前記第１および第２の電圧の一方を初期化する初期化部と、
前記周期信号に同期して計数値を計数してタイマ値として出力するカウンタ回路と、
前記タイマ値が所定の切替時刻を示すときに前記選択信号により前記電流の供給先を変更させる制御回路と、
所定の目標時刻に基づいて前記所定の切替時刻を演算する切替時刻演算部と
を具備する電子機器。
（７）前記切替時刻演算部は、前記所定の目標時刻に対する前記タイマ値の誤差が最小となるときの前記切替時刻を演算する
前記（６）記載の電子機器。
（８）前記複数の受動素子のそれぞれの前記インピーダンスの温度特性は、互いに異なり、
前記切替時刻演算部は、前記温度特性に基づいて前記周期信号の周期が温度に依存しないときの前記切替時刻を演算する
前記（６）記載の電子機器。
（９）選択信号に従って互いにインピーダンスの異なる複数の受動素子のいずれかを選択して電流を供給する選択手順と、
前記複数の受動素子のうち前記選択された受動素子に生じた第１の電圧と第２の電圧とを比較して当該比較結果を周期信号として出力する比較手順と、
前記周期信号が所定値に変化するたびに前記第１および第２の電圧の一方を初期化する初期化手順と、
前記周期信号に同期して計数値を計数してタイマ値として出力する計数手順と、
前記タイマ値が所定の切替時刻を示すときに前記選択信号により前記電流の供給先を変更させる制御手順と
を具備する計時回路の制御方法。

１００ 通信モジュール
１１０ 通信処理部
１２０ 電源管理部
１３０、１３１ 切替時刻演算部
２００ スリープタイマー
２１０ 発振回路
２１１、２１６ 定電流源
２１２、２１５、２２１ スイッチ
２１３、２１４、２２２、２３３ 容量素子
２１７、２３１、２３２ 抵抗素子
２１８ コンパレータ
２５０ カウンタ回路
２６０ 制御回路

Claims (9)

1. 互いにインピーダンスの異なる複数の受動素子と、
   選択信号に従って前記複数の受動素子のいずれかを選択して電流を供給するスイッチと、
   前記複数の受動素子のうち前記選択された受動素子に生じた第１の電圧と第２の電圧とを比較して当該比較結果を周期信号として出力するコンパレータと、
   前記周期信号が所定値に変化するたびに前記第１および第２の電圧の一方を初期化する初期化部と、
   前記周期信号に同期して計数値を計数してタイマ値として出力するカウンタ回路と、
   前記タイマ値が所定の切替時刻を示すときに前記選択信号により前記電流の供給先を変更させる制御回路と
   を具備する計時回路。
2. 前記第２の電圧を生成する抵抗素子をさらに具備し、
   前記複数の受動素子のそれぞれは容量素子であり、
   前記初期化部は、前記周期信号が所定値に変化するたびに前記第１の電圧を初期化する
   請求項１記載の計時回路。
3. 前記第２の電圧を生成する容量素子をさらに具備し、
   前記複数の受動素子のそれぞれは抵抗素子であり、
   前記初期化部は、前記周期信号が所定値に変化するたびに前記第２の電圧を初期化する
   請求項１記載の計時回路。
4. 前記複数の受動素子の個数は２個より多く、
   前記所定の切替時刻は、複数の時刻を含む
   請求項１記載の計時回路。
5. 前記複数の受動素子のそれぞれの前記インピーダンスの温度特性は、互いに異なる
   請求項１記載の計時回路。
6. 互いにインピーダンスの異なる複数の受動素子と、
   選択信号に従って前記複数の受動素子のいずれかを選択して電流を供給するスイッチと、
   前記複数の受動素子のうち前記選択された受動素子に生じた第１の電圧と第２の電圧とを比較して当該比較結果を周期信号として出力するコンパレータと、
   前記周期信号が所定値に変化するたびに前記第１および第２の電圧の一方を初期化する初期化部と、
   前記周期信号に同期して計数値を計数してタイマ値として出力するカウンタ回路と、
   前記タイマ値が所定の切替時刻を示すときに前記選択信号により前記電流の供給先を変更させる制御回路と、
   所定の目標時刻に基づいて前記所定の切替時刻を演算する切替時刻演算部と
   を具備する電子機器。
7. 前記切替時刻演算部は、前記所定の目標時刻に対する前記タイマ値の誤差が最小となるときの前記切替時刻を演算する
   請求項６記載の電子機器。
8. 前記複数の受動素子のそれぞれの前記インピーダンスの温度特性は、互いに異なり、
   前記切替時刻演算部は、前記温度特性に基づいて前記周期信号の周期が温度に依存しないときの前記切替時刻を演算する
   請求項６記載の電子機器。
9. 選択信号に従って互いにインピーダンスの異なる複数の受動素子のいずれかを選択して電流を供給する選択手順と、
   前記複数の受動素子のうち前記選択された受動素子に生じた第１の電圧と第２の電圧とを比較して当該比較結果を周期信号として出力する比較手順と、
   前記周期信号が所定値に変化するたびに前記第１および第２の電圧の一方を初期化する初期化手順と、
   前記周期信号に同期して計数値を計数してタイマ値として出力する計数手順と、
   前記タイマ値が所定の切替時刻を示すときに前記選択信号により前記電流の供給先を変更させる制御手順と
   を具備する計時回路の制御方法。

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