半導體裝置和時鐘校正方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半導體裝置和時鐘校正方法。頻率誤差計算器電路基于基本時鐘和具有比基本時鐘更高頻率的基準時鐘來計算頻率誤差。操作時鐘生成器電路輸出操作時鐘，基于通過頻率誤差計算器電路計算的頻率誤差已經(jīng)校正了該操作時鐘的誤差。開關控制電路輸出開-關控制信號，該開-關控制信號指定頻率誤差計算器電路基于通過頻率誤差計算器電路計算的頻率誤差計算基本時鐘的頻率誤差的計算定時。
【專利說明】半導體裝置和時鐘校正方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]通過引用將包括說明書、附圖和摘要的2012年11月I日提交的日本專利申請N0.2012-241624的公開的全部內容合并于此。
【技術領域】
[0003]本發(fā)明涉及半導體裝置和時鐘校正方法。
【背景技術】
[0004]許多的信息裝置包含晶體振蕩器(主要是音叉晶體振蕩器)。音叉晶體振蕩器具有例如32.768kHz的振蕩器頻率。將32.768kHz頻率除以215的頻率給出IHz的頻率。因此對于包含音叉晶體振蕩器的振蕩器電路的輸出時鐘被用作被稱為RTC (實時時鐘或者實時計數(shù)器)的操作時鐘。
[0005]顧名思義，RTC是用于計數(shù)時間的電路。一旦操作已經(jīng)開始，那么RTC持續(xù)操作直到電力的供應被切斷。為了持續(xù)地執(zhí)行此類型的操作，RTC必須以低功率消耗操作。
[0006]然而，這種具有32.768kHz的頻率的音叉晶體振蕩器通常具有呈現(xiàn)負二次曲線的溫度特性。更加具體地，這種音叉晶體振蕩器具有在常溫(大約25度)到達最高點的負二次特性。此音叉晶體振蕩器具有在-40度和90度的溫度附近大約-1OOppm (百萬分率)的頻率偏差。例如，在-1OOppm的頻率偏差，此誤差等于8.64秒的日誤差，這在時鐘精確度方面不令人滿意。因此為了達到高精確度的振蕩器頻率(通常大約±10ppm)，必須校正從具有內部音叉晶體振蕩器的振蕩器電路輸出的輸出時鐘(脈沖)。
[0007]日本未經(jīng)審查的專利申請公布N0.2000-315121公開一種具有簡單結構的RTC電路，其執(zhí)行時間校正。RTC電路包含振蕩器，其在基本時鐘(例如32.768kHz的頻率)下振蕩，并且從細分基本時鐘生成分頻信號。同時，利用具有比基本時鐘更高的速度和更高的精確度的基準時鐘來計算從振蕩器輸出的基本時鐘的頻率誤差。RTC內的具有此校正功能的振蕩器利用分頻信號作為時鐘，并且將固定值加到頻率誤差以輸出累積的值的MSB(最高有效位)作為校正時鐘。在校正時鐘的生成期間累加頻率誤差，并且在當累積的值被反映到上述MSB時的時間通過改變時鐘狀態(tài)校正頻率誤差。
[0008]日本未經(jīng)審查專利申請公布N0.2009-222486公開一種用于以低功率消耗執(zhí)行時間校正的時鐘裝置。此時鐘裝置通過利用從晶體振蕩器輸出的時鐘信號執(zhí)行晶體振蕩器的誤差校正，以測量從GPS接收器輸出的基準IPPS信號與基于從晶體振蕩器輸出的信號生成的IPPS信號之間的時間差分(頻率誤差)。然而，此時鐘裝置的校正精確度不令人滿意，因為基于從需校正的晶體振蕩器輸出的時鐘信號來計算和校正誤差。

【發(fā)明內容】

[0009]達到如已經(jīng)描述的高精確度(通常大約± IOppm)的振蕩器頻率要求從具有內部音叉晶體振蕩器的振蕩器電路校正輸出時鐘。另一方面，利用音叉晶體振蕩器的RTC要求以低功率消耗操作。
[0010]在振蕩器頻率的操作期間，必須計算校正前的時鐘中的頻率誤差的范圍。然而，有更多的電路在頻率誤差的計算期間操作。這些操作電路增加電流消耗并且也增加功耗。另一方面，如果不持續(xù)長時間段來計算用于校正振蕩器頻率的頻率誤差，則會降低電流消耗，但是導致較低的校正精確度。因此，換言之，在校正精確度和功耗之間存在權衡關系。
[0011]在日本未經(jīng)審查專利申請公布N0.2000-315121 (在日本未經(jīng)審查專利申請公布N0.2000-315121中的段落0033)中公開的RTC電路的描述假定存在固定的校正間隔(用于計算頻率誤差的時段)。由于此固定間隔，當出現(xiàn)了溫度波動時，出現(xiàn)或者功耗大或者校正精確度低的問題。
[0012]S卩，公開的技術具有不能夠以良好的精確度校正時鐘信號同時避免功耗增加的問題。
[0013]下面在本說明書和附圖中的描述中闡明其他的問題和新穎的特征。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的方面的半導體裝置利用第一時鐘中的頻率誤差以生成校正時鐘，并且還根據(jù)第一時鐘的頻率誤差設定重新計算第一時鐘的頻率誤差的定時。
[0015]本實施例(本發(fā)明的方面)的半導體裝置能夠以最小的功耗生成高精確度的校正時鐘。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是示出包含第一實施例的MCU (半導體裝置)的電子設備電力計裝置的結構的框圖；
[0017]圖2是示出第一實施例的MCU (半導體裝置)的結構的框圖；
[0018]圖3是示出第一實施例的時鐘校正電路的結構的框圖；
[0019]圖4是示出第一實施例的觸發(fā)器內的寄存器的結構的圖；
[0020]圖5是示出第一實施例的基本時鐘(a)的校正值與頻率誤差之間的關系的圖；
[0021]圖6是示出對于第一實施例的操作時鐘生成器電路內的各個電路的輸出信號的定時圖；
[0022]圖7是示出第一實施例的操作時鐘校正電路的運作的定時圖；
[0023]圖8是示出第一實施例的頻率誤差計算器電路的結構的框圖；
[0024]圖9是示出第一實施例的基本時鐘(a)的頻率誤差與計數(shù)值(j)之間的關系的表;
[0025]圖10是示出第一實施例的開-關控制電路的結構的框圖；
[0026]圖11是示出通過第一實施例的期望值存儲電路保留的數(shù)據(jù)的表；
[0027]圖12是示出通過第一實施例的控制信號生成器電路保留的數(shù)據(jù)的表；
[0028]圖13是示出音叉晶體振蕩器的溫度特性的圖；
[0029]圖14是示出第一實施例的基準振蕩器的結構的示例的框圖；
[0030]圖15是示出第一實施例的基準振蕩器的結構的示例的框圖；
[0031]圖16是示出第一實施例的MUClO和基準振蕩器中的總電流消耗轉變的圖；
[0032]圖17是示出第二實施例的開-關控制電路的結構的框圖；
[0033]圖18是示出對于第二實施例中的和比特值(I)和達到高電平的開-關控制信號(h)的間隔的不例的圖；
[0034]圖19是示出第三實施例的開-關控制電路的結構的框圖；
[0035]圖20是示出第四實施例的開-關控制電路的結構的框圖；
[0036]圖21是示出第五實施例的開-關控制電路的結構的框圖；
[0037]圖22是示出第六實施例的開-關控制電路的結構的框圖；
[0038]圖23是示出通過第六實施例的期望值存儲電路保留的數(shù)據(jù)的表；
[0039]圖24是示出用于描述在存儲在第六實施例的前誤差存儲電路中的值和計數(shù)值(j)之間的關系的數(shù)據(jù)的表；
[0040]圖25是示出通過第六實施例的控制信號生成器電路保留的數(shù)據(jù)的表；
[0041]圖26是示出另一實施例的MCU (半導體裝置)的結構的框圖；
[0042]圖27是示出另一實施例的MCU (半導體裝置)的結構的框圖；以及
[0043]圖28是示出另一實施例的MCU (半導體裝置)的結構的框圖。
【具體實施方式】
[0044]第一實施例
[0045]下面描述本實施例的MCU (半導體裝置)，同時必要時參考附圖。在附圖中，分配了相同的附圖標記的處理單元是本質上相同的處理單元并且有關的(冗余的)描述被省略。
[0046]圖1是示出電力計裝置I的結構的框圖，電力計裝置I作為合并有本實施例的MCU(半導體裝置)的電子設備的一個示例。
[0047]<電力計裝置I的結構>
[0048]電力計裝置I包括MCU (微控制單元)10、測量對象單元20、測量LSI (大規(guī)模集成)30、IXD (液晶顯示)面板40、EEPR0M50、以及各種類型的外部接口(卡IC51、IrDA IC54、RS485IC55、PLC調制解調器56)。卡IC51是能夠耦合到各種類型的卡式裝置(IC卡52、ESAM53)的外部接口。
[0049]測量對象單元20在內部包括諸如分流電阻和CT (電流感測變換器)的電流檢測傳感器。測量LSI30測量在測量對象單元20中的功率消耗并且通知MCUlO測量結果。IXD面板40顯示通過MCUlO計算的功率費用等等。
[0050]外部接口(卡IC51、IrDA IC54、RS485IC55、PLC調制解調器56)被設計為許可通過MCUlO內的324耦合到UART (通用異步接收器發(fā)射器)321并且輸入和輸出各種類型的信息。EEPROM (電可擦寫可編程只讀存儲器)50是耦合到MCUlO內的IIC325的存儲裝置。EEPR0M50內部存儲賬單信息。
[0051]在此所提及的賬單信息是示出對于各個時段的賬單總數(shù)和電功率量之間的關系的信息。例如，賬單信息是以表格形式示出的信息，諸如在白天時段(早6點至晚8點)每千瓦小時的賬單總數(shù)；和在夜晚時段(晚8點至早6點)每千瓦小時的賬單總數(shù)。
[0052]MCUlO執(zhí)行處理以從通過測量LSI20計算的電功率量計算賬單總數(shù)。MCUlO包含時鐘校正電路100、CPU (中央處理單元)300、存儲器310、UART320至UART324、以及IIC325。
[0053]時鐘校正電路100是電路，在本示例中，該電路能夠用作所謂的RTC (實時時鐘)并且耦合到MCUlO的外部端子170。在檢查操作時(在測試期間)，用于電力計裝置I的管理器計數(shù)從外部端子170輸出的時鐘信號的頻率，并且測試是否提供所要求的分辨能力。必要時，時鐘校正電路100將被計數(shù)的時間信息供應給CPU300和其他地方。稍后參考圖3等等描述關于時鐘校正電路100的內部結構和操作的詳細信息。
[0054]CPU300是實現(xiàn)MCUlO內的不同類型的控制的中央處理單元。CPU300基于從EEPR0M50加載的賬單信息、從時鐘校正電路100供應的時間信息、以及從測量LSI30供應的關于功率消耗量的信息計算賬單總數(shù)。CPU300將計算的賬單總數(shù)輸出到適當?shù)耐獠吭O備(諸如打印機)或者IXD面板40。
[0055]例如存儲器310是ROM (只讀存儲器)或者是RAM (隨機存取存儲器)并且存儲各種類型的信息。在上面的描述中，EEPR0M50存儲賬單信息，然而存儲器310也可以存儲賬單信息。UART320至324耦合到測量LSI30或者外部接口(卡IC51等等)并且控制各種類型的信息的輸入/輸出。
[0056]雖然在圖1中未示出，但是MCUlO包括溫度傳感器、A/D轉換器、以及時間振蕩器等等。稍后參考圖2等等給出更加詳細的描述。
[0057]如在附圖中示出的MCUlO包括外部端子170，該外部端子170被耦合到時鐘校正電路100。雖然稍后詳細地描述，在輸出選擇器寄存器140的設定值中設定時鐘信號的類型(操作時鐘(f)、非校正的基本時鐘(a))。稍后描述的選擇器130，根據(jù)輸出選擇寄存器140中的設定值選擇輸出時鐘信號并且從外部端子170輸出所選擇的時鐘信號。操作時鐘是如隨后描述的在MCUlO內校正其頻率誤差的時鐘，并且具有高精確度，然而較高的精確度導致功率消耗增加。
[0058]<時鐘校正電路100和外圍電路的結構>
[0059]參考圖2描述時鐘校正電路100的整體結構。時鐘校正電路100包括操作時鐘生成器電路110(校正時鐘生成器電路)、時鐘計數(shù)器120、選擇器130、輸出選擇器寄存器140、頻率誤差計算器電路150 (頻率誤差計算器單元)、以及開-關控制電路160 (控制電路)。選擇器130被耦合到外部端子170。
[0060]將基本時鐘(第一時鐘)從時鐘振蕩器210供應到時鐘校正電路100內的操作時鐘生成器電路110。時鐘振蕩器210是用于生成基本時鐘(a)的振蕩器。在下面的描述中，基本時鐘(a)頻率是32.768kHz。通過時鐘振蕩器210生成的基本時鐘(a)在大多數(shù)情況下具有到達電力計裝置I不容許的程度的頻率誤差。時鐘振蕩器210將被生成的基本時鐘Ca)供應到操作時鐘生成器電路110。
[0061]基準振蕩器220是用于生成大約I至20MHz的高速時鐘信號(在下面的描述中被命名為基準時鐘(g)或者第二時鐘)的振蕩器電路。稍后描述的開-關控制電路將二進制開-關控制信號輸入到基準振蕩器220。僅在當輸入有高電平(指示開的值)的開-關控制信號(h)時的情況下，基準振蕩器220將基準時鐘信號(g)輸出到頻率誤差計算器電路150。稍后參考圖13和圖14描述基準振蕩器220的結構不例。
[0062]操作時鐘生成器電路110從在附圖中未示出的寄存器(存儲單元)加載固定值(稍后參考圖5進行描述)。操作時鐘生成器電路110輸出操作時鐘(f),操作時鐘(f)的在基本時鐘(a)中的頻率誤差根據(jù)固定值和輸入的計數(shù)值(j)而被校正。計數(shù)值(j)是能夠被轉換成基本時鐘(a)的頻率誤差的值。在下面的描述中，操作時鐘(f)是一赫茲時鐘信號，其在基本時鐘(a)中的頻率誤差基于基本時鐘(a) (32.768kHz)被校正。在本實施例中，頻率誤差計算器電路150計算可轉換成基本時鐘(a)的頻率誤差(ppm)的計數(shù)值(j)。操作時鐘生成器電路Iio將操作時鐘(f)供應到時鐘計數(shù)器120和選擇器130。稍后參考圖3至圖7詳細地描述操作時鐘生成器電路110的結構。
[0063]時鐘計數(shù)器120是通過向上計數(shù)從操作時鐘生成器電路110輸出的操作時鐘(f)來測量真實世界時間的計數(shù)器。例如，時鐘計數(shù)器120內部包括分別計數(shù)到60秒、60分鐘、以及24小時(在附圖中未示出)的計數(shù)器。必要時，時鐘計數(shù)器120將計數(shù)的時間信息(秒、分鐘、小時)供應給CPU300。
[0064]選擇器130根據(jù)被存儲在輸出選擇器寄存器140中的值選擇操作時鐘(f)或者基本時鐘(a)，并且將所選擇的時鐘供應給外部端子160。電力計裝置I的用戶(例如，電力計裝置I的管理員)能夠將輸出選擇器寄存器140的值重寫為可選的定時。
[0065]開-關控制電路160將開-關控制信號(h)輸入到頻率誤差計算器電路150。當開-關控制信號(h)是處于高電平(指示開的值)時，頻率誤差計算器電路150利用通過基準振蕩器220輸出的基準時鐘(g)來計算基本時鐘(a)的頻率誤差(計數(shù)值(j ))。換言之，頻率誤差計算器電路150在通過開-關控制信號(h)指示的定時計算基本時鐘(a)的頻率錯誤(計數(shù)值(j))。頻率誤差計算器電路150將計算的基本時鐘(a)的頻率誤差(計數(shù)值(j))供應給操作時鐘生成器電路110和開-關控制電路160。稍后參考圖8描述頻率誤差計算器電路150。
[0066]開-關控制電路160基于從頻率誤差計算器電路150輸入的頻率誤差(計數(shù)值(j))生成開-關控制信號(h)。開-關控制信號(h)是指示在如已經(jīng)描述的操作狀態(tài)下是否要設定基準振蕩器220和頻率誤差計算器電路150的二進制信號。在本示例中，如果開-關控制信號是處于高電平，則值被設定指示操作。根據(jù)計數(shù)值(j )的大小，開-關控制電路160調節(jié)間隔直到開-關控制信號(h)接下來達到高電平。稍后參考圖10詳細地描述開-關控制電路160的結構。
[0067]<操作時鐘生成器電路110的結構和操作>
[0068]接下來參考圖3描述操作時鐘生成器電路110的結構。操作時鐘生成器電路110包括校正間隔生成器電路111、選擇器112、加法器113、FF (觸發(fā)器)114、以及操作時鐘校正電路115。操作時鐘生成器電路110基于通過頻率誤差計算器電路150計算的頻率誤差(計數(shù)值(j ))來生成校正了頻率誤差的校正時鐘。
[0069]校正間隔生成器電路111基于例如是IHz的單脈沖(在32768個時鐘當中的32767個時鐘是低電平時鐘脈沖的情況下，具有僅持續(xù)一個時鐘的高電平的信號)的基本時鐘(a)生成用于報告固定定時的校正間隔信號(b)。校正間隔生成器電路111具有內部除法器(2的15次冪)并且生成上述校正間隔信號(b)并且將生成的信號(b)供應給選擇器112和操作時鐘校正電路115。校正間隔生成器電路111可以是許可生成能夠報告固定定時的信號的任何結構使得校正間隔信號(b)的頻率沒有被限于1Hz。在下面的描述中，校正間隔信號(b)的頻率被設定為IHz (單脈沖)。
[0070]當校正間隔信號(b)是高電平時，選擇器112將校正的值供應給加法器113，并且當是低電平時，將固定值B供應給加法器113時。如果在基本時鐘(a)中不存在頻率誤差，則校正的值和固定值B是相同的值。稍后與觸發(fā)器114的操作一起描述用于設定校正的值和固定值B的方法。
[0071]加法器113合計選擇器112的輸出值(C)和觸發(fā)器114的輸出值(寄存器值(d))，并且將合計的結果供應給觸發(fā)器114的數(shù)據(jù)端子。
[0072]觸發(fā)器114操作作為時鐘端子輸入的基本時鐘(a)。觸發(fā)器114包含η比特寄存器。在下面的描述中，通過觸發(fā)器114保留的寄存器的值被描述為寄存器值(d)?；緯r鐘Ca)是32.768kHz,因此在一秒鐘的時間段，觸發(fā)器114將觸發(fā)器114的寄存器值(d)和選擇器112的輸出值(c)的合計值加載到寄存器值(d) 32768次。然后觸發(fā)器114將寄存器值(d)供應到操作時鐘校正電路115。更加具體地，觸發(fā)器114向操作時鐘校正電路115供應操作時鐘(e)，操作時鐘(e)的值在寄存器值(d)中的高第二比特切換的切換定時改變。
[0073]圖4是示出觸發(fā)器114內的寄存器的結構的圖。在一秒鐘的時間段中，寄存器被重寫32768次。觸發(fā)器114中最高比特是指示正負比特值的比特。高第二比特(指定的比特)值是示出被供應到操作時鐘校正電路115的時鐘信號的狀態(tài)的值。時鐘信號用作操作時鐘(稍后描述的通過操作時鐘校正電路115校正之前的操作時鐘(e))。如果在基本時鐘Ca)中不存在頻率誤差，則校正值和固定值B是相同的值，并且寄存器內的值被增加32768次(215)。因此寄存器必須具有16比特(示出正值的I比特+15個比特(215))或者更多的比特寬度。圖4示出具有21比特的比特寬度的寄存器。
[0074]固定值B被設定為當加32768次時寄存器值(d)中的高第二比特改變到的值。換言之，固定值B是根據(jù)所要求的操作時鐘(e)的頻率被建立的值。在低第六比特(高16(1+15)比特)設定I的值用作固定值B。
[0075]例如，假定寄存器中的數(shù)據(jù)寬度被設定為上述的16比特，通過校正值可調節(jié)的頻率誤差的最小單位(校正分辨率)是30.5ppm (1/215)。如果降低校正分辨率是優(yōu)選的，則寄存器能夠被擴展到比通過固定值B重寫的比特更低側。比特寬度擴展到更低側越大越大，通過校正值表達的頻率誤差變得越窄，使得校正分辨率能夠變得更小。如果寬度被擴展了m個比特，則校正分辨率變成(l/215+m)。如果m=5，則校正分辨率變成0.95ppm (1/215+5)，這滿足電力工業(yè)市場所要求的lppm。在下面的描述中，M=5。換言之，用于寄存器值(d)的數(shù)據(jù)寬度被設定為21個比特。固定值B是以十六進制表示的000020H。
[0076]接下來描述用于從基本時鐘(a)的頻率誤差計算校正值的方法。計數(shù)值(j)可轉換成ppm格式(稍后描述)，因此描述用于在轉換成ppm格式之后計算校正值的方法。寄存器值(d)的數(shù)據(jù)寬度是21個比特(示出正或負的I個比特+20個比特)，并且因此寄存器值(d)的LSB (最低有效比特)對應于0.95ppm (1/220)。例如，頻率誤差0.95ppm對應于000001H(十六進制)，并且通過利用2的補式，頻率誤差-0.95ppm對應于1FFFFFH (十六進制)。雖然稍后將會描述，但是頻率誤差計算器電路150以用于計數(shù)值(j)的格式將頻率誤差輸入到操作時鐘生成器電路110。操作時鐘生成器電路110將計數(shù)值(j)轉換成頻率誤差(ppm)并且然后將頻率誤差轉換成校正值。雖然在附圖中未示出，但是用于執(zhí)行轉換的處理器單元在操作時鐘生成器電路110內。
[0077]當校正間隔信號(b)已經(jīng)達到高電平時增加校正值。換句話重述，當校正間隔信號(b)已經(jīng)達到高電平時不增加固定值B。因此，通過將固定值B和在基本時鐘(a)的頻率誤差被轉換成與寄存器值(d)相對應的值(誤差值)的情況下的值[Si]相加，來計算校正值。更加具體地，通過利用下面[公式I]中示出的公式來計算當寄存器值(d)的數(shù)據(jù)寬度是21比特時的校正值。[公式I]中的“106”是由于是處于百萬分之一的ppm。例如，如果頻率誤差是0.95ppm，則校正值是000021H (十六進制)。如果頻率誤差是-0.95ppm，則校正值是OOOOira (十六進制)。如果寄存器值(d)的數(shù)據(jù)寬度是21比特，則在圖5中示出基本時鐘(a)的頻率誤差和校正值之間的關系。為了通過將固定值B和誤差值相加來計算校正值，加法器113在一秒鐘的時間段內累計加上固定值B32768次，并且在累積加結果中僅執(zhí)行與反映(加或減)誤差值的處理相同的處理一次。
[0078][公式I]
[0079]校正值=(頻率誤差[ppm] X 220/106)十六進制+000020H
[0080]圖6是示出對于操作時鐘生成器電路110內的各個電路的輸出信號的時序圖。為了闡明描述，圖6中的校正值被永久地設定為000021H。
[0081]在一秒鐘的時間段內，基本時鐘(a)中值的切換出現(xiàn)32768次。以每32768次中一次的比率(定時T12)，僅在基本時鐘(a)的一個周期中，校正間隔信號(b)達到高電平。僅在校正間隔信號(b)達到高電平的時間段(定時T12)中，選擇器的選擇器值(c)達到校正值000021H，并且在所有其他定時是作為固定值B的000020H。
[0082]寄存器值(d)累加選擇器的選擇器值(C)并且在切換寄存器內的高第二比特值的定時(定時Tll)改變操作時鐘(e)中的值。以十六進制表示來表達圖6中的寄存器值(d)，使得當寄存器值(d)從07xxxxH (X是可選的)轉移至08xxxxH (x是可選的)時操作時鐘(e)切換成高電平,并且當寄存器值(d)從OFxxxxH (x是可選擇的)轉移到OxOOOOH (x是可選的)時切換到低電平。
[0083]接下來參考圖3和圖7描述操作時鐘校正電路115的操作。圖7是示出操作時鐘校正電路115的操作的時序圖。
[0084]在上面描述的校正值能夠是正數(shù)或者也能夠是負數(shù)。因此，當基本時鐘(a)的頻率誤差是正的或者基本時鐘(a)的頻率誤差是負的時能夠實現(xiàn)(并且當基本時鐘(a)比所期望的頻率快時或者當比所期望的頻率慢時也實現(xiàn))校正。寄存器值(d)中的高第二比特(即，操作時鐘(e))有時候會在圖7中的校正間隔信號(b)達到高電平的定時處改變。此操作由操作時鐘(e)的頻率中的不必要的增加而無意造成。
[0085]操作時鐘校正電路115是防止上面的變化的電路。如在圖3中所示，操作時鐘(e)和校正間隔信號(b)被輸入到操作時鐘校正電路115。
[0086]操作時鐘校正電路115在定時T20至T28檢測操作時鐘(e)的值中的變化。在檢測之后的指定時間內，操作時鐘校正電路115在校正間隔信號(b)轉移到高電平的定時檢測操作時鐘(e)中的值的重新變化。在此，例如，當可校正的最小值是IOOppm時，此指定時間是操作時鐘(e)的四個時鐘時間段(100ppm/30.5ppm的上取整值)，并且在操作時鐘(e)的值已經(jīng)被改變之后操作時鐘(e)的值中的重新變化的時間段是錯誤的。例如在T28之后的指定時間內的T29處，操作時鐘檢測電路115檢測到操縱時鐘(e)的值中的重新變化。當檢測到該值中的重新變化時，操作時鐘校正電路115生成忽略操作時鐘(e)的值中的重新變化(T29)的操作時鐘(f)。能夠以這樣的方式生成防止操作時鐘(e)的頻率中的意增加的操作時鐘(f)。
[0087]操作時鐘校正電路115可以是能夠檢測校正間隔信號(b)的(脈沖)邊緣并且在計數(shù)到指定時間之后校正操作時鐘(e)的邊緣定時的任何電路，并且也可以從已經(jīng)利用的可選擇的數(shù)字電路的組合中設計。操作時鐘校正電路115將生成的操作時鐘(f)供應到時鐘計數(shù)器120和選擇器130。[0088]<頻率誤差計算器電路150〉
[0089]圖8是示出頻率誤差計算器電路150的結構的框圖。頻率誤差計算器電路150包含與電路151(第一與電路)、與電路152(第二與電路)、除法器電路153、計數(shù)控制電路154、以及計數(shù)器155。
[0090]開-關控制信號(h)和基本時鐘(a)被輸入到與電路151。與電路151將兩個輸入信號的邏輯乘積值輸入到除法器電路153。換句話重述，與電路151利用開-關控制信號(h)來掩蔽基本時鐘(a)。
[0091]開-關控制信號(h)和基準信號(g)被輸入到與電路152。與電路152將兩個輸入信號的邏輯乘積值輸入到計數(shù)器155。換句話重述，與電路152利用開-關控制信號(h)來掩蔽基準時鐘(g)。
[0092]除法器電路153生成除輸入的基本時鐘(a)的除法器信號(i)并且將生成的除法器信號(i)輸入到計數(shù)器155。例如，除法器電路153通過除以32.768kHz的基本時鐘(a)生成具有大約I至128赫茲的頻率的除法器信號。在下面的描述中，除法器信號(i)被設定為IHz并且基準信號(g)被設定為20MHz。
[0093]當高電平開-關控制信號(h)被輸入時計數(shù)控制電路154輸出許可從計數(shù)器155計數(shù)的處理的許可信號。計數(shù)器155中的操作利用除法器信號(i)作為操作觸發(fā)器，并且使用基準時鐘(g)作為操作時鐘來處理計數(shù)。更加具體地，計數(shù)器155在除法器信號(i)的上升沿(或者下降沿)和下一個上升沿(或者下降沿)之間的時間段中計數(shù)基準時鐘(g)輸入的數(shù)目。計數(shù)器155可以在除法器信號(i )的多個周期期間計數(shù)基準信號(g)輸入的數(shù)目，并且計算計數(shù)的平均值。計數(shù)器155將在計數(shù)處理中計算的計數(shù)值(j)輸入到操作時鐘生成器電路110和開-關控制電路160。
[0094]圖9是示出計數(shù)值(j)和基本時鐘(a)頻率誤差之間的關系的表。如在上面所描述的，基準時鐘(g)是20MHz，并且除法器信號(i )是IHz。因此，當計數(shù)值(j )是20000000時頻率誤差是Oppm，然后隨著距離20000000的偏離變得越大，頻率誤差增加。操作時鐘生成器電路110利用該對應關系，將計數(shù)值(j)轉換成基本時鐘(a)。計數(shù)值(j)也能夠以這樣的方式被看成示出基本時鐘(a)的頻率誤差的值。
[0095]〈開-關控制電路160的結構>
[0096]圖10是示出開-關控制電路160的結構的框圖。開-關控制電路160包含期望值存儲電路1601、比較器電路1602 (第一比較器電路)、以及控制信號生成器電路1603。
[0097]期望值存儲電路1601是保留計數(shù)值(j)和比較器電路1602的輸出值(比特值(k))之間的關系的電路。在此，應輸出的計數(shù)值(j)的期望值是20000000。期望值存儲電路1601保留在與此期望值的偏差和與該偏差相對應的輸出值(在開-關控制信號(h)轉變的定時處轉換的值)之間的關系(在下文中，也被描述為期望值信息)。圖11是示出通過期望值存儲電路1601保留的數(shù)據(jù)的示例的圖。在圖11中，為了有助于描述，示出與計數(shù)值相對應的基本時鐘(a)中的頻率誤差(ppm)。
[0098]從頻率誤差計算器電路150輸出的計數(shù)值(j)被輸入到比較器電路1602。比較器電路1602加載來自于期望值存儲電路1601的期望值信息(圖11)，并且將基于期望值信息(圖11)的和計數(shù)值(j)比特值(k)輸出到控制信號生成器電路1603。當計數(shù)值(j)例如是2000400時，比較器電路1602將011作為比特值(k)輸出到控制信號生成器電路1603。[0099]控制信號生成器電路1603根據(jù)比特值(k)調節(jié)用于將開-關控制信號(h)轉變成高電平(即，開)的定時?？刂菩盘柹善麟娐?603內部保留例如在圖12中示出的數(shù)據(jù)，并且根據(jù)比特值(k)控制開-關控制信號(h)達到高電平的定時。當例如比特值(k)是010時，控制信號生成器電路1603在從先前的高電平的定時開始10秒鐘之后將開-關控制信號(h)轉變成高電平，并且輸出該開-關控制信號(h)。
[0100]如在圖12中所示，基本時鐘(a)的頻率誤差越小(如果頻率誤差是負值，則絕對值變得較大)，其中開-關控制信號(h)轉變成高電平的間隔越短。參考圖13描述原因。
[0101]圖13是示出具有323.768kHz的音叉晶體振蕩器的溫度特性的圖。在該圖形中，常溫被描述為大約25度。在-40度或者90度的溫度附近，頻率誤差是大約-lOOppm。在常溫25度附近，頻率誤差是大約Oppm。如在附圖中所示，在常溫附近(頻率誤差大約Oppm)，伴隨溫度波動的頻率誤差的變化變得較小，并且與相對于常溫的溫度差分變得較大(隨著頻率誤差遠離Oppm)，伴隨溫度波動的頻率誤差的變化的量變得較大。在例如頻率誤差大約Oppm的+25度附近，相對于溫度波動的頻率誤差的變化量小。另一方面，在+90度附近，相對于溫度波動的頻率誤差的變化量大。
[0102]當在常溫附近(即，頻率誤差小)，甚至當在該溫度中存在一些波動時，控制信號生成器電路1603延長開-關控制信號(h)達到高電平的間隔。然而，當遠離常溫一些距離(即，頻率誤差大)時，因為由于小溫度波動導致的頻率誤差的大的變化，控制信號生成器電路1603縮短開-關控制信號(h)達到高電平的間隔，并且頻繁地重寫頻率誤差值。
[0103]溫度特性是負二次函數(shù)，因此，在脈沖方向上的大的頻率誤差下(在此，如通過圖13中的虛線所示的+5ppm)，相對于溫度波動的頻率誤差的變化小。因此，對于開-關控制信號(h)轉變到高電平的間隔大，如在圖11和圖12中所示。
[0104](基準振蕩器220的結構)
[0105]基準振蕩器220在MCU10的內部和外部延伸來構造，并且經(jīng)由外部端子221和外部端子222耦合到外部電路。參考附圖描述基準振蕩器220的結構的示例。圖14是示出基準振蕩器220的示例的框圖。
[0106]基準振蕩器220包含在MCU10外部的模擬開-關2201和TCX02202。通過外部端子221和222，模擬開-關2201和TCXO (溫度控制的晶體振蕩器)2202分別被耦合到MCU10。
[0107]電源電壓VDD被供應到模擬開-關2201的一端，并且TCX02202被耦合到另一端。僅當開-關控制信號(h)是高電平時模擬開-關2201是處于閉合狀態(tài)。TCX02202被耦合到模擬開-關2201的一端，并且也被耦合到GND。當開-關控制信號(h)是高電平時，通過模擬開-關2201，TCX02202被供應有電源電壓，并且在電源電壓VDD的供應期間，通過端子222，TCX02202將基準時鐘(g)供應到頻率誤差計算器電路150。
[0108]圖15是示出基準振蕩器220的第二示例的框圖?；鶞收袷幤?20包含在MCU10外部的晶體振蕩器2203、電容器2204、以及電容器2205，并且包含在MCU10內部的電阻器2206、電阻器2207、模擬開關2208、以及逆變器2209。組件被關聯(lián)地耦合，正如在圖15中所示。開-關控制信號(h)被供應給模擬開關2208。僅當開-關控制信號(h)是處于高電平時，模擬開關2208是處于閉合狀態(tài)。當開-關控制信號(h)是處于高電平時，僅以這樣的方式生成基準信號(g)。
[0109]接下來參考圖16描述通過本實施例的MCU10 (半導體裝置)呈現(xiàn)的作用。圖16是示出本實施例的基準振蕩器220和MCUlO的總消耗電流轉變的概念視圖。在上面描述的開-關控制電路160基于通過頻率誤差計算器電路150計算的基本時鐘(a)的頻率誤差和被保留在期望值存儲電路1601中的期望值信息，來生成開-關控制信號(h)。換言之，開-關控制電路160根據(jù)基本時鐘(a)的頻率誤差的大小，來改變開-關控制信號(h)轉變成高電平(設定頻率誤差計算器電路150和基準振蕩器220的操作狀態(tài)的值)的定時。
[0110]在圖16中，從定時t31至t32的時間，和從定時t33至t34的時間是不同的。如在圖16中所示，當頻率誤差計算器電路150和基準振蕩器220操作時，出現(xiàn)達到1.5mA的程度的電流消耗。另一方面，當頻率誤差計算器電路150和基準振蕩器220沒有被操作時，僅出現(xiàn)達到0.5 μ A的程度的電流消耗。當頻率誤差大時，本實施例的MCUlO延長頻率誤差計算器電路150和基準振蕩器220操作的時間。能夠以這樣的方式降低整個裝置的電流消耗。此外，當頻率誤差小時，MCUlO縮短頻率誤差計算器電路150和基準振蕩器220操作的時間。以這樣的方式，被供應到操作時鐘生成器電路110的計數(shù)值(j)被頻繁地重寫，并且通過利用跟隨(從屬于)溫度波動的頻率誤差的值進行校正。能夠以這樣的方式提高通過操作時鐘生成器電路110生成的操作時鐘(f)的精確度。換言之，本實施例的MCUlO能夠以最低要求的電流消耗來生成高精確度的校正時鐘(f)。
[0111]再次描述了日本未經(jīng)審查專利申請公布N0.2009-222486的時鐘裝置的內容和問題要點。在該時鐘裝置中，基于從作為校正對象的壓控晶體振蕩器輸出的時鐘信號，來計算在從GPS接收器輸出的IPPS信號與基于來自壓控晶體振蕩器的輸出的從實時時鐘輸出的IPPS信號之間的差分(在下文中被描述為第一差分)。接下來在此時間裝置中計算在該第一差分和先前計算的第一差分之間的差分(為了簡單起見被稱為“第二差分”)。接下來此時間裝置根據(jù)第二差分的大小設定GPS接收器的后續(xù)操作間隔，并且校正壓控晶體振蕩器。然而，因為通過利用從要校正的壓控晶體振蕩器輸出的時鐘信號輸出第一差分，所以第一差分可能包含誤差。因為通過此第一差分執(zhí)行誤差校正，所以對于執(zhí)行誤差校正來說校正精確度不足。此外，從可能包含誤差的第一差分計算第二差分。因此很可能第二差分也是不正確的值，因此校正間隔也是不正確的。
[0112]第二實施例
[0113]本實施例的MCUlO的特征在于，基于基本時鐘(a)的頻率誤差和基本時鐘(a)的當前計算的頻率誤差之間的差分控制開-關控制信號(h)被設定為高電平的間隔。接下來描述本實施例的MCUlO不同于第一實施例的MCUlO的要點。
[0114]圖17是示出本實施例的開-關控制電路160的結構的框圖。開-關控制電路160包含前誤差(pre-error)存儲電路1604、比較器電路1605 (第二比較器電路)、測量誤差輸出電路1606、以及控制信號生成器電路1603。
[0115]前誤差存儲電路1604是用于存儲在先前的比較中利用的計數(shù)值(j)的電路。前誤差存儲電路1604更新在通過比較器電路1605的比較處理之后保留的值。比較器電路1605將從頻率誤差計算器電路150輸入的計數(shù)值(j)與從前誤差存儲電路1604加載(讀出)的值進行比較。換言之，比較器電路1605將基本時鐘(a)的先前的頻率誤差測量值與基本時鐘(a)的當前的頻率誤差測量值進行比較。
[0116]根據(jù)比特值(I)，控制信號生成器電路1603調節(jié)開-關控制信號(h)被設定為高電平(或者，即設定為開)的定時。圖18是示出開-關控制信號(h)被設定為高電平的間隔和從通過比較電路1605的比較處理輸出的比特值(I)的示例的圖。如在附圖中所示，比較器電路1605根據(jù)先前的頻率誤差(先前測量的計數(shù)值(j))和當前的頻率誤差(當前測量的計數(shù)值(j))之間的差分輸出比特值(I)?？刂菩盘柹善麟娐?603根據(jù)比特值(I)生成在間隔處轉換成高電平的開-關控制信號(h )。
[0117]現(xiàn)在再次返回到圖17進行描述。比較器電路1605將計數(shù)值(j)和存儲在前誤差存儲電路1604中的值之間的差輸出到測量誤差輸出電路1606。當被輸入的差分值高于指定值時，或者換言之，當在頻率誤差中存在大的變化時，測量誤差輸出電路1606將誤差信號輸出到MCUlO外部的可選控制電路。接收到此誤差信號的控制電路對LCD面板40執(zhí)行誤差消息的顯示處理。
[0118]接下來描述通過本實施例的MCUlO呈現(xiàn)的作用。先前測量的基本時鐘(a)的頻率誤差(以后也被稱為前誤差)和當前測量的基本時鐘(a)的頻率誤差之間的差分越小，開-關控制電路160更加增大直到開-關控制信號(h)達到高電平的間隔。如在圖13中清楚地示出，如果在頻率誤差中不存在變化，則MCUlO將此視為不存在環(huán)境溫度波動的狀態(tài)。如果沒有出現(xiàn)環(huán)境波動，則不存在頻率誤差變化的主要原因，因此即使延長用于測量頻率誤差的間隔將不會出現(xiàn)問題。因此，實現(xiàn)如上所述的開-關控制信號(h)的控制能夠通過降低基準振蕩器220和頻率誤差計算器電路150的操作比率來減少(電氣)電流消耗，并且不會出現(xiàn)關于校正精確度的問題。
[0119]環(huán)境溫度中的波動通常是溫和的并且甚至假定一天中20度的溫度變化，每分鐘平均溫度波動將會是0.03度，使得上述控制能夠呈現(xiàn)預期的效果。
[0120]甚至假定頻率誤差中出現(xiàn)比預期更大的波動，上述的測量誤差輸出電路1606將誤差信號輸出到可選控制電路。通過利用此誤差信號進行通知，用戶能夠意識到頻率誤差或者異常性，并且能夠實現(xiàn)可選的對策以處理誤差或者異常性。
[0121]時鐘校正電路100用作所謂的RTC并且因此保留信息(年、月、日、以及季節(jié))。因此開-關控制電路160能夠生成也考慮時間信息的開-關控制信號(h)。在夏天例如能夠假定正午的溫度將會高于常溫。在這樣的情況下，除了來自于比較器電路1605的比較結果之外，開-關控制電路160還能夠考慮常溫和溫度變動來生成開-關控制信號(h)。
[0122]第三實施例
[0123]本實施例的特征是，MCUlO能夠實現(xiàn)控制使得由于用戶輸入開-關控制信號(h )不轉移到高電平。接下來描述本實施例的MCUlO不同于第一實施例的MCUlO的要點。
[0124]圖19是示出本實施例的開-關控制電路160的結構的框圖。除了圖10中的結構之外，開-關控制電路160還包括關信號生成器電路1607。
[0125]通過用戶寫入的軟件(例如，根據(jù)諸如來自于被安裝在電力計裝置I的外表面上的按鈕的輸入寫入的軟件)被輸入到關信號生成器電路1607。當指示關的值被寫入時，關信號生成器電路1607將關信號(m)輸出到控制信號生成器電路1603。在此，關信號(m)是用于在沒有比特值(k)的情況下禁止將開-關控制信號(h)轉變成高電平的命令的信號。
[0126]當關信號(m)被輸入時，控制信號生成器電路1603將開-關控制信號(h)固定在低電平，并且輸出該低電平開-關控制信號。即，控制信號生成器電路1603實現(xiàn)控制使得頻率誤差計算器電路150和基準振蕩器220不操作。如果還沒有輸入關信號(m)，則控制信號生成器電路1603根據(jù)與在第一實施例中相同的比特值(k)控制開-關控制信號(h)。[0127]接下來描述通過本實施例的MCUlO呈現(xiàn)的效果。電力計裝置I有時候包括溫度傳感器。溫度傳感器沒有必要是高精確度的產品并且通常利用的低精確度溫度傳感器是足夠的。在這樣的情況下MCUlO能夠獲得通過溫度傳感器測量的環(huán)境溫度。如果環(huán)境溫度是處于常溫附近(25度的附近)，則由于溫度漂移導致的頻率誤差小(圖13)。在這樣的情況下，不需要測量頻率誤差。
[0128]本實施例的開-關控制電路160包含關信號生成器電路1607，并且能夠根據(jù)用戶輸入將開-關控制信號(h)固定在低電平。換言之，本實施例能夠實現(xiàn)控制使得由于用戶的輸入而不計算頻率誤差。這樣，當電力計裝置I包括溫度傳感器時，與第一和第二實施例相比較，甚至能夠實現(xiàn)電功率消耗的進一步降低。
[0129]第四實施例
[0130]本發(fā)明的特征是，MCUlO能夠將其中由于用戶輸入導致開-關控制信號(h)轉變成高電平的間隔設定為最短的間隔。描述本實施例的MCUlO不同于第一實施例的MCUlO的要點。本實施例的MCUlO不具有電力計裝置1，而是被安裝在電子裝置中以操作諸如電飯煲或者微波爐等的加熱器(或者冷卻器)。
[0131]圖20是示出本實施例的開-關控制電路160的結構的框圖。除了圖10中的結構之外，開-關控制電路160還包括開信號生成器電路1608。
[0132]在附圖中未示出的操作控制電路，將控制信號輸入到開信號生成器電路1608。操作控制信號是報告開始加熱(或冷卻)功能的信號。當此控制信號被輸入時，開信號生成器電路1608將開信號(η)輸出到控制信號生成器電路1603。開信號(η)是將用于設定轉變成高電平的開-關控制信號(h)的間隔命令成最短間隔的信號。
[0133]當開信號(η)被輸入時，控制信號生成器電路1603將轉變成高電平的開-關控制信號(h)設定為最短間隔。用戶能夠在附圖中未示出的寄存器中設定此最短值。如果沒有輸入開信號(η),則控制信號生成器電路1603根據(jù)與在第一實施例中相同的比特值(k)控制開-關控制信號(h)。
[0134]接下來描述通過本實施例的MCUlO呈現(xiàn)的效果。MCUlO能夠被合并到諸如電飯煲或者微波爐等等的用于加熱操作的電子裝置中。在這樣的情況下，加熱引起裝置內的溫度很大地變化。在本實施例的MCUlO中，開信號生成器電路1608根據(jù)來自于外部單元的控制信號生成開信號(η)。被輸入了開信號(η)的控制信號生成器電路1608設定用于開關控制信號(h)轉變成高電平的被縮短的間隔。在此，假定當例如用于加熱操作的開始按鈕被按下時輸入控制信號。這樣，在加熱期間能夠設定用于基本時鐘(a)中的頻率誤差的最短的計算間隔，并且也能夠處理伴隨溫度波動的頻率誤差中的突然變化。換言之，即使當在環(huán)境中出現(xiàn)突然的溫度波動時，本實施例呈現(xiàn)提高由MCUlO生成的校正時鐘(f)中的精確度的作用。
[0135]控制信號提供控制使得當加熱處理完成時終止輸入。這樣，在與第一實施例相同的加熱處理完成之后，能夠實現(xiàn)對于頻率誤差計算的間隔，并且能夠將電流消耗抑制到最低水平。
[0136]第五實施例
[0137]本實施例的特征是MCUlO能夠調節(jié)開-關控制信號(h)的轉變間隔。接下來描述本實施例的MCUlO不同于第一實施例的MCUlO的要點。[0138]圖21是示出本實施例的開-關控制電路160的結構的框圖。除了圖10中的結構之外，開-關控制電路160還包含控制間隔設定器電路1609。
[0139]開-關信號(h)設定信息被輸入到控制間隔設定器電路1609。設定信息是用戶從被耦合到電力計裝置I的可選接口輸入的信息，并且是示出與比特值(k)相對應的開-關間隔的信息。根據(jù)設定信息，控制間隔設定器電路1609將間隔設定器信號(ο)輸入到控制信號生成器電路1603。
[0140]間隔設定器信號(O)是用于設定與比特值(k)相對應的開-關間隔的信號，并且是改變與在圖12中示出的比特值(k)相對應的開-關間隔的時間的信號。在圖12中，例如，對于比特值(k)是“000”的情況開-關間隔是20秒鐘，但是通過間隔設定器信號(ο)開-關間隔能夠被設定為10秒或者30秒。
[0141]接下來，描述通過本實施例的MCUlO呈現(xiàn)的效果。本實施例的特征是，用戶能夠調節(jié)開關控制信號(h)間隔，如上所述。MCUlO的用戶能夠根據(jù)校正時鐘(f)的應用以這樣的方式改變頻率誤差計算器電路150和基準振蕩器220的操作比率。例如，如果用戶要求功率消耗的降低而不是更高的精確度，則開-關間隔能夠被設定為更長的間隔。另一方面，如果用戶需要來自于校正時鐘(f)的更高的精確度，則開-關間隔能夠被設定為較短的間隔。能夠以這樣的方式實現(xiàn)用戶所要求的更低的功率消耗和校正時鐘精確度(f)。
[0142]第六實施例
[0143]本實施例的MCUlO是第一至第五實施例的可選擇的組合。接下來描述本實施例的MCUlO的示例。
[0144]圖22是示出本實施例的開關控制電路160的結構的框圖。開-關控制電路160具有包括第一實施例的結構和第二實施例的結構的結構。在附圖中未示出的測量誤差輸出電路1606可以包括開-關控制電路160。
[0145]圖23是示出通過本實施例的期望值存儲電路1601保留的數(shù)據(jù)的表。圖24是示出指定由前誤差存儲電路1604存儲的計數(shù)值(j)和比較電路1605利用的值之間的關系的數(shù)據(jù)的表。
[0146]比較器電路1602將保留在前誤差存儲電路1604中的期望值信息與在第一實施例中的相同的計數(shù)值(j)進行比較，并且將比特值(k)輸出到控制信號生成器電路1603。比較器電路1605將先前的計數(shù)值(j )與當前的計數(shù)值(j )進行比較，并且將比較結果作為比特值(I)輸出到控制信號生成器電路1603。
[0147]控制信號生成器電路1603基于比特值(k)和比特值(I)生成開-關控制信號(h)。更加具體地，控制信號生成器電路1603根據(jù)比特值(k)和比特值(I)調節(jié)其中開-關控制信號(h)轉變成高電平(B卩，開)的定時?？刂菩盘柹善麟娐?603內部保留數(shù)據(jù)，如例如在圖25中所示，并且根據(jù)比特值(k)和比特值(I)控制開-關控制信號(h)轉變成高電平的定時。為了描述中的方便，除了比特值(k)、比特值(I)、以及開-關間隔之外，在圖25中記錄假定的溫度、由前誤差存儲電路存儲的值、以及溫度波動的存在與否。
[0148]如在附圖中所示，當計數(shù)值(j)是2000000時(換言之，當比特值(k)是000時)，裝置內部的溫度被假定為在常溫附近。因此，如果在存儲在前誤差存儲電路1604中的計數(shù)值和當前計數(shù)值(j)中不存在差或者差不大，則即使用于將開-關控制信號(h)轉變成高電平的間隔已經(jīng)變大也不存在問題。例如，如果比特值(k)是000，并且比特值(I)是000，則控制信號生成器電路1603將用于將開-關控制信號(h)轉變成高電平的間隔設定為相對長的20秒的時間段。如果在計數(shù)值和先前的計數(shù)值之間的差大(例如，比特值(I)是010)，SP使在常溫附近(比特值(k)是000)，控制信號生成器電路1603也將用于將開-關控制信號(h)轉變成高電平的間隔設定為相對短的I秒的時間段。
[0149]然而，當計數(shù)值(j)是20001000 (或者換言之，比特值(k)是110)時，裝置內的溫度被假定為遠離常溫的溫度(例如，-12度的附近或者62度的附近)。在這樣的情況下，即使僅出現(xiàn)小的溫度波動，頻率誤差中的波動將會極其大(圖13)。因此，即使在被存儲在前誤差存儲電路中的計數(shù)值與當前計數(shù)值(j)之間不存在差或者差不大，控制信號生成器電路1603也將用于將開-關控制信號(h)轉變成高電平的時間段設定為2秒的短時間段。
[0150]接下來描述通過本實施例的MCUlO呈現(xiàn)的作用。上述開-關控制電路160具有包括第一實施例的結構和第二實施例的結構的結構。這樣，能夠生成覆蓋被測量的頻率和先前的誤差的開-關控制信號(h)。根據(jù)裝置內的溫度波動和計數(shù)值(j)的轉變，通過開-關控制信號(h)能夠以這樣的方式實現(xiàn)精確的控制。因此能夠高精確度地執(zhí)行校正控制并且能夠降低功率消耗。
[0151]在上面的示例中的開-關控制電路160沒有必要限制于聯(lián)合包括第一實施例的結構和第二實施例的結構的結構。例如，開-關控制電路160可以包括開信號生成器電路1607、關信號生成器電路1608、和控制間隔設定器電路1609以及在圖12中的結構。
[0152]其他實施例
[0153]在上面的描述中，MCUlO被描述為具有包括頻率誤差計算器電路150的結構，然而本發(fā)明沒有必要總是限制于這種結構。通過利用MCUlO內部和外部的溫度傳感器也能夠評估基本時鐘(a)中的頻率誤差。
[0154]圖26是示出利用MCUlO內的溫度傳感器的結構的框圖。MCUlO包括模擬開關182、溫度傳感器183、A/D轉換器184、以及BGR (帶隙基準)181替代頻率誤差計算器電路150。
[0155]BGR181生成基準電壓并且通過模擬開關182將基準電壓供應到溫度傳感器183。溫度傳感器183測量MCUlO內的溫度。A/D轉換器184將通過溫度傳感器183測量的溫度信息從模擬值轉換成數(shù)字值(P )。
[0156]存儲器310存儲溫度表，該溫度表存儲溫度和頻率誤差之間的關系。CPU300基于存儲器310內的溫度表和從A/D轉換器184輸出的數(shù)字值(P)計算頻率誤差(q)。CPU300將計算的頻率誤差(q)輸入到操作時鐘生成器電路110和開-關控制電路160。開關控制電路160根據(jù)被輸入的頻率誤差(q)生成與第一實施例中的相同的開-關控制信號(h)并且將開關控制信號(h)供應到模擬開關182。當開-關控制信號(h)是高電平時模擬開關182設定成閉合狀態(tài)，并且當開-關控制信號(h)是低電平時設定為打開狀態(tài)。
[0157]圖27是示出利用MCUlO外部的溫度傳感器(熱敏電阻)的結構的框圖。電力計裝置I包括MCUlO外部的熱敏電阻231和模擬開關232。MCUlO包括A/D轉換器184。
[0158]通過模擬開關232，電源電壓VDD被供應到熱敏電阻231。熱敏電阻231執(zhí)行裝置內部的溫度測量。通過MCUlO的外部端子172將測量的模擬值的溫度信息輸入到A/D轉換器184。A/D轉換器184將溫度信息從模擬值轉換成數(shù)字值(P)。通過CPU300的處理和存儲器310的結構與圖26中的相同。開關控制電路160根據(jù)被輸入的頻率誤差(q)生成與第一實施例中相同的開-關控制信號(h)，并且通過外部端子171將開-關控制信號(h)供應到模擬開關232。當開-關控制信號(h)是高電平時模擬開關232設定成閉合狀態(tài)，并且當開-關控制信號(h)是低電平時設定成打開狀態(tài)。
[0159]圖28是示出利用MCUlO外部的溫度IC的結構的框圖。圖28中的結構與圖27中的結構極其相似。電力計裝置I包含在MCUlO外部的數(shù)字溫度傳感器IC240和模擬開關232。數(shù)字溫度傳感器IC240包含溫度傳感器241、和A/D轉換器242、以及通信方法243。除了上述結構之外，MCUlO還包含通信方法320。A/D轉換器242將通過溫度傳感器241測量的裝置內部的溫度信息從模擬值轉換成數(shù)字值(P)。通信方法243以串行格式將數(shù)字值(P)發(fā)送到MCU10。通信方法320接收以串行格式發(fā)送的數(shù)字值(p)。在CPU300中的頻率誤差(q)的計算中利用數(shù)字值(P)。通過CPU300的處理和存儲器310的結構與圖26中的相同。開-關控制電路160根據(jù)被輸入的頻率誤差(q)生成與第一實施例中相同的開-關控制信號(h)，并且通過外部端子171將開-關控制信號(h)供應到模擬開關232。
[0160]連同甚至能夠經(jīng)由圖26至圖28中的結構計算頻率誤差，開-關控制電路160通過模擬開關控制用于計算頻率誤差的處理單元的操作。通過將電流消耗抑制到最小值能夠以這樣的方式實現(xiàn)降低電流消耗。
[0161]基于通過本發(fā)明人呈現(xiàn)的本發(fā)明的實施例具體地描述了本發(fā)明。然而，本發(fā)明不受上面的實施例的限制并且其可以包括不脫離本發(fā)明的精神和范圍的所有形式的變化和改裝。例如在上述發(fā)明中，假定利用電力計裝置或者加熱裝置中的MCU10。然而，本發(fā)明沒有必要始終限制于這些裝置，并且當然也可以在除了通信裝置或者加熱裝置之外的家用電器中利用。
[0162]除了其他的，在實施例中描述的內容的一部分被描述如下。
[0163](I)半導體裝置包括校正時鐘生成器電路，該校正時鐘生成器電路輸出基于第一時鐘和第一時鐘的頻率誤差校正其頻率誤差的校正時鐘；和控制電路，該控制電路生成開-關控制信號以指定用于基于第一時鐘的頻率誤差差計算第一時鐘的頻率誤差的計算定時。
[0164](2) (I)中的半導體裝置，基于通過溫度傳感器感測的溫度信息計算在第一時鐘的
頻率誤差。
【權利要求】
1.一種半導體裝置，包括: 頻率誤差計算器電路，所述頻率誤差計算器電路基于第一時鐘和第二時鐘來計算第一時鐘的頻率誤差，所述第二時鐘具有比所述第一時鐘更高的頻率； 校正時鐘生成器電路，所述校正時鐘生成器電路輸出校正時鐘，所述校正時鐘具有通過由所述頻率誤差計算器電路所計算的所述頻率誤差和所述第一時鐘所確定的校正頻率；以及 控制電路，所述控制電路基于由所述頻率誤差計算器電路所計算的所述頻率誤差來生成開-關控制信號， 其中，所述頻率誤差計算器在通過所述開-關控制信號指定的計算定時處計算所述頻率誤差。
2.根據(jù)權利要求1所述的半導體裝置， 其中，所述頻率誤差計算器電路輸出在所述第一時鐘的指定時段內所述第二時鐘的計數(shù)值作為所述第一時鐘的頻率誤差，并且其中，所述控制電路包括: 存儲電路，所述存儲電路存儲期望值信息，所述期望值信息指定在所述計數(shù)值和期望值之間的偏差大小與所述計算定時之間的關系； 第一比較器，所述第一比較器將所述計數(shù)值與所述期望值信息進行比較；以及控制信號生成器電路，所述控制信號生成器電路基于所述第一比較器電路的比較結果來生成所述開-關控制信號。
3.根據(jù)權利要求1所述的半導體裝置， 其中，所述頻率誤差計算器電路輸出在所述第一時鐘的指定時段內所述第二時鐘的計數(shù)值作為所述第一時鐘的頻率誤差，并且其中，所述控制電路包括: 前誤差存儲電路，所述前誤差存儲電路存儲在第一計算定時處由所述頻率誤差計算器電路輸出的第一計數(shù)值； 第二比較器電路，所述第二比較器電路將存儲在所述前誤差存儲電路中的所述第一計數(shù)值與在所述第一計算定時之后的第二計算定時處由所述頻率誤差計算器電路輸出的第二計數(shù)值進行比較；以及 控制信號生成器電路，所述控制信號生成器電路基于從所述第二比較器電路輸出的比較結果來生成所述開-關控制信號。
4.根據(jù)權利要求3所述的半導體裝置， 其中，所述控制電路進一步包括: 測量誤差輸出電路，當在所述第一計數(shù)值和所述第二計數(shù)值之間的差大于預定值時，所述測量誤差輸出電路輸出誤差信號。
5.根據(jù)權利要求1所述的半導體裝置， 其中，當從外部單元輸 入指定值時，不論通過所述頻率誤差計算器電路所計算的所述頻率誤差如何，所述控制電路都停止所述頻率誤差計算器電路的操作。
6.根據(jù)權利要求1所述的半導體裝置， 其中，當從外部單元輸入控制信號時，不論通過所述頻率誤差計算器電路所計算的所述頻率誤差如何，所述控制電路都生成將預定定時設定為所述計算定時的所述開-關控制信號。
7.根據(jù)權利要求2所述的半導體裝置， 其中，所述控制電路進一步包括: 控制間隔設定器電路，所述控制間隔設定器電路基于設定信息來生成間隔設定信號，所述設定信息指示在所述計數(shù)值和所述期望值之間的偏差大小與所述開-關控制信號的開狀態(tài)之間的時間間隔之間的關系，并且 其中，所述控制信號生成器電路基于所述第一比較器電路的所述比較結果和所述間隔設定信號來生成所述開-關控制信號。
8.根據(jù)權利要求1所述的半導體裝置， 其中，所述控制電路將所述開-關控制信號供應到生成所述第二時鐘的基準振蕩器，并且利用所述開-關控制信號來控制用于生成所述第二時鐘的定時。
9.根據(jù)權利要求1所述的半導體裝置， 其中，所述控制電路生成所述開-關控制信號，使得所述頻率誤差越小，所述計算定時被延遲越多的時間，或者使得所述頻率誤差越大，所述計算定時被延遲越少的時間。
10.根據(jù)權利要求1所述的半導體裝置， 其中，所述頻率誤差計算器電路輸出在所述第一時鐘的指定時段內所述第二時鐘的計數(shù)值作為所述第一時鐘的頻率誤差，并且其中，所述控制電路包括: 存儲電路，所述存儲電路存儲期望值信息，所述期望值信息指定在所述計數(shù)值和期望值之間的偏差大小與所述計算定時之間的關系； 前誤差存儲電路，所述前誤差存儲電路存儲在第一計算定時通過所述頻率誤差計算器電路輸出的第一計數(shù)值； 第一比較器電路，所述第一比較器電路將在所述第一計算定時之后的第二計算定時處通過所述頻率誤差計算器電路輸出的第二計數(shù)值與所述期望值信息進行比較； 第二比較器電路，所述第二比較器電路將存儲在所述前誤差存儲電路中的所述第一計數(shù)值與由所述頻率誤差計算器電路所輸出的所述第二計數(shù)值進行比較；以及 控制信號生成器電路，所述控制信號生成器電路基于從所述第一比較器電路輸出的比較結果以及從所述第二比較器電路輸出的比較結果來生成所述開-關控制信號。
11.根據(jù)權利要求1所述的半導體裝置， 其中，所述開-關控制信號是在所述計算定時轉變成高電平并且在所有其他情況下處于低電平的二進制信號；并且 其中，所述頻率誤差計算器電路包括: 第一邏輯與電路，所述第一邏輯與電路接收所述開-關控制信號和所述第一時鐘； 第二邏輯與電路，所述第二邏輯與電路接收所述開-關控制信號和所述第二時鐘；計數(shù)器，所述計數(shù)器對在通過所述第一邏輯與電路的輸出信號或者所述第一邏輯與電路的所述輸出信號的分頻信號所指定的時段內所述第二邏輯與電路的輸出信號的轉變進行計數(shù)作為所述頻率誤差；以及計數(shù)控制電路，當所述開-關信號是高電平時，所述計數(shù)控制電路輸出指示許可操作所述計數(shù)器的操作許可信號。
12.根據(jù)權利要求3所述的半導體裝置， 其中，所述控制信號生成器電路生成考慮到時間信息以及從所述第二比較器電路輸出的所述比較結果的所述開-關控制信號。
13.一種加熱裝置，所述加熱裝置包括根據(jù)權利要求6所述的半導體裝置。
14.一種電力計裝置，所述電力計裝置包括根據(jù)權利要求1所述的半導體裝置。
15.—種時鐘校正方法,包括: 基于第一時鐘和第二時鐘來在計算定時處計算第一時鐘的頻率誤差，所述第二時鐘具有比所述第一時鐘更高的頻率； 生成校正時鐘，所述校正時鐘具有通過所計算的頻率誤差而確定的校正頻率；以及基于所述第一時鐘和所計算的頻率誤差來調節(jié)用于計算所述第一時鐘的頻率誤差的計算定時。
【文檔編號】G06F1/14GK103809658SQ201310535742
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權日:2012年11月1日
【發(fā)明者】安川智規(guī) 申請人:瑞薩電子株式會社