DE2541352C2 - Oszillator in C-MOS-Technologie - Google Patents
Oszillator in C-MOS-TechnologieInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Oszillator in C-MOS-Technologie, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1. Ein solcher Oszillator ist beispielsweise in der Veröffentlichung »Proceedings of the IEEE, Band
60, Heft Nr. 9, September 1972, Seiten 1047 bis 1054, insbesondere F i g. 7 (c) beschrieben.
Bei einer gegebenen Dimensionierung eines Oszillator-Schaltkreises
dieser Art, bewirkt insbesondere eine Schwankung jn der Güte des verwendeten Quarzresonators
eine Änderung des mittleren Drainstroms des ersten MOS-Transistors. Dies erlaub* in der Serienherstellung
nicht den Arbeitspunkt optimal zu wählen und damit den Stromverbrauch auf ein Minimum zu reduzieren
und dort zu halten.
Aus der Literaturstelle »Electronics Letters«, Band 9, Nr. 19 vom 20. September 1973, Seiten 451-453, ist
bereits ein Oszillator mit geringem Stromverbrauch bekannt, insbesondere ein Quarzoszillator in C-MOS-Technologie,
d. h. eine mit komplementären MOS-Transistoren versehene integrierte Schaltung. Darin wird zur
Stromversorgung des ersten Transistors des Oszillatorkreises ein komplementärer Transistor verwendet, dessen
Gate mit demselben Punkt der Versorgungsquelle verbunden ist, wie die Source-Elektrode des ersten
Transistors und dessen Source-Elektrode mit dem anderen Pol der Versorgungsquelle verbunden ist. In diesem so
Fall hängt aber der mittlere Drainstrom des ersten Transistors ziemlich stark von der Ansprechschwelle
dieses zweiten Transistors ab sowie von der Versorgungsspannung.
Des weiteren erhält man bei Verwendung eines C- 6S
MOS-Umschalters, dessin Eingang und Ausgang über
einen Quarzresonator verbunden sind, immer eine Schwingung mit großer Amplitude und einen Stromverbrauch,
der weit über dem Minimalwert liegt, der zum Aufrechterhalten der Schwingung in einer sog. »Pierce-Schaltung«
ausreicht
Des weiteren wurde bereits im CH-Patent Nr. 5 04 039 vorgeschlagen, eine automatische Regelung
des vom Oszillator verbrauchten Stromes dadurch zu ermöglichen, daß direkt die Amplitude des Oszillationssignals bestimmt wird. Diese bekannte Methode erfordert
aber ebenfalls ein Arbeiten mit großer Schwingungsamplitude. Dazu kommt, daß der zugehörige
Schaltkreis, der für Transistoren eines Typs ausgelegt ist, einige Nachteile aufweist:
Der Ausgangsleitwert des Transistors des Oszillatorkreises ist aufgrund des Phänomens der Substratmodulation
groß, wodurch der erforderliche Steuerstrom zunimmt; die Schaltung weist eine kapazitive Kopplung
auf, die Schwierigkeiten bei der Integrierung hervorruft; die Masse der Schaltung ist mit einem der Pole des
Quarzes vei-bunden, wodurch sich die parasitären Kapazitäten
zwischen dem anderen Pol v«d der Masse zur
unerwünschten parallel zum Quarz auftretenden Kapazitäten addieren, anstatt sich zu den Funktionskapazitäten
zwischen Drain und Source sowie zwischen Gate und Source des Transistors des Oszillatorkreises zu addieren;
iies bewirkt, daß der Oszillator dann kritisch wird, wenn der Gütefaktor des Quarzes niedrig ist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Oszillator der eingangs genannten Ari. zu schaffen, der
einen minimalen Stromverbrauch aufweist und der in seiner Arbeitsweise sowohl stabil als auch sehr präzise
ist
Zur Lösung dieser Aufgabe weist der erfindungsgemäße
Oszillator die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale auf.
Die Patentansprüche 2—13 beschreiben bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Oszillators.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; es zeigt
F i g. 1 das Schaltschema einer »Pierce-Schaltung«, wie sie im Oszillator verwendet werden kann,
F i g. 2 eine grafische Darstellung der Schwingungsamplitude des Kreises von F i g. 1 als Funktion des verbrauchten
Stromes,
F i g. 3 einen Oszillator mit Signalverstärkung,
F i g. 4 eine perspektivische Ansicht zweier komplementärer MOS-Transistoren, die zur selben integrierten
Schaltung gehören,
F i g. 5 eine Variante des in F i g. 3 gezeigten Oszillators,
F i g. 6 ein Schaltschema eines Ausführungsbeispiefc
des Oszillators mit einem Rückkopplungskreis und einem Sieuerungstransistor,
F i g. 7 eine Variante des in F i g. 6 gezeigten Oszillators,
Fig.8 ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Oszillators,
F i g. 9 eine grafiiche Darstellung der Schwingungsamplitude des in F i g. 8 gezeigten Oszillators als Funktion
der verwendeten Transistorabmessungen und
Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel eines Oszülatorkreises
mit einem ÄC-Glied.
Das in F i g. 1 dargestellte Schaltschema stellt einen unter dem Namer. »Pierce-Schaltung« bekannten
Quarzoszillator dar, der einen einzigen MOS-Transistor T\ aufweist Ein Widerstand Ro ist zwischen Drain und
Gate geschaltet, wobei das mittlere Potential des Gates gleich demjenigen des Drains ist und der Transistor von
einer Stromquelle / gespeist wird. Zwischen Drain und Gate des Transistors ist ein Quarzresonator Q geschaltet Im Schaltschema sind weiterhin zwei Kapazitäten
Ci und Ct zwischen Gate- und Source-Elektrode bzw.
zwischen Drain- und Source-Elektrode des Transistors Ti dargestellt Diese zum Funktionieren des Oszillators
erforderlichen Kapazitäten können zwischen den angegebenen Punkten geschaltete Bauteile sein, oder einfach
vtfa den parasitären Kapazitäten des Transistors Tj gebildet werden.
Der hauptsachliche Vorteil dieser Schaltung mit einem einzigen Transistor liegt in dem sehr geringen Einfluß der nichtlinearen Effekte auf die Schwingungsfrequenz. Dieser Vorteil wird insbesondere bei relativ hohen Frequenzen deutlich, bei denen andere Schaltungen
nicht mehr verwendbar sind, da ihre Schwingungsfrequenz eine zu starke Abhängigkeit von bestimmten
Temperaturparametern und Versorgungsspannungsparametern aufweist
In F i g. 2 ist die Abhängigkeit der Schwingungsamplitude des in F i g. 1 gezeigten Schaltkreises, beispielsweise der Amplitude Cl\ der an den Ausgängen von C\
anliegenden Spannung, als Funktion des Arbeitsstromes / dargestellt Die qualitative Darstellung dieser Beziehung zeigt daß keine Schwingung auftritt solange der
Arbeitsstrom / unterhalb eines bestimmten Wertes /mr
liegt Sobald /diesen Wert /OT, übersteigt baut sich eine
Schwingung auf, mit einer Amplitude in der Größenordnung von einigen Hunden mV. Oberhalb dieses Amplitudenwertes wirkt die Nichtlinearität der Charakteristik
von Gatespannung/Drainstrom des Transistors dahingehend, daß die Schwingungsamplitude nur durch eine
Erhöhung des Stromes /zunehmen kann.
F i g. 3 zeigt das Schaltschema eines Oszillators, bei
dem der Strom / auf einen Wert gebracht wird, der gerade oberhalb des Wertes /OT( liegt und bei dein andererseits eine Verstärkerschaltung vorgesehen ist die eine Steuerung der mit dem Oszillator verbundenen logischen Kreise ermöglicht
Der in F i g. 3 gezeigte Oszillator weist den in F i g. 1 gezeigten Oszillatorkreis auf, wobei die Stromquelle einen komplementären MOS-Transistor T2 enthält dessen Source-Eiektrode mit einem Pol der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist während ihr anderer Pol
mit der Source-Elektrode des Transistors T\ verbunden ist Das Gate des Transistors T2 ist mit dem Gate eines
dritten Transistors T6 verbunden, der vom gleichen Leitungstyp wie der Transistor Ti ist während die Source-Elektrode dieses Transistors T6 mit dem gleichen Pol
der Versorgungsquelle verbunden ist wie der Transistor Ti und seine Drain-Elektrode einerseits mit den Gates
von Ti und Tt (P) und andererseits über einen Widerstand Rt mit dem anderen Pol der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist
Das Schaltschema nach Fig.3 weist weiterhin ein
Paar komplementäre MOS-Transistoren Ti, T* auf, die
vom gleichen Leitungstyp wie die Transistoren Ti bzw.
T2 sind, wobei die Gates und Sorce-Elektroden der
Transistoren 7} und 7} einerseits und der Transistoren
T\ und Ti andererseits direkt miteinander verbunden
sind. Der gemeinsame Verbindungspunkt der Drain-Elektroden der Transistoren T3 und T4 bildet den Oszillatorausgang.
Die Abmessungen der Bauteile dieses Oszillators und
das Funktionieren der in Fig.3 gezeigten Schaltung
werden anhand der in F i g. 4 dargestellten perspektivischen Ansicht näher erläutert
komplementärer MOS-Transistoren, die zur gleichen integrierten Schaltung in C-MOS-Technologie gehören.
Die verschiedenen Transistoren vom gleichen Leitungstyp (p-Kanal oder n-Kanal), die zur gleichen integrierten
s Schaltung gehören, unterscheiden sich nur durch die Breite Wund die Länge L ihrer in Fig.4 dargestellten
Kanäle.
Der Drainstrom iD eines MOS-Transistors ist eine
Funktion des folgenden Ausdrucks
(ve,'
wobei va die Spannung Gate/Source-Elektrode und vo
die Spannung Drain/Source des Transistors darstellen.
Die Funktion /hängt von der Vorspannung des Transistors ab. Sie variiert beträchtlich zwischen den einzelnen Fabrikationsposten, doch zeigt die Erfuhrung, daU
sie für alle Transistoren vom gleichen Leitungstyp derselben integrierten Schaltung sehr genau gleich ist Des
weiteren wird diese Funktion in erster Näherung unabhängig von vd, wenn der Transistor im sogenannten
Sättigungsgebiet arbeitet das durch folgende Beziehung definiert ist
vd >
- Vt,
wobei mit Vr die Ansprechschwelle des Transistors bezeichnet ist
Unter diesen Bedingungen sind die Drainströme mehrerer Transistoren T1 vom selben Leitungstyp, die zur
gleichen integrierten Schaltung gehören, proportional
Wi
zu ihren Dimensionsverhältnissen a, — —rj. Auf diesem
Prinzip basiert der Aufbau des erfindungsgemäßen Oszillators.
In F i g. 3 unterscheiden sich die Transistoren mit dem
_ vr ι τ* ι τ· ι ι. :i i-M : usci«.
il-ηαΐιαΐ, i] uiiu 13, hui uuiun ulic l^mienaiuiiaYCiιιβιι-
nisse at und a3 und die Transistoren mit dem p-Kanal, T2,
T4 und Te, nur durch die entsprechenden Verhältnisse ai,
34 und S6. Entsprechend dem oben angegebenen Prinzip
ist der Polarisationsstrom / von Ti, der gleich dem Drainstrom des Transistors Ti ist durch die folgende
Beziehung gegeben
j j a2
Der Senkenstrom von T6, der mit I6 bezeichnet ist ist
durch folgende Beziehung gegeben
U-V6
C6
wobei mit Vo6 die Gate-Spannung von T6 bezeichnet
ist Da die Gate-Spannung in der Nähe der Ansprechschwelle der p-Ieitenden Transistoren liegt und diese
weit unter der Versorgungsspannung U liegt ist der Strom I6 im wesentlichen eine Funktion von I/und von
Ri. Mit anderen Worten, es kann das am Gate des Tran-
■ sistors T2 anliegende Potential des Punktes P durch diese beiden Werte bestimmt werden, daß der Strom /
einen Wert annimmt der gerade oberhalb des in F i g. 2 dargestellten Wertes Λ,» liegt
Andererseits sind die in F i g. 3 gezeigten Transistoren 71, T2, T3 und T4 derart dimensioniert, daß
gilt
Da der Transistor Ti durch den Widerstand Ro leitend
ist, ist der Transistor Ti ebenfalls leitend, und zwar mit
einem Ruhestrom
Die beiden Transistoren T3 und Tt bilden eine Verstärkungsstufe. Das am Gate von 71 erscheinende
Schwingungssignal wird direkt dem Gate des Verstärkungstransistors T3 zugeführt, an dessen Drain-Elektrode ein Ausgangssignal mit großer Amplitude erscheint.
F i g. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit verschiedenen voneinander unabhängigen Varianten für die in
Fig.3 gezeigte Schaltung. So ist in Fig.5 der Widerstand Ri durch einen Transistor Ti ersetzt, dessen Gate-Source-Spannung gleich der Versorgungsspannung U
tat. LSC3 wciicicii 15t uci TTiuciaiaiiu no uutt.ii ^vrci ut oden D) und Di ersetzt, die entgegengesetzt, aber in
Serie geschaltet sind. Diese Dioden können beispielsweise als seitliche pn-Übergänge im als Gate-Elektroden verwendeten polykristallinen Silizium ausgebildet
sein. Durch diese beiden Modifikationen können Widerstände vollständig vermieden werden, deren Herstellung in C-MOS-Technologie noch Probleme aufwirft.
Andererseits ist bei der in F i g. 5 gezeigten Schaltung das Gate des Transistors Tj nicht mehr mit dem Gate,
sondern mit der Drain-Elektrode von 7Ί verbunden, deren mittleres Potential gleich demjenigen des Gates von
T1 ist.
F i g. 6 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Oszillators. Der Basis-Oszillatorkreis mit Γι und die Schaltung der Transistoren T2, Tj
und T4 ebenso wie ihre Abmessung sind identisch mit
denjenigen der in F i g. 3 gezeigten Schaltung.
Ein drittes komplementäres Transistorpaar Tj. 7» ist auf gleiche Art und Weise wie das Paar T3, T4 geschaltet,
wobei der gemeinsame Verbindungspunkt der Drain-Elektroden von Tj und Tt, der den Ausgang dieser Stufe
bildet, mit dem Gate eines p-leitenden Steuerungstransistors Tio verbunden ist Die Source-Elektrode des
Transistors Ti0 ist mit dem positiven Pol der Versorgung verbunden, und sein Drainkreis weist einen Ladungswiderstand R7 auf mit einer Kapazität C3 im Nebenschluß. Die Drainelektrode des Transistors Ti0 bil-
det den Ausgang dieser Stufe und stellt den Punkt Pdar,
der direkt mit den Gates von T2, T4 und Tg verbunden
ist
Das Transistorpaar Ti, Tg ist derart dimensioniert,
daß die folgende Beziehung gilt
den Wert erreicht hat, verursachen die positiven Spannungsspitzen am Gate von Tj eine Erhöhung des Drainstromes von Tj bis dieser den Drainstrom von Tg trotz
der ursprünglichen Asymmetrie übersteigt. Daraufhin erscheinen negative Impulse am Gate von Ti0. Der mittlere Drainstrom dieses Transistors ist daraufhin größer
als Null, wodurch am Widerstand Ri eine Gleichspannung erscheint Das Potential am Punkt Psteigt, und die
Ströme /, I4 und /g nehmen ab, bis auf einen Wert, der
gerade ausreicht, um ein periodisches Leiten des Steuerungstransistors Tio zu ermöglichen. Der Arbeitsstrom /
wird somit durch den den Transistor Tio aufweisenden
Rückkopplungskreis stabilisiert.
F i g. 7 zeigt eine bestimmte Anzahl voneinander unabhängiger Varianten der in Fig.6 gezeigten Schaltung.
ix-j in
gcSCiiäitct. LsicSc w'ciSt ciiici
aj
a2
Daraus folgt daß in Abwesenheit einer Schwingung aufgrund der Gleichheit der Drainströme von T\ und
von Ti der Sättigungsstrom von Tg größer ist als derjenige von Tj. Das gemeinsame Potential der Drain-Elektroden von T7 und Tg liegt demnach in der Nähe von
+ U derart, daß der Ruhepunkt von T8 aus dem Sättigungsgebiet auswandert, so daß sein Drainstrom vermindert wird. Der Transistor Tio ist also gesperrt, und
der Widerstand Ri bringt das Potential der Gates der Transistoren Ta T4 und T8 auf dasjenige des negativen
Versorgungspols. Die Ströme /, U und /8 werden somit
auf einen höheren Wert gebracht, und die Schwingungen setzen ein.
gewissen Sperrstrom auf, der größer als derjenige des pn-Übergangs Drain/Substrat des Transistors Tj ist, so
daß das Potential am Gate von Ti0 in der Nähe von + U
liegt, selbst wenn kein Strom durch den Kanal des Transistors fließt Die Diode kann beispielsweise mittels eines seitlichen pn-Überganges im polykristallinen Silizium verwirklicht werden. Sie läßt sich auch durch einen
hochohmigen Widerstand ersetzen.
Das Ausgangssignal des Oszillators wird direkt an der
Drain-Elektrode von Ti abgenommen und parallel dem Gate des Transistors 7 zugeführt wobei das Gleichstrompotential des Gates gleich dem der Senke von T\
ist Der Widerstand A2 in F i g. 6 ist durch einen Transistor T9 mit langem Kanal η ersetzt, dessen Gate mit dem
Punkt + Uverbunden ist.
Die gestrichelt dargestellte Kapazität C4 ist eine bei
der beschriebenen Arbeitsweise auftretende parasitäre Kapazität, da sie den Verstärkungserad der Verstärkungsstufe T1, Tg begrenzt Trotzdem funktioniert die
Rückkopplung, selbst wenn der Wert dieser Kapazität sehr groß ist, und zwar auf folgende Art und Weise.
Übersteigt die Schwingungsamplitude am Gate von Ti einige Hundert mV, so wandert der Arbeitspunkt von Ti
aus dem Sättigungsgebiet während der positiven Halbwellen der Gatespannung aus, wodurch der mittlere
Wert des Drainstromes an Ti sinkt Da dieser Wert aber
gleich demjenigen des durch T2 gelieferten Gleichstromes bleiben muß, wird dieser Effekt durch eine Erhöhung des mittleren Potentials am Gate und an der
Drain-Elektrode von Ti kompensiert, wobei dieses Potential gleich demjenigen am Gate von Tj ist Der mittlere Drainstrom von T7 steigt demnach und übertrifft
schließlich denjenigen von Tg, wodurch das mittlere Potential am Gate von Ti0 abnimmt Der Transistor Tio
beginnt also zu leiten und bewirkt eine Verringerung der von T2 und Tg gelieferten Ströme I und h bis auf
einen Wert der gerade ausreicht, um die Leitfähigkeit
von Tio zu erhalten.
F i g. 8 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Oszillators, bei dem die Sch wingungsamplitude auf einen sehr geringen Wert begrenzt ist,
ohne Signalverstärkung. Der den Transistor Ti aufweisende Oszillator ist gleich aufgebaut wie in den vorhergehenden Baispielen, und auch die Arbeitsweise des
Transistors T2 ist die gleiche. Ein Paar komplementärer
Transistoren Tu, Ti2 mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt an den Drain-Elektroden ist über die Source-Elektroden mit den entsprechenden Polen der Versorgungsspannungsquelle verbunden. Das Gate des pleitenden Transistors T12 ist mit dessen Drain-Elektrode
verbunden, sowie mit dem Gate des Transistors Tj
(Punkt P). Das Gate des η-leitenden Transistors Tu ist
mit dem Gate des Transistors Ti aber einen Widerstand
A3 verbunden, wahrend eine Kapazität Q parallel zwischen Gate und Soiree-Elektrode des Transistors Tu
geschaltet ist Der Widerstand A3 und die Kapazität Cj
bilden ein Tiefpaßfilter.
Die vier Transistoren des in Fig.8 dargestellten
Schaltkreises sind derart bemessen, daß folgende Beziehung gilt
au
In Abwesenheit einer Schwingung und wenn die vier Transistoren im Sättigungsgebiet arbeiten ist der durch
einen gegebenen Strom io\ bestimmte Strom /gleich
Λ/ΜΙ, nvUVI Λ UUIt.ll IUIgCIIUC LIC^lCIlUIIg UCIIIlICI t 13t
Jt-
J2_
> 1.
len verwendete »Pierce-Schaltung« kann beispielsweise
durch einen Oszillatorkreis mit einer KC-Kette ersetzt
werden.
Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein
s derartiger Oszillatorkreis mit einer RC-KeUe dargestellt ist und bei dem der Rückkopplungskreis und der
Verstärkerkreis auf dieselbe Art und Weise arbeiten, wie derjenige von F i g. 6. Die Anzahl der KC-Glieder
kann größer als diejenige sein, die in F i g. 10 dargestellt
ist, und es lassen sich auch verteilte /?C-Glieder oder
andere Formen von Gliedern verwenden, ohne das Prinzip des vorliegenden Oszillators zu verändern.
Bei allen vorgeschlagenen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Oszillators wird eine Herabsetzung
des Stromverbrauchs des Oszillators bis auf einen Minimalwert erzielt, wobei gleichzeitig die Amplitude des
Schwingungssignals am Gate des ersten Transistors begrenzt wird, so daß der Einfluß der nkmünearer. Effekte, die eine starke Auswirkung auf die Schwingungsfre-
quenz haben, vermieden wird.
Unter diesen Bedingungen gibt es also keinen entsprechenden Ruhepunkt Die Ströme nehmen so lange
zu, bis wenigstens einer der Transistoren T2 bis Tu außerhalb des Sättigungsbereiches arbeitet, so daß i'd\ — I
ist
In diesem Fall ist der Strom / mehr als ausreichend,
um die Schwingung auszulösen. Wenn nun die Schwingungsamplitude 0\ am Gate von T\ zunimmt, nimmt die
mittlere Spannung am Gate V\ aufgrund der nichtlinearen Charakteristik von iD\ -/(Vc 1) ab, damit der Mittelwert von j'd\ gleich /bleibt Da die Gatespannung vGu
von 7ii gleich V\ ist, wobei die Wechselkomponenten
durch das Filter A3 Q eliminiert werden, nimmt der
Strom /11 ab. wodurch eine Abnahme des Stromes / hervorgerufen wird. Die Anordnung stabilisiert sich bei
einem Wert /, der gerade erforderlich ist zum Aufrechterhalten einer Schwingung der Amplitude Ü\. Dieser
Wert reicht aus um den Faktor k, der größer als 1 ist zu
kompensieren, wobei die vict Transistoren um einen Ruhepunkt arbeiten, der im Sättigungsgebiet liegt
Die Werte a\ bis au werden vorteilhafterweise so
groß gewählt, daß die Transistoren T\ bis Tu mit schwachen Stromdichten arbeiten. In diesem Fall läßt sich
zeigen, daß die stabilisierte Amplitude
■
nur von dem Verhältnis ir gemäß der aus F i g. 9 ersichtlichen Beziehung abhängt Mit Vc ist eine Konstante
bezeichnet, die bei der benutzten Technologie im allgemeinen gut beherrschbar ist Bei diesem Ausführungsbeispiel des Oszillators wird also eine Stabilisierung der
Stromaufnahme durch die Wahl der Abmessungsverhältnisse der vier verwendeten Transistoren erzielt
Zwischen Source- und Drain-Elektrode des Transistors T4 kann eine Diode A geschaltet sein, um den
Verluststrom Senke/Substrat des Transistors T1 zu vermeiden und um dafür zu sorgen, daß der Ruhepunkt sich
beim Einschalten der Versorgungsspannung einstellen kann. Die Diode kann auf die gleiche Art und Weise wie
die Diode D3 in F i g. 7 ausgebildet sein.
Des weiteren können die Widerstände R0 und R3
durch in Serie und gegeneinander geschaltete Diodenpaare ersetzt werden.
Claims (13)
1. Oszillator in C-MOS-Technologie, dessen Oszillatorkreis einen ersten MOS-Transistor aufweist,
der mit seiner Source-Elektrode an einem ersten Pol
einer Versorgungsspannungsquelle angeschlossen ist und der Ober einen zweiten MOS-Transistor vom
komplementären Typ mit Strom versorgt wird, wobei letzterer zur gleichen integrierten Schaltung ge- ίο
hört, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens einen dritten MOS-Transistor (T6, T8, Ti2)
aufweist, der vom gleichen Leitungstyp ist wie der zweite und der zur gleichen integrierten Schaltung
gehört, wobei die Source-Elektroden des zweiten und des dritten Transistors untereinander sowie mit
dem zweiten Pol der Versorgungsspannungsquelle verbunden sind und die Gate-Elektroden des zweiten und descjtten Transistors untereinander sowie
nut einein Regelkreis verbunden sind, dent das
Schwingungssignal des Oszillatorkreises zugeführt wird und der in Abhängigkeit von der Amplitude
dieses Signals eine Regelspannung an die Gate-Elektroden des zweiten und des dritten Transistors liefert, derart daß der mittlere Drainstrom des ersten
Transistors einen Wert annimmt, der gerade oberhalb des Auslösewertes der Oszillatorschwingung
liegt
2. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß
<;·? Drain-Elektrode des dritten Transi-
stors (T6) einerseits mit dem Gate dieses Transistors
und andererseits aber einen Widerstand (Ri) mit
dem ersten Pol der VersoygunKsspannungsquelle verbunden ist
3. Oszillator nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet daß er ein Paar komplementärer MOS-Transistoren aufweist wobei der eine der dritte
Transistor (Ti) ist und der andere ein vierter Transistor (Tt), der vom gleichen Leitungstyp ist wie der
erste, mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen den Drain-Elektroden, wobei das Gate des
dritten Transistors (T6) mit diesem gemeinsamen Verbindungspunkt der Drain-Elektroden verbunden
ist und das Gate des vierten Transistors mit dem zweiten Pol der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist während die Source-Elektrode des vierten Transistors mit dem ersten Pol der Spannungsquelle verbunden ist
4. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß er ein Paar zur gleichen integrierten so
Schaltung gehörende MOS-Transistoren (T3, T4) von komplementären Typ aufweist die so bemessen sind,
daß die Quotienten aus dem Verhältnis Breite/Länge des Kanals für alle beide und aus dem entsprechenden Dimensionsverhältnis des Kanals des Transi-
stors vom gleichen Typ unter dem ersten und zweiten Transistor gleich sind, wobei die Gates und Source-Elektroden der Transistoren dieses Paares mit
den entsprechenden Elektroden des ersten und zweiten Transistors bzw. mit dem gemeinsamen
Verbindungspunkt der Drain-Elektroden des Transistorenpaares, der den Oszillatorausgang darstellt
verbunden sind.
5. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß er ein Paar zur gleichen integrierten
Schaltung gehörende MOS-Transistoren (T3, T4)
vom komplementären Typ aufweist, die so bemessen sind, daß die Quotienten aus dem Verhältnis Breite/
Länge des Kanals für alle beide und aus dem Dimensionsverhältnis des Kanals des Transistors vom gleichen Typ unter dem ersten und zweiten Transistor
gleich sind, wobei die Source-Elektroden der Transistoren dieses Paares mit den entsprechenden des
ersten und zweiten Transistors verbunden sind, während das Gate des Transistors (T*\ der vom gleichen
Leitungstyp ist wie der zweite, mit demjenigen des letzteren verbunden ist und das Gate des Transistors, der vom gleichen Leitungstyp ist wie der erste,
mit der Drain-Elektrode des letzteren verbunden ist während der gemeinsame Verbindungspunkt der
Senken des Transistorpaares den Ausgang des Oszillators darstellt
6. Oszillator nach Anspruch t oder 4, dadurch gekennzeichnet daß er ein Paar komplementärer
MOS-Transistoren aufweist von denen der eine der dritte Transistor (7g) ist und der andere ein vierter
Transistor (T7), der vom gleichen Leitungstyp wie
der erste ist, mit einer gemeinsamen Verbindung zwischen den Drain-Elektroden, wobei beide Transistoren derart bemessen sind, daß der Quotient aus
dem Verhältnis Breite/Länge des Kanals des dritten Transistors und aus dem entsprechenden Verhältnis
des zweiten Transistors größer ist als der Quotient aus dem Verhältnis Breite/Länge des Kanals des
vierten Transistors und aus dem entsprechenden Verhältnis des ersten Transistors, wobei das Gate
und die Source Flektrode des vierten Transistors mit den entsprechenden Elektroden des ersten Transistors verbunden sind, und daß er einen Steuerungstransistor (Ti0) aufweist der vom gleichen Leitungstyp ist wie der zweite Transistor, wobei die Source-Elektrode des Steuerungstransistors mit dem zweiten Po! der Versorgungsqueüe verbunden ist während das Gate dieses Transistors mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Drain-Elektroden des
dritten und vierten Transistors verbunden ist und die Drain-Elektrode des Steuerungstraruistors einerseits mit dem Gate des zweiten Transistors und andererseits Ober einen Widerstand (Ri) mit Nebenschlußkapazitäten (Q) mit dem ersten Pol der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist
7. Oszillator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß er anstelle des mit der Drain-Elektrode
des Steuerungstransistors verbundenen Widerstandes (Ri) einen Transistor (T9) mit langem Kanal aufweist der vom gleichen Leitungstyp wie derjenige
des ersten Transistors ist und dessen Gate, Source- und Drain-Elektrode mit dem ersten bzw. zweiten
Pol der Versorgungsspannungsquelle bzw. mit der Drain-Elektrode des Steuerungstransistors verbunden sind.
8. Oszillator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß er eine Diode aufweist die in Sperrichtung zwischen die Source-Elektrode und das Gate
des Steuerungstransistors ^Ti0) geschaltet ist
9. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß er ein Paar komplementärer MOS-Transistoren aufweist von denen der eine der dritte
Transistor (Tt) ist und der andere ein vierter Transistor (Ti) ist der vom gleichen Leitungstyp wie der
erste ist, mit einer gemeinsamen Verbindung zwischen den Drain-Elektroden, wobei beide Transistoren derart bemessen sind, daß der Quotient aus dem
Verhältnis Breite/Länge des Kanals des dritten Transistors und aus dem entsprechenden Verhältnis
des zweiten Transistors kleiner ist, als der Quotient
aus dem Verhältnis Breite/Länge des Kanals des vierten Transistors und aus dem entsprechenden
Verhältnis des ersten Transistors, wobei das Gate des dritten Transistors mit der Drain-Elektrode dieses
Transistors verbunden ist und die Gate- und s Source-Elektroden des ersten und vierten Transistors
über ein Tiefpaßfilter (R3, Q) verbunden sind.
- 10. Oszillator nach, Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Tiefpaßfilter von zwei Dioden gebildet wird, die in Reihe, aber gegeneinander zwisehen
den Gates des ersten und vierten Transistors geschaltet sind, sowie von einer Kapazität, die zwischen
das Gate des vierten Transistors und dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Source-Elektroden
des ersten und vierten Transistors geschaltet ist
11. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Oszillatorkreis einen Quarzresonator aufweist, der zwischen die Drain-Elektrode und
das Gate des ersten Transistors parallel zu einem Polarisationswiderstand (Ro) geschaltet ist, während
Kapazitäten (Q, Gt) zwischen Drain- und Souree-Elektrode
und zwischen Gate und Source-Elektrode dieses Transistors erscheinen oder geschaltet sind.
12. Oszillator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß anstelle des Polarisationswiderstandes zwei gegeneinander in Reihe geschaltete Dioden
vorhanden sind.
13. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillatorkreis eine ÄC-Kette aufweist,
die die Schwingungsfrequenz bestimmt
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