DE3880802T2

DE3880802T2 - Schwingungsschaltung.

Info

Publication number: DE3880802T2
Application number: DE8888121112T
Authority: DE
Inventors: Takuya Fujimoto; Kazuhisa Sakihama; Akihiro Sueda
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-12-18
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1993-08-19
Anticipated expiration: 2008-12-17
Also published as: KR930001402B1; EP0320969A2; CA1307329C; EP0320969A3; EP0320969B1; JPH01161906A; DE3880802D1; US4918408A; KR890011188A; JP2573266B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwingungsschaltung mit einem Transfer-Gate bzw. Verschiebe-Gatter als Rückkopplungswiderstand.
Seit kurzem werden die meisten elektronischen Vorrichtungen des tragbaren Typs so gebildet, daß sie integrierte Halbleiterschaltungsbausteine enthalten, die mit einer niedrigen Stromquellenspannung von beispielsweise 3 V betrieben werden. Eine solche niedrige Stromquellenspannung wird beispielsweise von einer Lithiumbatteriezelle an den integrierten Halbleiterschaltungsbaustein geliefert. Die Fig. 1 zeigt die herkömmliche Kristallschwingungsschaltung, die zur Verlängerung der Lebensdauer der Batterie ausgelegt ist. Die Kristallschwingungsschaltung beinhaltet die Stromsteuerungseinheit PC, den Moduseinstellungsabschnitt MS und den Oszillator bzw. Schwinger OS. Der Schwinger OS beinhaltet den Rückkopplungs-Blindwiderstandabschnitt FX und den Verstärkerabschnitt FA. Der Rückkopplungs- Blindwiderstandabschnitt FX beinhaltet den Kristallresonator XT und die Kondensatoren C1 und C2, und der Verstärkerabschnitt FA beinhaltet den CMOS-Inverter IV und das CMOS- Transfer-Gate TG, die als Verstärker bzw. Rückkopplungswiderstand dienen. Die Stromsteuerungseinheit PC, der Moduseinstellungsabschnitt MS und der Rückkopplungsverstärkerabschnitt FA sind im integrierten Halbleiterschaltungsbaustein SC angeordnet, und der Rückkopplungs- Blindwiderstandabschnitt FX ist außerhalb des integrierten Halbleiterschaltungsbausteins SC angeordnet. Die Stromquellenspannung VB (3 V) für den integrierten Halbleiterschaltungsbaustein SC wird von der Batterie BT geliefert.
Nunmehr wird der Betrieb der Kristallschwingungsschaltung erklärt. Wenn ein Modusrücksetzsignal an den Moduseinstellungsabschnitt MS geliefert wird, stellt es den Schwingungsbeginnmodus ein. Im Schwingungsbeginnmodus wandelt die Stromsteuerungseinheit PC die Stromquellenspannung VB in die Schwingungsbeginnspannung VD um. Wenn die Schwingungsbeginnspannung VD an den Schwinger OS geliefert wird, beginnt der Schwinger OS den Schwingungsbetrieb, um periodisch Impulse zu erzeugen. Der Moduseinstellungsabschnitt MS zählt die Impulse, die vom Schwinger OS sequentiell erzeugt werden. Wenn vom gezählten Wert erkannt wird, daß eine voreingestellte Zeit nach dem Beginn des Schwingungsbetriebs verstrichen ist und der Schwingungsbetrieb stabil wird, ändert der Moduseinstellungsabschnitt MS den Betriebsmodus vom Schwingungsbeginnmodus zum Schwingungshaltemodus. Im Schwingungshaltemodus wandelt die Stromsteuerungseinheit PC die Stromquellenspannung-VB in die Schwingungshaltespannung VH um, die im Absolutwert kleiner ist als die Schwingungsbeginnspannung VD. Danach wird der Schwinger OS auf der Schwingungshaltespannung VH betrieben, um den Schwingungsbetrieb zu halten oder fortzusetzen. In der Kristallschwingungsschaltung ist der Stromverbrauch verringert, nachdem der Schwingungsbetrieb stabil wird.
Die Steuerfähigkeit des CMOS-Inverters IV und der Widerstand des CMOS-Transfer-Gate TG sind von der Stromquellenspannung des Schwingers OS abhängig. Im Schwingungsbeginnmodus muß der CMOS-Inverter IV eine größere Steuerfähigkeit haben als im Schwingungshaltemodus. Ist die Steuerfähigkeit des CMOS- Inverters IV ungenügend, kann der Schwinger OS den Schwingungsbetrieb nicht beginnen. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird der Widerstand des CMOS-Transfer-Gate TG kleiner, wenn die Stromquellenspannung des Schwingers OS oder die Schwingungsbeginnspannung VD zunimmt. Ist die Schwingungsbeginnspannung VD zu hoch eingestellt, wird es wegen der übermäßigen Spannungsrückkopplung schwierig, den Schwingungsbetrieb zu beginnen.
Die Stromsteuerungseinheit PC benutzt eine Spannungsteilungsschaltung zum Umwandeln der Stromquellenspannung VB in die Schwingungsbeginnspannung VD im Schwingungsbeginnmodus. Wenn der Schwinger OS unbeabsichtigterweise den Schwingungsbetrieb beendet, wird ein Rücksetzsignal erzeugt, um wieder den Schwingungsbeginnmodus einzustellen. In diesem Fall wird die Stromquellenspannung VB wegen des Stromverbrauchs der Batterie niedriger als der anfängliche Spannungspegel. Dies berücksichtigend, wird das Spannungsteilungsverhältnis der Spannungsteilungsschaltung K = VD/VB auf einen Wert näher bei 1 eingestellt, so daß der Schwingungsbetrieb ohne Versagen begonnen werden kann, es sei denn, die Stromquellenspannung VB ist extrem verringert. Die Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen dem Spannungsteilungsverhältnis K und dem zulässigen Abweichungsbereich der Stromquellenspannung VB, die ausreicht, um den Schwingungsbetrieb zu beginnen. Wenn das Spannungsteilungsverhältnis K = 0,5, werden die unteren und oberen Grenzen des zulässigen Abweichungsbereichs beispielsweise jeweils auf die Pegel VB2 (= 2,2 V) und VB2' (=4,0 V) eingestellt. Wenn das Spannungsteilungsverhältnis K = 1, werden die unteren und oberen Grenzen des zulässigen Abweichungsbereichs beispielsweise jeweils auf die Pegel VB1 (= 1,1 V) und VB1' (= 2 V) eingestellt. Daher wird in der Kristallschwingungsschaltung der zulässige Abweichungsbereich der Stromquellenspannung VB verschoben, wenn das Spannungsteilungsverhältnis K geändert wird.
Die obere Grenze des zulässigen Abweichungsbereichs wird auf einen niedrigeren Wert gesetzt, wenn das Spannungsteilungsverhältnis zunimmt. In diesem Fall treten die folgenden Defekte bzw. Mängel auf. Zum Zeitpunkt der Lieferung der elektronischen Vorrichtung des tragbaren Typs kann die Stromquellenspannung VB der Batterie BT wahrscheinlich höher sein als 3 V, weil die Batterie noch nicht benutzt ist. Deshalb beginnt der Schwinger OS den Schwingungsbetrieb nicht, wenn die obere Grenze des zulässigen Abweichungsbereichs niedriger eingestellt ist als die maximale Stromquellenspannung VB.
Die zum Stand der Technik gehörenden Dokumente US-A-4 704 587 bzw. US-A-4 328 571 beschreiben jeweils eine Schwingungsschaltung, die einen Stromquellenanschlußabschnitt umfaßt, an den eine externe Spannung angelegt ist. Ferner beinhaltet ein Schwingerabschnitt einen Verstärker, einen Rückkopplungswiderstand, der zwischen dem Eingangs- und Ausgangsanschluß des Verstärkers verbunden ist, und ein Transfer-Gate, das als Rückkopplungswiderstand zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des Verstärkers verbunden ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Schwingungsschaltung, die in der Lage ist, den Schwingungsbetrieb mit hoher Zuverlässigkeit zu beginnen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung eine Schwingungsschaltung gemäß Anspruch 1 vor.
In der obigen Schwingungsschaltung kann die zweite interne Spannung unabhängig von der ersten internen Spannung auf einen gewünschten Pegel eingestellt werden. Deshalb ist es möglich, die erste interne Spannung auf einen hohen Pegel einzustellen, um die Steuerfähigkeit des Verstärkers zu erhöhen, und gleichzeitig den Widerstand des Transfer-Gate auf einen ausreichend großen Wert einzustellen. Als Folge hat die Schwingungsschaltung eine ausreichend große Spanne für die Schwankung einer extern gelieferten Spannung und kann den Schwingungsbetrieb mit hoher Zuverlässigkeit starten.
Die vorliegende Erfindung kann anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden; es zeigen:
Fig. 1 den Aufbau der herkömmlichen Kristallschwingungsschaltung;
Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Verdeutlichung der Beziehung zwischen der Stromquellenspannung und dem Rückkopplungswiderstand der Kristallschwingungsschaltung von Fig. 1;
Fig. 3 eine graphische Darstellung zur Verdeutlichung der Beziehung zwischen der Stromquellenspannung und der Schwingungsbeginnzeit der Kristallschwingungsschaltung von Fig. 1.;
Fig. 4 eine graphische Darstellung, die den zulässigen Abweichungsbereich der Stromquellenspannung VB, durch die die Schwingungsschaltung den Schwingungsbetrieb beginnen kann, zeigt;
Fig. 5 den Aufbau einer Kristallschwingungsschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 einen Schaltplan, der ausführlich eine in Fig. 5 gezeigte Spannungssenkungsschaltung zeigt;
Fig. 7 einen Schaltplan, der ausführlich einen in Fig. 5 gezeigten Moduseinstellungsabschnitt zeigt;
Fig. 8 ein Signalwellenformdiagramm zur Verdeutlichung des Betriebes des Moduseinstellungsabschnittes;
Fig. 9 eine Änderung der in Fig. 5 gezeigten Schwingungsschaltung; und
Fig. 10 eine weitere Änderung der in Fig. 5 gezeigten Schwingungsschaltung.
Nunmehr wird eine Kristallschwingungsschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren 5 bis 8 beschrieben. Die Fig. 5 zeigt den Aufbau der Kristallschwingungsschaltung. Die Kristallschwingungsschaltung beinhaltet die Stromsteuerungseinheit PC1, den Moduseinstellungsabschnitt MS1 und den Schwinger OS. Der Schwinger OS beinhaltet den Rückkopplungs- Blindwiderstandsabschnitt FX und den Verstärkerabschnitt FA. Der Rückkopplungs-Blindwiderstandsabschnitt FX beinhaltet den Kristallresonator XT und die Kondensatoren C1 und C2, und der Verstärkerabschnitt FA beinhaltet den CMOS-Inverter IV und das CMOS-Transfer-Gate TG, die als ein Verstärker bzw. ein Rückkopplungswiderstand dienen. Die Stromsteuerungseinheit PC1, der Moduseinstellungsabschnitt MS1 und der Verstärkerabschnitt FA sind im integrierten Halbleiterschaltungsbaustein SC angeordnet, und der Rückkopplungs-Blindwiderstandsabschnitt FX ist außerhalb des integrierten Halbleiterschaltungsbausteins SC angeordnet. Die Stromquellenschaltung VB (-3 V) für den integrierten Halbleiterschaltungsbaustein SC wird von der Batterie BT geliefert.
Das CMOS-Transfer-Gate TG beinhaltet die P- und N-Kanal-MOS- Transistoren 10A und 10B, deren Stromwege jeweils zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des CMOS-Inverters IV verbunden sind. Das Gate des N-Kanal-MOS-Transistors 10B ist mit einem Erdanschluß verbunden. Der Ausgangsanschluß des CMOS-Inverters IV ist mit einem Ende des Widerstands 12 verbunden. Der Kristallresonator XT ist zwischen dem Eingangsanschluß des CMOS-Inverters IV und dem anderen Ende des Widerstands 12 verbunden. Der Kondensator C1 ist zwischen einem Ende des Kristallresonators XT und dem Erdanschluß verbunden, und der Kondensator C2 ist zwischen dem anderen Ende des Kristallresonators XT und dem Erdanschluß verbunden.
Die Stromsteuerungseinheit PC1 beinhaltet die Spannungsteilungsschaltung 14A zum Teilen der Stromquellenspannung VB im Spannungsteilungsverhältnis K1 (= 1), um die erste Schwingungsbeginnspannung VD1 (= K1 VB), die Spannungsteilungsschaltung 14B zum Teilen der Stromquellenspannung VB im Spannungsteilungsverhältnis K2 (= 0,5), das kleiner ist als das Spannungsteilungsverhältnis K2, um die zweite Schwingungsbeginnspannung VD2 (K2 VB) zu erzeugen, und die Spannungssenkungs- oder -halbierungsschaltung 16 zum Senken der Stromquellenspannung VB auf die Hälfte, um die Schwingungshaltespannung VH zu erzeugen. Die Spannungsteilungsschaltung 14A beinhaltet die P- und N-Kanal-MOS- Transistoren Q1 und Q2 und die Widerstände R1 und R2. Ein Ende des Widerstands R1 ist mit einem Ende des Widerstands R2 verbunden, und das andere Ende des Widerstands R1 ist über den Stromweg des MOS-Transistors Q1 mit dem Erdanschluß verbunden. Das andere Ende des Widerstands R2 ist über den Stromweg des MOS-Transistors Q2 mit dem Stromquellenanschluß VB verbunden. Die Spannungsteilungsschaltung 14B beinhaltet die P- und N-Kanal-MOS-Transistoren Q3 und Q4 und die Widerstände R3 und R4. Ein Ende des Widerstands R3 ist mit einem Ende des Widerstands R4 verbunden, und das andere Ende des Widerstands R3 ist über den Stromweg des MOS-Transistors Q3 mit dem Erdanschluß verbunden. Das andere Ende des Widerstands R4 ist über den Stromweg des MOS-Transistors Q4 mit dem Stromquellenanschluß VB verbunden. Die Gate der MOS- Transistoren Q1 und Q3 sind mit dem Moduseinstellungsabschnitt MS1 verbunden, um das Modussteuerungssignal zu empfangen, und die Gate der MOS-Transistoren Q2 und Q4 sind mit dem Moduseinstellungsabschnitt MS1 verbunden, um das Modussteuerungssignal A zu empfangen. Das Spannungsteilungsverhältnis K1 ist durch R1/R1 + 2 bestimmt, und das Spannungsteilungsverhältnis K2 ist durch R3/R3 + R4 bestimmt. Ein Verbindungsknoten zwischen den Widerständen R1 und R2 dient als Ausgangsanschluß der Spannungsteilungsschaltung 14A und ist über den Stromweg des N-Kanal-MOS- Transistors 18A mit dem Stromquellenanschluß des CMOS- Inverters IV verbunden. Ein Verbindungsknoten zwischen den Widerständen R3 und R4 dient als Ausgangsanschluß der Spannungsteilungsschaltung 14B und ist über den Stromweg des N-Kanal-MOS-Transjstors 18B mit dem Gate des MOS-Transistors 10A verbunden. Die MOS-Transistoren Q1 bis Q4, 18A und 18B sind alle im Schwingungsbeginnmodus eingeschaltet und im Schwingungshaltemodus ausgeschaltet. Der Ausgangsanschluß der Spannungssenkungsschaltung 16 ist über den Stromweg des N-Kanal-MOS-Transistors 20A mit dem Stromquellenanschluß des CMOS-Inverters IV und über den Stromweg des N-Kanal-MOS- Transistors 20B mit dem Gate des MOS-Transistors 10A verbunden. Die MOS-Transistoren 20A und 20B sind im Schwingungsbeginnmodus beide ausgeschaltet und im Schwingungshaltemodus eingeschaltet.
Die Fig. 6 zeigt ausführlich den Aufbau der Spannungssenkungsschaltung 16. Die Spannungssenkungsschaltung 16 beinhaltet die N-Kanal-MOS-Transistoren 21, 22 und 23, den P-Kanal-MOS-Transistor 24 und die Kondensatoren 25 und 26. Ein Ende des Stromweges des MOS-Transistors 21 ist mit dem Stromquellenanschluß VB verbunden, und der andere Anschluß davon ist über den Stromweg des MOS-Transistors 22 mit dem Ausgangsanschluß der Spannungssenkungsschaltung 16 verbunden. Ein Ende des Stromwegs des MOS-Transistors 24 ist mit dem Erdanschluß verbunden, und der andere Anschluß davon ist über den Stromweg des MOS-Transistors 23 mit dem Ausgangsanschluß der Spannungssenkungsschaltung 16 verbunden. Ein Ende des Kondensators 25 ist mit einem Verbindungsknoten zwischen den MOS-Transistoren 21 und 22 verbunden, und das andere Ende davon ist mit einem Verbindungsknoten zwischen den MOS-Transistoren 24 und 23 verbunden. Der Kondensator 26 ist zwischen dem Ausgangsanschluß der Spannungssenkungsschaltung 16 und dem Erdanschluß verbunden. Die MOS- Transistoren 21, 23 und 24 sind mit dem Moduseinstellungsabschnitt MS1 verbunden, um das Taktsignal φ zu empfangen, und der MOS-Transistor 22 ist mit der Moduseinstellungsschaltung MS1 verbunden, um das Taktsignal zu empfangen.
Die Fig. 7 zeigt ausführlich den Aufbau des Moduseinstellungsabschnitts MS1. Der Moduseinstellungsabschnitt MC1 beinhaltet die Spannungsteilungsschaltung 50 und die Verriegelungsschaltung 52. Die Spannungsteilungsschaltung 50 beinhaltet die n-Anzahl von "Teile-durch-2"- (oder 1/2-) Frequenzteilern 51, die jeweils durch die getakteten Inverter 53 bis 56 und 59 und die NOR-Gate 57 und 58 gebildet sind und kaskadenverbunden sind, um einen "Teile- durch-2n"-Frequenzteiler zu bilden. Wenn das Taktsignal φ1 vom Ausgangsanschluß des Schwingers OS oder dem Ausgangsanschluß des CMOS-Inverters IV erzeugt wird, wird das Taktsignal φ1 an die erste Stufe der 1/2-Frequenzteiler 51 geliefert. Das Taktsignal wird von der Zwischenstufe der 1/2-Frequenzteiler 51 abgeleitet, und das Taktsignal φ wird vom Inverter 49 abgeleitet, der das Taktsignal φ invertiert bzw. umkehrt. Das Taktsignal 2 wird von der letzten Stufe der 1/2-Frequenzteiler 51 abgeleitet, und das Taktsignal wird vom Inverter 60 zum Invertieren des Taktsignals φ2 abgeleitet. Die Anzahl n von Frequenzteilern 51 ist so festgelegt, daß das Taktsignal φ2 vom Pegel "0" auf den Pegel "1" geändert wird, wenn der Schwingungsbetrieb des Schwingers OS stabil wird. Die Verriegelungsschaltung 52 verriegelt das "0"-Pegel-Signal durch das Rücksetzsignal RESET. Der Moduseinstellungsabschnitt MS1 setzt die Modussteuerungssignale A und auf die Pegel "1" bzw. "0", um den Schwingungsbeginnmodus in einem Zeitraum vom Anstieg des Rücksetzsignals RESET bis zum Anstieg des Taktsignals φ2 einzustellen. Nach dem Anstieg des Taktsignals φ2 werden die Modussteuerungssignale A und auf die Pegel "0" bzw. "1" gesetzt, um den Schwingungshaltemodus einzustellen.
Als nächstes wird der Betrieb der Kristallschwingungsschaltung erklärt. Wenn ein Rücksetzsignal an den Moduseinstellungsabschnitt MS1 geliefert wird, stellt der Moduseinstellungsabschnitt MS1 den Schwingungsbeginnmodus ein. Im Schwingungsbeginnmodus wandelt die Spannungsteilungsschaltung 14A die Stromquellenspannung VB in die Schwingungsbeginnspannung VD1 um, und die Spannungsteilungsschaltung 14B wandelt die Stromquellenspannung VB in die Schwingungsbeginnspannung VD2 um. Wenn die Stromquellenspannung VB auf -3 V eingestellt ist, ist die Spannung VD1 auf einen Spannungspegel näher bei -3 V eingestellt, und die Spannung VD2 ist auf einen Spannungspegel von ca. -1,5 V eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Schwingungsbeginnspannungen VD1 und VD2 an den CMOS-Inverter IV bzw. den MOS-Transistor 10A über die MOS-Transistoren 18A und 18B angelegt. Der Schwinger OS ist auf den Schwingungsbeginnspannungen VD1 und VD2 betrieben, um den Schwingungsbetrieb zu beginnen, um periodisch Impulse zu erzeugen. Der Moduseinstellungsabschnitt MS1 zählt die Impulse, die sequentiell vom Schwinger OS erzeugt werden, und ändert den Betriebsmodus vom Schwingungsbeginnmodus auf den Schwingungshaltemodus, wenn aufgrund des gezählten Wertes erkannt ist, daß eine voreingestellte Zeit nach dem Beginn des Schwingungsbetriebs verstrichen ist, und der Schwingungsbetrieb wird so eingestellt, daß er stabil ist. Im Schwingungshaltemodus wandelt die Spannungssenkungsschaltung 16 die Stromquellenspannung VB in die Schwingungshaltespannung VH um. Die Schwingungshaltespannung VH ist über die MOS-Transistoren 20A bzw. 20B an den CMOS-Inverter IV und an den MOS- Transistor 10A geliefert. Der Schwinger OS wird auf der Schwingungshaltespannung VH betrieben, um den Schwingungsbetrieb aufrechtzuerhalten. In diesem Fall verbrauchen die Spannungsteilungsschaltungen 14A und 14B keinen Strom, da die MOS-Transistoren Q1 bis Q4 im nichtleitenden Zustand gehalten werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Schwingungsbeginnspannung VD2 so eingestellt, daß sie niedriger ist als die Schwingungsbeginnspannung VD1. Deshalb kann die Steuerfähigkeit des CMOS-Inverters IV ausreichend groß eingestellt werden, und gleichzeitig kann der Widerstand des CMOS-Transfer-Gate TG hoch gehalten werden. In der Kristallschwingungsschaltung dieses Ausführungsbeispiels kann der zulässige Abweichungsbereich der Stromquellenspannung VB auf das Zweifache desjenigen im Falle der in Fig. 4 gezeigten herkömmlichen Kristallschwingungsschaltung vergrößert werden.
Die vorliegende Erfindung kann geändert werden, wie in den Figuren 9 und 10 gezeigt ist.
Geänderte Abschnitte in der Kristallschwingungsschaltung von Fig. 9 werden unten erklärt. In Fig. 9 sind dieselben Abschnitte wie diejenigen im obigen Ausführungsbeispiel mit denselben Bezugsnummern bezeichnet, und ihre Erklärung ist weggelassen. Die Stromsteuerungseinheit PC1 beinhaltet zusätzlich die Spannungsteilungsschaltung 14C, die die Stromquellenspannung VB im Spannungsteilungsverhältnis K3 im Schwingungsbeginnmodus teilt, um die Schwingungsbeginnspannung VD3 zu erzeugen. In diesem Fall ist die Spannungsteilungsschaltung 14C in derselben Weise aufgebaut wie die Spannungsteilungsschaltung 14B, wobei das Spannungsteilungsverhältnis K3 ausgenommen ist. Der Ausgangsanschluß der Spannungsteilungsschaltung 14C ist mit dem Gate des MOS- Transistors 10B verbunden, und die Spannungssenkungsschaltung 16 ist mit dem Gate des MOS-Transistors 10B über den Stromweg des MOS-Transistors 20C verbunden. Im vorherigen Ausführungsbeispiel sind die MOS-Transistoren 18A und 18B benutzt, sie können aber weggelassen werden.
Bei dieser Änderung kann der Widerstandswert des CMOS- Transfer-Gate durch die Verwendung des Spannungsteilungsverhältnisses K3 präziser eingestellt werden. Ferner ist kein MOS-Transistor zwischen den Spannungsteilungsschaltungen 14A, 14B und 14C und dem Schwinger OS verbunden, was den Aufbau einfach macht.
Geänderte Abschnitte in der Kristallschwingungsschaltung von Fig. 10 werden unten erklärt. In Fig. 10 sind dieselben Abschnitte wie diejenigen im obigen Ausführungsbeispiel mit denselben Bezugsnummern bezeichnet, und ihre Erklärung ist weggelassen. In der Kristallschwingungsschaltung von Fig. 10 ist keiner der MOS-Transistoren Q3 und Q4 in der Spannungsteilungsschaltung 14B bereitgestellt. Ferner sind die Ausgangsanschlüsse der Spannungsteilungsschaltungen 14A und 14B direkt mit dem Stromquellenanschluß des CMOS- Inverters IV und dem Gate des MOS-Transistors 10A verbunden. In diesem Fall ist die Anzahl der benutzten MOS-Transistoren wesentlich verringert. Im Schwingungshaltemodus fließt Strom über die Widerstände R3 und R4 der Spannungsteilungsschaltung 14B. Eine Ausgangsspannung der Spannungsteilungsschaltung 14B ist jedoch nur verwendet, um das Gate des MOS- Transistors 10B zu laden. Deshalb ist es möglich, die Widerstandswerte der Widerstände R3 und R4 auf einen ausreichend großen Wert einzustellen um den Stromverbrauch zu verringern.
In der Schwingungsschaltung des Ausführungsbeispiels kann einer der MOS-Transistoren Q1, Q2 und 18A und einer der MOS- Transistoren Q3, Q4 und 18B weggelassen werden.
Der im Ausführungsbeispiel benutzte Kristallresonator kann durch einen anderen Typ von Resonatoren ersetzt werden. Ferner kann ein Teil des Rückkopplungs-Blindwiderstands innerhalb des integrierten Halbleiterschaltungsbausteins gebildet sein. Jeder der Kondensatoren C1 und C2 kann eine parasitäre bzw. Störkapazität zwischen dem Baustein und einer Verdrahtungsschicht, die isolierend darauf gebildet ist, sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Schwingungsbetrieb der Schwingungsschaltung begonnen werden, ohne einen Einfluß der Schwankung der Stromquellenspannung, die durch Benutzung der von der Batterie gelieferten Stromquellenspannung verursacht wird, zu erhalten.

Claims

1. Schwingungsschaltung mit:

einem Stromquellenanschlußabschnitt, an den eine externe Spannung (VB) angelegt ist; und

einem Oszillator- bzw. Schwingerabschnitt (OS) einschließlich eines Verstärkers (IV), eines Rückkopplungs-Blindwiderstands (FX), der zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des Verstärkers (IV) angeschlossen ist, und eines Transfer-Gate bzw. Verschiebe-Gatters (TG), das als Rückkopplungswiderstand zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des Verstärkers verbunden ist (IV);

dadurch gekennzeichnet, daß eine Stromsteuerungseinrichtung (PC1, MS1) bereitgestellt ist, die zwei unabhängige Spannungsteilungsschaltungen (14A, 14B) zum unabhängigen Umwandeln der externen Spannung (VB) in jeweilige erste und zweite interne Spannungen (VD1, VD2), die jeweils in einem Schwingungsbeginnmodus als eine Stromquellenspannung und eine Gatesteuerspannung zum Verstärker (IV) und Transfer-Gate (TG) geliefert werden, umfaßt, wobei die Stromsteuerungseinrichtung eine dritte interne Spannung (VH) an den Verstärker (IV) und das Transfer-Gate (TG) in einem Schwingungshaltemodus liefert.

2. Schwingungsschaltung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spannungsteilungsschaltung (R1, R2) die externe Spannung (VB) in einem ersten Spannungsteilungsverhältnis teilt, um die erste interne Spannung (VD1) zu erzeugen, und daß die zweite Spannungsteilungsschaltung (R3, R4) die externe Spannung (VB) in einem zweiten Spannungsteilungsverhältnis teilt, um die zweite interne Spannung (VD2) zu erzeugen, wobei das zweite Spannungsteilungsverhältnis kleiner ist als das erste Spannungsteilungsverhältnis.

3. Schwingungsschaltung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Stromquellenanschlußabschnitt erste und zweite Potentialanschlüsse beinhaltet, die zweite Spannungsteilungsschaltung erste und zweite Widerstandseinrichtungen (R3, R4), die in Reihe zwischen den ersten und zweiten Potentialanschlüssen verbunden sind, beinhaltet, und die Verbindungsstelle zwischen den ersten und zweiten Widerstandseinrichtungen (R3, R4) der zweiten Spannungsteilungsschaltung als Ausgangsanschluß für die zweite interne Spannung (VD2) dient.

4. Schwingungsschaltung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spannungsteilungsschaltung eine erste und zweite Widerstandseinrichtung (R1, R2) umfaßt, die in Reihe zwischen den ersten und zweiten Potentialanschlüssen verbunden sind, und daß die Verbindungsstelle zwischen der ersten und der zweiten Widerstandseinrichtung (R1, R2) der ersten Spannungsteilungsschaltung als ein Ausgangsanschluß für die erste interne Spannung (VD1) dient.

5. Schwingungsschaltung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Stromsteuerungseinrichtung eine Moduseinstellungseinrichtung (MS1) zum Einstellen des Schwingungsbeginnmodus und Ändern des Schwingungsbeginnmodus in den Schwingungshaltemodus, nachdem der Schwingungsbetrieb des Schwingers (OS) stabil wird, eine Spannungssenkungsschaltung (16) zum Umwandeln der externen Spannung (VB) in die dritte interne Spannung (VH), die niedriger ist als die erste interne Spannung (VD1), und eine erste Lieferschaltung (20A, 18A, Q1, Q2) zum Liefern der dritten internen Spannung an den Verstärker (IV) anstelle der ersten internen Spannung (VB1) im Schwingungshaltemodus umfaßt.

6. Schwingungsschaltung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lieferschaltung eine erste Schalteinrichtung (20A) zum Liefern der dritten internen Spannung (VH) an den Verstärker (IV) im Schwingungshaltemodus und eine zweite Schalteinrichtung (18A, Q1, Q2) zum Verhindern eines Stromflusses durch die erste und zweite Widerstandseinrichtung (R1, R2) der ersten Spannungsteilungsschaltung im Schwingungshaltemodus beinhaltet.

7. Schwingungsschaltung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schalteinrichtung ein Schaltelement (20A) beinhaltet, das zwischen der Spannungssenkungsschaltung (16) und dem Verstärker (IV) verbunden ist.

8. Schwingungsschaltung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schalteinrichtung ein Schaltelement (Q1), das in Reihe mit der ersten Widerstandseinrichtung (R1) zwischen dem ersten Potentialanschluß und dem Ausgangsanschluß für die erste interne Spannung (VD1) verbunden ist, und ein Schaltelement (Q2), das in Reihe mit der zweiten Widerstandseinrichtung (R2) zwischen dem Ausgangsanschluß für die erste interne Spannung (VD1) und dem zweiten Potentialanschluß verbunden ist, beinhaltet.

9. Schwingungsschaltung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schalteinrichtung ein Schaltelement (18A), das zwischen dem Ausgangsanschluß für die erste interne Spannung (VD1) und dem Verstärker (IV) verbunden ist, und ein Schaltelement (Q1, Q2), das in Reihe mit der ersten und zweiten Widerstandseinrichtung (R1, R2) zwischen den ersten und zweiten Potentialanschlüssen verbunden ist, beinhaltet.

10. Schwingungsschaltung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Stromsteuerungseinrichtung eine zweite Lieferschaltung (Q3, Q4, 18B, 20B) zum Liefern der dritten internen Spannung (VH) an das Transfer-Gate (TG) anstelle der zweiten internen Spannung (VD2) im Schwingungshaltemodus beinhaltet.

11. Schwingungsschaltung nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lieferschaltung eine erste Schalteinrichtung (20B) zum Liefern der dritten internen Spannung (VH) an das Transfer-Gate (TG) im Schwingungshaltemodus und eine zweite Schalteinrichtung (18B, Q3, Q4) zum Verhindern eines Stromflusses durch die erste und zweite Widerstandseinrichtung (R3, R4) der zweiten Spannungsteilungsschaltung im Schwingungshaltemodus beinhaltet.

12. Schwingungsschaltung nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schalteinrichtung der zweiten Lieferschaltung ein Schaltelement (20B) beinhaltet, das zwischen der Spannungsenkungsschaltung (16) und dem Transfer-Gate (TG) verbunden ist.

13. Schwingungsschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schalteinrichtung der zweiten Lieferschaltung ein Schaltelement (Q3), das in Reihe mit der ersten Widerstandseinrichtung (R3) der zweiten Spannungsteilungsschaltung zwischen dem ersten Potentialanschluß und dem Ausgangsanschluß für die zweite interne Spannung verbunden ist, und ein Schaltelement (Q4), das in Reihe mit der zweiten Widerstandseinrichtung (R4) der zweiten Spannungsteilungsschaltung zwischen dem Ausgangsanschluß für die zweite interne Spannung und dem zweiten Potentialanschluß verbunden ist, beinhaltet.

14. Schwingungsschaltung nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schalteinrichtung der zweiten Lieferschaltung ein Schaltelement (18B), das zwischen dem Ausgangsanschluß für die zweite interne Spannung (VD2) und dem Transfer-Gate (TG) verbunden ist, und ein Schaltelement (Q3, Q4), das in Reihe mit der ersten und der zweiten Widerstandseinrichtung (R3, R4) der zweiten Spannungsteilungsschaltung zwischen den ersten und zweiten Potentialanschlüssen verbunden ist, beinhaltet.

15. Schwingungsschaltung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Transfer-Gate durch einen P-Kanal-MOS-Transistor (10A) und einem N-Kanal- MOS-Transistor (10B) realisiert ist, und daß die Stromsteuerungseinrichtung (PC1) zusätzlich eine weitere interne Spannung (VD3) liefert, die als eine Gatesteuerungsspannung an einen der P-Kanal- und N- Kanal-MOS-Transistoren (10A, 10B) geliefert wird.