DE69606499T2 - Oszillator für niedrige Spannung und Leistung mit Spannungspegelumsetzungsschaltung - Google Patents
Oszillator für niedrige Spannung und Leistung mit SpannungspegelumsetzungsschaltungInfo
- Publication number
- DE69606499T2 DE69606499T2 DE69606499T DE69606499T DE69606499T2 DE 69606499 T2 DE69606499 T2 DE 69606499T2 DE 69606499 T DE69606499 T DE 69606499T DE 69606499 T DE69606499 T DE 69606499T DE 69606499 T2 DE69606499 T2 DE 69606499T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- transistor
- circuit
- transistors
- coupled
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
- H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
- H03B5/36—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/353—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
- H03K3/354—Astable circuits
- H03K3/3545—Stabilisation of output, e.g. using crystal
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/01—Details
- H03K3/012—Modifications of generator to improve response time or to decrease power consumption
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
Description
- Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Oszillatorschaltungen, und insbesondere auf eine Oszillatorschaltung die in der Lage ist, mit wenigen Komponenten bei niedrigen Spannungen zu starten und zu arbeiten und somit weniger Leistung zu verbrauchen.
- Oszillatorschaltungen werden bei einer Unzahl von Anwendungen in der Elektronikindustrie zum Liefern von Takt- und anderen Zeitgabesignalen an elektronische Schaltungen, wie z. B. Mikroprozessoren, Mikrokontroller, Flip-Flop-Schaltungen, Latchschaltungen, etc. verwendet. Oszillatorschaltungen erzeugen typischerweise elektronische Signale, die mit einer vorbestimmten Frequenz zwischen einem ersten Spannungspegel und einem zweiten Spannungspegel schwingen. Die ersten und zweiten Spannungspegel werden typischerweise durch den Pegel, der an die Schaltung angelegten Speisespannung bestimmt, während die vorbestimmte Frequenz typischerweise durch die Resonanzfrequenz einer Resonanzschaltung bestimmt wird, wie etwa einen Quarz, einem Resonator oder einer Reihen-RLC-Schaltung.
- Ein üblicher Weg zum Aufbauen einer Oszillatorschaltung besteht darin, eine Resonanzschaltung parallel an eine Umkehrschaltung anzuschließen. Es können mehrere Typen von Umkehrstrukturen verwendet werden, um die Inversionsfunktion durchzuführen, wie etwa komplementäre Gegentaktinverter. Diese Invertertypen werden typischerweise bei Anwendungen mit geringer Leistung benutzt, weil sie nur etwa die Hälfte der Leistung von Invertern ohne Gegentakt erfordern und nicht von der Hochfrequenzbegrenzung bei Invertern ohne Gegentaktbetrieb betroffen sind.
- In Fig. 1 ist eine bekannte Ausführungsform einer Oszillatorschaltung (10) mit einer Gegentakt-Umkehrschaltung (12) dargestellt, die parallel an einen Resonanzkreis (14) angeschlossen ist. Der Resonanzkreis (14) kann die Form eines Resonators, eines Quarzes oder einer Serienschaltung bestehend aus Widerstand, Induktor und Kondensator (RCL) aufweisen, derart, daß der Resonanzkreis (14) mit einer vorbestimmten Frequenz in Resonanz geht (d. h., oszilliert). Insbesondere kann der Resonanzkreis (14) die Form, beispielsweise, eines Resonators mit der Bauteilnummer CSA 4.00 MG aufweisen, hergestellt von muRata Erie.
- Die Oszillatorschaltung 10 kann auch einen großen Widerstand 15 umfassen, der parallel an den Resonanzkreis 14 zum Einstellen des Ruhezustandes während des Start- und Normalbetriebs angeschlossen ist. Der Widerstand 15 kann einen Wert von beispielsweise im Bereich von 1 Megaohm bis 12 Megaohm haben.
- Die Umkehrschaltung 12 umfaßt eine Treiberstufe, die einen P-Kanal-Transistor 18 und einen N-Kanaltransistor 20 enthält. Die Gatter-Steuer-Elektroden jedes Transistors sind an einen ersten Anschluß der Resonanzschaltung 14 angeschlossen, während die Drain- Elektroden (erste stromführende Elektrode) jedes Transistors an eine zweite Anschlußklemme der Resonanzschaltung 14 und an die Ausgangsanschlußklemme 16 angeschlossen sind, an welcher ein Ausgangsoszillatorsignal bereitgestellt wird. Die Source-Elektrode (zweite stromführende Elektrode) des Transistors 18 ist an eine erste Spannungsversorgungs-Anschlußklemme angeschlossen, an welche das Betriebspotential VDD angelegt ist, während die Source-Elektrode des Transistors 20 an eine zweiten Spannungsversorgungs-Anschlußklemme angeschlossen ist, an die das Betriebspotential VSS angelegt ist.
- Im allgemeinen verstärkt die Resonanzschaltung 14 Signale, die am Ausgang des Inverters 12 mit seiner Resonanzfrequenz erscheinen und liefert diese Signale an den Eingang des Inverters 12 zurück. Der Inverter 12 bewirkt die Phasenverschiebung um 180 Grad sowie die Verstärkung, die zum Einleiten und Aufrechterhalten der Schwingung erforderlich sind. Wenn sie ordnungsgemäß arbeitet, liefert die Oszillatorschaltung 10 an die Anschlußklemme 16 ein Ausgangssignal, das mit der Resonanzfrequenz die Resonanzschaltung 14 schwingt, wobei es zwischen den Spannungsbereichen VDD und VSS schwankt. Wenn, beispielsweise, die Spannung VDD den Wert 5 Volt haben würde, hätte die Spannung VSS den Wert 0 Volt, und die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises 14 betrüge 10 MHz, wobei das an der Anschlußklemme 16 erscheinende Signal ein oszillierendes, d. h. sinusförmiges, Signal wäre, das mit einer Frequenz von 10 MHz zwischen annähernd 0 bis 5 Volt schwanken würde.
- Nun müssen aber die beiden Transistoren 18 und 20 zum einwandfreien Anlaufen aktiv (d. h., eingeschaltet) bleiben, was erfordert, daß die minimalste Spannung zwischen VDD und VSS mindestens die Summe der Schwellenspannungen der Transistoren 18 (VTP18) und 20 (VTN20) ausmacht, wie durch die Gleichung GL. 1 dargestellt ist.
- VDD - VSS > VTP18 + VTN20 GL 1
- Um ein Beispiel zu geben muß im Falle, daß die Schwellenspannungen VTP18 und VTN20 beide den Wert 1,5 Volt haben, der Spannungsunterschied zwischen den Versorgungsspannungen mindestens 3 Volt betragen, plus einige Zehntel Voltüberschuß, um für einen einwandfreien Betriebsstart zu sorgen. Diese Minimalspannung gewährleistet, daß jeder Transistor aktiv bleibt und die an den Gatter-Elektroden der Transistoren 18 und 20 erscheinende Spannung nicht ins Schwimmen gerät. Wenn also der Spannungsunterschied unter 3 Volt fällt, wird mindestens einer der Transistoren inaktiv, und die Oszillatorschaltung 10 wird beim Einschalten keine Schwingung auslösen. Die Forderung nach einer derartigen Mindestspannung kollidiert aber mit dem allgemeinen Trend nach Verringerung der Betriebsversorgungsspannungen für elektronische Schaltungen, weil die Verringerung der Spannungen viele Vorteile mit sich bringt, wie etwa eine längere Batterielebensdauer, die Verwendung von weniger Batterien, und insgesamt einen geringeren Leistungsverbrauch.
- EP-A-0 541 242 beschreibt eine komplementäre MOFSET-Digitalsignalpufferschaltung kleiner Leistung. Diese Schaltung umfaßt Eingangs- und Ausgangsumkehrschaltungen. Die Eingangsumkehrschaltung ist an eine MOFSET-Diodenschaltung angeschlossen, welche als Eingangssignal-Vorspannschaltung benutzt wird. Diese Schaltung wird zum Puffern eines Eingangs vom Transistor-Transistor-Logik-Typ ("TTL") verwendet und bezieht sich nicht auf das oben genannte Problem.
- US-A-4 956 618 beschreibt eine Startschaltung für einen MOS-Quarzoszillator kleiner Leistung, der einen P-MOS-Transistor als Konstantstromquelle umfaßt, welcher seriell an eine Umkehrschaltung angeschlossen ist. Während einer, auf den anfänglichen Start des Systems folgenden voreingestellten Zeitperiode, wird mehr Strom geliefert. Diese Schaltung betrifft nicht das oben genannte Problem.
- Es ist daher eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Umkehrschaltung zur Verwendung in einer Oszillatorschaltung zu schaffen, die in der Lage ist, mit niedrigen Versorgungsspannungen zu starten und zu arbeiten und somit weniger Leistung zu verbrauchen.
- Fig. 1 ist ein detailliertes schematisches Diagramm einer bekannten Ausführungsform einer Oszillatorschaltung;
- Fig. 2 ist ein detailliertes, schematisches Diagramm, das eine Oszillatorschaltung veranschaulicht, die eine erste Ausführungsform einer Umkehrschaltung zum Betreiben mit niedrigen Versorgungsspannungen veranschaulicht;
- Fig. 3 ist ein detailliertes, schematisches Diagramm, das eine Oszillatorschaltung veranschaulicht, die eine zweite Ausführungsform einer Umkehrschaltung zum Betreiben mit niedrigen Versorgungsspannungen veranschaulicht; und
- Fig. 4 ist ein detailliertes, schematisches Diagramm, das die Oszillatorschaltung der Fig. 2 mit einem Schaltungsaufbau zum alternativen Betreiben im eingeschalteten oder ausgeschalteten Zustand veranschaulicht.
- Bezugnehmend auf Fig. 2 ist ein detaillierter, schematischer Schaltplan einer Oszillatorschaltung 30 dargestellt, die einen Inverter 31 zum Betreiben mit reduzierten Leistungsversorgungsspannungen enthält. Komponenten in Fig. 2, die mit den in Fig. 1 dargestellten Komponenten übereinstimmen, sind durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Ähnlich dem Inverter 12 der Fig. 1 ist der Inverter 31 der Fig. 2 parallel an den Resonanzkreis 14 zum Liefern eines Signals an die Ausgangsanschlußklemme 16 geschaltet, welches im Spannungsbereich zwischen VDD und VSS mit einer vorbestimmten Frequenz schwingt, wie dies durch die Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung 14 bestimmt wird.
- Der Inverter 31 enthält jedoch zusätzlich einen Source-Folger-Transistor 32, der zwischen den Resonanzkreis und die Gate-Elektrode des P-Kanal-Transistors 18 geschaltet ist, um es dem Inverter 31 zu ermöglichen, die Transistoren 18 und 20 mit niedrigen Versorgungsspannungspegeln aktiv zu halten (beispielsweise auch dann, wenn der Unterschied zwischen den Spannungen VDD und VSS unter die Summe der Schwellenspannungen VTP18 und VTN20 fällt). Insbesondere besitzt der Transistor 32 eine Drain-Elektrode, die an die erste Versorgungsspannungs-Anschlußklemme zum Empfangen des Betriebspotentials VDD angeschlossen ist, und eine Source-Elektrode, die über eine Stromquelle 34 an die zweite Versorgungsspannung VSS angeschlossen ist. Die Source-Elektrode des Transistors 32 ist auch an die Gate-Elektrode des Transistors 18 angeschlossen. Schließlich ist die Gate-Elektrode des Transistors 32 an die erste Anschlußklemme des Resonanzkreises 14 angeschlossen.
- Im Betrieb arbeitet der Transistor 32 in der Weise, daß er durch die Schwellenspannung des Transistors 32 (VTN32) den an die Gate-Elektrode des Transistors 18 angelegten Spannungspegel relativ zu dem Spannungspegel verschiebt (z. B. reduziert), welcher an die Gate-Elektrode des Transistors 20 angelegt ist. Diese Pegelverschiebung verursacht die Überlappung der Betriebsbereiche der Transistoren 18 und 20 und ermöglicht es somit den beiden Transistoren 18 und 20, bei reduziertem Spannungsversorgungspegel aktiv zu bleiben. Als Ergebnis wird der minimalste Spannungsunterschied von VDD und VSS (VDD - VSS) in Bezug auf die Oszillatorschaltung 10 der Fig. 1 um den Wert der Schwellenspannung des Source-Folger-Transistors 32 verringert, wie in GL. 2 gezeigt ist.
- VDD - VSS > VTP18 + VTN20 - VTN32 GL. 2
- Zurückkommend auf das frühere Beispiel hat sich im Falle, daß alle Schwellenspannungen den Wert 1,5 Volt aufweisen, der minimalste Spannungsunterschied zwischen den Spannungen VDD und VSS auf den Wert 1,5 Volt eingestellt, weil die Schwellenspannung des Transistors 20 durch die Schwellenspannung des Source-Folger-Transistors 32 versetzt wird, wie dies aus der GL. 2 abzuleiten ist. Dabei handelt es sich um die Hälfte derjenigen der minimalsten Spannungsdifferenz, die beim früheren Beispiel der Oszillatorschaltung 10 der Fig. 1 erforderlich ist. Somit ist eine wesentliche Verringerung der zum Aktivhalten der Transistoren 18 und 20 erforderlichen Leistungsversorgungs- Spannungspegel erzielt worden, wobei nach wie vor das einwandfreie Starten und Betreiben der Oszillatorschaltung 30 gewährleistet wird.
- Allgemeiner ausgedrückt ist der kleinste Spannungsunterschied zwischen den Spannungen VDD und VSS, der zum Aktivhalten beider Transistoren erforderlich ist, das Maximum der Schwellenspannungen der Transistoren 18 und 20, wie durch GL. 3 dargestellt ist.
- VDD - VSS > MAX [VTP18, VTN20] Gl. 3
- Wenn also die Schwellenspannung des Transistors 18 größer als die Schwellenspannung des Transistors 20 ist, kann der Unterschied zwischen den Spannungen VDD und VSS genauso niedrig sein wie die Schwellenspannung des Transistors 18, vermehrt um eine geringe Überschußspannung. Dies stellt sicher, daß beide Transistoren 18 und 20 aktiv gehalten werden, und daß die Schwingungsversorgung eingeleitet und aufrechtgehalten wird. Dies stellt eine grundsätzliche Verbesserung gegenüber der Oszillatorschaltung der Fig. 1 dar, die es erforderte, daß der minimalste Spannungsunterschied mindestens die Summe der Schwellenspannungen der Transistoren 18 und 20 beträgt, wie oben in Gl. 1 zum Ausdruck kommt. Die vorliegende Erfindung schafft also eine Oszillatorschaltung mit einem Inverter zum Betreiben mit relativ niedrigen Spannungspegeln.
- Wie oben beschrieben lieferte der Source-Folger-Transistor 32 eine Spannungspegelverschiebung der Gate-Elektrode des Transistors 18 relativ zu dem Spannungspegel, der an die Gate-Elektrode des Transistors 20 angelegt war, wodurch der erforderliche Spannungsversorgungsbereich des Inverters 31 verringert wurde. Die gleiche Wirkung kann auch durch Benutzen eines Source-Folger-Transistors zum Hervorrufen einer Spannungspegelverschiebung an der Gate-Elektrode des Transistors 20 relativ zu dem Spannungspegel erzielt werden, der an die Gate-Elektrode des Transistors 18 angelegt ist. In Fig. 3 ist ein detaillierter schematischer Schaltplan einer Oszillatorschaltung 40 dargestellt, die eine alternative Ausführungsform einer Umkehrschaltung (42) zum Betreiben mit verringerten Leistungsversorgungsspannungen enthält. Komponenten in Fig. 3, die den in Fig. 1 dargestellten Komponenten gleichen, sind durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Der in Fig. 3 dargestellte Inverter gleicht dem Inverter der Fig. 2, jedoch mit der Ausnahme, daß der Source-Folger-Transistor ein P-Kanal- Transistor ist, der durch die Schwellenspannung des Transistors 42 (VTP42)den an die Gate- Elektrode des Transistors 20 angelegten Spannungspegel relativ zu der Spannung verschiebt (d. h., erhöht), die an die Gate-Elektrode des Transistors 18 angelegt ist.
- Der Inverter 41 enthält zusätzlich einen P-Kanal-Source-Folger-Transitor 42, mit einer Source-Elektrode, die mit der ersten Versorgungsspannungs-Anschlußklemme zum Empfangen des Betriebspotentials VDD verbunden ist, und mit einer Drain- Elektrode, die über die Stromquelle 44 an die zweite Versorgungsspannungs- Anschlußklemme zum Empfangen des Betriebspotentials VSS angeschlossen ist. Die Source-Elektrode des Transistors 32 ist auch an die Gate-Elektrode des Transistors 20 angeschlossen. Schließlich ist die Gate-Elektrode des Transistors 42 an die erste Anschlußklemme der Resonanzschaltung 14 angeschlossen.
- Ähnlich wie beim Inverter 31 der Fig. 2 wird der kleinste Spannungsunterschied zwischen VDD und VSS zum Aktivhalten der Transistoren 18 und 20 der Fig. 3 um den Wert der Schwellenspannung des Source-Folger-Transistors 42 verringert, wie in Gl. 4 gezeigt, wobei der Begrenzungsfaktor das Maximum der Schwellenspannungen der Transistoren 18 und 20 bildet, wie in Gl. 3 zum Ausdruck gebracht ist.
- VDD - VSS > VTP18 + VTN20 - VTP42 Gl. 4
- Nunmehr bezugnehmend auf Fig. 4 ist ein detaillierter schematischer Schaltplan mit der Oszillatorschaltung 30 der Fig. 2 dargestellt, die einen Schaltungsaufbau zum alternativen Betreiben in einem Ein- oder Aus-Zustand aufweist. Die in Fig. 4 dargestellten Komponenten sind identisch mit den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Komponenten und 20 durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Ein-/Aus-Oszillatorschaltung der Fig. 4 enthält weiter P- und N-Kanal-Transistoren 51 und 52. Der P-Kanaltransistor 51 weist eine Source-Elektrode, die zum Empfangen des Betriebspotentials VDD angeschlossen ist, und eine Drain-Elektrode auf, die an die Source-Elektrode des Transistors 18 angeschlossen ist. Die Gate-Elektrode des Transistors 51 ist zum Empfangen des Komplements (ENb) eines Freigabesteuersignals (EN) angeschlossen. Der N-Kanal-Transistor 52 besetzt eine Source-Elektrode, die zum Empfangen des Betriebspotentials VSS angeschlossen ist, sowie eine Drain-Elektrode, die an die Source- Elektrode des Transistors 20 angeschlossen ist. Die Gate-Elektrode des Transistors 52 ist zum Empfange des Freigabesteuersignals (EN) angeschlossen.
- Die Schaltung der Fig. 4 enthält weiter eine schaltbare Stromquelle 54 zum Liefern eines Vorspannstroms an den Transistor 32, wenn die Stromquelle 54 freigegeben wird. Die Stromquelle 54 umfaßt einen Transistor 56 mit einer Source-Elektrode, die zum Empfangen des Betriebspotentials VDD angeschlossen ist, und eine Drain-Elektrode, die über den Widerstand 58 an die Gate- und Drain-Elektroden des Transistors 60 angeschlossen ist. Die Gate-Elektrode des Transistors 56 ist zum Empfangen des Steuersignals ENb angeschlossen, und die Source-Elektrode des Transistors 60 ist zum Empfangen der Spannung VSS angeschlossen. Der Transistor 62 ist mit der Gate-Elektrode an die Gate-Elektrode des Transistors 60 angeschlossen. Weiter ist die Drain-Elektrode des Transistors 62 an die Source-Elektrode des Transistors 32 angeschlossen, und die Source- Elektrode des ersteren ist zum Empfangen der Spannung VSS angeschlossen.
- Wenn im Betrieb das Steuersignal EN logisch hoch und das komplementäre Steuersignal ENb logisch niedrig ist, wird die Oszillatorschaltung der Fig. 4 in den "Ein"-Zustand versetzt, in welchem die Transistoren 51, 52 und 56 aktiv sind, so daß der Betrieb in der oben für die Schaltung der Fig. 2 beschriebenen Weise verläuft. Wenn aber das Steuersignal EN logisch niedrig ist und das komplementäre Steuersignal ENb logisch hoch ist, wird die Oszillatorschaltung der Fig. 4 in den "Aus"- Zustand versetzt. Die Transistoren 51 und 52 werden unwirksam gemacht (d. h., abgeschaltet), wodurch die Transistoren 18 und 20 gesperrt werden. Weiter wird der Transistor 56 gesperrt, was die schaltbare Stromquelle 54 abschaltet und den Transistor 32 sperrt. Aufgrund dieses Sachverhaltes dürfte klar sein, daß eine neuartige Oszillatorschaltung zum Starten und Betreiben mit niedrigen Versorgungsspannungen geschaffen wurde. Die Oszillatorschaltung weist eine Umkehrschaltung auf, die parallel an die erste und zweite Anschlußklemmen einer Resonanzschaltung angeschlossen ist. Die Umkehrschaltung umfaßt eine Gegentakttreiberstufe mit komplementären P-Kanal- und N-Kanal- Transistoren. Die gemeinsamen Drain-Elektroden jedes Transistors sind an die zweite Anschlußklemme der Resonanzschaltung 14 angeschlossen und liefern das Schwingungssignal. Die Source-Elektroden der P-und N-Kanaltransitoren sind jeweils entsprechend an die erste und zweite Versorgungsspannungsklemmen angeschlossen. Die Gate-Elektrode des ersten Transitors ist mit der ersten Anschlußklemme des Resonanzkreises 14 verbunden. Die Umkehrschaltung enthält weiter eine Schaltung zum Verschieben des an die Gate-Elektrode des zweiten Transistors angelegten Spannungspegels relativ zu der an die Gate-Elektrode des ersten Transistors angelegten Spannung, durch eine vorbestimmte Spannung. Dies hat die Wirkung einer Überlappung der Betriebsspannungsbereiche der beiden Transistoren und einer Verringerung des erforderlichen Betriebsspannungsbereiches der Umkehrschaltung, um beide Transistoren aktiv zu halten.
- Wenngleich hier bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Verfahren offenbart worden sind, ist es, angesichts der vorausgegangenen Beschreibung, Fachleuten klar, daß Varianten und Modifikationen der beschriebenen Ausführungsformen und Verfahren geschaffen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. Dementsprechend soll die Erfindung nur insoweit als begrenzt betrachtet werden, wie dies durch die beigefügten Ansprüche und die Regeln und Prinzipien des anwendbaren Rechts gefordert wird.
Claims (14)
1. Oszillatorschaltung (30, 40) zum Bereitstellen eines Ausgangssignals, welches mit
einer vorbestimmten Frequenz oszilliert, die Oszillatorschaltung (30, 40) enthält
eine Umkehrschaltung (31, 41), welche über erste und zweite Anschlußklemmen
eines Resonanzkreises (14) gekoppelt ist, die Umkehrschaltung (31, 41) enthält erste
und zweite Transistoren (18, 20) aufweisend gemeinsame Drain-Elektroden
gekoppelt mit dem Ausgang (16) der Oszillatorschaltung (30, 40) und mit der
zweiten Anschlußklemme des Resonanzkreises (14), die Source-Elektroden der
ersten bzw. zweiten Transistoren (18, 20) sind mit den ersten und zweiten
Versorgungsspannungsanschlußklemmen gekoppelt, die Gate-Elektroden einer der
Transistoren (18, 20) sind mit der ersten Anschlußklemme des Resonanzkreises (14)
gekoppelt; dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung aufweist:
Schaltungsmittel (32, 42) gekoppelt zwischen der ersten Anschlußklemme des
Resonanzkreises (14) und der Gate-Elektrode des anderen Transistors zum
Verschieben des an die Gate-Elektrode des anderen Transistors angelegten
Spannungswertes relativ zu der an die Gate-Elektrode des einen Transistors
angelegten Spannung, um sowohl die ersten als auch die zweiten Transistoren (18,
20) während des Betriebs der Oszillatorschaltung aktiv aufrechtzuerhalten und zu
verursachen, daß sich ihre Betriebsbereiche überlappen und es dabei der
Oszillatorschaltung (30, 40) erlauben, anzulaufen und mit niedriger
Versorgungsspannung betrieben zu werden.
2. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1, wobei die Minimaldifferenz zwischen den an
die ersten und zweiten Versorgungsspannungsanschlußklemmen angelegten
Spannungen, zum aktiv Aufrechterhalten der ersten und zweiten Transistoren (18,
20), das Maximum der Schwellenspannungen der ersten und zweiten Transistoren
(18, 20) ist.
3. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schaltungsmittel einen N-
Kanaltransistor (32) aufweisend Drain, Source und Gate-Elektroden enthalten,
wobei die Drain-Elektrode bzw. die Source-Elektrode des N-Kanaltransistors (32)
zwischen den ersten und zweiten Versorgungsspannungsanschlußklemmen
gekoppelt ist, die Source-Elektrode des N-Kanaltransistors (32) ist mit der Gate-
Elektrode des ersten Transistors (18) gekoppelt, die Gate-Elektrode des N-
Kanaltransistors (32) ist mit der ersten Anschlußklemme des Resonanzkreises (14)
gekoppelt.
4. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schaltungsmittel einen P-
Kanaltransistor (42) aufweisend Drain, Source und Gate-Elektroden enthält, wobei
die Source bzw. Drain-Elektroden des P-Kanaltransistors (42) zwischen den ersten
und zweiten Versorgungsspannungsanschlußklemmen gekoppelt ist, und die
Source-Elektrode des P-Kanaltansistors (42) ist mit der Gate-Elektrode des zweiten
Transistors gekoppelt, die Gate-Elektrode des N-Kanaltransistors (42) ist mit der
ersten Anschlußklemme des Resonanzkreises (14) gekoppelt.
5. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3 des weiteren aufweisend Mittel (51,
52, 54) zum abwechselnden Betreiben der Oszillatorschaltung in einem An- oder
Aus-Zustand.
6. Oszillatorschaltung (30, 40) enthaltend eine Umkehrschaltung (31, 41) und einen
Resonanzkreis (14), wobei die Umkehrschaltung (31, 41) über erste und zweite
Anschlußklemmen des Resonanzkreises (14) gekoppelt ist und die
Umkehrschaltung aufweist:
eine Gegentaktausgangstreiberstufe enthaltend erste und zweite
Komplementärtransistoren (18, 20), jeder aufweisend Drain, Source und Gate-
Elektroden, wobei die Source-Elektroden des ersten bzw. zweiten Transistors (18,
20) mit ersten und zweiten Versorgungsspannungsanschlußklemmen gekoppelt sind,
die Drain-Elektroden des ersten und zweiten Transistors sind mit der zweiten
Anschlußklemme des Resonanzkreises (14) gekoppelt, die Gate-Elektrode des
zweiten Transistors ist mit der ersten Anschlußklemme des Resonanzkreises (14)
gekoppelt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung Spannungswertverschiebemittel (32)
aufweist, gekoppelt zwischen der ersten Anschlußklemme des Resonanzkreises (14)
und der Gate-Elektrode des ersten Transistors zum Verschieben der an die Gate-
Elektrode des ersten Transistors angelegten Spannung relativ zu der an die Gate-
Elektrode des zweiten Transistors angelegten Spannung, um sowohl den ersten als
auch den zweiten Transistor (18, 20) während des Betriebs der Oszillatorschaltung
aktiv aufrechtzuerhalten, und um zu verursachen, daß sich ihre Betriebsbereiche
überlappen, und es dabei der Oszillatorschaltung (30, 40) erlauben, anzulaufen und
bei geringerer Versorgungsspannung betrieben zu werden.
7. Oszillatorschaltung nach Anspruch 6, wobei die Minimaldifferenz zwischen an die
ersten und zweiten Versorgungsspannungsanschlußklemmen angelegten
Spannungen, zum aktiv Aufrechterhalten der ersten und zweiten Transistoren (18,
20), das Maximum der Schwellenspannungen der ersten und zweiten Transistoren
(18, 20) ist.
8. Oszillatorschaltung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die
Spannungswertverschiebemittel einen Source-Folger N-Kanaltransistor (32)
enthalten.
9. Oszillatorschaltung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die
Spannungswertverschiebemittel einen Source-Folger P-Kanaltransistor (42)
enthalten.
10. Oszillatorschaltung nach Anspruch 6, 7 oder 8 des weiteren aufweisend Mittel (51,
52, 54) zum abwechselnden Betreiben der Oszillatorschaltung (30, 40) in einem An-
oder Aus-Zustand.
11. Gegentaktumkehrschaltung (31, 41) aufweisend einen Eingang und einen Ausgang
zum Betrieb bei geringen Spannungen, aufweisend:
erste und zweite Komplementärtransistoren (18, 20), wobei der erste Transistor
stromführende Elektroden gekoppelt zwischen dem Ausgang der Umkehrschaltung
(31, 41) und einer ersten Versorgungsspannungsanschlußklemme aufweist, der
zweite Transistor weist stromführende Elektroden gekoppelt zwischen dem
Ausgang der Umkehrschaltung (31, 41) und einer zweiten
Versorgungsspannungsanschlußklemme auf, die Steuerelektrode des ersten
Transistors ist mit dem Eingang der Umkehrschaltung (31, 41) gekoppelt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung aufweist, eine
Spannungswertverschiebeschaltung (32) gekoppelt zwischen dem Eingang der
Umkehrschaltung (31, 41) und der Steuerelektrode des zweiten Transistors zum
Verschieben an die Steuerelektrode des zweiten Transistors angelegten Spannung
relativ zu der an die Steuerelektrode des ersten Transistors angelegten Spannung,
um zu verursachen, daß sich die Betriebsbereiche des ersten und zweiten Transistors
überlappen, und um beide Transistoren (18, 20) bei niedrigen
Versorgungsspannungen aktiv aufrechtzuerhalten.
12. Umkehrschaltung nach Anspruch 11, wobei die Minimaldifferenz zwischen den an
die ersten und zweiten Versorgungsspannungsanschlußklemmen angelegten
Spannungen, zum aktiv Aufrechterhalten der ersten und zweiten Transistoren (18,
20), das Maximum der Schwellenspannungen der ersten und zweiten Transistoren
(18, 20) ist.
13. Umkehrschaltung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die
Spannungswertverschiebemittel einen Source-Folger N-Kanaltransistor (32), zum
Verschieben der an die Steuerelektrode des zweiten Transistors angelegten
Spannung um die Schwellenspannung des N-Kanaltransistors (32), enthält.
14. Umkehrschaltung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die
Spannungswertverschiebemittel einen Source-Folger P-Kanaltransistor (42), zum
Verschieben der an die Steuerelektrode des zweiten Transistors angelegten
Spannung um der Schwellwertspannung des P-Kanaltransistors (42), enthält.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/469,176 US5552751A (en) | 1995-06-06 | 1995-06-06 | Low voltage, low power oscillator having voltage level shifting circuit |
PCT/US1996/007551 WO1996039741A1 (en) | 1995-06-06 | 1996-05-30 | Low voltage, low power oscillator having voltage level shifting circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69606499D1 DE69606499D1 (de) | 2000-03-09 |
DE69606499T2 true DE69606499T2 (de) | 2000-09-21 |
Family
ID=23862749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69606499T Expired - Fee Related DE69606499T2 (de) | 1995-06-06 | 1996-05-30 | Oszillator für niedrige Spannung und Leistung mit Spannungspegelumsetzungsschaltung |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5552751A (de) |
EP (1) | EP0775385B1 (de) |
JP (1) | JP2000513509A (de) |
KR (1) | KR100239105B1 (de) |
DE (1) | DE69606499T2 (de) |
ES (1) | ES2144243T3 (de) |
TW (1) | TW296510B (de) |
WO (1) | WO1996039741A1 (de) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5612649A (en) * | 1996-05-06 | 1997-03-18 | Vlsi Technology, Inc. | Inverter amplifier circuits |
KR19990064038A (ko) * | 1996-08-07 | 1999-07-26 | 요트.게.아. 롤페즈 | 개시 회로를 구비한 발진기 |
JP3351503B2 (ja) * | 1996-10-09 | 2002-11-25 | シャープ株式会社 | 固体撮像装置 |
JPH11308103A (ja) * | 1998-04-17 | 1999-11-05 | Nec Corp | Pll発振回路のノイズ低減方法とその回路 |
US6137374A (en) * | 1998-10-15 | 2000-10-24 | Chrysler Corporation | Low power clock oscillator |
GB2360154A (en) * | 2000-03-09 | 2001-09-12 | Texas Instruments Ltd | An IGFET oscillator operable on a low supply voltage |
US7116956B2 (en) * | 2001-02-16 | 2006-10-03 | Cubic Corporation | Power oscillator for control of waveshape and amplitude |
CN103095253B (zh) * | 2013-01-30 | 2016-06-01 | 湘潭芯力特电子科技有限公司 | 低功耗晶振电路 |
US10659012B1 (en) | 2018-11-08 | 2020-05-19 | Nxp B.V. | Oscillator and method for operating an oscillator |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2573266B2 (ja) * | 1987-12-18 | 1997-01-22 | 株式会社東芝 | 発振回路 |
US4956618A (en) * | 1989-04-07 | 1990-09-11 | Vlsi Technology, Inc. | Start-up circuit for low power MOS crystal oscillator |
US5126695A (en) * | 1989-06-14 | 1992-06-30 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor integrated circuit device operated with an applied voltage lower than required by its clock oscillator |
US5229659A (en) * | 1991-10-16 | 1993-07-20 | National Semiconductor Corporation | Low power complementary mosfet digital signal buffer circuit |
US5457433A (en) * | 1993-08-25 | 1995-10-10 | Motorola, Inc. | Low-power inverter for crystal oscillator buffer or the like |
-
1995
- 1995-06-06 US US08/469,176 patent/US5552751A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-09-13 TW TW084109555A patent/TW296510B/zh active
-
1996
- 1996-05-30 JP JP09500692A patent/JP2000513509A/ja active Pending
- 1996-05-30 DE DE69606499T patent/DE69606499T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-05-30 WO PCT/US1996/007551 patent/WO1996039741A1/en active IP Right Grant
- 1996-05-30 EP EP96916577A patent/EP0775385B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-05-30 ES ES96916577T patent/ES2144243T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1996-05-30 KR KR1019970700779A patent/KR100239105B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW296510B (de) | 1997-01-21 |
KR100239105B1 (ko) | 2000-01-15 |
EP0775385A1 (de) | 1997-05-28 |
KR970705227A (ko) | 1997-09-06 |
DE69606499D1 (de) | 2000-03-09 |
US5552751A (en) | 1996-09-03 |
JP2000513509A (ja) | 2000-10-10 |
EP0775385B1 (de) | 2000-02-02 |
EP0775385A4 (de) | 1998-08-19 |
ES2144243T3 (es) | 2000-06-01 |
WO1996039741A1 (en) | 1996-12-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10307320B4 (de) | Treiberschaltung | |
DE69520848T2 (de) | Ausgangsschaltung zur Verwendung in einer integrierten Halbleiterschaltung | |
DE2109936C3 (de) | Schaltung zum Erzeugen von Mehrphasentaktsignalen doppelter und einfacher Breite | |
DE69023751T2 (de) | Leistungsquellenschaltung. | |
DE69523910T2 (de) | Schieberegister mit gleich polarisierten mis-transistoren | |
DE3689296T2 (de) | Ausgangsschaltung mit Pegelstabilisierung. | |
DE69021027T2 (de) | Steuereinrichtung für ein Flüssigkristallanzeigegerät. | |
DE102004020987B4 (de) | Pegelschieberschaltung | |
DE10254618B4 (de) | Schaltung zum Ansteuern einer Leistungsvorrichtung | |
DE2247210C2 (de) | Elektronisches Uhrwerk | |
DE68912617T2 (de) | Spannungsseitige MOS-Treiberschaltung. | |
DE2834110C2 (de) | ||
DE69417671T2 (de) | Treiberschaltung zur Grautonanzeige in einem elektrolumineszenten Paneel | |
DE69422272T2 (de) | Oszillatorschaltung mit einem CMOS Inverter und einem resonierenden Element | |
DE2616678A1 (de) | Oszillatorschaltung | |
DE69128494T2 (de) | Datenausgabestufe des Puffertyps für CMOS-Logikschaltungen mit vermindertem Störgeräusch gegenüber Masse | |
DE69606499T2 (de) | Oszillator für niedrige Spannung und Leistung mit Spannungspegelumsetzungsschaltung | |
DE19515174B4 (de) | Oszillatorschaltung und Verfahren zur Reduzierung ihrer Verlustleistung | |
DE2625007A1 (de) | Adressenpufferschaltung in einem halbleiterspeicher | |
DE69317075T2 (de) | Integrierte Pufferschaltung mit gesteuerten Anstiegs- und Abfallszeiten | |
DE69733411T2 (de) | Störisolierungsschaltung | |
DE69121157T2 (de) | Schaltung zum Synchronisieren von asynchronen Zustandsmaschinen | |
DE69635767T2 (de) | Cmos treiberschaltung | |
DE2316619A1 (de) | Halbleiterschaltung | |
DE19937829A1 (de) | Schaltung, Verfahren und Vorrichtung zum Ausgeben, Eingeben bzw. Empfangen von Daten |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |