FR2490895A1 - MAINTENANCE CIRCUIT FOR OSCILLATOR WITH LOW POWER CONSUMPTION - Google Patents

MAINTENANCE CIRCUIT FOR OSCILLATOR WITH LOW POWER CONSUMPTION Download PDF

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    • G04F5/00Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards
    • G04F5/04Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards using oscillators with electromechanical resonators producing electric oscillations or timing pulses
    • G04F5/06Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards using oscillators with electromechanical resonators producing electric oscillations or timing pulses using piezoelectric resonators

Abstract

The oscillator circuit comprises an active amplifier transistor 1 which is supplied by a current source comprising a second active amplifier transistor 13 whose control electrode 13a is connected to the control electrode 1b of the first transistor by way of capacitive decoupling means 22, 23. The first and second transistors 1, 13 are of opposite conductivity types. Bias circuits 4, 14 apply to the control electrode of the second transistor a control signal 13a which contains the oscillation signal VA which is superimposed on a d.c. voltage which depends on the amplitude of the oscillation signal. This circuit can be used in particular for the time bases of electronic watches.

Description

-1--1-

CIRCUIT D'ENTRETIEN POUR OSCILLATEUR A FAIBLE  MAINTENANCE CIRCUIT FOR LOW OSCILLATOR

CONSOMMATION DE COURANTCURRENT CONSUMPTION

La présente invention concerne un circuit d'entretien pour un  The present invention relates to a maintenance circuit for a

résonateur et, plus particulièrement, un circuit d'entretien com-  resonator and, more particularly, a common maintenance circuit

prenant un premier et un deuxième élément actif dont les trajets de  taking a first and a second active element whose paths of

courant commandé sont branchés en série entre des bornes d'alimen-  controlled current are connected in series between power terminals

tation. Ce circuit est plus particulièrement destiné à être utilisé  tation. This circuit is more particularly intended to be used

pour réaliser la base de temps d'une montre électronique à quartz.  to realize the time base of a quartz electronic watch.

Le circuit oscillateur en technologie CMOS le plus répandu actuellement en horlogerie est celui qui fait l'objet du brevet français publié sous le numéro 2.110.109. Dans ce circuit connu, l'élément actif est constitué par un inverseur alimenté par une source de tension continue. Une résistance de polarisation de valeur suffisamment grande (supérieure à 10 M) est branchée entre  The oscillator circuit in CMOS technology most widespread currently in watchmaking is that which is the subject of the French patent published under number 2.110.109. In this known circuit, the active element consists of an inverter powered by a DC voltage source. A polarization resistance of sufficiently large value (greater than 10 M) is connected between

la sortie et l'entrée de l'inverseur, en parallèle avec le résona-  the output and input of the inverter, in parallel with the resonator

teur à quartz. Deux condensateurs dont un est variable pour permet-  quartz fan. Two capacitors, one of which is variable to

tre le réglage de la fréquence d'oscillation, sont branchés entre  setting the oscillation frequency, are connected between

une borne de la source de tension d'alimentation et, respective-  a terminal of the supply voltage source and, respectively,

ment, l'entrée et la sortie de l'inverseur.  the input and output of the inverter.

Ce circuit oscillateur connu est très simple, mais il ne  This known oscillator circuit is very simple, but it does not

donne pas de résultat satisfaisant en ce qui concerne la consomma-  gives no satisfactory result as regards the consumption of

tion de courant électrique et la variabilité de la fréquence d'os-  electrical current and the variability of the os-

cillation en fonction d'autres paramètres. Ceci est dM au fait que, en régime de fonctionnement normal, le résonateur et le circuit  according to other parameters. This is due to the fact that, under normal operating conditions, the resonator and the circuit

oscillateur lui-même sont surexcités. En effet, la nécessité d'en-  oscillator itself are overexcited. Indeed, the need to

visager, lors du dimensionnement des éléments du circuit, pour les paramètres de fonctionnement: tension d'alimentation, impédance du résonateur, et capacité de charge, des valeurs correspondant aux conditions les plus défavorables, fait que la pente de ce circuit oscillateur connu est, en régime de fonctionnement normal, trop élevée; il en résulte une surexcitation. De plus, pour qu'il y ait déclenchement de l'oscillation, il faut que les deux transistors de l'inverseur soient simultanément conducteurs, ce qui impose, pour ce circuit connu, une tension d'alimentation supérieure à la somme  when designing the elements of the circuit, for the operating parameters, the supply voltage, the impedance of the resonator, and the load capacitance, the values corresponding to the most unfavorable conditions are visualized so that the slope of this known oscillator circuit is, in normal operating mode, too high; it results in an overexcitation. In addition, for there to trigger the oscillation, it is necessary that the two transistors of the inverter are simultaneously conductive, which requires, for this known circuit, a supply voltage greater than the sum

des tensions de seuil de chaque transistor.  threshold voltages of each transistor.

On a déjà proposé de réduire la pente du circuit oscillateur -2- en utilisant des résistances ou des régulateurs de tension. Ces  It has already been proposed to reduce the slope of the oscillator circuit -2 by using resistors or voltage regulators. These

moyens restent cependant insuffisants.  However, the means remain insufficient.

Pour aboutir à un résultat satisfaisant, il faudrait conce-  To achieve a satisfactory result, it would be necessary

voir un circuit oscillateur dans lequel le courant de polarisation D de l'élément actif est réglé automatiquement de façon à obtenir une amplitude d'oscillation la plus faible possible, compatible avec la commande, par l'oscillateur, d'un circuit tel qu'un amplificateur  see an oscillator circuit in which the bias current D of the active element is automatically adjusted so as to obtain the lowest possible amplitude of oscillation, compatible with the control, by the oscillator, of a circuit such that an amplifier

ou un diviseur de fréquences susceptible de lui être relié.  or a frequency divider that can be connected to it.

Un circuit oscillateur de ce type, décrit par exemple dans le brevet suisse numéro 580.358, est schématiquement représenté sur la figure 1. Ce circuit connu comprend un transistor MOS à canal p. 1 polarisé par une résistance 2 branchée entre son drain la, et sa grille lb de sorte que le potentiel moyen de la grille lb soit égal à celui du drain la. Une source de courant 3 est branchée en série avec le trajet drain-source du transistor 1, entre les bornes d'une source de tension d'alimentation +V, M. Cette source de courant 3 qui est constituée par un transistor MOS à canal n dont le trajet de courant commandé est branché en série avec le transistor 1 entre les bornes +V,M, impose au transistor 1 un courant moyen de drain de valeur juste supérieure à la valeur critique de déclenchement de l'oscillation. Un circuit de régulation 4 est branché entre une borne d'entrée 5 de l'oscillateur et une borne de commande 3a de la source de courant 3; ce circuit de régulation 4 permet, en agissant sur la source de courant 3 en fonction de l'amplitude du signal d'oscillation du résonateur 6, de stabiliser le courant circulant  An oscillator circuit of this type, described for example in Swiss Patent No. 580,358, is schematically shown in FIG. 1. This known circuit comprises a p-channel MOS transistor. 1 polarized by a resistor 2 connected between its drain la, and its gate lb so that the average potential of the grid lb is equal to that of the drain la. A current source 3 is connected in series with the drain-source path of the transistor 1, between the terminals of a supply voltage source + V, M. This current source 3 which is constituted by a channel MOS transistor n whose controlled current path is connected in series with the transistor 1 between the terminals + V, M, imposes on the transistor 1 a mean drain current of value just above the critical value for triggering the oscillation. A control circuit 4 is connected between an input terminal 5 of the oscillator and a control terminal 3a of the current source 3; this regulation circuit 4 makes it possible, by acting on the current source 3 as a function of the amplitude of the oscillation signal of the resonator 6, to stabilize the current flowing

dans le trajet drain-source du transistor 1.  in the drain-source path of transistor 1.

Lorsque le transistor 1 travaille en régime de faible inver-  When transistor 1 is operating in the low invert regime

sion, la pente de l'oscillateur est donnée par: gm = Io o Io est  sion, the slope of the oscillator is given by: gm = Io o Io est

le courant fourni par la source 3 et Vc est une tension caractéris-  the current supplied by the source 3 and Vc is a characteristic voltage

tique du transistor 1 de valeur typique 50 mV, tension caractéris-  of transistor 1 with a typical value of 50 mV, characteristic voltage

tique qui reste à peu près constante pour une technologie détermi-  which remains about constant for a particular technology.

née. Comme on peut le voir sur la figure 1, le circuit oscillateur connu comporte, bien entendu, un résonateur à quartz 6 branché entre la borne d'entrée 5 de l'oscillateur et une borne de sortie 7; la résistance de polarisation 2 est branchée entre les bornes d'entrée 5 et de sortie 7; la borne d'entrée 5 est connectée à la -3- grille lb du transistor 1; la borne de sortie 7 es-t connectée au drain la du transistor 1; le circuit oscillateur comporte également deux condensateurs 8a et 8b branchés chacun entre la borne M de la source de tension d'alimentation et, respectivement, la borne d'entrée 5 et la borne de sortie 7 de l'oscillateur. Un tel circuit, bien que permettant une consommation de  born. As can be seen in FIG. 1, the known oscillator circuit comprises, of course, a crystal resonator 6 connected between the input terminal 5 of the oscillator and an output terminal 7; the bias resistor 2 is connected between the input and output terminals 7; the input terminal 5 is connected to the gate 1b of the transistor 1; the output terminal 7 is connected to the drain 1a of the transistor 1; the oscillator circuit also comprises two capacitors 8a and 8b each connected between the terminal M of the supply voltage source and, respectively, the input terminal 5 and the output terminal 7 of the oscillator. Such a circuit, although allowing a consumption of

courant très faible, présente cependant l'inconvénient de fonction-  very low current, however, has the disadvantage of

ner en classe A. Il est bien connu que le rendement d'un amplifica-  class A. It is well known that the efficiency of an ampli-

teur travaillant en classe A est faible.  class A is weak.

La demande de brevet suisse publiée sous le numéro 15.657/77, décrit un autre oscillateur connu qui a été représenté sur la figure 2. Sur cette figure, les éléments identiques ou analogues à  The Swiss patent application published under the number 15.657 / 77, describes another known oscillator which has been shown in FIG. 2. In this figure, the elements identical or analogous to FIG.

ceux de la figure 1 portent des références identiques. Cet oscilla-  those of Figure 1 carry identical references. This oscilla-

teur connu comprend: un transistor MOS à canal p. 9 et un transis-  known carrier comprises: a p-channel MOS transistor. 9 and a transist

tor MOS à canal n, 10 les transistors 9 et 10 étant montés en inverseur avec une résistance de polarisation commune 11. Une source de courant 3 est branchée en parallèle avec un condensateur de filtrage 12, entre la source du transistor 10 et la borne M de la source de tension d'alimentation. La source de courant 3 fixe le  N-channel MOS tor, the transistors 9 and 10 being inverter-mounted with a common bias resistor 11. A current source 3 is connected in parallel with a filter capacitor 12, between the source of the transistor 10 and the M terminal of the supply voltage source. The current source 3 sets the

courant circulant dans l'inverseur 9 à 11 à une valeur juste suffi-  current flowing in inverter 9 to 11 to a value just sufficient

sante pour permettre le déclenchement de l'oscillation. Cette source de courant 3 est également commandée, par un régulateur 4,  to trigger the oscillation. This current source 3 is also controlled by a regulator 4,

en fonction de l'amplitude du signal d'oscillation du résonateur 6.  according to the amplitude of the oscillation signal of the resonator 6.

Grâce au condensateur 12, qui court-circuite-toute composante alternative de la tension d'oscillation, la tension d'alimentation de l'inverseur peut être considérée comme constante à l'intérieur d'une période d'oscillation. Toutefois, la tension d'alimentation aux bornes de l'inverseur 9 à 11 s'adapte dans chaque cas à une valeur telle que la consommation de courant du circuit oscillateur soit identique à la valeur du courant délivré par la source de  By virtue of the capacitor 12, which bypasses any alternating component of the oscillation voltage, the supply voltage of the inverter can be considered as constant within an oscillation period. However, the supply voltage across the inverter 9 to 11 adapts in each case to a value such that the current consumption of the oscillator circuit is identical to the value of the current delivered by the source of the

courant 3.current 3.

Ce circuit connu consomme encore moins de courant que celui de la figure 1, mais il présente deux inconvénients importants: comme dans le cas du circuit inverseur décrit ci-dessus, la tension d'alimentation doit être supérieure à la somme des tensions de seuil de chaque transistor 9, 10; par ailleurs, le condensateur de  This known circuit consumes even less current than that of Figure 1, but it has two important drawbacks: as in the case of the inverter circuit described above, the supply voltage must be greater than the sum of the threshold voltages of each transistor 9, 10; by the way, the capacitor of

filtrage 12 occupe une place importante sur le circuit intégré.  Filtering 12 occupies an important place on the integrated circuit.

-4- L'invention a notamment pour ob.iet de réaliser un circuit  The invention has particular ob.iet purpose to achieve a circuit

oscillateur réunissant les avantages des circuits connus susmen-  oscillator combining the advantages of the above-mentioned known circuits.

tionnés sans en présenter les inconvénients.  without the disadvantages.

Conformément à l'invention, le premier et le deuxième élément actif reçoivent chacun sur leur électrode de commande un signal respectif formé par le signal recueilli sur la borne d'entrée du circuit, superposé à un signal de tension continue variant en  According to the invention, the first and second active elements each receive on their control electrode a respective signal formed by the signal collected on the input terminal of the circuit, superimposed on a DC voltage signal varying in

fonction de l'amplitude du signal d'oscillation du résonateur.  depending on the amplitude of the oscillation signal of the resonator.

Ainsi les deux éléments actifs fonctionnent en amplificateur et peuvent travailler chacun en régime ou classe C, ce qui procure  Thus the two active elements work as amplifiers and can work each in regime or class C, which provides

une diminution notable de la consommation de courant de l'oscilla-  a significant decrease in current consumption of the oscilla-

teur. De plus, le premier et le deuxième élément actif peuvent  tor. In addition, the first and second active elements can

travailler de telle sorte que lorsque le premier élément est con-  work so that when the first element is con-

ducteur, le deuxième élément est bloqué, ce qui interdit un passage direct de courant, à travers les éléments actifs, d'une borne à l'autre de la source d'alimentation, En outre, ledit signal de tension continue peut être choisi, pour chaque élément actif, de telle sorte que le courant parcourant cet élément actif, lorsque ce dernier est à l'état conducteur, ait  the second element is blocked, which prevents a direct flow of current through the active elements from one terminal to the other of the power supply. In addition, said DC voltage signal can be selected. for each active element, so that the current flowing through this active element, when the latter is in the conducting state, has

sensiblement la valeur minimale permettant l'entretien des oscilla-  the minimum value allowing the maintenance of oscillations

tions du résonateur.resonator.

Les caractéristiques et avantages du circuit oscillateur  The characteristics and advantages of the oscillator circuit

selon l'invention seront mieux compris à la lecture de la descrip-  according to the invention will be better understood on reading the description of

tion qui suit d'un exemple de réalisation, description faite en  following example of an embodiment, description made in

référence aux dessins annexés sur lesquels: - les figures 1 et 2, déjà décrites, représentent les schémas des circuits oscillateurs selon deux arts antérieurs, - la figure 3 représente le schéma d'une forme particulière de réalisation d'un circuit d'entretien selon l'invention, et - la figure 4 représente la caractéristique courant de drain/ différence de potentiel entre grille et source, du deuxième élément actif, ainsi que deux diagrammes temporels du signal de commande  reference to the accompanying drawings in which: - Figures 1 and 2, already described, show the diagrams of the oscillator circuits according to two prior arts, - Figure 3 shows the diagram of a particular embodiment of a maintenance circuit according to FIG. 4 shows the current drain / potential difference characteristic between gate and source, of the second active element, as well as two time diagrams of the control signal.

appliqué à cet élément actif.applied to this active element.

Tout comme le circuit de la figure 1, le circuit de la figure 3 comporte un résonateur à quartz 6, une borne d'entrée 5, une borne de sortie 7, un premier condensateur 8a, branché entre la -5- borne d'entrée 5 et une des bornes M de la source d'alimentation électrique, un deuxième condensateur 8b branché entre la borne de sortie 7 de l'oscillateur et la borne M, un transistor MOS à canal  Just like the circuit of FIG. 1, the circuit of FIG. 3 comprises a quartz resonator 6, an input terminal 5, an output terminal 7, a first capacitor 8a, connected between the input terminal 5 and one of the terminals M of the power supply source, a second capacitor 8b connected between the output terminal 7 of the oscillator and the terminal M, a channel MOS transistor

p. 1, dont le drain la est relié à la borne de sortie 7 de l'oscil-  p. 1, whose drain is connected to the output terminal 7 of the oscillator

lateur et dont la grille lb est reliée à la borne d'entrée 5 de l'oscillateur, un deuxième transistor MOS à canal n, 13, branché en série avec le trajet source-drain du premier transistor MOS entre les bornes + VM de la source d'alimentation électrique, et un régulateur 4 recevant le signal d'oscillation VA présent à la borne  and the gate Ib of which is connected to the input terminal 5 of the oscillator, a second n-channel MOS transistor 13 connected in series with the source-drain path of the first MOS transistor between the terminals + VM of the power source, and a regulator 4 receiving the oscillation signal VA present at the terminal

d'entrée 5 de l'oscillateur.input 5 of the oscillator.

Cependant, dans le circuit de la figure 3, entre la grille 13a du deuxième transistor 13 et le régulateur 4 est interposé un  However, in the circuit of FIG. 3, between the gate 13a of the second transistor 13 and the regulator 4 is interposed a

circuit intermédiaire 14 répondant au signal délivré par le régula-  intermediate circuit 14 responding to the signal delivered by the regula-

teur 4 et au signal VA présent sur la borne 5, pour fournir un  4 and the VA signal on terminal 5, to provide a

signal de commande 15 qui contient le signal alternatif d'oscilla-  control signal 15 which contains the alternating oscillation signal

tion VA, superposé à une tension continue VC dont la valeur est  VA, superimposed on a DC voltage whose value is

fonction de l'amplitude A dudit signal d'oscillation.  function of the amplitude A of said oscillation signal.

Le drain 13b du transistor 13 est connecté au drain la du transistor 1, et sa source 13c est connectée à la borne M de la source d'alimentation. La source lc du transistor 1 étant connectée à la borné +V de la source d'alimentation électrique, les trajets de courant commandés des transistors 1 et 13 sont branchés en série  The drain 13b of the transistor 13 is connected to the drain 1a of the transistor 1, and its source 13c is connected to the terminal M of the power supply. Since the source 1c of transistor 1 is connected to the + V terminal of the power supply, the current paths controlled by transistors 1 and 13 are connected in series.

entre les bornes +V,M de cette source d'alimentation électrique.  between the + V, M terminals of this power source.

Le circuit intermédiaire 14 comprend: une source de courant 17, un troisième transistor MOS, 18 à canal n, dont le trajet drain-source est branché en série avec la source de courant 17, une résistance de polarisation 19 branchée entre la grille 18a et le drain 18b du transistor 18, et un condensateur de filtrage 20 branché en parallèle avec le trajet drain-source du transistor 18 entre le point de jonction 21 de la résistance 19 et du drain 18b, et la borne M de la source d'alimentation électrique. La grille 18a du transistor 18 est connectée à la grille 13a du transistor 13 et la source 18c de ce transistor est connectée à la borne M. Les transistors 13 et 18 sont ainsi montés en "miroir" de sorte que le  The intermediate circuit 14 comprises: a current source 17, a third n-channel MOS transistor 18, whose drain-source path is connected in series with the current source 17, a bias resistor 19 connected between the gate 18a and the drain 18b of the transistor 18, and a filter capacitor 20 connected in parallel with the drain-source path of the transistor 18 between the junction point 21 of the resistor 19 and the drain 18b, and the terminal M of the power supply electric. The gate 18a of the transistor 18 is connected to the gate 13a of the transistor 13 and the source 18c of this transistor is connected to the terminal M. The transistors 13 and 18 are thus mounted in "mirror" so that the

courant i circulant à travers le transistor 13 reste, à l'équili-  current i flowing through the transistor 13 remains at the equilibrium

bre, proportionnel au courant fourni par la source de courant 17.  proportional to the current supplied by the current source 17.

-6- Les grilles lb et 13a des transistors 1 et 13 sont reliées à la borne d'entrée 5 de l'oscillateur par l'intermédiaire d'un  The grids lb and 13a of the transistors 1 and 13 are connected to the input terminal 5 of the oscillator via a

condensateur 22 respectivement 23.capacitor 22 respectively 23.

Le résonateur à quartz 6 est branché entre la borne d'entrée 5 et la borne de sortie 7. Le circuit régulateur 4, qui reçoit le signal d'entrée VA présent à la borne d'entrée 5 de l'oscillateur, commande le courant fourni par la source de courant 17 de façon à stabiliser et à  The crystal resonator 6 is connected between the input terminal 5 and the output terminal 7. The control circuit 4, which receives the input signal VA present at the input terminal 5 of the oscillator, controls the current provided by the current source 17 so as to stabilize and

rendre minimal le courant consommé par l'oscillateur.  to minimize the current consumed by the oscillator.

Le circuit de régulation 4 représenté sur la figure 3 est analogue au régulateur d'amplitude de l'oscillateur montré à la  The regulation circuit 4 shown in FIG. 3 is analogous to the amplitude regulator of the oscillator shown in FIG.

figure 15 de la page 139 du compte-rendu de conférence de E.A.  Figure 15 on page 139 of the E.A.

VITTOZ "Quartz Oscillator for Watches" publié dans les actes du dixième congrès international de chronométrie, Genève, septembre  VITTOZ "Quartz Oscillator for Watches" published in the proceedings of the Tenth International Chronometry Congress, Geneva, September

1979, volume 3, pages 131-140.1979, Volume 3, pages 131-140.

Selon cet exemple, le régulateur 4 comprend une première paire de transistors complémentaires 24 et 25 ayant un noeud commun au drain, connectée par les sources aux bornes correspondantes de la source de tension d'alimentation +VPi. La grille du transistor à canal p, 25 est connectée au drain de celui-ci et à la grille 17a  According to this example, the regulator 4 comprises a first pair of complementary transistors 24 and 25 having a node common to the drain, connected by the sources to the corresponding terminals of the supply voltage source + VPi. The gate of the p-channel transistor 25 is connected to the drain thereof and to the gate 17a

du transistor 17.of the transistor 17.

Le régulateur 4 comprend une deuxième paire de transistors complémentaires 26 et 27 ayant également un noeud commun au drain, et étant connectée, par les sources, aux bornes correspondantes de  The regulator 4 comprises a second pair of complementary transistors 26 and 27 also having a node common to the drain, and being connected, by the sources, to the corresponding terminals of the

la source de tension d'alimentation +V,M.  the supply voltage source + V, M.

La grille du transistor à canal n, 24 est reliée, d'une part, à la grille -du transistor à canal n, 26 par l'intermédiaire d'une résistance 28, et, d'autre part, à la borne M par l'intermédiaire  The gate of the n-channel transistor 24 is connected, on the one hand, to the gate of the n-channel transistor 26 via a resistor 28 and, on the other hand, to the terminal M by intermediate

d'un condensateur 29.a capacitor 29.

La source du transistor 24 est reliée à la borne M par l'in-  The source of transistor 24 is connected to terminal M by means of

termédiaire d'une résistance 30.intermediate of resistance 30.

La grille du transistor 26 est reliée, d'une part, au drain de celui-ci par l'intermédiaire d'une résistance 31 et, d'autre part, à la borne d'entrée 5, par l'intermédiaire d'un condensateur  The gate of the transistor 26 is connected, on the one hand, to the drain thereof via a resistor 31 and, on the other hand, to the input terminal 5, via a capacitor

32.32.

Enfin, le drain du transistor 26 est relié à la borne M par  Finally, the drain of transistor 26 is connected to terminal M by

l'intermédiaire d'un condensateur 33.  via a capacitor 33.

24 9089524 90895

-7- Le fonctionnement du-circuit de la figure 3 est le suivant En l'absence d'oscillation, le point de travail du transistor 18 est -donné par le courant délivré par la source de courant 17; les tensions au drain 18b et à la grille 18a du transistor 18 sont données par la caractéristique tension de grille en fonction du courant de drain de ce transistor 18. De même, le point de travail du transistor 1 est déterminé par le courant i circulant dans le  The operation of the circuit of FIG. 3 is as follows. In the absence of oscillation, the working point of the transistor 18 is given by the current delivered by the current source 17; the voltages at the drain 18b and at the gate 18a of the transistor 18 are given by the gate voltage characteristic as a function of the drain current of this transistor 18. Similarly, the working point of the transistor 1 is determined by the current i flowing in the

trajet drain-source du transistor 13, ce courant étant proportion-  the drain-source path of the transistor 13, this current being proportionally

nel au- courant fourni par la source 17.  nel provided by the source 17.

Lorsque l'oscillation est déclenchée, une tension alternative VA vient se superposer à une tension continue VC sur la grille 18a du transistor 18. Au fur et à mesure que l'amplitude A du signal VA croît, en raison de la non linéarité de la caractéristique du transistor 18, le courant moyen qui traverse ce dernier à tendance - 15 à devenir plus grand que le courant fourni par la source 17, ce qui  When the oscillation is triggered, an alternating voltage VA is superimposed on a DC voltage VC on the gate 18a of the transistor 18. As the amplitude A of the signal VA increases, because of the non-linearity of the characteristic of transistor 18, the average current flowing therethrough tends to become larger than the current supplied by the source 17, which

oblige le condensateur 20 à se décharger et à provoquer une diminu-  causes the capacitor 20 to discharge and to cause a decrease in

tion de la tension aux bornes de ce condensateur 20; la valeur de ce condensateur 20 est avantageusement choisie telle que la tension aux bornes dudit condensateur reste à peu près constante pour chaque période du signal de tension alternatif VA, afin d'assurer que le transistor 18 travaille en régime de saturation, l'amplitude crête à crête de cette tension alternative VA étant, pour le type d'oscillateurs dont il est question ici, inférieure à la tension de  tion of the voltage across this capacitor 20; the value of this capacitor 20 is advantageously chosen such that the voltage across said capacitor remains approximately constant for each period of the AC voltage signal VA, in order to ensure that the transistor 18 is operating in saturation mode, the peak amplitude at peak of this alternating voltage VA being, for the type of oscillators referred to here, less than the voltage of

seuil des transistors qu'il comprend.  threshold of the transistors it comprises.

Comme la valeur moyenne VC de la tension de la grille 18a du  As the average value VC of the voltage of the gate 18a of

transistor 18 doit rester égale à la tension aux bornes du conden-  transistor 18 must remain equal to the voltage across the terminals of the

sateur 20, un courant passe dans la résistance 19 jusqu'à ce que le courant moyen circulant dans le trajet drain-source du transistor 18 redevienne égal au courant fourni par la source 17. Le point de travail du transistor 18 se déplace donc en fonction de l'amplitude A de la tension alternative VA recueillie sur la borne d'entrée 5 de l'oscillateur, ainsi qu'en fonction de la valeur du courant fourni par la source 17. Il en résulte que la valeur moyenne de tension VC décroît en fonction de l'amplitude A. On s'arrange, par un dimensionnement convenable du transistor 18, pour que en l'absence d'oscillation, cette tension moyenne ait une valeur VCo sensiblement égale à la tension de seuil VT du -8-  20, a current flows through the resistor 19 until the average current flowing in the drain-source path of the transistor 18 becomes equal to the current supplied by the source 17. The working point of the transistor 18 therefore moves according to the amplitude A of the alternating voltage VA collected on the input terminal 5 of the oscillator, as well as the value of the current supplied by the source 17. As a result, the average voltage value VC decreases as a function of the amplitude A. It is arranged, by a suitable dimensioning of the transistor 18, so that in the absence of oscillation, this average voltage has a value VCo substantially equal to the threshold voltage VT of -8-

transistor 13 (figure 4).transistor 13 (FIG. 4).

On démontre que la valeur moyenne VlC de la tension appliquée à la grille lb du transistor 1 est une fonction croissante de  It is shown that the mean value VlC of the voltage applied to the gate 1b of the transistor 1 is an increasing function of

l'amplitude A de la tension alternative VA.  the amplitude A of the alternating voltage VA.

On s'arrange, par un dimensionnement convenable des transis- tors 1 et 13, pour que cette valeur VIC ait, pour A = O, une valeur  By a suitable dimensioning of the transistors 1 and 13, this value VIC has, for A = O, a value

VlCo sensiblement égale à la tension de seuil V'T du transistor 1.  VlCo substantially equal to the threshold voltage V'T of transistor 1.

Ce dernier transistor 1 reçoit donc sur sa grille lb un signal de  This last transistor 1 thus receives on its gate lb a signal of

commande 100 formé par le signal VA superposé à un signal de ten-  command 100 formed by the signal VA superimposed on a voltage signal.

sion continue VIC croissant avec A, à partir d'une valeur (pour A = O), VicO sensiblement égale à la tension de seuil V'T du transistor 1. Ainsi, au démarrage de l'oscillateur, les transistors 1 et 13 n'amplifient sensiblement que l'alternance négative respectivement positive du signal VA, tandis que, durant le fonctionnement de l'oscillateur, les transistors 1 et 13 n'amplifient que des pointes  VIC continues increasing with A, from a value (for A = 0), VicO substantially equal to the threshold voltage V'T of the transistor 1. Thus, at the start of the oscillator, the transistors 1 and 13 n substantially amplify the respectively positive negative half-wave of the signal VA, while during the operation of the oscillator, the transistors 1 and 13 amplify only peaks

négatives respectivement positives du signal VA.  negative respectively positive of the signal VA.

Sur la figure 4, on a hachuré les parties de signal 15 ampli-  In FIG. 4, the amplified signal portions have been hatched.

fiées par le transistor 13 dont on a représenté la caractéristique  by the transistor 13 whose characteristic has been shown

I= f (V -Vs) repérée par la référence 34.  I = f (V -Vs) identified by reference 34.

Les parties de signal VA que le transistor I amplifiera sont sensiblement analogues mais de polarité opposée à celle des parties  The signal portions VA that the transistor I will amplify are substantially similar but of opposite polarity to that of the parts

hachurées sur la figure 4.hatched in Figure 4.

Les transistors 1 et 13 constituent donc en quelques sorte un  Transistors 1 and 13 thus constitute in a manner

étage push-pull travaillant, dans les conditions normales d'oscil-  push-pull stage working, under the normal conditions of

lation, en régime C. Ainsi, le courant ne passe pas simultanément à  In this way, the current does not flow simultaneously

travers les transistors 1 et 13, de sorte que l'on évite une con-  through transistors 1 and 13, so that it is possible to avoid

sommation excessive de courant.excessive summation of current.

En fonctionnement, du courant fourni par la source +V,M ne  In operation, the current supplied by the source + V, M does not

passe dans le transistor 1 que durant une faible partie de la de-  passes through transistor 1 only during a small part of the

mi-période négative du signal VA, ce courant servant à charger le condensateur de sortie 8b; durant les alternances positives du signal VA, le condensateur de sortie 8b se décharge vers la borne  negative half-period of the signal VA, this current serving to charge the output capacitor 8b; during the positive half-cycles of the signal VA, the output capacitor 8b discharges towards the terminal

M, à travers le transistor 13 à l'état passant.  M, through the transistor 13 in the on state.

Le circuit d'entretien ainsi réalisé travaille donc en classe C après une brève phase de démarrage sensiblement en classe B. En dimensionnant les transistors 1, 13 et 18, de façon que le courant moyen délivré par la source 17 soit environ égal à 10% du courant moyen circulant dans le transistor 13, la consommation en courant du circuit oscillateur est seulement à peine supérieure à  The maintenance circuit thus produced therefore works in class C after a brief start phase substantially in class B. By sizing transistors 1, 13 and 18, so that the average current delivered by the source 17 is approximately equal to 10% of the average current flowing in the transistor 13, the current consumption of the oscillator circuit is only slightly greater than

celle du circuit de la figure 2.that of the circuit of Figure 2.

Par ailleurs, par rapport au circuit de la figure 2, les éléments ajoutés: transistor 18, condensateur 20,22 et 23 et résistance de polarisation 19, nécessitent une place bien moins  Moreover, with respect to the circuit of FIG. 2, the added elements: transistor 18, capacitor 20, 22 and 23 and polarization resistor 19 require a much less space.

importante que le condensateur de filtrage 12 utilisé par le cir-  important that the filter capacitor 12 used by the cir-

cuit de- la figure 2; ces éléments ajoutés sont en outre totalement compatibles avec une technologie dans laquelle un circuit selon la  baked in Figure 2; these added elements are furthermore fully compatible with a technology in which a circuit according to the

figure 1 ou la figure 2 peut être réalisé.  Figure 1 or Figure 2 can be realized.

Les résistances de polarisation 2 et 19 des transistors 1 et 18 peuvent être constituées par exemple par des diodes formées par des jonctions latérales réalisées dans le silicium polycristallin de la façon décrite dans le compte-rendu de E.A. VITTOZ ci-dessus mentionné; alternativement, ces résistances de polarisation peuvent  The biasing resistors 2 and 19 of the transistors 1 and 18 may be constituted for example by diodes formed by lateral junctions made in the polycrystalline silicon as described in the report of E.A. VITTOZ above mentioned; alternatively, these polarization resistors can

être constituées par des réseaux de transistors.  be constituted by networks of transistors.

De plus, le circuit selon l'invention travaille avec une tension d'alimentation qui est légèrement supérieure à une seule tension de seuil de transistor MOS, car il n'y a pas de transistor  In addition, the circuit according to the invention works with a supply voltage which is slightly greater than a single threshold voltage of MOS transistor, because there is no transistor

en série dont les grilles soient reliées en continu.  in series whose grids are connected continuously.

Bien entendu, les moyens de commande que constituent les circuits 4 et 14 pourraient être remplacés par tout autre circuit répondant à l'amplitude A du signal d'oscillation du résonateur 6,  Of course, the control means constituted by the circuits 4 and 14 could be replaced by any other circuit corresponding to the amplitude A of the oscillation signal of the resonator 6,

ainsi qu'au signal (VA) présent sur la borne d'entrée 5, en élabo-  as well as the signal (VA) present on the input terminal 5, in

rant un signal de commande formé par un signal de tension continue (VC) de valeur décroissant en fonction de ladite amplitude A,  a control signal formed by a DC voltage signal (VC) of decreasing value as a function of said amplitude A,

superposé audit signal (VA).superimposed on said signal (VA).

En outre, l'invention ne se limite pas aux circuits d'entre-  Moreover, the invention is not limited to the circuits of

tien réalisés en technologie CMOS. En particulier, les deux tran-  made in CMOS technology. In particular, the two

sistors amplificateurs MOS 1 et 13 pourraient être du même type de conduction. Dans ce cas, on utilise des signaux de tension continue VC et VlC variant tous les deux de façon croissante respectivement décroissante, en fonction de l'amplitude A, selon qu'il s'agit de  MOS amplifier sistors 1 and 13 could be of the same type of conduction. In this case, DC voltage signals V C and V C C both vary in decreasing or decreasing order, depending on the amplitude A, depending on whether it is

transistors à canal p respectivement n.  p-channel transistors respectively n.

- 10-- 10-

Claims (6)

REVENDICATIONS 1. Circuit pour l'entretien d'un signal d'oscillation d'un résonateur (6), comprenant une borne d'entrée (5), une borne de sortie (7), des bornes d'alimentation (+V,M); un premier élément actif (1); des moyens de polarisation (2) de cet élément actif; un deuxième élément actif (13) dont le trajet de courant commandé est branché, en série avec celui du premier élément actif (1), entre lesdites bornes d'alimentation (+V,M); et un condensateur d'entrée (8a) et un condensateur de sortie (8b), branchés entre une borne d'alimentation (M) et la borne d'entrée respectivement la borne de sortie, caractérisé par des moyens de polarisation répondant au signal (VA) présent sur ladite borne d'entrée (5) ainsi qu'à l'amplitude (A) dudit signal d'oscillation du résonateur pour appliquer sur les électrodes de commande (lb,13a) du premier (1) respectivement du deuxième élément actif (13) un signal de commande (100 resp. 15) qui contient ledit signal d'entrée (VA) superposé à un signal de tension continue (VlC resp. VC) variant en fonction de l'amplitude  Circuit for maintaining a resonator oscillation signal (6), comprising an input terminal (5), an output terminal (7), power supply terminals (+ V, M) ); a first active element (1); polarization means (2) of this active element; a second active element (13) whose controlled current path is connected, in series with that of the first active element (1), between said supply terminals (+ V, M); and an input capacitor (8a) and an output capacitor (8b), connected between a power supply terminal (M) and the input terminal respectively the output terminal, characterized by bias means responsive to the signal ( VA) present on said input terminal (5) and on the amplitude (A) of said oscillator signal of the resonator for applying to the control electrodes (Ib, 13a) of the first (1) respectively of the second element active (13) a control signal (100 or 15) which contains said input signal (VA) superimposed on a DC voltage signal (V1 or V V) varying according to the amplitude (A) dudit signal d'oscillation.(A) of said oscillation signal. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de polarisation comprennent: une source de courant (17); un troisième élément actif (18) dont le trajet de courant commandé est branché en série avec la source de courant (17), dont  2. Circuit according to claim 1, characterized in that said polarization means comprise: a current source (17); a third active element (18) whose controlled current path is connected in series with the current source (17), whose l'électrode de commande -(18a) est connectée à celle (13a) du deu-  the control electrode - (18a) is connected to that (13a) of the xième élément actif (13), et dont l'électrode (18c) de trajet de courant commandé située à l'opposé de la source de courant (17) est reliée à la même borne (M) de la source de tension d'alimentation que l'électrode de même nom (13c) du deuxième élément actif (13), ce troisième élément actif (18) étant de même type de conduction que le deuxième élément actif (13); des moyens de polarisation (19) du troisième élément actif (18); et un condensateur (20) branché en  x active element (13), and whose controlled current path electrode (18c) opposite the current source (17) is connected to the same terminal (M) of the supply voltage source that the electrode of the same name (13c) of the second active element (13), this third active element (18) being of the same type of conduction as the second active element (13); polarization means (19) of the third active element (18); and a capacitor (20) connected in parallèle avec le trajet de courant commandé dudit troisième élé-  parallel with the controlled current path of said third element. ment actif (18).active ingredient (18). 3. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de polarisation comprennent un circuit régulateur  3. Circuit according to claim 2, characterized in that said biasing means comprise a regulator circuit (4) réagissant à l'amplitude (A) du signal d'oscillation du résona-  (4) responsive to the amplitude (A) of the oscillation signal of the resonant teur (16) pour commander le courant fourni par la source de courant  tor (16) for controlling the current supplied by the power source 2490E952490E95 (17) en fonction de ladite amplitude A.  (17) according to said amplitude A. 4. Circuit selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé  4. Circuit according to one of claims 2 and 3, characterized en ce que lesdits premier et deuxième éléments actifs (1,13> sont des transistors MOS de types de conduction opposés, et en ce que ces transistors sont réalisés avec le troisième élément actif (18), la source de courant (17) et les condensateurs (8a,8b,20,22,23)  in that said first and second active elements (1,13> are MOS transistors of opposite conduction types, and in that said transistors are made with the third active element (18), the current source (17) and the capacitors (8a, 8b, 20,22,23) sous la forme d'un circuit intégré en technologie CMOS.  in the form of an integrated circuit in CMOS technology. 5. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il  Circuit according to Claim 2, characterized in that est réalisé en technologie à grille réalisée en silicium polycris-  is made of grid technology made of polycrystalline silicon tallin fortement dopé, en ce que les moyens de polarisation du premier et/ou du troisième élément actif (1 resp. 18) comprennent une résistance (2, resp. 19) branchée entre la grille et le drain dudit élément, et en ce que cette résistance est constituée par des  strongly doped tallin, in that the polarization means of the first and / or the third active element (1 or 18 respectively) comprise a resistor (2, respectively 19) connected between the gate and the drain of said element, and in that this resistance consists of diodes formées par des jonctions latérales réalisées dans le sili-  diodes formed by lateral junctions made in silicon cium polycristallin.polycrystallineium. 6. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de polarisation du premier et/ou du troisième élément  6. Circuit according to claim 2, characterized in that the biasing means of the first and / or third element actif (1 resp. 18) comprennent des réseaux de transistors.  active (1 or 18) include transistor arrays.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3223338A1 (en) * 1982-06-23 1984-01-05 Eurosil GmbH, 8057 Eching Integrated field effect transistor oscillator circuit
FR2542526A1 (en) 1983-03-09 1984-09-14 American Telephone & Telegraph QUARTZ OSCILLATOR
JPS63171782U (en) * 1987-04-30 1988-11-08
DE3831176A1 (en) * 1988-09-13 1990-03-22 Siemens Ag Oscillator cell
EP0574981B1 (en) * 1992-06-15 1998-09-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Oscillator circuit having 50% duty cycle
JP4598992B2 (en) * 2001-06-01 2010-12-15 シチズンホールディングス株式会社 Crystal oscillation circuit
EP1432119A1 (en) * 2002-12-17 2004-06-23 Dialog Semiconductor GmbH High quality serial resonance oscillator
JP4261241B2 (en) 2003-04-11 2009-04-30 株式会社コガネイ Pressurizing device
DE102007016522B4 (en) 2007-04-05 2013-06-27 Texas Instruments Deutschland Gmbh Crystal oscillator circuit

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH15826A (en) * 1897-12-30 1898-08-15 Friedrich Hutter Competition carousel
FR2234695A1 (en) * 1973-06-20 1975-01-17 Golay Bernard Sa
DE3005590A1 (en) * 1979-02-16 1980-08-28 Citizen Watch Co Ltd OSCILLATOR CIRCUIT

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH450474A4 (en) * 1974-04-01 1976-02-27
CH594317A5 (en) * 1976-06-28 1978-01-13 Ebauches Sa
JPS54956A (en) * 1977-06-06 1979-01-06 Sony Corp Vco
CH623450GA3 (en) * 1977-12-20 1981-06-15 Quartz oscillator with low current consumption for timepiece

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH15826A (en) * 1897-12-30 1898-08-15 Friedrich Hutter Competition carousel
FR2234695A1 (en) * 1973-06-20 1975-01-17 Golay Bernard Sa
DE3005590A1 (en) * 1979-02-16 1980-08-28 Citizen Watch Co Ltd OSCILLATOR CIRCUIT

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
10TH CONGRES INTERNATIONAL DE CHRONOMETRIE, no. 3, 11-14 septembre 1979 à Genève, Societé Suisse de Chronometrie, Buren (CH) *

Also Published As

Publication number Publication date
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FR2490895B1 (en) 1985-11-29
CH641316GA3 (en) 1984-02-29
GB2084421B (en) 1984-07-11
DE3136300A1 (en) 1982-04-29
JPS6234281B2 (en) 1987-07-25

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