JP2861021B2 - CMOS crystal oscillation circuit - Google Patents

CMOS crystal oscillation circuit

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JP2861021B2 JP1043798A JP4379889A JP2861021B2 JP 2861021 B2 JP2861021 B2 JP 2861021B2 JP 1043798 A JP1043798 A JP 1043798A JP 4379889 A JP4379889 A JP 4379889A JP 2861021 B2 JP2861021 B2 JP 2861021B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はCMOSインバータ回路で構成されたCMOS水晶発
振回路に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a CMOS crystal oscillation circuit configured by a CMOS inverter circuit.

[従来の技術] 従来からCMOSインバータ回路を使用した水晶発振回路
として第4図に示す回路が知られている。この回路は、
電源VDDと接地GNDとの間にCMOSインバータ回路を構成す
るPチャネルMOSトランジスタ1とNチャネルMOSトラン
ジスタ2とを相補対接続すると共に、このCMOSインバー
タ回路の入出力間に帰還抵抗3と水晶振動子4とを接続
し、更に前記水晶振動子4の両端と接地との間に夫々外
付けコンデンサ5,6を接続して構成されている。
[Prior Art] A circuit shown in FIG. 4 is conventionally known as a crystal oscillation circuit using a CMOS inverter circuit. This circuit is
A complementary pair of a P-channel MOS transistor 1 and an N-channel MOS transistor 2 constituting a CMOS inverter circuit is connected between a power supply VDD and a ground GND, and a feedback resistor 3 and a crystal oscillator are connected between the input and output of the CMOS inverter circuit. The external oscillators 5 and 6 are connected between both ends of the crystal unit 4 and the ground, respectively.

このCMOS水晶発振回路では、帰還抵抗3によってCMOS
インバータの入力側に適切な直流バイアス点を設定する
ことにより安定した発振を維持する。
In this CMOS crystal oscillation circuit, a CMOS
Stable oscillation is maintained by setting an appropriate DC bias point on the input side of the inverter.

[発明が解決しようとする課題] 上述した従来のCMOS水晶発振回路の消費電流を決定す
るのは、PチャネルMOSトランジスタ1とNチャネルMOS
トランジスタ2とで構成されるCMOSインバータ回路に流
れる貫通電流であるが、この貫通電流はインバータ回路
の電源電圧に対し強い正の依存性を示す。即ち高電源電
圧時に貫通電流が増加する。この特性は、単に高電源電
圧時の消費電流の増加のみでなく周波数安定性にも大き
な影響を与える。CMOS水晶発振回路は、時計及びコンピ
ュータ等の基準クロックを生成するために使用されるの
で、周波数安定性の低下はこの回路を使用した機器の性
能低下をもたらす。
[Problems to be Solved by the Invention] The current consumption of the above-mentioned conventional CMOS crystal oscillation circuit is determined by the P-channel MOS transistor 1 and the N-channel MOS transistor.
This is a through current flowing through the CMOS inverter circuit composed of the transistor 2 and this through current shows a strong positive dependency on the power supply voltage of the inverter circuit. That is, the through current increases at a high power supply voltage. This characteristic has a great effect not only on the increase in current consumption at high power supply voltage but also on the frequency stability. Since a CMOS crystal oscillation circuit is used to generate a reference clock such as a clock or a computer, a decrease in frequency stability causes a decrease in performance of a device using the circuit.

そこで、第5図に示すようにCMOSインバータ回路を構
成するPチャネルMOSトランジスタ1と電源VDDとの間、
及びNチャネルMOSトランジスタ2と接地GNDとの間に夫
々電流制限用の抵抗7,8を挿入し、高電源電圧時の消費
電流の増加及び周波数安定性の低下を解決した回路も提
案されている。
Therefore, as shown in FIG. 5, between the P-channel MOS transistor 1 constituting the CMOS inverter circuit and the power supply V DD ,
Also, a circuit has been proposed in which current-limiting resistors 7 and 8 are inserted between the N-channel MOS transistor 2 and the ground GND to solve the problem of increased current consumption and reduced frequency stability at high power supply voltage. .

しかし、CMOSインバータ回路を流れる貫通電流と発振
開始電圧及び発振維持電圧とは、反比例の関係にあるた
め、このように貫通電流を制限すると、低電源電圧時に
おいては発振の開始電圧及び発振維持電圧が高くなると
いう問題点がある。
However, since the through current flowing through the CMOS inverter circuit is inversely proportional to the oscillation start voltage and the oscillation sustaining voltage, limiting the through current in this way at a low power supply voltage causes the oscillation starting voltage and the oscillation sustaining voltage. Is high.

このように、従来のCMOS水晶発振回路では、発振開始
電圧及び発振維持電圧と消費電力とを両方とも満足させ
ることができないという問題点があった。
As described above, the conventional CMOS crystal oscillation circuit has a problem that it is not possible to satisfy both the oscillation start voltage, the oscillation sustain voltage, and the power consumption.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであっ
て、発振開始電圧及び発振維持電圧と消費電力との双方
を好ましい値に維持させることができるCMOS水晶発振回
路を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a CMOS crystal oscillation circuit that can maintain both oscillation start voltage, oscillation sustain voltage, and power consumption at preferable values. .

[課題を解決するための手段] 第1の発明に係るCMOS水晶発振回路は、CMOSインバー
タ回路と、このCMOSインバータ回路の帰還経路に接続さ
れた水晶振動子及び帰還抵抗と、前記CMOSインバータ回
路を構成するPチャネルMOSトランジスタと第1の電源
との間に接続された第1のスイッチと、前記Pチャネル
MOSトランジスタと第1の電源との間に直列に接続され
た第2のスイッチ及び第1の抵抗と、前記CMOSインバー
タ回路を構成するNチャネルMOSトランジスタと第2の
電源との間に接続された第3のスイッチと、前記Nチャ
ネルMOSトランジスタと第2の電源との間に直列に接続
された第4のスイッチ及び第2の抵抗と、前記第1及び
第2の電源の電源電圧を検出し、この電源電圧が所定の
値よりも小さい場合には前記第1及び第3のスイッチを
オン状態、前記第2及び第4のスイッチをオフ状態にさ
せ、前記電源電圧が所定の値よりも大きい場合には前記
第2及び第4のスイッチをオン状態、前記第1及び第3
のスイッチをオフ状態にさせる電圧判定回路とを具備
し、前記電圧判定回路は、前記CMOSインバータ回路の出
力を入力とするCRディレイ回路及びインバータディレイ
回路と、前記CRディレイ回路の出力をクロック入力端子
に入力すると共に前記インバータディレイ回路の出力を
データ入力端子に入力し、正転出力及び反転出力で前記
各スイッチを制御するD型フリップフロップ回路とを具
備したものであることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A CMOS crystal oscillation circuit according to a first invention includes a CMOS inverter circuit, a crystal resonator and a feedback resistor connected to a feedback path of the CMOS inverter circuit, and the CMOS inverter circuit. A first switch connected between a P-channel MOS transistor to be constituted and a first power supply;
A second switch and a first resistor connected in series between the MOS transistor and the first power supply, and a second switch and a first power supply connected between the N-channel MOS transistor forming the CMOS inverter circuit and the second power supply; A third switch, a fourth switch and a second resistor connected in series between the N-channel MOS transistor and a second power supply, and detecting a power supply voltage of the first and second power supplies. When the power supply voltage is lower than a predetermined value, the first and third switches are turned on, and the second and fourth switches are turned off, and the power supply voltage is higher than a predetermined value. In this case, the second and fourth switches are turned on, and the first and third switches are turned on.
A voltage determining circuit for turning off the switch, the voltage determining circuit comprising: a CR delay circuit and an inverter delay circuit that receive an output of the CMOS inverter circuit; and a clock input terminal that outputs the output of the CR delay circuit. And a D-type flip-flop circuit for inputting an output of the inverter delay circuit to a data input terminal and controlling each of the switches by a normal output and an inverted output.

また、第2の発明に係るCMOS水晶発振回路は、第1の
CMOSインバータ回路と、この第1のCMOSインバータ回路
と並列に接続され前記第1のCMOSインバータ回路よりも
オン抵抗が大きな第2のCMOSインバータ回路と、これら
第1及び第2のCMOSインバータ回路の帰還経路に接続さ
れた水晶振動子及び帰還抵抗と、前記第1のCMOSインバ
ータ回路と電源との間に接続された第1のスイッチと、
前記第2のCMOSインバータ回路と電源との間に接続され
た第2のスイッチと、前記電源の電源電圧を検出し、こ
の電源電圧が所定の値よりも小さい場合には前記第1の
スイッチをオン状態、前記第2のスイッチをオフ状態に
させ、前記電源電圧が所定の値よりも大きい場合には前
記第2のスイッチをオン状態、前記第1のスイッチをオ
フ状態にさせる電圧判定回路とを具備し、前記電圧判定
回路は、前記CMOSインバータ回路の出力を入力とするCR
ディレイ回路及びインバータディレイ回路と、前記CRデ
ィレイ回路の出力をクロック入力端子に入力すると共に
前記インバータディレイ回路の出力をデータ入力端子に
入力し、正転出力及び反転出力で前記各スイッチを制御
するD型フリップフロップ回路とを具備したものである
ことを特徴とする。
Further, the CMOS crystal oscillation circuit according to the second invention has a first
A CMOS inverter circuit, a second CMOS inverter circuit connected in parallel with the first CMOS inverter circuit and having an on-resistance larger than that of the first CMOS inverter circuit, and feedbacks of the first and second CMOS inverter circuits. A crystal oscillator and a feedback resistor connected to a path, a first switch connected between the first CMOS inverter circuit and a power supply,
A second switch connected between the second CMOS inverter circuit and a power supply; and a power supply voltage of the power supply, and when the power supply voltage is smaller than a predetermined value, the first switch is turned off. A voltage determination circuit that turns on the second switch, turns off the second switch, and turns on the second switch and turns off the first switch when the power supply voltage is larger than a predetermined value; Wherein the voltage determination circuit includes a CR having an output of the CMOS inverter circuit as an input.
A delay circuit, an inverter delay circuit, and an output of the CR delay circuit are input to a clock input terminal, and an output of the inverter delay circuit is input to a data input terminal, and each switch is controlled by a normal output and an inverted output. And a flip-flop circuit.

[作用] 第1の発明においては、電源電圧が所定の値よりも小
さい場合、電圧判定回路が第1及び第3のスイッチをオ
ン、第2及び第4のスイッチをオフにするので、CMOSイ
ンバータ回路が第1及び第2の電源に直接接続されて貫
通電流の低下が抑制され、発振開始電圧及び発振維持電
圧を低い値に抑えることができる。また、電源電圧が所
定の値よりも大きい場合には、電圧判定回路が第1及び
第3のスイッチをオフ、第2及び第4のスイッチをオン
にするので、CMOSインバータ回路が第1及び第2の抵抗
を介して第1及び第2の電源に接続されて貫通電流が抑
制され、低消費電力化を図ることができる。
[Operation] In the first invention, when the power supply voltage is smaller than a predetermined value, the voltage determination circuit turns on the first and third switches and turns off the second and fourth switches, so that the CMOS inverter Since the circuit is directly connected to the first and second power supplies, a decrease in the through current is suppressed, and the oscillation start voltage and the oscillation sustain voltage can be suppressed to low values. When the power supply voltage is higher than the predetermined value, the voltage judgment circuit turns off the first and third switches and turns on the second and fourth switches. The second power supply is connected to the first and second power supplies via the second resistor, the through current is suppressed, and low power consumption can be achieved.

また、第2の発明においては、電源電圧が所定の値よ
りも小さい場合、電源判定回路が第1のスイッチをオ
ン、第2のスイッチをオフにするので、第1のCMOSイン
バータ回路が電源に接続される。第1のCMOSインバータ
回路は第2のCMOSインバータ回路よりもオン抵抗が小さ
いので、貫通電流の低下が抑制され、発振開始電圧及び
発振維持電圧を低い値に抑えることができる。また、電
源電圧が所定の値よりも大きい場合、電源判定回路が第
1のスイッチをオフ、第2のスイッチをオンにするの
で、前記第1のCMOSインバータ回路よりもオン抵抗が大
きな第2のCMOSインバータ回路が電源に接続される。こ
のため、貫通電流が抑制され、低消費電力化を図ること
ができる。
In the second invention, when the power supply voltage is smaller than a predetermined value, the power supply determination circuit turns on the first switch and turns off the second switch, so that the first CMOS inverter circuit is connected to the power supply. Connected. Since the ON resistance of the first CMOS inverter circuit is smaller than that of the second CMOS inverter circuit, a decrease in the through current is suppressed, and the oscillation start voltage and the oscillation sustain voltage can be suppressed to low values. When the power supply voltage is higher than a predetermined value, the power supply determination circuit turns off the first switch and turns on the second switch, so that the second on-resistance is larger than that of the first CMOS inverter circuit. A CMOS inverter circuit is connected to the power supply. For this reason, through current is suppressed, and low power consumption can be achieved.

なお、電圧判定回路として、CMOSインバータ回路の出
力を入力するCRディレイ回路及びインバータディレイ回
路と、これらのディレイ出力を夫々クロック入力及びデ
ータ入力とするD型フリップフロップ回路とを備えるよ
うにすると、CRディレイ回路は電源電圧の変動に影響を
受けず、インバータディレイ回路は、電源電圧の変動に
影響を受けるので、両ディレイ回路の出力のタイミング
が電源電圧の高低に応じて変化する。従って、これら出
力を入力するD型フリップフロップ回路でこのタイミン
グ変化を検出することで電源電圧の変動を検出すること
ができる。
When the voltage determination circuit includes a CR delay circuit and an inverter delay circuit for inputting the output of the CMOS inverter circuit, and a D-type flip-flop circuit for using these delay outputs as a clock input and a data input, respectively, the CR Since the delay circuit is not affected by the fluctuation of the power supply voltage, and the inverter delay circuit is affected by the fluctuation of the power supply voltage, the output timing of both delay circuits changes according to the level of the power supply voltage. Therefore, a change in the power supply voltage can be detected by detecting this timing change by a D-type flip-flop circuit to which these outputs are input.

[実施例] 以下、添付の図面を参照しながら本発明の実施例につ
いて説明する。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明の第1の実施例に係るCMOS水晶発振回
路の構成を示す回路図である。なお、第1図において第
4図及び第5図と同一物には同一符号を付してある。従
って、重複数する部分の説明は省略する。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a CMOS crystal oscillation circuit according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same components as those in FIGS. 4 and 5 are denoted by the same reference numerals. Therefore, the description of the overlapping part will be omitted.

この実施例の回路は、CMOSインバータ回路を構成する
PチャネルMOSトランジスタ1のソースと電源VDDとの間
に第1のスイッチとなるPチャネルMOSトランジスタ11
が接続されると共に、このトランジスタ11と並列に第2
のスイッチとなるPチャネルMOSトランジスタ12及び抵
抗7の直列回路が接続されたものとなっている。また、
この回路はCMOSインバータ回路を構成するNチャネルMO
Sトランジスタ2のソースと接地GNDとの間に第3のスイ
ッチとなるNチャネルMOSトランジスタ13が接続される
と共に、このトランジスタ13と並列に第4のスイッチと
なるNチャネルMOSトランジスタ14及び抵抗8の直列回
路が接続されたものとなっている。
The circuit of this embodiment includes a P-channel MOS transistor 11 serving as a first switch between a source of a P-channel MOS transistor 1 constituting a CMOS inverter circuit and a power supply VDD.
Is connected, and a second
Is connected to a series circuit of a P-channel MOS transistor 12 and a resistor 7 serving as a switch. Also,
This circuit is an N-channel MO that constitutes a CMOS inverter circuit.
An N-channel MOS transistor 13 serving as a third switch is connected between the source of the S transistor 2 and the ground GND, and an N-channel MOS transistor 14 serving as a fourth switch and a resistor 8 are connected in parallel with the transistor 13. A series circuit is connected.

CMOSインバータ回路の出力VOは電圧判定回路15に入力
されている。電圧判定回路15はその入力部に2つのディ
レイ回路を備えている。第1のディレイ回路は電源電圧
の変動に影響を受けないCRディレイ回路で、抵抗21及び
コンデンサ22からなる積分回路と、この積分回路の出力
波形を整形するインバータ23とにより構成されている。
また、第2のディレイ回路は電源電圧の変動に影響を受
けるインバータディレイ回路で、インバータ24,25,26を
継続接続して構成されている。これら2つのディレイ回
路のうち、CRディレイ回路の出力は、D型フリップフロ
ップ回路27のクロック入力端子に入力されている。ま
た、インバータディレイ回路の出力は、D型フリップフ
ロップ回路27のデータ入力端子に入力されている。そし
て、このD型フリップフロップ回路27のQ出力はトラン
ジスタ11,14の各ゲートに入力され、出力はトランジ
スタ12,13の各ゲートに入力されている。
The output V O of the CMOS inverter circuit is input to the voltage determination circuit 15. The voltage determining circuit 15 has two delay circuits at its input. The first delay circuit is a CR delay circuit that is not affected by fluctuations in the power supply voltage, and is composed of an integrating circuit including a resistor 21 and a capacitor 22, and an inverter 23 that shapes the output waveform of the integrating circuit.
The second delay circuit is an inverter delay circuit that is affected by fluctuations in power supply voltage, and is configured by continuously connecting inverters 24, 25, and 26. Of these two delay circuits, the output of the CR delay circuit is input to the clock input terminal of the D-type flip-flop circuit 27. The output of the inverter delay circuit is input to the data input terminal of the D-type flip-flop circuit 27. The Q output of the D-type flip-flop circuit 27 is input to each gate of the transistors 11 and 14, and the output is input to each gate of the transistors 12 and 13.

この構成によれば、電源電圧変動の影響を受けないCR
ディレイ回路と電源電圧の影響を受けるディレイ回路と
のディレイ値を適切な値に設定することにより、電源電
圧が低い場合は第2図の左側に示すように、CRディレイ
回路のディレイ値に対してインバータディレイ回路のデ
ィレイ値が大きくなるためD型フリップフロップ回路27
のQ出力は“L"、出力は“H"となり、トランジスタ1
1,13がオン、トランジスタ12,14がオフとなる。このた
め、水晶発振回路のインバータを構成するPチャネルMO
Sトランジスタ1及びNチャネルMOSトランジスタ2の各
ソースは夫々電源VDD及び接地GNDに直接接続される。
According to this configuration, the CR that is not affected by the power supply voltage fluctuation
By setting the delay value of the delay circuit and the delay circuit affected by the power supply voltage to an appropriate value, when the power supply voltage is low, as shown on the left side of FIG. Since the delay value of the inverter delay circuit increases, the D-type flip-flop circuit 27
The Q output is “L” and the output is “H”.
1 and 13 are turned on, and transistors 12 and 14 are turned off. Therefore, the P-channel MO constituting the inverter of the crystal oscillation circuit
The sources of the S transistor 1 and the N-channel MOS transistor 2 are directly connected to the power supply VDD and the ground GND, respectively.

一方、電源電圧が高い場合には、第2図の右側に示す
ように、CRディレイ回路のディレイ値に対しインバータ
回路のディレイ値が小さくなるため、D型フリップフロ
ップ回路27のQ出力は“H"、出力は“L"となり、トラ
ンジスタ11,13がオフ、トランジスタ12,14がオンとな
る。このため、水晶発振回路のインバータを構成するP
チャネルMOSトランジスタ1及びNチャネルMOSトランジ
スタ2の各ソースに電源制限用の抵抗7,8が接続され
る。
On the other hand, when the power supply voltage is high, the delay value of the inverter circuit becomes smaller than the delay value of the CR delay circuit as shown on the right side of FIG. The output becomes “L”, the transistors 11 and 13 are turned off, and the transistors 12 and 14 are turned on. For this reason, P which constitutes the inverter of the crystal oscillation circuit
Power source limiting resistors 7 and 8 are connected to the respective sources of the channel MOS transistor 1 and the N-channel MOS transistor 2.

このように、第1図で示したCMOS水晶発振回路の構成
によれば、高電源電圧時には抵抗7,8によりインバータ
回路の貫通電流が制限され、また低電源電圧時には抵抗
7,8を介さないため、発振開始電圧及び発振維持電圧を
低い値に抑えることができる。
As described above, according to the configuration of the CMOS crystal oscillation circuit shown in FIG. 1, the through current of the inverter circuit is limited by the resistors 7 and 8 at a high power supply voltage, and the resistance is low at a low power supply voltage.
The oscillation start voltage and the oscillation sustaining voltage can be suppressed to low values because the voltage does not pass through 7, 8.

第3図は本発明の第2の実施例に係るCMOS水晶発振回
路の構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a CMOS crystal oscillation circuit according to a second embodiment of the present invention.

第1図で説明した第1の実施例では、電圧判定回路15
とトランジスタスイッチとによって電流制限用の抵抗を
インバータ回路に接続するか切り離すかを選択したが、
第2の実施例ではオン抵抗が異なる2つのインバータ回
路を電圧判定回路15によって、切り替えるようにしてい
る。
In the first embodiment described with reference to FIG.
And the transistor switch to select whether to connect or disconnect the current limiting resistor to the inverter circuit.
In the second embodiment, two inverter circuits having different on-resistances are switched by the voltage determination circuit 15.

即ち、第3図において、第1のCMOSインバータ回路を
構成するPチャネルMOSトランジスタ31及びNチャネルM
OSトランジスタ32は、第2のCMOSインバータ回路を構成
するPチャネルMOSトランジスタ33及びNチャネルMOSト
ランジスタ34よりもディメンジョンが大きく(オン抵抗
が小さく)設定されている。そして、第1のCMOSインバ
ータ回路を構成するPチャネルMOSトランジスタ31のソ
ースと電源VDDとの間にはスイッチとしてのPチャネルM
OSトランジスタ35が接続され、第2のCMOSインバータ回
路を構成するNチャネルMOSトランジスタ33のソースと
電源VDDとの間には、スイッチとしてのPチャネルMOSト
ランジスタ36が接続されている。
That is, in FIG. 3, a P-channel MOS transistor 31 and an N-channel M
The OS transistor 32 has a larger dimension (smaller on-resistance) than the P-channel MOS transistor 33 and the N-channel MOS transistor 34 constituting the second CMOS inverter circuit. Further, a P-channel MOS transistor as a switch is provided between the source of the P-channel MOS transistor 31 constituting the first CMOS inverter circuit and the power supply VDD.
An OS transistor 35 is connected, and a P-channel MOS transistor 36 as a switch is connected between the source of the N-channel MOS transistor 33 constituting the second CMOS inverter circuit and the power supply VDD .

このような構成であると、電源電圧が低い場合には、
電圧判定回路15によりトランジスタ35がオン、トランジ
スタ36がオフとなり、PチャネルMOSトランジスタ31が
NチャネルMOSトランジスタ32とが選択される。また、
電源電圧が増加すると、トランジスタ35がオフ、トラン
ジスタ36がオンとなり、PチャネルMOSトランジスタ33
とNチャネルMOSトランジスタ34とが選択される。従っ
て高電源電圧時には小さなディメンジョンの第2のイン
バータ回路で水晶発振回路が構成されるため、消費電流
が小さく、また低電源電圧時には大きなディメンジョン
の第1のインバータ回路で水晶発振回路が構成されるた
め、発振開始電圧及び発振維持電圧は低くなる。
With such a configuration, when the power supply voltage is low,
The transistor 35 is turned on and the transistor 36 is turned off by the voltage determination circuit 15, and the P-channel MOS transistor 31 is selected as the N-channel MOS transistor 32. Also,
When the power supply voltage increases, the transistor 35 is turned off, the transistor 36 is turned on, and the P-channel MOS transistor 33 is turned on.
And N-channel MOS transistor 34 are selected. Therefore, when the high power supply voltage is used, the crystal oscillation circuit is configured by the second inverter circuit having a small dimension. Therefore, the current consumption is small. When the power supply voltage is low, the crystal oscillation circuit is configured by the first inverter circuit having the large dimension. , The oscillation start voltage and the oscillation maintenance voltage are lowered.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、電源電圧の高低
を判別する電圧判定回路で発振回路を構成する素子を切
り替えるようにしたから、高電源電圧時に消費電流を小
さくして周波数安定性を向上させ、しかも低電源電圧時
には発振電圧及び発振維持電圧の低いCMOS水晶発振回路
を提供することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the elements constituting the oscillation circuit are switched by the voltage determination circuit for determining the level of the power supply voltage. It is possible to provide a CMOS crystal oscillation circuit with improved frequency stability and low oscillation voltage and low oscillation sustain voltage at low power supply voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の第1の実施例に係るCMOS水晶発振回路
の回路図、第2図は同回路の動作を説明するためのタイ
ミング図、第3図は本発明の第2の実施例に係るCMOS水
晶発振回路の回路図、第4図及び第5図は従来のCMOS水
晶発振回路を夫々示す回路図である。 1,11,12,31,33,35,36;PチャネルMOSトランジスタ、2,1
3,14,32,34;NチャネルMOSトランジスタ、3;帰還抵抗、
4;水晶振動子、5,6;外付けコンデンサ、7,8,21;抵抗、1
5;電圧判定回路、22;コンデンサ、23乃至26;インバー
タ、27;D型フリップフロップ回路
FIG. 1 is a circuit diagram of a CMOS crystal oscillation circuit according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the circuit, and FIG. 3 is a second embodiment of the present invention. And FIGS. 4 and 5 are circuit diagrams respectively showing a conventional CMOS crystal oscillation circuit. 1,11,12,31,33,35,36; P-channel MOS transistor, 2,1
3, 14, 32, 34; N-channel MOS transistor, 3; feedback resistor,
4; crystal oscillator, 5, 6; external capacitor, 7, 8, 21; resistor, 1
5; voltage determination circuit, 22; capacitor, 23 to 26; inverter, 27; D-type flip-flop circuit

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】CMOSインバータ回路と、このCMOSインバー
タ回路の帰還経路に接続された水晶振動子及び帰還抵抗
と、前記CMOSインバータ回路を構成するPチャネルMOS
トランジスタと第1の電源との間に接続された第1のス
イッチと、前記PチャネルMOSトランジスタと第1の電
源との間に直列に接続された第2のスイッチ及び第1の
抵抗と、前記CMOSインバータ回路を構成するNチャネル
MOSトランジスタと第2の電源との間に接続された第3
のスイッチと、前記NチャネルMOSトランジスタと第2
の電源との間に直列に接続された第4のスイッチ及び第
2の抵抗と、前記第1及び第2の電源の電源電圧を検出
し、この電源電圧が所定の値よりも小さい場合には前記
第1及び第3のスイッチをオン状態、前記第2及び第4
のスイッチをオフ状態にさせ、前記電源電圧が所定の値
よりも大きい場合には前記第2及び第4のスイッチをオ
ン状態、前記第1及び第3のスイッチをオフ状態にさせ
る電圧判定回路とを具備し、前記電圧判定回路は、前記
CMOSインバータ回路の出力を入力とするCRディレイ回路
及びインバータディレイ回路と、前記CRディレイ回路の
出力をクロック入力端子に入力すると共に前記インバー
タディレイ回路の出力をデータ入力端子に入力し、正転
出力及び反転出力で前記各スイッチを制御するD型フリ
ップフロップ回路とを具備したものであることを特徴と
するCMOS水晶発振回路。
1. A CMOS inverter circuit, a crystal unit and a feedback resistor connected to a feedback path of the CMOS inverter circuit, and a P-channel MOS constituting the CMOS inverter circuit.
A first switch connected between a transistor and a first power supply; a second switch and a first resistor connected in series between the P-channel MOS transistor and a first power supply; N-channel for CMOS inverter circuit
A third transistor connected between the MOS transistor and the second power supply;
Switch, the N-channel MOS transistor and the second
And a fourth switch and a second resistor connected in series between the power supply and a power supply voltage of the first and second power supplies. If the power supply voltage is smaller than a predetermined value, The first and third switches are turned on, and the second and fourth switches are turned on.
A voltage determination circuit for turning off the first switch, turning off the second and fourth switches when the power supply voltage is larger than a predetermined value, and turning off the first and third switches. Wherein the voltage determination circuit comprises:
A CR delay circuit and an inverter delay circuit that receive an output of the CMOS inverter circuit as inputs, an output of the CR delay circuit is input to a clock input terminal, and an output of the inverter delay circuit is input to a data input terminal; A CMOS crystal oscillation circuit comprising: a D-type flip-flop circuit that controls each of the switches with an inverted output.
【請求項2】第1のCMOSインバータ回路と、この第1の
CMOSインバータ回路と並列に接続され前記第1のCMOSイ
ンバータ回路よりもオン抵抗が大きな第2のCMOSインバ
ータ回路と、これら第1及び第2のCMOSインバータ回路
の帰還経路に接続された水晶振動子及び帰還抵抗と、前
記第1のCMOSインバータ回路と電源との間に接続された
第1のスイッチと、前記第2のCMOSインバータ回路と電
源との間に接続された第2のスイッチと、前記電源の電
源電圧を検出し、この電源電圧が所定の値よりも小さい
場合には前記第1のスイッチをオン状態、前記第2のス
イッチをオフ状態にさせ、前記電源電圧が所定の値より
も大きい場合には前記第2のスイッチをオン状態、前記
第1のスイッチをオフ状態にさせる電圧判定回路とを具
備し、前記電圧判定回路は、前記CMOSインバータ回路の
出力を入力とするCRディレイ回路及びインバータディレ
イ回路と、前記CRディレイ回路の出力をクロック入力端
子に入力すると共に前記インバータディレイ回路の出力
をデータ入力端子に入力し、正転出力及び反転出力で前
記各スイッチを制御するD型フリップフロップ回路とを
具備したものであることを特徴とするCMOS水晶発振回
路。
2. A first CMOS inverter circuit, comprising:
A second CMOS inverter circuit connected in parallel with the CMOS inverter circuit and having a higher on-resistance than the first CMOS inverter circuit, a crystal oscillator connected to the feedback paths of the first and second CMOS inverter circuits, A feedback resistor, a first switch connected between the first CMOS inverter circuit and the power supply, a second switch connected between the second CMOS inverter circuit and the power supply, And if the power supply voltage is smaller than a predetermined value, the first switch is turned on and the second switch is turned off, and the power supply voltage is larger than a predetermined value. A voltage decision circuit for turning on the second switch and turning off the first switch, wherein the voltage decision circuit has a CR delay having an output of the CMOS inverter circuit as an input. Circuit and an inverter delay circuit, and a D-type circuit for inputting the output of the CR delay circuit to a clock input terminal, inputting the output of the inverter delay circuit to a data input terminal, and controlling each of the switches by a normal output and an inverted output. A CMOS crystal oscillation circuit comprising a flip-flop circuit.
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