JPH01246907A - Oscillation circuit device - Google Patents

Oscillation circuit device

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Publication number
JPH01246907A
JPH01246907A JP7506188A JP7506188A JPH01246907A JP H01246907 A JPH01246907 A JP H01246907A JP 7506188 A JP7506188 A JP 7506188A JP 7506188 A JP7506188 A JP 7506188A JP H01246907 A JPH01246907 A JP H01246907A
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JP
Japan
Prior art keywords
output
threshold voltage
circuit
cmos inverter
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP7506188A
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Japanese (ja)
Inventor
Takiko Wada
和田 多記子
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH01246907A publication Critical patent/JPH01246907A/en
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Abstract

PURPOSE:To make the threshold voltage of a complementary transistor(TR) circuit lower, to reduce the number of manufacturing processes of the title oscillation circuit device, and to obtain stable oscillations at a low voltage by using the complementary TR circuit whose one conductive TR is of depression type for the device. CONSTITUTION:An oscillating operation area is provided in such a way that a low threshold voltage is set by using a D-type (n) channel TR Q2N having a low threshold voltage V1 and setting a relation of V1<V2 between the threshold voltage V1 and the voltage V2 of another transistor TR Q2P against a supply voltage +VDDL. The input V1 and output V0 of a CMOS inverter 10 form a waveform around the threshold voltage of a circuit and the waveform of the output V0 becomes a sine wave-like waveform having s small amplitude since the supply voltage +VDDL is low. Since the threshold voltage of the circuit of another CMOS inverter is equal to that of the circuit of the inverter 10, the output of the inverter becomes imperfect square waves even when the amplitude of the waveform of the output V0 of the inverter 10 is small. Therefore, this oscillation circuit device is constituted in such a way that the oscillation output 9 of a CMOS inverter 3 can become perfect square waves.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体集積回路装置において内部回路にク
ロックを供給するためなどに用いられる発振回路装置に
関し、特に0M08回路などの相補型トランジスタを用
いた発振回路装置に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to an oscillation circuit device used for supplying clocks to internal circuits in semiconductor integrated circuit devices, and in particular to an oscillation circuit device that uses complementary transistors such as the 0M08 circuit. The invention relates to an oscillation circuit device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図は従来の発振回路装置を示す回路図である。エン
ハンスメントタイプ(以下、Eタイプと略す)のトラン
ジスタで構成された3個のCMOSインバータ1.2.
3が、直列に接続される。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional oscillation circuit device. Three CMOS inverters configured with enhancement type (hereinafter abbreviated as E type) transistors 1.2.
3 are connected in series.

CMOSインバータ1の出力V。はCMOSインバータ
2の入力に、CMOSインバータ2の出力はCMOSイ
ンバータ3の入力に、CMOSインバータ3の出力は発
振出力9に接続される。抵抗4と発振振動子5は並列に
接続され、両端をそれぞれCMOSインバータ1の入力
V1および出力voに接続される。またCMOSインバ
ータ1の入力v1と接地レベルの間、および出力V。と
接地レベルとの間に、それぞれキャパシタ6.7が接続
される。抵抗4は帰還抵抗、発振振動子5およびキャパ
シタ6.7は共振回路として動作し、CMOSインバー
タ1と共に発振回路8を構成する。
Output V of CMOS inverter 1. is connected to the input of CMOS inverter 2, the output of CMOS inverter 2 is connected to the input of CMOS inverter 3, and the output of CMOS inverter 3 is connected to oscillation output 9. The resistor 4 and the oscillating resonator 5 are connected in parallel, and both ends thereof are connected to the input V1 and the output vo of the CMOS inverter 1, respectively. Also, between the input v1 of the CMOS inverter 1 and the ground level, and the output V. A capacitor 6.7 is connected between the ground level and the ground level. The resistor 4 operates as a feedback resistor, the oscillating resonator 5 and the capacitors 6.7 operate as a resonant circuit, and together with the CMOS inverter 1 constitute an oscillating circuit 8.

第5図はCMOSインバーターの構成を示す回路図であ
る。EタイプのPチャネルトランジスタ05Pは、ソー
スを電源電圧+VDOに、ゲートを入力V に、ドレイ
ンを出力■。に接続される。E■ タイプのNチャネルトランジスタ05Nは、ソースを接
地レベルに、ゲートを入力VIに、ドレインを出力V。
FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of a CMOS inverter. The E-type P-channel transistor 05P has its source connected to the power supply voltage +VDO, its gate connected to the input V, and its drain connected to the output ■. connected to. The E■ type N-channel transistor 05N has its source at ground level, its gate at input VI, and its drain at output V.

に接続される。connected to.

第6図は第5図に示すCMOSインバーターの入出力特
性を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the input/output characteristics of the CMOS inverter shown in FIG.

入力V1がOVから第1の閾値電圧V1までの値を取る
場合、出力V。は電源電圧+V00である。
If the input V1 takes a value from OV to the first threshold voltage V1, then the output V. is the power supply voltage +V00.

入力■Iが第2の閾値電圧V2から電源電圧子■ まで
の値を取る場合、出力V。はOVとなる。
When the input ■I takes a value from the second threshold voltage V2 to the power supply voltage terminal ■, the output V. becomes OV.

O 入力V が第1の閾値電圧V1から第2の閾値型■ 圧■ までの値を取る場合、出力電圧V。は、トランジ
スタQ  、Q  のゲート電圧■1の関数で5P  
  5N あるそれぞれの抵抗の比によって決定される。この領域
を発振動作領域とする。入力V1と出力■ が等しくな
るH/L閾値電圧■□1は、第1の閾値V と第2の閾
値V2のほぼ中間の値となる。
O Output voltage V if the input V takes a value from the first threshold voltage V1 to the second threshold voltage V1. is a function of the gate voltage ■1 of transistors Q and Q and is 5P
5N is determined by the ratio of each resistance. This region is defined as the oscillation operating region. The H/L threshold voltage □1 at which the input V1 and the output □ become equal has a value approximately intermediate between the first threshold V 1 and the second threshold V 2 .

第7図は、CMOSインバーターの発振時における入力
V1.出力■。の波形と、第6図に示す入出力特性との
関係、およびCMOSインバータ2の出力を示すタイミ
ングチャートである。CMOSインバーターの入力V1
の波形は、その入出力間に接続された発振振動子5を含
む帰還ループのために、入力■ と出力■。が等しくな
るH/L閾値V1Hを中心とした正弦波状になる。出力
Voの波形はさらに大きな振幅の正弦波状の波形となり
、中心電圧はH/L閾値電圧v11[である。
FIG. 7 shows the input V1. during oscillation of the CMOS inverter. Output■. 7 is a timing chart showing the relationship between the waveform and the input/output characteristics shown in FIG. 6, and the output of the CMOS inverter 2. FIG. CMOS inverter input V1
The waveform of is input ■ and output ■ due to the feedback loop including the oscillating resonator 5 connected between its input and output. It becomes a sine wave shape centered on the H/L threshold value V1H where the values are equal. The waveform of the output Vo becomes a sinusoidal waveform with a larger amplitude, and the center voltage is the H/L threshold voltage v11[.

CMOSインバータ2はこの出力V。を入力として、不
完全な矩形波を出力する。この不完全な矩形波は後段の
CMOSインバータ3でほぼ完全な矩形波となる。また
CMOSインバーター、2゜3でそのH/L閾値電圧V
111を等しくすることにより、この矩形波のデユーテ
ィ比は1となる。正弦波および矩形波の周波数は発振撮
動子5の共振周波数となる。
CMOS inverter 2 receives this output V. Takes as input and outputs an incomplete square wave. This incomplete rectangular wave is turned into an almost perfect rectangular wave by the CMOS inverter 3 at the subsequent stage. Also, the H/L threshold voltage V of the CMOS inverter is 2°3.
By making 111 equal, the duty ratio of this rectangular wave becomes 1. The frequencies of the sine wave and the rectangular wave become the resonant frequencies of the oscillation sensor 5.

このような発振回路において、電源電圧+VDDを低く
した時の動作について述べる。電源電圧子VDoをしだ
いに低くしていくと、第1の閾値電圧■1はほとんど変
化しないが、第2の閾値電圧■2はしだいに低くなって
いく。
In such an oscillation circuit, the operation when the power supply voltage +VDD is lowered will be described. As the power supply voltage VDo is gradually lowered, the first threshold voltage (2) hardly changes, but the second threshold voltage (2) gradually decreases.

第1の閾値電圧■1はトランジスタ05Nの特性に、ま
た第2の閾値電圧■2から電源電圧V。0を引いた値、
つまり“”v  −v  ”という負の値は2    
 DD トランジスタQ5Pの特性に大きく依存しほぼ一定とな
るためである。
The first threshold voltage (1) is determined by the characteristics of the transistor 05N, and the second threshold voltage (2) is determined by the power supply voltage V. The value minus 0,
In other words, the negative value “”v −v” is 2
This is because it largely depends on the characteristics of the DD transistor Q5P and remains almost constant.

V <V2を保つ間は発振動作領域が存在するが、さら
に電源電圧+■、。を低くすると、発振動作領域が存在
しなくなり、発振不能となる。またPチャネル、Nチャ
ネル両方のトランジスタの閾値を低くすると、V く■
2の関係は比較的低い電源電圧+■DOに対しても保た
れるが、効果は小さくEl製造工程増加する。
There is an oscillation operating region while maintaining V < V2, but the power supply voltage +■. If it is made low, the oscillation operating region no longer exists and oscillation becomes impossible. Also, if the threshold values of both P-channel and N-channel transistors are lowered, V
Although the relationship 2 is maintained even for a relatively low power supply voltage +DO, the effect is small and the El manufacturing process increases.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

従来の発振回路装置は以上のように構成されているので
、電源電圧をたとえば1.5Vのような低電圧にすると
発振を停止する可能性があった。また、このような低電
圧においても発振を安定して持続させるためには、CM
OSインバータのトランジスタの両チャネルのしきい値
を下げなければならず、製造工程が増加するという問題
点があった。
Since the conventional oscillation circuit device is configured as described above, if the power supply voltage is set to a low voltage such as 1.5V, there is a possibility that the oscillation will stop. In addition, in order to maintain stable oscillation even at such low voltage, CM
There is a problem in that the threshold voltages of both channels of the transistors of the OS inverter must be lowered, which increases the number of manufacturing steps.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、製造工程の増加をおさえ、低い電源電圧でも
安定して発振する発振回路装置を得ることを目的とする
The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to suppress the increase in manufacturing steps and to obtain an oscillation circuit device that stably oscillates even at a low power supply voltage.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明に係る発振回路装置は、一方の導電型のトラン
ジスタがディプレッションタイプ(以下Dタイプと略す
)であり、所定の閾値を持つ第1の相補型トランジスタ
回路と、前記第1の相補型トランジスタ回路の出力にそ
の入力を接続され、前記第1の相補型トランジスタ回路
におけるのと同じ導電型のトランジスタがDタイプであ
り、所定の閾値を持つ第2の相補型トランジスタ回路と
、前記第1の相補型トランジスタ回路の入出力間に設け
られた振動子を含む帰還ループとを備えたものである。
The oscillation circuit device according to the present invention includes: a first complementary transistor circuit in which one conductivity type transistor is a depletion type (hereinafter abbreviated as D type) and has a predetermined threshold; and the first complementary transistor circuit. a second complementary transistor circuit whose input is connected to the output of the first complementary transistor circuit, the transistor having the same conductivity type as that in the first complementary transistor circuit is of type D, and has a predetermined threshold; The feedback loop includes a resonator provided between the input and output of a type transistor circuit.

〔作用〕[Effect]

この発明における発振回路装置は、一方の導電型のトラ
ンジスタがDタイプである相補型トランジスタ回路を用
いたので、)l/L@値電圧が低くな゛る。
Since the oscillation circuit device according to the present invention uses a complementary transistor circuit in which one conductivity type transistor is a D type, the )l/L@ value voltage becomes low.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図は、この発明の一実施例による発振回路装置を示す回
路図である。DタイプのNチャネルトランジスタとFタ
イプのPチャネルトランジスタか為構成されているCM
OSインバータ10゜11が第4図に示すC,MOSイ
ンバータ1.2の代りに組み込まれている。発振回路部
12はCMOSインバータ10を含む。その他の構成は
第4図に示す従来の発振回路装置と同様である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
FIG. 1 is a circuit diagram showing an oscillation circuit device according to an embodiment of the present invention. A CM composed of a D-type N-channel transistor and an F-type P-channel transistor.
An OS inverter 10.11 is incorporated in place of the CMOS inverter 1.2 shown in FIG. Oscillation circuit section 12 includes a CMOS inverter 10. The rest of the configuration is similar to the conventional oscillation circuit device shown in FIG.

第2図はCMOSインバータ10の構成を示す回路図で
ある。CMOSインバータ10はDタイプのNチャネル
トランジスタ02NとEタイプのPチャネルトランジス
タQ2Pから構成されており、その接続関係は第5図に
示すCMOSインバータ1と同様である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the CMOS inverter 10. The CMOS inverter 10 is composed of a D-type N-channel transistor 02N and an E-type P-channel transistor Q2P, and their connection relationship is the same as that of the CMOS inverter 1 shown in FIG.

第3図は第2図に示すCMOSインバーター0の入出力
特性を示すグラフである。DタイプのNチャネルトラン
ジスタを用いたので従来より低いH/L閾値電圧V□1
1.が設定される。また前述した第1の閾値電圧v1も
低くなっているので、従来より低い電源電圧+VDOL
に対しても第2の閾値電圧V との間にv <v2とい
う関係が成立し、発振動作領域が存在する。
FIG. 3 is a graph showing the input/output characteristics of CMOS inverter 0 shown in FIG. Since a D-type N-channel transistor is used, the H/L threshold voltage V□1 is lower than conventional
1. is set. In addition, the first threshold voltage v1 mentioned above is also lower, so the power supply voltage +VDOL is lower than before.
Also, the relationship v<v2 holds true with the second threshold voltage V, and an oscillation operation region exists.

前述した従来の発振回路装置と同様に、CMOSインバ
ーター0の入力V と出力V。は、H/L閾値電圧vT
HLを中心とした波形を形成する。
Similar to the conventional oscillation circuit device described above, the input V and output V of CMOS inverter 0. is H/L threshold voltage vT
A waveform centered on HL is formed.

出力■ の波形は電源電圧+VDOLが低いため、振幅
が小さい正弦波状の波形となる。CMOSインバーター
1のH/L閾値電圧■THLはCMOSインバーター0
のH/L閾値電圧V  と同じでi11 あり、CMOSインバータ3から出力される発振出力9
がデユーティ比1の完全な矩形波となるように構成され
ている。なお構成を変えれば、デユーティ比が1以外の
矩形波も出力することができる。
Since the power supply voltage +VDOL is low, the waveform of the output (2) is a sinusoidal waveform with a small amplitude. H/L threshold voltage of CMOS inverter 1 ■THL is CMOS inverter 0
The H/L threshold voltage V is the same as i11, and the oscillation output 9 output from the CMOS inverter 3
is configured to be a perfect rectangular wave with a duty ratio of 1. Note that by changing the configuration, it is also possible to output a rectangular wave with a duty ratio other than 1.

上記実施例ではDタイプのNチャネルトランジスタを用
いたCMOSインバータについて述べたが、Dタイプの
Pチャネルトランジスタを用いてCMOSインバータを
構成した場合、前述した第2の閾値電圧v2が高くなり
同様の効果が得られる。またCMOSインバータ以外の
相補型トランジスタ回路についても同様である。
In the above embodiment, a CMOS inverter using D-type N-channel transistors has been described, but if the CMOS inverter is configured using D-type P-channel transistors, the second threshold voltage v2 described above increases and the same effect can be obtained. is obtained. The same applies to complementary transistor circuits other than CMOS inverters.

なお両方のトランジスタをDタイプとした場合は、製造
工程が増加し消費電力も増大するので実用的ではない。
Note that if both transistors are of the D type, the manufacturing process will increase and the power consumption will also increase, which is not practical.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のようにこの発明によれば、一方の導電型のトラン
ジスタがDタイプである相補型トランジスタ回路を用い
て発振回路装置を構成したので、製造工程の増加をおさ
えながら、低い電源電圧でも安定して発振する発振回路
装置を得ることができる。
As described above, according to the present invention, since the oscillation circuit device is configured using a complementary transistor circuit in which one of the conductivity type transistors is the D type, the oscillation circuit device can be stabilized even at a low power supply voltage while suppressing the increase in manufacturing steps. An oscillation circuit device that oscillates can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例による発振回路装置を示す
回路図、第2図は第1図の発振回路装置に用いられるC
MOSインバータの回路図、第3図はそのCMOSイン
バータの入出力特性を示すグラフ、第4図は従来の発振
回路装置を示す回路図、第5図は従来の発振回路装置に
用いられるCMOSインバータの回路図、第6図はその
CMOSインバータの入出力特性を示すグラフ、第7図
は従来の発振回路装置の発振動作のタイミングチャート
である。 図において、4は帰還抵抗、5は発振振動子、6.7は
コンデンサ、10はCMOSインバータ、12は発振回
路部である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分をポす。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an oscillation circuit device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing an oscillation circuit device according to an embodiment of the present invention.
A circuit diagram of a MOS inverter, Fig. 3 is a graph showing the input/output characteristics of the CMOS inverter, Fig. 4 is a circuit diagram showing a conventional oscillation circuit device, and Fig. 5 is a graph of a CMOS inverter used in a conventional oscillation circuit device. The circuit diagram, FIG. 6 is a graph showing the input/output characteristics of the CMOS inverter, and FIG. 7 is a timing chart of the oscillation operation of the conventional oscillation circuit device. In the figure, 4 is a feedback resistor, 5 is an oscillation resonator, 6.7 is a capacitor, 10 is a CMOS inverter, and 12 is an oscillation circuit section. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一方の導電型のトランジスタがディプレッシヨン
タイプであり、所定の閾値を持つ第1の相補型トランジ
スタ回路と、 前記第1の相補型トランジスタ回路の出力にその入力を
接続され、前記第1の相補型トランジスタ回路における
のと同じ導電型のトランジスタがディプレッシヨンタイ
プであり、所定の閾値を持つ第2の相補型トランジスタ
回路と、 前記第1の相補型トランジスタ回路の入出力間に設けら
れた振動子を含む帰還ループとを備えた発振回路装置。
(1) One of the conductivity type transistors is a depression type, and has an input connected to a first complementary transistor circuit having a predetermined threshold, and an output of the first complementary transistor circuit; A transistor of the same conductivity type as in the first complementary transistor circuit is a depletion type transistor, and is provided between a second complementary transistor circuit having a predetermined threshold and an input/output of the first complementary transistor circuit. An oscillator circuit device comprising a feedback loop including an oscillator.
JP7506188A 1988-03-28 1988-03-28 Oscillation circuit device Pending JPH01246907A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06252643A (en) * 1993-03-02 1994-09-09 Nec Corp Oscillation circuit

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06252643A (en) * 1993-03-02 1994-09-09 Nec Corp Oscillation circuit

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