JPH0520407U - Temperature compensated crystal oscillator - Google Patents

Temperature compensated crystal oscillator

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JPH0520407U
JPH0520407U JP7982891U JP7982891U JPH0520407U JP H0520407 U JPH0520407 U JP H0520407U JP 7982891 U JP7982891 U JP 7982891U JP 7982891 U JP7982891 U JP 7982891U JP H0520407 U JPH0520407 U JP H0520407U
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switch
switched capacitor
capacitor circuit
inverter
crystal oscillator
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保宏 桜井
孝志 戸井田
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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 閉信号25に接続する第1のスイッチ27
と、温度信号12に接続する第2のスイッチ29と、こ
の第1のスイッチ27と第2のスイッチ29とに接続す
るスイッチトキャパシタ回路11と、第1のスイッチ2
7と第2のスイッチ29との制御を行う第1のインバー
タ31と第2のインバータ33と、第1のインバータ3
1の制御を行う時間計測回路41とを備え、電源投入時
または電源投入後短時間内にスイッチトキャパシタ回路
11を構成するスイッチ11aの全部あるいは一部を閉
信号25により閉状態にし、かつ一定時間後にスイッチ
トキャパシタ回路11のスイッチの制御を温度信号12
に切り替える。 【効果】 スイッチトキャパシタ回路を構成するコンデ
ンサの下部電極の電位を半導体基板の電位と一致させる
ことにより、電源投入後短時間内に実効容量値を安定化
させることができ、発振周波数を安定化させることがで
きる。
(57) [Summary] [Structure] First switch 27 connected to closed signal 25
A second switch 29 connected to the temperature signal 12, a switched capacitor circuit 11 connected to the first switch 27 and the second switch 29, and a first switch 2
7 and the second switch 29, a first inverter 31 and a second inverter 33, and a first inverter 3
The time measuring circuit 41 for controlling 1 is provided, and all or part of the switch 11a constituting the switched capacitor circuit 11 is closed by the closing signal 25 when the power is turned on or within a short time after the power is turned on, and the time is kept for a predetermined time. After that, the temperature signal 12 is used to control the switch of the switched capacitor circuit 11.
Switch to. [Effect] By matching the potential of the lower electrode of the capacitor that constitutes the switched capacitor circuit with the potential of the semiconductor substrate, the effective capacitance value can be stabilized within a short time after power-on, and the oscillation frequency is stabilized. be able to.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案はスイッチトキャパシタ回路を用いる温度補償型水晶発振器の構成に関 する。 The present invention relates to a temperature-compensated crystal oscillator configuration using a switched capacitor circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior Art]

近年自動車電話や携帯電話などの移動体通信と呼ばれる分野の発展はめざまし い。それにともないこれらの通信機器に対する小型化、軽量化の要求は益々強く なってきている。移動体通信機器の小型化、軽量化を達成するためには、抵抗や トランジスタなどの個別部品をできる限り集積回路化することによって、部品点 数を削減することが有効である。 In recent years, the development of the field called mobile communications such as car phones and mobile phones has been remarkable. Along with this, demands for downsizing and weight reduction of these communication devices have become stronger and stronger. In order to reduce the size and weight of mobile communication devices, it is effective to reduce the number of parts by integrating individual parts such as resistors and transistors into integrated circuits as much as possible.

【0003】 移動体通信機器の主要部品である温度補償型水晶発振器に対しても小型化の要 求が強まっており、その集積回路化を進める一つの手段としてスイッチトキャパ シタ回路を用いることが、たとえば下記の文献にて報告されている。There is an increasing demand for miniaturization of the temperature-compensated crystal oscillator, which is a main component of mobile communication devices, and it is possible to use a switched capacitor circuit as one means for promoting the integration of the temperature-compensated crystal oscillator. It is reported in the following documents.

【0004】 電子通信学会技術研究報告 US82―6 p.41〜48 「ディジタル制 御形TCXOの一構成法」 宇野 武彦 1982年IEICE Technical Report US82-6 p. 41-48 "One configuration method of digital control type TCXO" Takehiko Uno 1982

【0005】 以下図面を用いて従来のスイッチトキャパシタ回路を用いた温度補償型水晶発 振器の構成を説明する。The structure of a conventional temperature-compensated crystal oscillator using a switched capacitor circuit will be described below with reference to the drawings.

【0006】 図2は従来のスイッチトキャパシタ回路を用いた温度補償型水晶発振器の構成 を示す回路図であり、図3はスイッチトキャパシタ回路における1ビット部分の 領域を示す断面図である。ただし図2においては、温度信号12は回路ブロック として表している。FIG. 2 is a circuit diagram showing a structure of a conventional temperature-compensated crystal oscillator using a switched capacitor circuit, and FIG. 3 is a sectional view showing a region of a 1-bit portion in the switched capacitor circuit. However, in FIG. 2, the temperature signal 12 is represented as a circuit block.

【0007】 図2に示すように、水晶振動子1と発振インバータ3と帰還抵抗5とを並列に 接続する。さらにこれらの接続点と電源との間に、コンデンサ7と、コンデンサ 9と、およびコンデンサ11bとスイッチ11aとを複数列設けたスイッチトキ ャパシタ回路11とを、それぞれ接続している。As shown in FIG. 2, the crystal unit 1, the oscillation inverter 3, and the feedback resistor 5 are connected in parallel. Further, a capacitor 7, a capacitor 9, and a switched capacitor circuit 11 having a plurality of columns of a capacitor 11b and a switch 11a are connected between these connection points and a power source, respectively.

【0008】 スイッチトキャパシタ回路11を構成する複数のスイッチ11aは、温度信号 12によって開閉動作が制御される。この複数のスイッチ11aの開閉動作によ って、スイッチトキャパシタ回路11の全体の容量値を変化させて、水晶発信器 の発振周波数の温度補償を行っている。The opening / closing operation of the plurality of switches 11 a forming the switched capacitor circuit 11 is controlled by the temperature signal 12. By the opening / closing operation of the plurality of switches 11a, the capacitance value of the entire switched capacitor circuit 11 is changed to perform temperature compensation of the oscillation frequency of the crystal oscillator.

【0009】 次に図2に示すスイッチトキャパシタ回路11における1ビット部分の領域の 断面を示す図3を用いて、スイッチトキャパシタ回路11の構造を説明する。Next, the structure of the switched capacitor circuit 11 will be described with reference to FIG. 3 showing a cross section of a region of a 1-bit portion in the switched capacitor circuit 11 shown in FIG.

【0010】 スイッチトキャパシタ回路11を構成するコンデンサ11bは、導電型が半導 体基板24と異なる導電型を有する第1の拡散領域13と、この第1の拡散領域 13上に接して設ける絶縁膜15と、この絶縁膜15上に接して設ける導体17 とからなる、いわゆるMIS型コンデンサである。The capacitor 11 b forming the switched capacitor circuit 11 has a first diffusion region 13 having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate 24, and an insulating film provided in contact with the first diffusion region 13. This is a so-called MIS type capacitor consisting of 15 and a conductor 17 provided in contact with the insulating film 15.

【0011】 スイッチトキャパシタ回路11を構成するスイッチ11aは、絶縁膜15から なるゲート絶縁膜と導体17からなるゲートとを積層したMOSトランジスタで 構成する。The switch 11 a forming the switched capacitor circuit 11 is formed of a MOS transistor in which a gate insulating film made of the insulating film 15 and a gate made of the conductor 17 are stacked.

【0012】 MOSトランジスタで構成するスイッチ11aと、コンデンサ11bの下部電 極を構成する第1の拡散領域13とは、金属配線20で接続する。The switch 11 a formed of a MOS transistor and the first diffusion region 13 forming a lower electrode of the capacitor 11 b are connected by a metal wiring 20.

【0013】 さらにコンデンサ11bとスイッチ11aとの素子間分離を行う酸化膜16を 設ける。この酸化膜16は、窒化シリコン膜などの耐酸化膜をマスクとして酸化 処理を行う選択酸化法により形成する。Further, an oxide film 16 is provided to isolate the capacitor 11b and the switch 11a from each other. The oxide film 16 is formed by a selective oxidation method in which an oxidation resistance film such as a silicon nitride film is used as a mask to perform an oxidation process.

【0014】 さらにスイッチ11aを構成するMOSトランジスタのソース領域と、ドレイ ン領域となる半導体基板24と逆導電型を有する第2の拡散領域21を設ける。Further, a source region of a MOS transistor forming the switch 11a and a second diffusion region 21 having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 24 which is a drain region are provided.

【0015】 さらにまた、この第2の拡散領域21に接するように第3の拡散領域23を設 ける。この第3の拡散領域23は、半導体基板24と同じ導電型を有し、かつ金 属配線20と接続する。Furthermore, a third diffusion region 23 is provided so as to contact the second diffusion region 21. The third diffusion region 23 has the same conductivity type as the semiconductor substrate 24 and is connected to the metal wiring 20.

【0016】 さらに、コンデンサ11bの上部電極や、MOSトランジスタからなるスイッ チ11aのゲート電極である導体17と、金属配線20との絶縁を行う中間絶縁 膜18を設ける。Further, an intermediate insulating film 18 is provided to insulate the metal wiring 20 from the conductor 17 which is the upper electrode of the capacitor 11b and the gate electrode of the switch 11a composed of a MOS transistor.

【0017】 MIS型コンデンサであるコンデンサ11bの容量値には電圧依存性があり、 面積効率を高めるという観点から、容量値が最も大きくなるように接続すること が一般的である。The capacitance value of the capacitor 11b, which is a MIS type capacitor, has voltage dependence, and it is common to connect the capacitor 11b so that the capacitance value is maximized from the viewpoint of increasing area efficiency.

【0018】 図3に示すように、コンデンサ11bの2つの電極のうち、スイッチ11aと 接続する下部電極が、第1の拡散領域13側の電極であるのは、上記のコンデン サ11bの容量値を大きくする理由によるものである。As shown in FIG. 3, of the two electrodes of the capacitor 11b, the lower electrode connected to the switch 11a is the electrode on the side of the first diffusion region 13 because the capacitance value of the capacitor 11b is This is due to the reason for increasing.

【0019】 図3に示すように、スイッチトキャパシタ回路を構成するコンデンサ11bと スイッチ11aとは、類似の断面構造をしている。したがって、スイッチ11a とコンデンサ11bとは、ほぼ同一の製造工程で作成することができる。このこ とからスイッチトキャパシタ回路は、温度補償型水晶発振器を集積回路化する上 で有効な手段であるといえる。As shown in FIG. 3, the capacitor 11b and the switch 11a forming the switched capacitor circuit have similar cross-sectional structures. Therefore, the switch 11a and the capacitor 11b can be manufactured in almost the same manufacturing process. From this, it can be said that the switched capacitor circuit is an effective means for integrating the temperature-compensated crystal oscillator into an integrated circuit.

【0020】[0020]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

しかしながら従来のスイッチトキャパシタ回路を用いた温度補償型水晶発振器 においては、電源投入後に発振周波数が徐々に下がるという現象がある。この結 果、発振周波数が安定するまでに、室温状態で数10秒、低温状態では数分もの 時間を要するという問題がある。 However, in the conventional temperature-compensated crystal oscillator using the switched capacitor circuit, there is a phenomenon that the oscillation frequency gradually decreases after the power is turned on. As a result, there is a problem that it takes several tens of seconds at room temperature and several minutes at low temperature for the oscillation frequency to stabilize.

【0021】 スイッチトキャパシタ回路を使用していない水晶発振器には、このような発振 周波数が安定するまで長時間を要するという現象は発生しない。したがって、こ の発振周波数の安定までに長時間を要するという現象は、スイッチトキャパシタ 回路の実効容量値が安定するまでに時間がかかるということを意味している。In a crystal oscillator that does not use a switched capacitor circuit, such a phenomenon that it takes a long time for the oscillation frequency to stabilize does not occur. Therefore, the phenomenon that it takes a long time to stabilize the oscillation frequency means that it takes time to stabilize the effective capacitance value of the switched capacitor circuit.

【0022】 本考案の目的は、上記課題点を解決し、スイッチトキャパシタ回路を用いて集 積回路化した温度補償型水晶発振器の発振周波数を、電源投入後短時間内に安定 化させることが可能な温度補償型水晶発振器を提供することである。An object of the present invention is to solve the above problems and to stabilize the oscillation frequency of a temperature-compensated crystal oscillator integrated into a circuit using a switched capacitor circuit within a short time after power-on. Another object of the present invention is to provide a temperature-compensated crystal oscillator.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記目的を達成するための本考案における温度補償型水晶発振器の構成は、下 記記載の構成とする。 The structure of the temperature-compensated crystal oscillator according to the present invention for achieving the above object is as described below.

【0024】 閉信号に接続する第1のスイッチと、温度信号に接続する第2のスイッチと、 これら第1のスイッチと第2のスイッチとに接続するスイッチトキャパシタ回路 と、第1のスイッチと第2のスイッチとの制御を行う第1のインバータと第2の インバータと、この第1のインバータの制御を行う時間計測回路とを備え、電源 投入時または電源投入後短時間内にスイッチトキャパシタ回路のスイッチの全部 または大部分を閉信号により閉状態にし、かつ一定時間後にスイッチトキャパシ タ回路のスイッチの制御を温度信号に切り替えることを特徴としている。A first switch connected to the closed signal, a second switch connected to the temperature signal, a switched capacitor circuit connected to the first switch and the second switch, a first switch and a first switch A second inverter for controlling the second switch and a second inverter, and a time measuring circuit for controlling the first inverter are provided, and the switched capacitor circuit of the switched capacitor circuit is turned on when the power is turned on or within a short time after the power is turned on. It is characterized in that all or most of the switches are closed by a closing signal, and the control of the switches in the switched capacitor circuit is switched to a temperature signal after a certain period of time.

【0025】 本考案の温度補償型水晶発振器の構成で用いるスイッチトキャパシタ回路は、 半導体基板と同電位の電源に接続するスイッチ、およびこのスイッチに接続し半 導体基板と異なる導電型の拡散領域と、この拡散領域に接する絶縁膜と、この絶 縁膜に接する導体とからなるコンデンサ、およびこのコンデンサとスイッチとを 接続する金属配線とからなる。The switched capacitor circuit used in the configuration of the temperature-compensated crystal oscillator of the present invention comprises a switch connected to a power source having the same potential as the semiconductor substrate, and a conductive-type diffusion region connected to the switch and different from the semiconductor substrate. The capacitor is composed of an insulating film in contact with the diffusion region, a conductor in contact with the insulating film, and a metal wire connecting the capacitor and the switch.

【0026】[0026]

【作用】 本考案の温度補償型水晶発振器は、電源投入時、または電源投入の直後にスイ ッチトキャパシタ回路のスイッチの全部または大部分を閉状態とする。このこと により、スイッチトキャパシタ回路のコンデンサの下部電極である第1の拡散領 域の電位を速やかに半導体基板の電位と一致させ、スイッチトキャパシタ回路の 実効容量値を短時間で安定化させるというものである。According to the temperature-compensated crystal oscillator of the present invention, all or most of the switches of the switched capacitor circuit are closed when the power is turned on or immediately after the power is turned on. This allows the potential of the first diffusion region, which is the lower electrode of the capacitor of the switched capacitor circuit, to quickly match the potential of the semiconductor substrate, stabilizing the effective capacitance value of the switched capacitor circuit in a short time. is there.

【0027】 すなわち、水晶発振器の電源投入時は容量結合効果などによってスイッチトキ ャパシタ回路を構成するコンデンサの下部電極である第1の拡散領域の電位は、 電源電圧の中間程度になっている。そのためこの第1の拡散領域と半導体基板と の間のpn接合容量は、最大値よりも小さくなっている。That is, when the power source of the crystal oscillator is turned on, the potential of the first diffusion region, which is the lower electrode of the capacitor forming the switched capacitor circuit, is about the middle of the power source voltage due to the capacitive coupling effect or the like. Therefore, the pn junction capacitance between the first diffusion region and the semiconductor substrate is smaller than the maximum value.

【0028】 しかしながら、pn接合には不純物濃度と温度とで決まるリーク電流が存在す る。したがって、スイッチトキャパシタ回路のスイッチが開状態のビットにおい ては、時間の経過とともにこの第1の拡散領域の電位はしだいに半導体基板の電 位に近づいていき、それとともにこの第1の拡散領域と半導体基板との間のpn 接合容量はしだいに増加し最大値に近づいていく。However, the pn junction has a leak current determined by the impurity concentration and the temperature. Therefore, in the bit in which the switch of the switched capacitor circuit is in the open state, the potential of this first diffusion region gradually approaches the potential of the semiconductor substrate with the passage of time, and with this, the potential of this first diffusion region The pn junction capacitance with the semiconductor substrate gradually increases and approaches the maximum value.

【0029】 この第1の拡散領域の電位が半導体基板電位と一致した時点で、この第1の拡 散領域と半導体基板との間のpn接合容量は、最大値をとり安定化する。When the potential of the first diffusion region matches the potential of the semiconductor substrate, the pn junction capacitance between the first diffusion region and the semiconductor substrate reaches a maximum value and stabilizes.

【0030】 このpn接合容量は、スイッチトキャパシタ回路における浮遊容量の一種であ り、スイッチトキャパシタ回路の実効容量値に影響を与える。The pn junction capacitance is a kind of stray capacitance in the switched capacitor circuit and affects the effective capacitance value of the switched capacitor circuit.

【0031】 したがって、水晶発振器の電源投入後直ちに、スイッチトキャパシタ回路を構 成するコンデンサの下部電極である第1の拡散領域の電位を半導体基板の電位と 一致させ、pn接合容量を安定化させてやれば、スイッチトキャパシタ回路の実 効容量は安定化し、発振周波数も安定化するのである。Therefore, immediately after the crystal oscillator is powered on, the potential of the first diffusion region, which is the lower electrode of the capacitor forming the switched capacitor circuit, is made equal to the potential of the semiconductor substrate to stabilize the pn junction capacitance. If this is done, the effective capacitance of the switched capacitor circuit will be stabilized, and the oscillation frequency will also be stabilized.

【0032】 その後スイッチトキャパシタ回路を構成するスイッチの制御を温度信号に切り 替えれば、従来通り発振周波数の温度補償動作が行われる。After that, if the control of the switches forming the switched capacitor circuit is switched to the temperature signal, the temperature compensation operation of the oscillation frequency is performed as in the conventional case.

【0033】[0033]

【実施例】【Example】

以下図面により本考案における温度補償型水晶発振器の一実施例を詳述する。 An embodiment of a temperature-compensated crystal oscillator according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0034】 図1は本考案を抵抗とコンデンサの時定数を利用した時間計測回路によって実 現した一実施例であり、従来例を示す図2と同一要素には同一符号を付し説明を 省略する。ただし図1において、閉信号25および温度信号12は回路ブロック として表している。FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is realized by a time measuring circuit using time constants of resistors and capacitors. The same elements as those of FIG. 2 showing a conventional example are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. To do. However, in FIG. 1, the closed signal 25 and the temperature signal 12 are shown as a circuit block.

【0035】 なおスイッチトキャパシタ回路の構成は、スイッチトキャパシタ回路の1ビッ ト部分を示す断面図の図3と同一であり、詳細な説明は省略する。The configuration of the switched capacitor circuit is the same as FIG. 3 which is a sectional view showing a 1-bit portion of the switched capacitor circuit, and detailed description thereof will be omitted.

【0036】 図1に示すように、スイッチトキャパシタ回路11を構成するスイッチ11a に接続する第1のスイッチ27と、第2のスイッチ29とを設ける。さらにこの 第1のスイッチ27は閉信号25に接続し、第2のスイッチ29は温度信号12 にそれぞれ接続する。As shown in FIG. 1, a first switch 27 and a second switch 29, which are connected to the switch 11 a constituting the switched capacitor circuit 11, are provided. Furthermore, the first switch 27 is connected to the closed signal 25 and the second switch 29 is connected to the temperature signal 12 respectively.

【0037】 スイッチトキャパシタ回路11を構成するスイッチ11aの閉信号25と温度 信号12とは、それぞれ第1のスイッチ27と第2のスイッチ29とを介して、 スイッチトキャパシタ回路11のスイッチ11aの制御を行う。The closed signal 25 and the temperature signal 12 of the switch 11 a forming the switched capacitor circuit 11 control the switch 11 a of the switched capacitor circuit 11 via the first switch 27 and the second switch 29, respectively. To do.

【0038】 第1のスイッチ27と第2のスイッチ29には、第1のインバータ31と第2 のインバータ33とを接続する。この第1のスイッチ27と第2のスイッチ29 との制御は、第1のインバータ31と第2のインバータ33とが行う。A first inverter 31 and a second inverter 33 are connected to the first switch 27 and the second switch 29. The control of the first switch 27 and the second switch 29 is performed by the first inverter 31 and the second inverter 33.

【0039】 第1のインバータ31と第2のインバータ33とは、第1のスイッチ27と第 2のスイッチ29とのいずれか一方のスイッチが閉状態の時、他方のスイッチは 開状態となるように接続している。Regarding the first inverter 31 and the second inverter 33, when one of the first switch 27 and the second switch 29 is in the closed state, the other switch is in the open state. Connected to.

【0040】 第2のインバータ33の動作の制御は第1のインバータ31が行い、第1のイ ンバータ31の動作の制御は抵抗35とコンデンサ37とで構成する時間計測回 路41が行っている。The operation of the second inverter 33 is controlled by the first inverter 31, and the operation of the first inverter 31 is controlled by the time measuring circuit 41 composed of the resistor 35 and the capacitor 37. ..

【0041】 以下高い方の電源の電位をレベルハイ、低い方の電源の電位をレベルローと呼 び、図1に示す本考案の温度補償型水晶発振器の動作を説明する。Hereinafter, the operation of the temperature-compensated crystal oscillator of the present invention shown in FIG. 1 will be described by referring to the potential of the higher power supply as level high and the potential of the lower power supply as level low.

【0042】 抵抗35とコンデンサ37との接続点39の電位は、水晶発振器の電源投入時 はコンデンサ37のインピーダンスが抵抗35のインピーダンスよりも低いため にレベルハイとなる。The potential at the connection point 39 between the resistor 35 and the capacitor 37 becomes high when the crystal oscillator is powered on because the impedance of the capacitor 37 is lower than the impedance of the resistor 35.

【0043】 しかしその後、抵抗35とコンデンサ37との接続点39の電位は、抵抗35 とコンデンサ37の大きさの積の時定数でもってしだいにレベルローに移る。After that, however, the potential of the connection point 39 between the resistor 35 and the capacitor 37 gradually shifts to the level low with the time constant of the product of the sizes of the resistor 35 and the capacitor 37.

【0044】 この抵抗35とコンデンサ37との接続点39が、第1のインバータ31の入 力であるから、第1のインバータ31の出力は、水晶発振器の電源投入時はレベ ルローであり、一定時間後にはレベルハイに移る。Since the connection point 39 between the resistor 35 and the capacitor 37 is the input of the first inverter 31, the output of the first inverter 31 is level low and constant when the crystal oscillator is powered on. After time, move to level high.

【0045】 一方第2のインバータ33は、第1のインバータ31と逆の動作をするから、 第2のインバータ33の出力は電源投入時はレベルハイであり、一定時間後には レベルローに移る。On the other hand, since the second inverter 33 operates in the opposite manner to the first inverter 31, the output of the second inverter 33 is at level high when the power is turned on and shifts to level low after a certain period of time.

【0046】 第1のスイッチ27、第2のスイッチ29と、第1のインバータ31、第2の インバータ33との接続は、下記のように行う。The first switch 27 and the second switch 29 are connected to the first inverter 31 and the second inverter 33 as follows.

【0047】 第1のインバータ31の出力がレベルローのとき第1のスイッチ27が閉、第 1のインバータ31の出力がレベルハイのとき第2のスイッチ27が開となるよ うに接続する。When the output of the first inverter 31 is at level low, the first switch 27 is closed, and when the output of the first inverter 31 is at level high, the second switch 27 is open.

【0048】 さらに第2のインバータ33の出力がレベルローのとき第2のスイッチ29が 閉、第2のインバータ33の出力がレベルハイのとき第2のスイッチ29が開と なるように接続しておく。Further, the second switch 29 is closed so that the output of the second inverter 33 is low level, and the second switch 29 is open when the output of the second inverter 33 is high level. deep.

【0049】 すると前述のように、水晶発振器の電源投入時は第1のインバータ31の出力 がレベルロー、第2のインバータ33の出力がレベルハイであるから、水晶発振 器の電源投入時は、第1のスイッチ27は閉、第2のスイッチ29は開となる。Then, as described above, when the power of the crystal oscillator is turned on, the output of the first inverter 31 is level low, and the output of the second inverter 33 is level high. Therefore, when the power of the crystal oscillator is turned on, The first switch 27 is closed and the second switch 29 is open.

【0050】 水晶発振器の電源投入時から一定時間後、これら第1のインバータ31と第2 のインバータ33との出力が反転すると、電源投入時とは逆に、第1のスイッチ 27は開、第2のスイッチ29は閉となる。When the outputs of the first inverter 31 and the second inverter 33 are inverted after a lapse of a certain time after the crystal oscillator is powered on, the first switch 27 is opened and the The second switch 29 is closed.

【0051】 前述のように、第1のスイッチ27はスイッチトキャパシタ回路11のスイッ チ11aの閉信号25に、また第2のスイッチ29は温度信号12にそれぞれ接 続している。As described above, the first switch 27 is connected to the closed signal 25 of the switch 11 a of the switched capacitor circuit 11, and the second switch 29 is connected to the temperature signal 12.

【0052】 したがって水晶発振器の電源投入後ある一定時間までは、スイッチトキャパシ タ回路11は閉信号25で制御され、一定時間後からは温度信号12で制御され る。Therefore, the switched capacitor circuit 11 is controlled by the closed signal 25 until a certain time after the crystal oscillator is powered on, and is controlled by the temperature signal 12 after a certain time.

【0053】 前述のように、スイッチトキャパシタ回路11を構成するスイッチ11aを一 度閉状態にすれば、スイッチトキャパシタ回路11のコンデンサ11bの下部電 極である、図3に示す、第1の拡散領域13の電位は、半導体基板24の電位と 一致する。その結果、第1の拡散領域13と半導体基板24との間のpn接合容 量は安定し、そのためスイッチトキャパシタ回路11の実効容量も安定する。As described above, when the switch 11a constituting the switched capacitor circuit 11 is once closed, the first diffusion region shown in FIG. 3, which is the lower electrode of the capacitor 11b of the switched capacitor circuit 11, is formed. The potential of 13 matches the potential of the semiconductor substrate 24. As a result, the pn junction capacitance between the first diffusion region 13 and the semiconductor substrate 24 becomes stable, and the effective capacitance of the switched capacitor circuit 11 also becomes stable.

【0054】 したがって図1に示す本考案の温度補償型水晶発振器によれば、スイッチトキ ャパシタ回路を用いた温度補償型水晶発振器において、電源投入後に発振周波数 が徐々に下がるという問題は解決されるのである。Therefore, according to the temperature-compensated crystal oscillator of the present invention shown in FIG. 1, in the temperature-compensated crystal oscillator using the switched capacitor circuit, the problem that the oscillation frequency is gradually lowered after the power is turned on is solved. is there.

【0055】 図1を用いて説明した実施例においては、スイッチトキャパシタ回路11を構 成するスイッチ11aの全部を電源投入時から、一定時間のあいだ閉状態とした が、水晶発振器の発振周波数に影響しない範囲であれば、数ビット程度閉状態に しないスイッチ11aが残ったとしても、本考案の目的は達せられる。In the embodiment described with reference to FIG. 1, all of the switches 11a forming the switched capacitor circuit 11 are closed for a certain period of time after the power is turned on, but the oscillation frequency of the crystal oscillator is affected. If it is within the range that does not exist, the object of the present invention can be achieved even if the switch 11a that does not close for several bits remains.

【0056】 すなわちスイッチトキャパシタ回路11を構成するスイッチ11aのうち、そ の一部を水晶発振器の電源投入時に一度閉状態とすればよい。That is, of the switches 11a forming the switched capacitor circuit 11, a part thereof may be closed once when the crystal oscillator is powered on.

【0057】 さらに、図1を用いて説明した実施例においては、スイッチトキャパシタ回路 11を構成するスイッチ11aを閉状態にする時点を電源投入時としたが、この スイッチ11aを閉状態にしておく時間は、数msecもあれば充分である。Further, in the embodiment described with reference to FIG. 1, the time when the switch 11a constituting the switched capacitor circuit 11 is closed is the power-on time. Is enough for several msec.

【0058】 さらにまた水晶発振器の電源投入後1秒以内程度の時間で温度補償された周波 数が出力されれば実用上充分であるから、スイッチトキャパシタ回路11のスイ ッチ11aを閉状態にする時点を電源投入後短時間、たとえば数100msec 程度遅らせても差し支えない。Furthermore, it is practically sufficient if the temperature-compensated frequency is output within about 1 second after the crystal oscillator is powered on. Therefore, the switch 11a of the switched capacitor circuit 11 is closed. The time may be delayed for a short time after the power is turned on, for example, about several 100 msec.

【0059】 また図1の実施例においては、スイッチトキャパシタ回路11を構成するスイ ッチ11aを閉状態にしておく時間を、時間計測回路41を構成する抵抗35と コンデンサ37の大きさの積、いわゆるCRの時定数で作ったが、所望の時間が 得られるものであればどのような手段でもよい。Further, in the embodiment of FIG. 1, the time for which the switch 11a forming the switched capacitor circuit 11 is kept closed is calculated by multiplying the size of the resistor 35 forming the time measuring circuit 41 by the size of the capacitor 37. Although the time constant is so-called CR, any means can be used as long as a desired time can be obtained.

【0060】 たとえば水晶発振器の出力を分周回路に導いて時間を計測し、この分周回路の 出力をラッチ回路に入力すれば、電源投入後最初に分周回路がカウントアップし た時点でのみ電位が変化する信号を作ることができる。For example, if the output of the crystal oscillator is guided to the frequency dividing circuit and time is measured and the output of this frequency dividing circuit is input to the latch circuit, only when the frequency dividing circuit first counts up after the power is turned on. It is possible to create a signal whose electric potential changes.

【0061】[0061]

【考案の効果】 以上のようにスイッチトキャパシタ回路を構成するスイッチを電源投入後短時 間内に閉状態とし、次にある一定時間後にスイッチトキャパシタ回路の各スイッ チの制御を温度信号に切り替えてやれば、スイッチトキャパシタ回路を用いた水 晶発振器において、電源投入後に発振周波数が徐々に下がるという問題は解決さ れるのである。これによりスイッチトキャパシタ回路を用いた温度補償型水晶発 振器において、電源投入後短時間内に発振周波数を安定化させることが可能とな り、その効果は非常に大きい。As described above, the switches constituting the switched capacitor circuit are closed within a short time after the power is turned on, and after a certain period of time, the control of each switch of the switched capacitor circuit is switched to the temperature signal. By doing so, the problem of the oscillating frequency gradually decreasing after the power is turned on can be solved in the water crystal oscillator using the switched capacitor circuit. As a result, in a temperature-compensated crystal oscillator using a switched capacitor circuit, it is possible to stabilize the oscillating frequency within a short time after the power is turned on, and the effect is very large.

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

【図1】本考案の一実施例における温度補償型水晶発振
器を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a temperature-compensated crystal oscillator according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来例における温度補償型水晶発振器を示す回
路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a temperature-compensated crystal oscillator in a conventional example.

【図3】本考案および従来例に適用するスイッチトキャ
パシタ回路の1ビット部分の領域を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a region of a 1-bit portion of a switched capacitor circuit applied to the present invention and a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 水晶振動子 3 発振インバータ 11 スイッチトキャパシタ回路 11a スイッチ 11b コンデンサ 12 温度信号 13 第1の拡散領域 15 絶縁膜 16 酸化膜 17 導体 20 金属配線 24 半導体基板 25 閉信号 27 第1のスイッチ 29 第2のスイッチ 31 第1のインバータ 33 第2のインバータ 41 時間計測回路 1 Crystal Resonator 3 Oscillation Inverter 11 Switched Capacitor Circuit 11a Switch 11b Capacitor 12 Temperature Signal 13 First Diffusion Region 15 Insulating Film 16 Oxide Film 17 Conductor 20 Metal Wiring 24 Semiconductor Substrate 25 Closed Signal 27 First Switch 29 Second Switch 31 First inverter 33 Second inverter 41 Time measurement circuit

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 閉信号に接続する第1のスイッチと、温
度信号に接続する第2のスイッチと、該第1のスイッチ
と第2のスイッチとに接続するスイッチトキャパシタ回
路と、前記第1のスイッチと第2のスイッチとの制御を
行う第1のインバータと第2のインバータと、該第1の
インバータの制御を行う時間計測回路とを備え、前記ス
イッチトキャパシタ回路は半導体基板と同電位の電源に
接続するスイッチ、および該スイッチに接続し、前記半
導体基板と異なる導電型の拡散領域と、該拡散領域に接
する絶縁膜と、該絶縁膜に接する導体とからなるコンデ
ンサ、および前記スイッチとコンデンサとを接続する金
属配線とを有し、電源投入時または電源投入後短時間内
に前記スイッチトキャパシタ回路を構成するスイッチの
全部あるいは一部を閉状態にし、かつ一定時間後に前記
スイッチトキャパシタ回路を構成するスイッチの制御を
温度信号に切り替えることを特徴とする温度補償型水晶
発振器。
1. A first switch connected to a closed signal, a second switch connected to a temperature signal, a switched capacitor circuit connected to the first switch and a second switch, and the first switch. A first inverter for controlling the switch and the second switch; a second inverter; and a time measuring circuit for controlling the first inverter, wherein the switched capacitor circuit is a power supply having the same potential as the semiconductor substrate. A switch connected to the switch, a capacitor connected to the switch, the diffusion region having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate, an insulating film in contact with the diffusion region, and a conductor in contact with the insulating film; and the switch and the capacitor. And a metal wiring for connecting the switch, and all or a part of the switches that form the switched capacitor circuit at the time of power-on or within a short time after power-on. A temperature-compensated crystal oscillator, which is in a closed state and switches a control of a switch constituting the switched capacitor circuit to a temperature signal after a predetermined time.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010541321A (en) * 2007-09-21 2010-12-24 クゥアルコム・インコーポレイテッド Signal generator with adjustable phase

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