JPH0677317U - 水晶発振回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低電圧電源による低消費電流にしながら確実
な発振を得る。 【構成】 イネーブル端子を持つ論理インバータ１₁〜
１_Nを並列接続し、この帰還回路に水晶振動子２等を設
けた水晶発振回路とし、電源６のオンによる発振開始に
は全ての論理インバータを動作状態にして水晶振動子か
らみた負性抵抗を高くし、その起動条件を良好にして確
実な発振動作を得、発振が安定するに必要な時間後にタ
イマ回路７によって一部の論理インバータのイネーブル
端子の電圧制御をし、その動作を停止させ、残りの論理
インバータによる低消費電流による発振を得る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ノート型パソコンなど、コンピュータを内蔵しバッテリ駆動になる 携帯機器の基準クロック発生源として利用される水晶発振回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

バッテリ駆動になる携帯機器は、電力消費が重要な性能になり、その低消費電 力化を図ることによって長期の使用を可能にし、さらにはバッテリの小形化で機 器自体の小形軽量化を可能にする。

【０００３】 携帯機器のうち、パソコン、電卓、電子手帳などコンピュータ処理する携帯機 器は、その基準クロックに必要不可欠な水晶発振回路においても低消費電力化と 小形化が要望される。

【０００４】 従来の水晶発振回路は、ＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ等を構成する論理ＩＣと同じ 型のＣＭＯＳ等の論理インバータを増幅素子とし、この論理インバータの帰還回 路に水晶振動子とコンデンサや抵抗の組み合わせ回路を設けた電流制御形に構成 される。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

携帯機器など種々の装置・機器に使用されるコンピュータは、その低消費電力 化のために低電圧駆動にしてその電源となるバッテリの電圧を下げるようにして いる。

【０００６】 一方、処理又は制御スピードを上げるために、コンピュータは動作周波数を高 くすることが図られ、その基準クロックを発生する水晶発振回路にも高い周波数 のものが使用されてきている。

【０００７】 このような事情から、コンピュータの低電圧化に伴う電源電圧の低下で水晶発 振回路の水晶振動子からみた負性抵抗が小さくなり、発振条件が悪くなる。この 発振条件は高周波発振になるほど悪くなる。

【０００８】 また、水晶振動子は、小形化するほど直列共振抵抗が大きくなり、発振条件が 過酷になる。

【０００９】 本考案の目的は、低電圧電源による低消費電流にしながら確実な発振を得る水 晶発振回路を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前記課題の解決を図るため、論理インバータの帰還回路に水晶振動 子を設けた電流制御形水晶発振回路において、前記論理インバータは少なくとも 一部がイネーブル端子を持つ複数の素子を並列接続した構成とし、電源オンから 一定時間後に前記論理インバータのイネーブル端子の電圧制御で該論理インバー タの動作を停止させるタイマ回路を備えたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】

発振開始には全ての論理インバータを動作状態にすることで水晶振動子からみ た負性抵抗を大きくして低電圧電源にも確実な起動を得、発振動作が安定した一 定時間後には一部の論理インバータの動作を停止させ、高周波動作等にも消費電 流を低減した発振動作を得る。

【００１２】

【実施例】

図１は、本考案の一実施例を示す回路図である。同図は、論理インバータと水 晶振動子を含む帰還回路によりコルピッツ形発振回路に構成される。

【００１３】 論理インバータ１₁〜１_Nはイネーブル端子を持つＣＭＯＳ素子にされ、入出力 端子は互いに並列接続される。、水晶振動子２は、その両端に始動用のバイアス 抵抗３が接続され、さらに該両端と基準電位間に一対のコンデンサ４、５が設け られる。コンデンサ４は周波数調整用、コンデンサ５は温度補償用になる。

【００１４】 論理インバータ１₁〜１_Nにはバッテリ電源６から電圧Ｖ_CCの電圧印加がなされ 、このバッテリ電源６はタイマ回路７やＣＰＵ８等のコンピュータと共用にされ る。

【００１５】 論理インバータ１₁を除く論理インバータ１₂〜１_Nは、タイマ回路７によって そのイネーブル端子の入力制御がなされる。タイマ回路７は、例えばＣＲ時定数 回路と論理インバータで構成され、電源投入時から設定時間（Ｔ）を経過したと きに論理インバータ１₂〜１_Nのイネーブル端子にそれまでのローレベル（Ｌ）か らハイレベル（Ｈ）に切り替え、動作停止状態にする。

【００１６】 論理インバータ９は、発振出力のインピーダンスバッファにされ、この出力が ＣＰＵ８に基準クロックを与える。

【００１７】 本実施例の動作を以下に詳細に説明する。

【００１８】 バッテリ電源６から電圧印加がなされる電源オンで発振を開始する。この発振 には水晶振動子２等の帰還回路は低域フィルタになり、論理インバータからの方 形波出力が帰還回路を通して正弦波になり且つ３６０度の整数倍の位相回転をし て正帰還になる。

【００１９】 この発振開始には論理インバータ１₁〜１_Nの全てが動作状態にあり、水晶振動 子からみた負性抵抗は並列接続される論理インバータの数に比例して大きくなる ことから、発振開始時にはその起動条件を良くする。この良好な起動条件により 、低い電源電圧や高周波発振にも確実な起動を得る。

【００２０】 次いで、一定時間Ｔの経過でタイマ回路７が論理インバータ１₂〜１_Nの動作を 停止させる。この時間Ｔは発振動作が安定するに必要な時間以上に設定される。 このときの発振動作は、１つの論理インバータ１₁によって必要な増幅度を得る が、発振動作が既に安定しているため水晶振動子のＱが高く、１つの論理インバ ータ１₁による発振を持続することができる。

【００２１】 この時間Ｔ以後の発振動作は、１つの論理インバータ１₁による動作になるこ とから、発振回路としての消費電流を低減する。

【００２２】 図２は、本実施例の消費電流の変化を示す。電源オンによる発振開始で消費電 流が増加し始め、時間ｔ（例えば１０ｍｓ）で発振が安定した定常状態になり、 消費電流も最大になる。この後、時間Ｔで論理インバータ１₂〜１_Nの動作が停止 制御され、消費電流は最も低くなる。以後、最小の消費電流で発振動作を継続す る。

【００２３】 従って、電源オン時には全ての論理インバータを動作させて水晶振動子からみ た負性抵抗を大きくして発振動作の起動を確実にし、発振動作が安定した後は１ つの論理インバータのみを動作状態にして消費電流を少なくした発振動作を得る ことができる。

【００２４】 なお、実施例において、並列接続する論理インバータの数は、バッテリ電源６ の電圧の低さに応じて、また発振回路の発振周波数の高さに応じて多くすること で良好な起動条件を確保することができる。

【００２５】 また、本実施例における発振回路は、論理インバータにＥＣＬ素子を使ったも のなど適宜設計変更して同等の作用効果を得ることができる。

【００２６】

【考案の効果】

以上のとおり、本考案によれば、少なくとも一部にイネーブル端子を持つ複数 の論理インバータを水晶振動子に並列接続し、電源オン時の起動には全ての論理 インバータを動作状態にし、発振動作が安定した後は一部の論理インバータを動 作停止させる構成としたため、以下の効果がある。

【００２７】 （１）低電圧電源になる携帯機器に使用して発振が確実になる。

【００２８】 （２）高周波の基準クロックになる携帯機器に使用して低消費電流になる。

【００２９】 （３）発振定常状態での水晶振動子に流れる電流が小さくなることにより、厚 みすべり振動に対するスプリアスを抑圧することができる。

【００３０】 （４）水晶振動子の小形化による高い直列共振抵抗にも確実な起動を得ること ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す回路図。

【図２】実施例における消費電流の変化を示す図。

【符号の説明】

１₁、１_N…論理インバータ ２…水晶振動子 ６…バッテリ電源 ７…タイマ回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 論理インバータの帰還回路に水晶振動子
   を設けた電流制御形水晶発振回路において、 前記論理インバータは少なくとも一部がイネーブル端子
   を持つ複数の素子を並列接続した構成とし、 電源オンから一定時間後に前記論理インバータのイネー
   ブル端子の電圧制御で該論理インバータの動作を停止さ
   せるタイマ回路を備えたことを特徴とする水晶発振回
   路。