JPH07193428A - Integrated circuit for oscillation and oscillator circuit - Google Patents

Integrated circuit for oscillation and oscillator circuit

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JPH07193428A
JPH07193428A JP33084693A JP33084693A JPH07193428A JP H07193428 A JPH07193428 A JP H07193428A JP 33084693 A JP33084693 A JP 33084693A JP 33084693 A JP33084693 A JP 33084693A JP H07193428 A JPH07193428 A JP H07193428A
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oscillation
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cmos inverter
circuit
inverter
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Eiichi Hasegawa
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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve oscillation start, to suppress the deterioration of the duty of the oscillation output at the time of steady state oscillation and to reduce current consumption. CONSTITUTION:The change circuit 7 receiving the output of the detector circuit 6 detecting an oscillation initial state lowers the inversion potential of an inverter 1, increases mutual conductance and makes oscillation easy. Because the inversion potential is lowered than the inversion potential of an inverter 5 at this time, the output of the inverter 5 is held at an 'H'. When an oscillation detector circuit 6 detects a steady state oscillation, the change circuit 7 is interrupted from an oscillation part OSC and the oscillation of the oscillation part itself is performed. At this time, the inversion potential of the CMOS inverter 1 of the oscillation part OSC and the inversion potential of the CMOS inverter 5 for output buffer are equal, the duty of oscillation output is not deteriorated and current consumption is also suppressed. Because sufficient negative resistance can be obtained at the oscillation initial state, the feedback resistance 3 of a low value can be used.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は発振用集積回路および発
振回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oscillation integrated circuit and an oscillation circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、CMOSインバータの入出力
間に水晶振動子等の圧電振動子を接続して用いる発振用
集積回路および発振回路において、発振出力を後段に送
る場合、圧電振動子を接続されたCMOSインバータの
出力に、第2のCMOSインバータを接続し、この第2
のCMOSインバータの出力に後段回路を接続してい
る。このようなものでは、発振初期における微小振幅の
発振出力は、第2のCMOSインバータにて反転され、
この出力により後段回路が動作状態になるが、一般にこ
れら2つのCMOSインバータの反転電位は等しく設定
してあり、後段回路に生じるノイズにより微小振幅発振
動作が不安定なものとなっていた。このため、発振初期
の発振出力の安定化を図る試みが成されており、このよ
うなものには、特開平4−273602号公報に開示さ
れるようなものがある。これは、図7のAに示すよう
に、入出力端子に負荷容量C1、C2を接続した第1の
CMOSインバータIV1の入出力端子間に水晶振動子
QZ1および帰還抵抗R1を接続し、第1のCMOSイ
ンバータIV1の出力端子に第2のCMOSインバータ
IV2を接続してある。ここで、第1のCMOSインバ
ータIV1の反転電位は、図7のBに示すように、2.
5vとしてあり、第2のCMOSインバータIV2の反
転電位は、図7のCに示すように、2.0vとしてあ
る。発振が開始され、第1のCMOSインバータIV1
の発振出力は図8のAに示すように変化する。ここで、
この発振出力の振幅は次第に増加するが、第2のCMO
SインバータIV2の反転電位を越えるまで、第2のC
MOSインバータIV2の出力は図8のBに示されるよ
うにローレベルに保持される。このため、発振初期の微
小振幅発振出力は後段回路に出力されず、第1のCMO
SインバータIV1の発振出力は後段回路に生じるノイ
ズの影響を受けることなく安定して増加することができ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an oscillation integrated circuit and an oscillation circuit in which a piezoelectric oscillator such as a crystal oscillator is connected between the input and output of a CMOS inverter, when the oscillation output is sent to the subsequent stage, the piezoelectric oscillator is connected. The second CMOS inverter is connected to the output of the CMOS inverter
The latter stage circuit is connected to the output of the CMOS inverter. In such a case, the oscillation output having a small amplitude in the initial stage of oscillation is inverted by the second CMOS inverter,
This output puts the latter-stage circuit in an operating state, but generally, the inversion potentials of these two CMOS inverters are set equal to each other, and noise generated in the latter-stage circuit makes the small-amplitude oscillation operation unstable. For this reason, attempts have been made to stabilize the oscillation output in the initial stage of oscillation, and such an example is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-273602. As shown in A of FIG. 7, this is because the crystal unit QZ1 and the feedback resistor R1 are connected between the input / output terminals of the first CMOS inverter IV1 having the load capacitors C1 and C2 connected to the input / output terminals. The second CMOS inverter IV2 is connected to the output terminal of the CMOS inverter IV1. Here, the inversion potential of the first CMOS inverter IV1 is, as shown in B of FIG.
5v, and the inversion potential of the second CMOS inverter IV2 is 2.0v as shown in C of FIG. Oscillation starts, and the first CMOS inverter IV1
Oscillation output changes as shown in A of FIG. here,
The amplitude of this oscillation output gradually increases, but the second CMO
Until the inversion potential of the S inverter IV2 is exceeded, the second C
The output of the MOS inverter IV2 is held at a low level as shown in B of FIG. Therefore, the small-amplitude oscillation output in the initial stage of oscillation is not output to the subsequent circuit, and the first CMO
The oscillation output of the S inverter IV1 can be stably increased without being affected by noise generated in the subsequent circuit.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第1の
CMOSインバータIV1の反転電位と第2のCMOS
インバータIV2のそれとを異なったものとすると、図
8のBに示すように、定常発振時の出力のデューティを
1/2に設定することができない。
However, the inversion potential of the first CMOS inverter IV1 and the second CMOS inverter IV1
If it is different from that of the inverter IV2, the duty of the output during steady oscillation cannot be set to 1/2 as shown in B of FIG.

【0004】また、従来のものでは、発振開始時間を短
縮させるためには、第1のCMOSインバータIV1の
相互コンダクタンスを大きくすることにより、負性抵抗
を大きくすることが一般的であるが、第1のCMOSイ
ンバータIV1の相互コンダクタンスを大きくすること
により、消費電流の増加をも招くこととなっていた。
Further, in the prior art, in order to shorten the oscillation start time, it is common to increase the negative resistance by increasing the transconductance of the first CMOS inverter IV1. Increasing the mutual conductance of the CMOS inverter IV1 of No. 1 causes an increase in current consumption.

【0005】本発明の目的は、発振起動性を向上すると
ともに、定常発振時の発振出力のデューティの悪化を抑
え、かつ、消費電流を低減することができる発振用集積
回路および発振回路を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an oscillation integrated circuit and an oscillation circuit capable of improving the oscillation startability, suppressing the deterioration of the duty of the oscillation output during steady oscillation, and reducing the current consumption. Especially.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】CMOSインバータと、
このCMOSインバータに並列に接続される帰還抵抗
と、上記CMOSインバータの入力端子と出力端子のそ
れぞれに接続される負荷容量とからなる発振部を具備
し、上記発振部に圧電振動子を外付けして用いられる発
振用集積回路において、上記発振部の発振の初期状態を
検出する発振検出回路と、この発振検出回路の出力に応
じて上記CMOSインバータの反転電位および相互コン
ダクタンスを変更する変更回路とを具備する。
A CMOS inverter,
An oscillating unit including a feedback resistor connected in parallel to the CMOS inverter and a load capacitance connected to each of the input terminal and the output terminal of the CMOS inverter is provided, and a piezoelectric vibrator is externally attached to the oscillating unit. In an integrated circuit for oscillation used as an oscillation detection circuit, an oscillation detection circuit that detects an initial state of oscillation of the oscillation unit and a change circuit that changes the inversion potential and the transconductance of the CMOS inverter according to the output of the oscillation detection circuit are provided. To have.

【0007】また、CMOSインバータと、このCMO
Sインバータの入出力間に接続された圧電振動子と、上
記CMOSインバータに並列に接続された帰還抵抗と、
上記CMOSインバータの入力端子および出力端子のそ
れぞれに接続される負荷容量とからなる発振部を具備す
る発振回路において、上記発振部の発振の初期状態を検
出する発振検出回路と、この発振検出回路の出力に応じ
て上記CMOSインバータの反転電位および相互コンダ
クタンスを変更する変更回路とを具備する。
Also, a CMOS inverter and this CMO
A piezoelectric vibrator connected between the input and output of the S inverter, a feedback resistor connected in parallel to the CMOS inverter,
In an oscillation circuit including an oscillation section including load capacitors connected to the input terminal and the output terminal of the CMOS inverter, an oscillation detection circuit for detecting an initial state of oscillation of the oscillation section, and an oscillation detection circuit of the oscillation detection circuit. And a change circuit for changing the inversion potential and the transconductance of the CMOS inverter according to the output.

【0008】以上により上記目的を達成する。The above object is achieved by the above.

【0009】[0009]

【実施例】次に本発明の一実施例の発振用集積回路につ
いて説明する。図1は本例の構成を示す電気回路図であ
る。同図において、1はCMOSインバータであり、反
転電位はVTM(例えば、CMOSインバータ1の電源V
DDの電圧を5vとすると、2.5vとする。)として
ある。また、このCMOSインバータ1の入力端子IN
1と出力端子OUT1のそれぞれには負荷容量としての
コンデンサ2が接続される。3は帰還抵抗であり、CM
OSインバータ1の入力端子IN1と出力端子OUT1
との間に接続される。これら、CMOSインバータ1、
負荷容量2、帰還抵抗3により発振部OSCは構成され
る。4は圧電振動子としての水晶振動子であり、CMO
Sインバータ1の入力端子IN1と出力端子OUT1と
の間に外付けされる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an oscillation integrated circuit according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is an electric circuit diagram showing the configuration of this example. In the figure, 1 is a CMOS inverter, and the inversion potential is VTM (for example, the power source V of the CMOS inverter 1).
When the voltage of DD is 5v, it is 2.5v. ). Also, the input terminal IN of this CMOS inverter 1
A capacitor 2 as a load capacitance is connected to each of 1 and the output terminal OUT1. 3 is a feedback resistor, CM
Input terminal IN1 and output terminal OUT1 of the OS inverter 1
Connected between and. These CMOS inverter 1,
The load capacitance 2 and the feedback resistor 3 constitute the oscillator OSC. 4 is a crystal oscillator as a piezoelectric oscillator,
It is externally attached between the input terminal IN1 and the output terminal OUT1 of the S inverter 1.

【0010】5は発振バッファ用のCMOSインバータ
であり、後段回路(図示せず。)に発振部OSCの発振
出力を送る。
Reference numeral 5 denotes a CMOS inverter for an oscillation buffer, which sends the oscillation output of the oscillation section OSC to a subsequent circuit (not shown).

【0011】6は発振検出回路であり、発振部OSCの
発振の初期状態を検出する。この発振検出回路5は、C
MOSインバータiv0〜iv3と、Nチャネル型のM
OSトランジスタtr0、抵抗r0、容量素子c0とよ
り構成される。CMOSインバータiv0はCMOSイ
ンバータ1の反転電位VTM(2.5v)より高い反転電
位VTHに設定されている。また、CMOSインバータi
v1はCMOSインバータiv0の出力を受ける波形整
形および出力安定用のものである。MOSトランジスタ
tr0は、抵抗r0を介してドレインを電源VDD(5
v)に接続されるとともにゲートにCMOSインバータ
iv1の出力を受けてオン、オフされ、抵抗r0との接
続点VB の電位を変化させる。容量素子c0はMOSト
ランジスタtr0と抵抗r0との接続点VB に一方の端
子を接続されるとともに他方の端子を電源VDDに接続
されており、接続点VB の電位変化の立ち上がりを遅延
させる。CMOSインバータiv2は接続点VB に入力
端子を接続され、接続点VB の電位に応じて後述する変
更回路に出力を発する。CMOSインバータiv3はC
MOSインバータiv2の出力を受け、この出力を反転
した出力を変更回路に出力を発する。ここで、CMOS
インバータiv2からの出力と、CMOSインバータi
v3からの反転出力とは後述する変更回路に出力され発
振初期状態の検出信号として用いられる。後述するよう
に、発振初期の状態では、CMOSインバータiv2か
らは“L”が出力され、CMOSインバータiv3から
は“H”が出力されることとなる。
An oscillation detection circuit 6 detects the initial state of oscillation of the oscillator OSC. This oscillation detection circuit 5 has a C
MOS inverters iv0 to iv3 and N-channel type M
It is composed of an OS transistor tr0, a resistor r0, and a capacitor c0. The CMOS inverter iv0 is set to an inversion potential VTH higher than the inversion potential VTM (2.5v) of the CMOS inverter 1. In addition, the CMOS inverter i
v1 is for waveform shaping and output stabilization for receiving the output of the CMOS inverter iv0. The MOS transistor tr0 has a drain connected to the power source VDD (5
v) and the gate receives the output of the CMOS inverter iv1 to be turned on and off to change the potential of the connection point VB with the resistor r0. The capacitance element c0 has one terminal connected to the connection point VB between the MOS transistor tr0 and the resistor r0 and the other terminal connected to the power supply VDD, and delays the rise of the potential change at the connection point VB. The CMOS inverter iv2 has an input terminal connected to the connection point VB, and outputs an output to a change circuit described later according to the potential of the connection point VB. CMOS inverter iv3 is C
The output of the MOS inverter iv2 is received, and the output obtained by inverting this output is output to the changing circuit. Where CMOS
The output from the inverter iv2 and the CMOS inverter i
The inverted output from v3 is output to the changing circuit described later and used as a detection signal of the initial state of oscillation. As will be described later, in the initial state of oscillation, the CMOS inverter iv2 outputs "L" and the CMOS inverter iv3 outputs "H".

【0012】7は変更回路であり、発振検出回路6の出
力に応じてCMOSインバータ1の反転電位および相互
コンダクタンスを変更する。この変更回路6はNチャネ
ル型のMOSトランジスタtr1〜tr3により構成さ
れる。MOSトランジスタtr1のドレイン、ソースを
それぞれCMOSインバータ1の出力端子OUT1、電
源VSS(0v)に接続してある。MOSトランジスタ
tr2のソース、ドレインをそれぞれMOSトランジス
タtr1のゲート、CMOSインバータ1の入力端子I
N1に接続してあり、ゲートに発振検出回路6のCMO
Sインバータiv3の出力を受けオン、オフされる。M
OSトランジスタtr3のドレイン、ソースをそれぞ
れ、MOSトランジスタtr1のゲート、電源VSSに
接続してあり、ゲートに発振検出回路6のCMOSイン
バータiv2の出力を受けオン、オフされる。後述する
ように発振初期状態では、変更回路5からの出力を受
け、MOSトランジスタtr2、tr3がそれぞれオ
ン、オフとされることにより、MOSトランジスタtr
1が作動してCMOSインバータ1の反転電位および相
互コンダクタンスを変更する。逆に定常発振状態ではM
OSトランジスタtr2、tr3がそれぞれオフ、オン
とされるこにより、MOSトランジスタtr1がオフと
なり、発振部OSCから遮断される。
Reference numeral 7 is a change circuit, which changes the inversion potential and the transconductance of the CMOS inverter 1 according to the output of the oscillation detection circuit 6. The changing circuit 6 is composed of N-channel type MOS transistors tr1 to tr3. The drain and source of the MOS transistor tr1 are connected to the output terminal OUT1 of the CMOS inverter 1 and the power supply VSS (0v), respectively. The source and drain of the MOS transistor tr2 are the gate of the MOS transistor tr1 and the input terminal I of the CMOS inverter 1, respectively.
It is connected to N1 and the gate has a CMO of the oscillation detection circuit 6.
The output of the S inverter iv3 is received and turned on and off. M
The drain and source of the OS transistor tr3 are connected to the gate of the MOS transistor tr1 and the power supply VSS, respectively, and the gate receives the output of the CMOS inverter iv2 of the oscillation detection circuit 6 and is turned on and off. As will be described later, in the oscillation initial state, the MOS transistor tr2 and tr3 are turned on and off, respectively, by receiving the output from the change circuit 5, so that the MOS transistor tr is turned on.
1 operates to change the inversion potential and transconductance of the CMOS inverter 1. Conversely, in the steady oscillation state, M
Since the OS transistors tr2 and tr3 are turned off and on, respectively, the MOS transistor tr1 is turned off and cut off from the oscillation unit OSC.

【0013】以上の構成は水晶振動子4を除き共通の基
板上に集積化することとするが、これに限らず、負荷容
量2、帰還抵抗3を外付けするようにしてもよく様々に
変更可能である。
The above configuration is integrated on a common substrate except for the crystal oscillator 4, but the present invention is not limited to this, and the load capacitance 2 and the feedback resistor 3 may be externally attached and various changes are made. It is possible.

【0014】次に本例の動作について図2の波形図を参
照しながら説明する。まず電源投入直後の発振初期状態
では、CMOSインバータ1は微小振幅の発振出力を生
じる。この発振出力は、出力バッファ用のCMOSイン
バータ5に出力されるとともに、発振検出回路6のCM
OSインバータiv0に出力される。CMOSインバー
タiv0の反転電位VTHはCMOSインバータ1の反転
電位VTMより高く設定されており、このとき、発振出力
の振幅電位は反転電位VTHより低く、図2のiv0に示
すように、CMOSインバータiv0は“H”を出力す
る。これにより、CMOSインバータiv1が“L”を
出力しMOSトランジスタtr0がオフとされる。この
ため、図2のVB に示すように、接続点VB が“H”に
保持され、CMOSインバータiv2、iv3からはそ
れぞれ、“L”、“H”が変更回路7に出力される。発
振検出回路6の出力を受けた変更回路7では、MOSト
ランジスタtr2は、ゲートにCMOSインバータiv
3からの出力“H”を受けてオンとなり、MOSトラン
ジスタtr3は、ゲートにCMOSインバータiv2か
らの出力を受けてオフとなる。ここで、MOSトランジ
スタtr2のオン抵抗は帰還抵抗3に比べて十分小さい
値に設定されており、CMOSインバータ1の入力端子
IN1に入力される信号が、MOSトランジスタtr1
のゲートに入力される。これにより、等価的にCMOS
インバータ1の反転電位VTMがこれより低い値VTLに変
更されるとともに、相互コンダクタンスが増加する。こ
れにより、CMOSインバータ1の負性抵抗が増加して
発振し易くなる。また、この発振初期状態では、CMO
Sインバータ1は図2のOUT1に示すように反転電位
VTLを中心として発振を行なうこととなる。ここで、出
力バッファ用のCMOSインバータ5の反転電位をVTM
とすると、図2のOUT5に示すようにCMOSインバ
ータ5の出力端子OUT5は“H”に保持され、CMO
Sインバータ1からの発振出力は後段回路に出力され
ず、CMOSインバータ1は後段回路の影響を受けるこ
となく安定した発振動作が可能となる。
Next, the operation of this example will be described with reference to the waveform chart of FIG. First, in the initial state of oscillation immediately after the power is turned on, the CMOS inverter 1 produces an oscillation output with a minute amplitude. This oscillation output is output to the CMOS inverter 5 for the output buffer and the CM of the oscillation detection circuit 6
It is output to the OS inverter iv0. The inversion potential VTH of the CMOS inverter iv0 is set higher than the inversion potential VTM of the CMOS inverter 1. At this time, the amplitude potential of the oscillation output is lower than the inversion potential VTH, and as shown in iv0 of FIG. Output "H". As a result, the CMOS inverter iv1 outputs "L" and the MOS transistor tr0 is turned off. Therefore, as shown by VB in FIG. 2, the connection point VB is held at "H", and "L" and "H" are output to the changing circuit 7 from the CMOS inverters iv2 and iv3, respectively. In the modification circuit 7 which receives the output of the oscillation detection circuit 6, the MOS transistor tr2 has a gate having the CMOS inverter iv.
The MOS transistor tr3 receives the output "H" from 3 and turns on, and the MOS transistor tr3 receives the output from the CMOS inverter iv2 on its gate and turns off. Here, the ON resistance of the MOS transistor tr2 is set to a value sufficiently smaller than that of the feedback resistor 3, and the signal input to the input terminal IN1 of the CMOS inverter 1 is the MOS transistor tr1.
Input to the gate. This makes CMOS equivalent
The inversion potential VTM of the inverter 1 is changed to a value VTL lower than this, and the transconductance increases. This increases the negative resistance of the CMOS inverter 1 and facilitates oscillation. Also, in this oscillation initial state, the CMO
The S inverter 1 oscillates around the inverted potential VTL as shown by OUT1 in FIG. Here, the inversion potential of the CMOS inverter 5 for the output buffer is set to VTM.
Then, as shown by OUT5 in FIG. 2, the output terminal OUT5 of the CMOS inverter 5 is held at “H”, and the CMO
The oscillation output from the S inverter 1 is not output to the subsequent circuit, and the CMOS inverter 1 can perform stable oscillation operation without being affected by the subsequent circuit.

【0015】以上のように、発振初期状態から、次第に
CMOSインバータ1の発振出力が増大しCMOSイン
バータ5の反転電位VTMを超えると、CMOSインバー
タ5から図2のOUT5に示すように発振出力を発生し
始める。続いて、CMOSインバータ1の発振出力が発
振検出回路6のCMOSインバータiv0の反転電位V
THを超えると、CMOSインバータiv0の出力が
“L”、CMOSインバータiv1の出力が“H”とな
り、MOSトランジスタtr0がオンとなり、接続点V
B の電位が降下する。再び、CMOSインバータ1の発
振出力がCMOSインバータiv0の反転電位VTH以下
になると、MOSトランジスタtr0がオフとなり、接
続点VB の電位が上昇するが、容量素子c0および抵抗
r0により、その立上がりが遅延され、次にCMOSイ
ンバータ1の発振出力が反転電位VTHを超えたときに接
続点VB の電位が元の電位にならないように設定されて
いる。このため、CMOSインバータ1の発振出力が増
大し、反転電位VTHを超える毎に接続点VB の電位は次
第に低くくなる。このようにCMOSインバータ1の発
振出力の振幅が増大していくと、図2のVB のタイミン
グthに示すように、接続点VB の電位が発振検出回路
6のCMOSインバータiv2の反転電位VTMより低く
なる、すなわち“L”になると、CMOSインバータi
v2、iv3がそれぞれ“H”、“L”を出力するよう
になる。すなわち、この出力により、発振部OSCの動
作が発振初期状態から定常発振状態に移行することとな
る。このような発振検出回路6の出力を受けた変更回路
7では、MOSトランジスタtr2、tr3がそれぞれ
オフ、オンとなり、MOSトランジスタtr3がオンと
されることにより、MOSトランジスタtr1がオフと
なり、CMOSインバータ1の反転電位がVTMとなり、
相互コンダクタンスが減じられ、発振部OSCのみで定
常発振が行なわれることとなる。この定常発振状態で
は、発振部OSCのCMOSインバータ1と出力バッフ
ァ用のCMOSインバータ5の反転電位がともにVTMで
一致しているので、後段回路に送られる発振出力のデュ
ーティの悪化を避けることができる。また、CMOSイ
ンバータ1の相互コンダクタンスが減じられているの
で、消費電流も発振初期状態に比べ抑えられたものとな
る。
As described above, when the oscillation output of the CMOS inverter 1 gradually increases from the oscillation initial state and exceeds the inversion potential VTM of the CMOS inverter 5, the CMOS inverter 5 generates an oscillation output as shown by OUT5 in FIG. Begin to. Then, the oscillation output of the CMOS inverter 1 is the inversion potential V of the CMOS inverter iv0 of the oscillation detection circuit 6.
When it exceeds TH, the output of the CMOS inverter iv0 becomes “L”, the output of the CMOS inverter iv1 becomes “H”, the MOS transistor tr0 is turned on, and the connection point V
The potential of B drops. When the oscillation output of the CMOS inverter 1 becomes equal to or lower than the inversion potential VTH of the CMOS inverter iv0 again, the MOS transistor tr0 is turned off and the potential of the connection point VB rises, but its rise is delayed by the capacitance element c0 and the resistor r0. Next, when the oscillation output of the CMOS inverter 1 exceeds the inversion potential VTH, the potential at the connection point VB is set so as not to become the original potential. Therefore, the oscillation output of the CMOS inverter 1 increases, and the potential at the connection point VB gradually decreases every time the inversion potential VTH is exceeded. As the amplitude of the oscillation output of the CMOS inverter 1 increases in this way, the potential of the connection point VB becomes lower than the inversion potential VTM of the CMOS inverter iv2 of the oscillation detection circuit 6 as shown at the timing th of VB in FIG. When it becomes “L”, the CMOS inverter i
v2 and iv3 will output "H" and "L", respectively. That is, this output causes the operation of the oscillator OSC to shift from the initial oscillation state to the steady oscillation state. In the change circuit 7 which receives the output of the oscillation detection circuit 6 as described above, the MOS transistors tr2 and tr3 are turned off and on, respectively, and the MOS transistor tr3 is turned on, whereby the MOS transistor tr1 is turned off and the CMOS inverter 1 is turned on. The inversion potential of VTM becomes
The mutual conductance is reduced, and the steady oscillation is performed only by the oscillator OSC. In this steady oscillation state, the inversion potentials of the CMOS inverter 1 of the oscillator OSC and the CMOS inverter 5 for the output buffer both match at VTM, so that the deterioration of the duty of the oscillation output sent to the subsequent circuit can be avoided. . Further, since the transconductance of the CMOS inverter 1 is reduced, the consumption current is suppressed as compared with the initial oscillation state.

【0016】以上のように、本例は発振初期状態にあっ
ては、発振部OSCのCMOSインバータ1の反転電位
を低くするとともに、相互コンダクタンスを増加させる
ことで、負性抵抗を増加させて発振をし易くさせる。ま
た、このとき反転電位が出力バッファ用のCMOSイン
バータ5の反転電位VTMより低くされるので、CMOS
インバータ5の出力が“H”に保持され、発振出力が後
段回路に出力されないため、CMOSインバータ1は後
段回路の影響を受けることなく安定した発振動作が可能
となる。また、定常発振状態にあっては、発振部OSC
のCMOSインバータ1と出力バッファ用のCMOSイ
ンバータ5の反転電位がともにVTMで一致しているの
で、後段回路に送られる発振出力のデューティの悪化を
避けることができる。また、CMOSインバータ1の相
互コンダクタンスが発振初期状態に比べて減じられてい
るので、消費電流も抑えられる。発振初期状態で十分な
負性抵抗が得られるため、帰還抵抗3は従来のものと比
べ低い値のものが使用でき、消費電流を抑えることがで
きる。
As described above, in the present example, in the initial oscillation state, the inversion potential of the CMOS inverter 1 of the oscillator OSC is lowered and the mutual conductance is increased to increase the negative resistance and oscillate. Make it easier to do. At this time, the inversion potential is made lower than the inversion potential VTM of the CMOS inverter 5 for the output buffer.
Since the output of the inverter 5 is held at “H” and the oscillation output is not output to the post-stage circuit, the CMOS inverter 1 can perform stable oscillation operation without being affected by the post-stage circuit. In the steady oscillation state, the oscillator OSC
Since the inversion potentials of the CMOS inverter 1 and the CMOS inverter 5 for the output buffer both match in VTM, the deterioration of the duty of the oscillation output sent to the subsequent circuit can be avoided. Further, since the mutual conductance of the CMOS inverter 1 is reduced as compared with the initial state of oscillation, current consumption can be suppressed. Since a sufficient negative resistance is obtained in the initial state of oscillation, the feedback resistance 3 having a lower value than that of the conventional one can be used, and the current consumption can be suppressed.

【0017】また、本発明は上記一実施例のものに限ら
れるものではなく、様々に変更可能である。例えば、図
3に示すようにも変更可能である。同図においても図1
と同一の番号は同一の構成要素を示してある。これは、
上記一実施例の変更回路7のMOSトランジスタtr2
に代わりトランスミッションゲートgを用いたものであ
る。8は変更回路であり、ここでは、トランスミッショ
ンゲートgを構成するNチャネル型のMOSトランジス
タg0のゲートに発振検出回路6のCMOSインバータ
iv3の出力が接続され、トランスミッションゲートg
を構成するPチャネル型のMOSトランジスタg1のゲ
ートに発振検出回路6のCMOSインバータiv2の出
力が接続されることとなる。このようにしても上記一実
施例と同様の動作により同様の作用効果を示す。
The present invention is not limited to the above-mentioned one embodiment but can be variously modified. For example, it can be changed as shown in FIG. Also in FIG.
The same numbers as in the above indicate the same components. this is,
The MOS transistor tr2 of the modification circuit 7 of the above embodiment
Instead of the above, a transmission gate g is used. Reference numeral 8 denotes a modification circuit. Here, the output of the CMOS inverter iv3 of the oscillation detection circuit 6 is connected to the gate of the N-channel type MOS transistor g0 which constitutes the transmission gate g, and the transmission gate g
The output of the CMOS inverter iv2 of the oscillation detection circuit 6 is connected to the gate of the P-channel type MOS transistor g1 constituting the above. Even in this case, the same operation and effect are exhibited by the same operation as that of the above-mentioned one embodiment.

【0018】また、図4に示すようにも変更可能であ
る。同図においても図1と同一の番号は同一の構成要素
を示してある。これは上記一実施例の変更回路7の代わ
りに、Nチャネル型のMOSトランジスタtr4、5に
より構成された変更回路9を用いたものである。この変
更回路9は以下のように構成される。まず、MOSトラ
ンジスタtr4のドレインをCMOSインバータ1の出
力端子OUT1に接続し、そのゲートに発振検出回路6
のCMOSインバータiv3の出力を接続してある。M
OSトランジスタtr4のソースにMOSトランジスタ
tr5のドレインを接続してある。このMOSトランジ
スタtr5のソースに電源VSSを接続し、そのゲート
にCMOSインバータ1の入力端子IN1を接続してあ
る。また、ここで用いられる発振検出回路10は図1の
例に示した発振検出回路6と同一構成要素からなるが、
発振検出回路6のようにCMOSインバータiv2より
直に出力を変更回路に送ることはない。本例は、発振初
期状態では、CMOSインバータiv3の出力によりM
OSトランジスタtr4がオンとなり、MOSトランジ
スタtr5のゲートにCMOSインバータ1の入力端子
IN1に入力される信号と同じ信号が、MOSトランジ
スタtr5のゲートに入力されることとなり、図1の例
の場合と同様、CMOSインバータ1の反転電位および
相互コンダクタンスが変更され、図1の例と同様の作用
効果を得る。
It is also possible to change it as shown in FIG. Also in this figure, the same numbers as in FIG. 1 indicate the same components. In this case, instead of the changing circuit 7 of the above-described embodiment, a changing circuit 9 composed of N-channel type MOS transistors tr4, 5 is used. This change circuit 9 is configured as follows. First, the drain of the MOS transistor tr4 is connected to the output terminal OUT1 of the CMOS inverter 1, and the oscillation detection circuit 6 is connected to its gate.
The output of the CMOS inverter iv3 is connected. M
The drain of the MOS transistor tr5 is connected to the source of the OS transistor tr4. The power supply VSS is connected to the source of the MOS transistor tr5, and the input terminal IN1 of the CMOS inverter 1 is connected to the gate thereof. The oscillation detection circuit 10 used here has the same components as the oscillation detection circuit 6 shown in the example of FIG.
Unlike the oscillation detection circuit 6, the output from the CMOS inverter iv2 is not directly sent to the change circuit. In this example, in the initial state of oscillation, the output of the CMOS inverter iv3 causes M
The OS transistor tr4 is turned on, and the same signal as the signal input to the input terminal IN1 of the CMOS inverter 1 at the gate of the MOS transistor tr5 is input to the gate of the MOS transistor tr5, which is the same as the case of FIG. , The inversion potential and the transconductance of the CMOS inverter 1 are changed, and the same effect as that of the example of FIG. 1 is obtained.

【0019】また、上述の各実施例において、CMOS
インバータ1の出力端子に直に水晶振動子4および負荷
容量2を接続せずに、制限抵抗(例えば、6KΩ程
度。)を介してこれらを接続することとしてもよい。こ
のようにすることで、CMOSインバータ1の負荷が軽
減され、低消費電力化を進めことが可能となる。例え
ば、図1の例に示した回路構成では図5に示すように変
更することができる。同図において、図1に示したもの
と同じ番号は同じ構成要素を示してあり、CMOSイン
バータ1の出力端子OUT1に制限抵抗RDを接続し、
この制限抵抗RDを介して水晶振動子4およびコンデン
サ2を接続する。制限抵抗RDと、負荷容量2と水晶振
動子4の接続点Vqcとの間に変更回路7のMOSトラン
ジスタtr1のドレインを接続してある。
In each of the above-mentioned embodiments, the CMOS
Instead of directly connecting the crystal unit 4 and the load capacitor 2 to the output terminal of the inverter 1, they may be connected via a limiting resistor (for example, about 6 KΩ). By doing so, the load on the CMOS inverter 1 is reduced, and it is possible to reduce power consumption. For example, the circuit configuration shown in the example of FIG. 1 can be modified as shown in FIG. In the figure, the same numbers as those shown in FIG. 1 indicate the same components, and the limiting resistor RD is connected to the output terminal OUT1 of the CMOS inverter 1.
The crystal unit 4 and the capacitor 2 are connected via the limiting resistor RD. The drain of the MOS transistor tr1 of the changing circuit 7 is connected between the limiting resistor RD and the connection point Vqc of the load capacitance 2 and the crystal oscillator 4.

【0020】また、上述の各実施例において、Nチャネ
ル型のMOSトランジスタに代わり、Pチャネル型のM
OSトランジスタを用いてもよい。例えば、図1の例に
示した回路構成では図6に示すように変更することがで
きる。同図において図1と同一の番号は同一の構成要素
を示してある。Nチャネル型のMOSトランジスタtr
0〜tr3の代わりにPチャネル型のMOSトランジス
タtr’0〜tr’3を用い、この場合、電源VSS
(0v)に代わり電源VDD(例えば、5v)を各MO
Sトランジスタのソースに接続し、電源VDD(5v)
に代わり電源VSS(0v)を発振検出回路6の抵抗r
0および容量素子c0に接続することとなる。ここで1
1、12はそれぞれ発振検出回路、変更回路である。こ
のようにしても図1の例と同様の動作により同様の作用
効果を示す。
Further, in each of the above-described embodiments, a P-channel type M transistor is used instead of the N-channel type MOS transistor.
An OS transistor may be used. For example, the circuit configuration shown in the example of FIG. 1 can be modified as shown in FIG. In the figure, the same numbers as in FIG. 1 indicate the same components. N-channel type MOS transistor tr
P-channel type MOS transistors tr'0 to tr'3 are used instead of 0 to tr3. In this case, the power supply VSS
Power supply VDD (for example, 5v) instead of (0v)
Connect to the source of S-transistor and power VDD (5v)
Power source VSS (0v) instead of the resistor r of the oscillation detection circuit 6
0 and the capacitive element c0. Where 1
Reference numerals 1 and 12 are an oscillation detection circuit and a change circuit, respectively. Even in this case, the same action and effect are exhibited by the same operation as that of the example of FIG.

【0021】また、上記各実施例では、圧電振動子とし
て、水晶振動子を用いることとしたがこれに限れるもの
ではなく、例えば、PZT系、PbTiO3系等のセラ
ミック振動子を用いてもよい。
In each of the above embodiments, the crystal oscillator is used as the piezoelectric oscillator, but the piezoelectric oscillator is not limited to this. For example, a PZT-based or PbTiO 3 -based ceramic oscillator may be used. Good.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明によれば、発振起動性が向上する
とともに、定常発振時の発振出力のデューティの悪化を
抑え、かつ、消費電流を低減することができる発振用集
積回路および発振回路を提供することが可能となる。
According to the present invention, there is provided an oscillation integrated circuit and an oscillation circuit capable of improving the oscillation startability, suppressing the deterioration of the duty of the oscillation output during the steady oscillation, and reducing the current consumption. It becomes possible to provide.

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

【図1】本発明の一実施例の構成を示す電気回路図。FIG. 1 is an electric circuit diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の動作説明のための波形図。FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of FIG.

【図3】本発明の第二実施例の構成を示す電気回路図。FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a configuration of a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第三実施例の構成を示す電気回路図。FIG. 4 is an electric circuit diagram showing the configuration of a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第四実施例の構成を示す電気回路図。FIG. 5 is an electric circuit diagram showing a configuration of a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第五実施例の構成を示す電気回路図。FIG. 6 is an electric circuit diagram showing a configuration of a fifth embodiment of the present invention.

【図7】従来の発振回路の構成を示す電気回路図。FIG. 7 is an electric circuit diagram showing a configuration of a conventional oscillator circuit.

【図8】図7の動作説明のための波形図。FIG. 8 is a waveform diagram for explaining the operation of FIG. 7.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 CMOSインバータ 2 負荷容量 3 帰還抵抗 4 水晶振動子(圧電振動子) OSC 発振部 6 発振検出回路 7 変更回路 8 変更回路 9 変更回路 10 発振検出回路 11 発振検出回路 12 変更回路 1 CMOS Inverter 2 Load Capacitance 3 Feedback Resistor 4 Crystal Oscillator (Piezoelectric Oscillator) OSC Oscillator 6 Oscillation Detection Circuit 7 Change Circuit 8 Change Circuit 9 Change Circuit 10 Oscillation Detection Circuit 11 Oscillation Detection Circuit 12 Change Circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 CMOSインバータと、このCMOSイ
ンバータに並列に接続される帰還抵抗と、上記CMOS
インバータの入力端子と出力端子のそれぞれに接続され
る負荷容量とからなる発振部を具備し、上記発振部に圧
電振動子を外付けして用いられる発振用集積回路におい
て、 上記発振部の発振の初期状態を検出する発振検出回路
と、この発振検出回路の出力に応じて上記CMOSイン
バータの反転電位および相互コンダクタンスを変更する
変更回路とを具備することを特徴とする発振用集積回
路。
1. A CMOS inverter, a feedback resistor connected in parallel to the CMOS inverter, and the CMOS.
An oscillation integrated circuit, comprising an oscillating unit composed of load capacitors connected to the input terminal and the output terminal of the inverter, respectively, wherein a piezoelectric vibrator is externally attached to the oscillating unit. An oscillation integrated circuit comprising: an oscillation detection circuit that detects an initial state; and a change circuit that changes the inversion potential and the transconductance of the CMOS inverter according to the output of the oscillation detection circuit.
【請求項2】 CMOSインバータと、このCMOSイ
ンバータの入出力間に接続された圧電振動子と、上記C
MOSインバータに並列に接続された帰還抵抗と、上記
CMOSインバータの入力端子および出力端子のそれぞ
れに接続される負荷容量とからなる発振部を具備する発
振回路において、 上記発振部の発振の初期状態を検出する発振検出回路
と、この発振検出回路の出力に応じて上記CMOSイン
バータの反転電位および相互コンダクタンスを変更する
変更回路とを具備することを特徴とする発振回路。
2. A CMOS inverter, a piezoelectric vibrator connected between the input and output of the CMOS inverter, and the C
In an oscillation circuit including an oscillation unit composed of a feedback resistor connected in parallel to a MOS inverter and a load capacitance connected to each of the input terminal and the output terminal of the CMOS inverter, the initial state of oscillation of the oscillation unit is An oscillation circuit comprising: an oscillation detection circuit for detecting; and a change circuit for changing the inversion potential and the transconductance of the CMOS inverter according to the output of the oscillation detection circuit.
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