JPH075278A - Quartz oscillation type electronic time piece - Google Patents

Quartz oscillation type electronic time piece

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JPH075278A
JPH075278A JP5271209A JP27120993A JPH075278A JP H075278 A JPH075278 A JP H075278A JP 5271209 A JP5271209 A JP 5271209A JP 27120993 A JP27120993 A JP 27120993A JP H075278 A JPH075278 A JP H075278A
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JP
Japan
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constant voltage
frequency
circuit
voltage
memory
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JP5271209A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Imai
俊雄 今井
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Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prolong the life through low current consumption at constant voltage optimum to the time piece specification and improvement in frequency stability during using a battery with large voltage fluctuation by correcting the reference resistance value which is fluctuating due to the scatter of products, and setting the constant voltage value at an optimum value after completing a semiconductor integral circuit device. CONSTITUTION:The electronic time-piece employs a quartz oscillator as a reference time source and provided with a constant voltage circuit 6 having a frequency divider part 2 for dividing the frequency of the quartz oscillator to the frequency for driving a time indication device, a constant voltage circuit 6 equipped with a current mirror type reference voltage meter 8 and a differential amplifier 9 and a memory block 10 having an electrically writable and erasable memory element array 11 with MONOS(metal-oxide film-nitride film- oxide film-semiconductor) structure, a data I/O control circuit 13 for controlling input and output of information and write and erase to the memory element array 11 and an address control circuit 15. The constant voltage circuit 6 is provided with an MOS transistor which is connected in parallel to the resistor with the current mirror type reference voltage meter 8.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は水晶振動子を時間基準と
し、水晶振動子の周波数を時刻表示装置まで分周する手
段を有するCMOS(相補型電界効果)トランジスタの
論理回路を用いた水晶発振式電子時計に関するもので、
とくに電池電圧の放電特性が1.8V〜1.55Vまで
変動するようなタイプの電池を用いたときに、この電圧
変動を除去することができる定電圧回路を備えた水晶発
振式電子時計の構成に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a crystal oscillator using a logic circuit of a CMOS (complementary field effect) transistor having means for dividing the frequency of the crystal oscillator to a time display device with the crystal oscillator as a time reference. Formula electronic timepieces,
In particular, when a battery of a type in which the discharge characteristic of the battery voltage fluctuates from 1.8 V to 1.55 V is used, the configuration of a crystal oscillation type electronic timepiece equipped with a constant voltage circuit capable of eliminating this voltage fluctuation It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】水晶振動子を時間基準とし、この水晶振
動子の周波数を時刻表示装置まで分周する手段を有する
CMOSトランジスタの論理回路を用いた水晶発振式電
子時計で、電池電圧の放電特性が1.8V〜1.55V
まで変動するようなタイプの電池を用いたときに、この
電圧変動を除去することができる定電圧回路を備えた、
水晶発振式電子時計の従来例を、図8の回路ブロック図
に示す。
2. Description of the Related Art A quartz oscillator type electronic timepiece using a logic circuit of a CMOS transistor having means for dividing a frequency of the quartz oscillator to a time display device with a quartz oscillator as a time reference, and a discharge characteristic of a battery voltage. Is 1.8V to 1.55V
Equipped with a constant voltage circuit that can eliminate this voltage fluctuation when using a battery that fluctuates up to
A conventional example of a crystal oscillation type electronic timepiece is shown in a circuit block diagram of FIG.

【0003】従来は図8のように、発振部81と分周部
82と表示駆動部83と時刻表示装置84と定電圧回路
86と電池85とにより水晶発振式電子時計を構成して
いる。
Conventionally, as shown in FIG. 8, a crystal oscillation type electronic timepiece is constituted by an oscillator 81, a frequency divider 82, a display driver 83, a time display device 84, a constant voltage circuit 86 and a battery 85.

【0004】電池85は定電圧回路86によって、1.
5V以下の一定電圧に変換され、この一定電圧は発振部
81と分周部82とに加えられ、電圧変動による発振周
波数への影響を取り除いている。一方、表示駆動部83
には電池85の電圧がそのまま加えられている。
The battery 85 is controlled by the constant voltage circuit 86.
The voltage is converted into a constant voltage of 5 V or less, and this constant voltage is applied to the oscillating unit 81 and the frequency dividing unit 82 to remove the influence of the voltage fluctuation on the oscillating frequency. On the other hand, the display drive unit 83
The voltage of the battery 85 is directly applied to the battery.

【0005】図8における定電圧回路86の回路動作
を、図9の定電圧回路を示す回路図を用いて簡単に説明
する。
The circuit operation of the constant voltage circuit 86 in FIG. 8 will be briefly described with reference to the circuit diagram showing the constant voltage circuit in FIG.

【0006】MOSトランジスタ92,93,94,9
5,96と,基準抵抗91とからなるカレントミラー型
基準電圧器によって得られた基準電圧を、MOSトラン
ジスタ97,98,99,100、101からなる差動
増幅器の入力として線90に加え、同じくカレントミラ
ー型基準電圧器により得られた基準電圧を出力MOSト
ランジスタ102のゲート電圧に取り出し、出力MOS
トランジスタ102のドレイン−VDD間を一定な出力
電圧としている。
MOS transistors 92, 93, 94, 9
The reference voltage obtained by the current mirror type reference voltmeter composed of 5, 96 and the reference resistor 91 is added to the line 90 as the input of the differential amplifier composed of the MOS transistors 97, 98, 99, 100, 101, and The reference voltage obtained by the current mirror type reference voltmeter is taken out as the gate voltage of the output MOS transistor 102 to output the output MOS transistor 102.
The output voltage between the drain of the transistor 102 and VDD is constant.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】カレントミラー型基準
電圧器のゲインは、それぞれのMOSトランジスタの増
幅度に依存し、ゲインを大きくとれば、安定性などは良
好となるが、消費電流は大きくなり、電池寿命は短くな
る。
The gain of the current mirror type reference voltage device depends on the amplification degree of each MOS transistor. If the gain is increased, the stability is improved, but the current consumption is increased. , Battery life will be shortened.

【0008】したがって、数十nAの消費電流で定電圧
回路を実現するためには、ゲインを大きくしたぶん、基
準抵抗91の抵抗値を大きくする必要がある。
Therefore, in order to realize a constant voltage circuit with a current consumption of several tens of nA, it is necessary to increase the resistance value of the reference resistor 91 as the gain is increased.

【0009】このように、水晶発振式電子時計におい
て、定電圧値を最も良い値に設定するためには、ゲイン
と基準抵抗91との設定は厳密に行う必要がある。
As described above, in the crystal oscillation type electronic timepiece, it is necessary to strictly set the gain and the reference resistance 91 in order to set the constant voltage value to the best value.

【0010】しかしながら、MOSトランジスタならび
に基準抵抗91の製造バラツキによる素子特性の変動
は、厳密に行う必要があるゲインと基準抵抗91との設
定に誤差を生じさせる。つまり、定電圧回路86の出力
電圧と消費電流が製造バラツキにより変動し、時計性能
および電池寿命を悪化させる。
However, variations in the element characteristics due to manufacturing variations of the MOS transistor and the reference resistor 91 cause an error in the setting of the gain and the reference resistor 91 which must be strictly performed. That is, the output voltage and current consumption of the constant voltage circuit 86 fluctuate due to manufacturing variations, which deteriorates watch performance and battery life.

【0011】そこで本発明の目的は、上記課題を解決
し、時計仕様に最も合致した定電圧を供給することによ
って、低消費電流による長寿命化、および、電圧変動の
大きい電池を用いたときの周波数安定性が良好な水晶発
振式電子時計を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a constant voltage that most conforms to the timepiece specifications, thereby extending the life due to low current consumption and using a battery with large voltage fluctuation. An object of the present invention is to provide a crystal oscillation type electronic timepiece having good frequency stability.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の水晶発振式電子時計は、下記記載の構造を採用
する。
In order to achieve the above object, the crystal oscillation type electronic timepiece of the present invention adopts the structure described below.

【0013】本発明の水晶発振式電子時計の構成は、水
晶振動子を時間基準源とし、水晶振動子の周波数を時刻
表示装置の駆動する周波数まで分周する分周部と、カレ
ントミラー型基準電圧器と差動増幅器とによりなる定電
圧回路と、電気的に書き込み消去可能なMONOS(金
属−酸化膜−窒化膜−酸化膜−半導体)構造のメモリ素
子アレイと、メモリ素子アレイへの情報の入出力と書き
込み消去を制御するコントロール回路とからなるメモリ
ブロックとを有し、定電圧回路はカレントミラー型基準
電圧器に基準抵抗と並列接続したMOSトランジスタを
有し、MOSトランジスタのゲートをメモリブロックか
らの出力により制御して基準抵抗の値を変え定電圧回路
の定電圧値を補正することを特徴とする。
In the structure of the crystal oscillation type electronic timepiece of the present invention, the crystal oscillator is used as the time reference source, the frequency dividing unit divides the frequency of the crystal oscillator to the frequency driven by the time display device, and the current mirror type reference. A constant voltage circuit composed of a voltage generator and a differential amplifier, a memory element array having a MONOS (metal-oxide film-nitride film-oxide film-semiconductor) structure that is electrically writable and erasable, and information for the memory element array. A constant voltage circuit has a MOS transistor connected in parallel with a reference resistor to a current mirror type reference voltage device, and the gate of the MOS transistor has a memory block. Is controlled by changing the value of the reference resistance to correct the constant voltage value of the constant voltage circuit.

【0014】本発明の水晶発振式電子時計の構成は、水
晶振動子を時間基準源とし、水晶振動子の周波数を時刻
表示装置の駆動する周波数まで分周する分周部と、カレ
ントミラー型基準電圧器と差動増幅器とによりなる定電
圧回路と、電気的に一度だけ書き込み可能な読み出し専
用のメモリセルアレイとデータの読み出しを制御するコ
ントロール回路とからなるメモリブロックとを有し、定
電圧回路はカレントミラー型基準電圧器に基準抵抗と並
列接続したMOSトランジスタを有し、MOSトランジ
スタのゲートを前記メモリブロックからの出力により制
御して基準抵抗の値を変え定電圧回路の定電圧値を補正
することを特徴とする。
In the structure of the crystal oscillation type electronic timepiece of the present invention, the crystal oscillator is used as the time reference source, and the frequency dividing unit divides the frequency of the crystal oscillator to the frequency driven by the time display device, and the current mirror type reference. The constant voltage circuit includes a voltage regulator and a differential amplifier, a read-only memory cell array that can be electrically written only once, and a memory block including a control circuit that controls data reading. The current mirror type reference voltage device has a MOS transistor connected in parallel with the reference resistor, and the gate of the MOS transistor is controlled by the output from the memory block to change the value of the reference resistor to correct the constant voltage value of the constant voltage circuit. It is characterized by

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の実施例における水晶発振式電
子時計ついて、図面を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A crystal oscillation type electronic timepiece according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】[0016]

【実施例1】図1は本発明の第1の実施例における水晶
発振式電子時計を示す回路ブロック図である。
First Embodiment FIG. 1 is a circuit block diagram showing a crystal oscillation type electronic timepiece according to the first embodiment of the present invention.

【0017】図1に示すように、水晶発振式電子時計
は、水晶振動子を時間基準源とする発振部1と、水晶振
動子の周波数を時刻表示装置の駆動する周波数まで分周
する分周部2と、表示駆動部3と、時刻表示装置4と、
発振部1と分周部2とに一定電圧を供給するための定電
圧回路6と、この定電圧回路6の出力電圧を制御するデ
ータを記憶するためのメモリブロック10と、電池5と
により構成する。
As shown in FIG. 1, the crystal oscillating electronic timepiece has an oscillating unit 1 having a crystal oscillator as a time reference source and a frequency divider for dividing the frequency of the crystal oscillator to the frequency driven by the time display device. A unit 2, a display drive unit 3, a time display device 4,
A constant voltage circuit 6 for supplying a constant voltage to the oscillator 1 and the frequency divider 2, a memory block 10 for storing data for controlling the output voltage of the constant voltage circuit 6, and a battery 5. To do.

【0018】さらに定電圧回路6は、基準抵抗器7と、
カレントミラー型基準電圧器8と、差動増幅器9とによ
り構成する。
Further, the constant voltage circuit 6 includes a reference resistor 7 and
It is composed of a current mirror type reference voltage unit 8 and a differential amplifier 9.

【0019】メモリブロック10は、電気的に書き込み
消去可能なMONOS(金属−酸化膜−窒化膜−酸化膜
−半導体)構造のメモリ素子3個からなる3ビットのメ
モリ素子アレイ11と、データラッチ回路12と、デー
タの入出力を制御するデータI/O制御回路13と、デ
ータ入力端子14と、データの入力先を選択するアドレ
ス制御回路15と、アドレス入力端子16と、書き込み
消去電圧を供給するためのVpp端子17とにより構成
する。
The memory block 10 is a 3-bit memory element array 11 including three memory elements having an electrically writable / erasable MONOS (metal-oxide film-nitride film-oxide film-semiconductor) structure and a data latch circuit. 12, a data I / O control circuit 13 for controlling data input / output, a data input terminal 14, an address control circuit 15 for selecting a data input destination, an address input terminal 16, and a write / erase voltage. And a Vpp terminal 17 for

【0020】図3の断面図にメモリ素子アレイ11を構
成するMONOSメモリ素子のゲート絶縁膜の構造を模
式的に示す。ゲート絶縁膜とは、ゲート電極35側より
トップ酸化膜36と、シリコン窒化膜37と、トンネル
酸化膜38との3層構造の絶縁膜である。
The sectional view of FIG. 3 schematically shows the structure of the gate insulating film of the MONOS memory element which constitutes the memory element array 11. The gate insulating film is an insulating film having a three-layer structure including a top oxide film 36, a silicon nitride film 37, and a tunnel oxide film 38 from the gate electrode 35 side.

【0021】図6の回路図に、定電圧回路6における基
準抵抗器7の一実施例を示す。
An embodiment of the reference resistor 7 in the constant voltage circuit 6 is shown in the circuit diagram of FIG.

【0022】図6に示すように、基準抵抗器7は、8個
の直列に接続した抵抗61、62、63、64、65、
66、67、68と、これら8個の抵抗に並列接続した
8個のMOSトランジスタ71、72、73、74、7
5、76、77、78と、デコーダ60とにより構成す
る。
As shown in FIG. 6, the reference resistor 7 includes eight resistors 61, 62, 63, 64, 65, which are connected in series.
66, 67, 68 and eight MOS transistors 71, 72, 73, 74, 7 connected in parallel to these eight resistors.
5, 76, 77, 78 and a decoder 60.

【0023】つぎに、半導体集積回路装置製造後に、時
計仕様に合致した図1における定電圧回路6の出力電圧
を設定するため、メモリブロック10に書き込んだデー
タを用いて、基準抵抗器7における基準抵抗値の制御方
法について、図6と図1とを用いて説明する。
Next, after the semiconductor integrated circuit device is manufactured, in order to set the output voltage of the constant voltage circuit 6 in FIG. 1 which conforms to the watch specifications, the data written in the memory block 10 is used to set the reference in the reference resistor 7. A method of controlling the resistance value will be described with reference to FIGS. 6 and 1.

【0024】基準抵抗値は、メモリブロック10のデー
タラッチ回路12からの出力をデコーダ60に入力し、
MOSトランジスタ71、72、73、74、75、7
6、77、78のいずれかを「オン」させることによ
り、8種類の抵抗61、62、63、64、65、6
6、67、68のいずれかの抵抗値を選択することがで
きる。
As the reference resistance value, the output from the data latch circuit 12 of the memory block 10 is input to the decoder 60,
MOS transistors 71, 72, 73, 74, 75, 7
By turning on any one of 6, 77, 78, eight types of resistors 61, 62, 63, 64, 65, 6
A resistance value of 6, 67 or 68 can be selected.

【0025】たとえば、メモリブロック10の記憶して
いるデータが(0、0、0)の場合には、このデータは
MOSトランジスタ71が「オン」状態になるようにデ
コーダ60を制御する。その結果、基準抵抗値は抵抗6
1の抵抗値となる。
For example, when the data stored in the memory block 10 is (0, 0, 0), this data controls the decoder 60 so that the MOS transistor 71 is turned on. As a result, the reference resistance value is resistance 6
The resistance value is 1.

【0026】またメモリブロック10の記憶しているデ
ータが(0、1、1)の場合には、データはデコーダ6
0を介してMOSトランジスタ74を「オン」状態と
し、基準抵抗値は抵抗61と、抵抗62と、抵抗63
と、抵抗64とを加えた抵抗値になる。
When the data stored in the memory block 10 is (0, 1, 1), the data is the decoder 6
The MOS transistor 74 is turned on via 0, and the reference resistance values are the resistance 61, the resistance 62, and the resistance 63.
And the resistance 64 are added.

【0027】基準抵抗を変化させると、定電圧回路6の
出力は図7のグラフに示すように、抵抗値を大きくする
と曲線69となり、抵抗値を小さくすると曲線70とな
り、定電圧回路6の出力電圧を制御することが可能であ
る。
When the reference resistance is changed, the output of the constant voltage circuit 6 becomes the curve 69 when the resistance value is increased and the curve 70 when the resistance value is decreased, as shown in the graph of FIG. It is possible to control the voltage.

【0028】つぎに、メモリブロック10のデータの書
き込み消去方法について、図1を用いて述べる。
Next, a method of writing and erasing data in the memory block 10 will be described with reference to FIG.

【0029】メモリブロック10における3ビットのメ
モリ素子アレイ11へのデータの書き込みは、Vpp端
子17を書き込み電位にし、アドレス入力端子16にア
ドレス信号を入力する。
To write data to the 3-bit memory element array 11 in the memory block 10, the Vpp terminal 17 is set to the write potential and the address signal is input to the address input terminal 16.

【0030】書き込み先のメモリ素子が選択されたら、
データ入力端子14にデータ信号を入力する。
When the write destination memory element is selected,
A data signal is input to the data input terminal 14.

【0031】このとき、入力信号が「1」の場合には、
MONOSメモリのゲートに書き込み電圧が印加され
て、メモリ素子アレイ11に書き込みを行う。
At this time, if the input signal is "1",
A write voltage is applied to the gate of the MONOS memory to write to the memory element array 11.

【0032】入力信号が「0」の場合には、MONOS
メモリのゲートには書き込み電圧は印加されず、メモリ
素子アレイ11は非書き込み状態のままである。
When the input signal is "0", MONOS
No write voltage is applied to the gate of the memory, and the memory element array 11 remains in the non-write state.

【0033】3ビットのメモリ素子アレイ11のデータ
の消去方法は、Vpp端子17を消去電位にすること
で、全ビット同時に消去することができる。
In the method of erasing the data of the 3-bit memory element array 11, all bits can be erased at the same time by setting the Vpp terminal 17 to the erase potential.

【0034】3ビットのメモリ素子アレイ11のデータ
は電源投入時、ならびにアドレス信号による制御におい
ても、データラッチ回路12に読み込み可能である。
The data of the 3-bit memory element array 11 can be read into the data latch circuit 12 even when the power is turned on and under the control of the address signal.

【0035】なお本発明の第1の実施例ではメモリブロ
ック10を構成するメモリ素子アレイ11数は3ビット
として説明したが、ビット数は増やしてもかまわない。
たとえば、4ビットでは16種類の基準抵抗の選択が可
能であり、ビット数を増やすことにより、基準抵抗値の
補正量を細かく調整することが可能となる。
In the first embodiment of the present invention, the number of memory element arrays 11 forming the memory block 10 is 3 bits, but the number of bits may be increased.
For example, in 4 bits, 16 kinds of reference resistors can be selected, and by increasing the number of bits, it becomes possible to finely adjust the correction amount of the reference resistance value.

【0036】[0036]

【実施例2】つぎに、図2の回路ブロック図を用いて本
発明の第2の実施例における水晶発振式電子時計の構成
を説明する。
[Embodiment 2] Next, the configuration of a quartz oscillation type electronic timepiece according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the circuit block diagram of FIG.

【0037】図2に示すように、本発明の第2の実施例
における水晶発振式電子時計は、水晶振動子を時間基準
源とする発振部21と、水晶振動子の周波数を時刻表示
装置の駆動する周波数まで分周する分周部22と、表示
駆動部23と、時刻表示装置24と、発振部21と分周
部22とに一定電圧を供給するための定電圧回路26
と、この定電圧回路26の出力電圧を制御するデータを
記憶するためのメモリブロック30と、電池25とによ
り構成する。
As shown in FIG. 2, the crystal oscillation type electronic timepiece according to the second embodiment of the present invention includes an oscillating section 21 having a crystal oscillator as a time reference source and a frequency of the crystal oscillator of a time display device. A constant voltage circuit 26 for supplying a constant voltage to the frequency dividing unit 22 that divides the frequency to a driving frequency, the display driving unit 23, the time display device 24, and the oscillating unit 21 and the frequency dividing unit 22.
And a memory block 30 for storing data for controlling the output voltage of the constant voltage circuit 26, and a battery 25.

【0038】さらに、定電圧回路26は、基準抵抗器2
7と、カレントミラー型基準電圧器28と、差動増幅器
29とにより構成する。
Further, the constant voltage circuit 26 includes the reference resistor 2
7, a current mirror type reference voltage device 28, and a differential amplifier 29.

【0039】メモリブロック30は、電気的に一度だけ
書き込み可能な読み出し専用のメモリセル3個からなる
3ビットのメモリセルアレイ31と、データラッチ回路
32と、データの読み出しを制御するデータ読み出し制
御回路33とより構成する。
The memory block 30 has a 3-bit memory cell array 31 composed of three read-only memory cells that can be electrically written only once, a data latch circuit 32, and a data read control circuit 33 for controlling data read. And consist of.

【0040】つぎに、図2のメモリセルアレイ31を構
成するメモリセルの回路の一部を示す図4を用いて、メ
モリ動作について説明する。
Next, the memory operation will be described with reference to FIG. 4 which shows a part of the circuit of the memory cell which constitutes the memory cell array 31 of FIG.

【0041】図4において、メモリ素子であるnチャネ
ルMOSトランジスタ(以下メモリトランジスタと呼
ぶ)40は、ドレイン41、ソース42、ゲート43、
および基板電極44から構成される。ゲート43とソー
ス42間には第1の抵抗45を接続し、ゲート43は第
2の抵抗46およびダイオード47を介して図2におけ
る電池25の低電位(以下Vssと呼ぶ)に接続されて
いる。ドレイン41は図2における電池25の高電位
(以下Vddと呼ぶ)に接続されている。
In FIG. 4, an n-channel MOS transistor (hereinafter referred to as a memory transistor) 40 which is a memory element includes a drain 41, a source 42, a gate 43,
And the substrate electrode 44. A first resistor 45 is connected between the gate 43 and the source 42, and the gate 43 is connected to the low potential (hereinafter referred to as Vss) of the battery 25 in FIG. 2 via the second resistor 46 and the diode 47. . The drain 41 is connected to the high potential of the battery 25 in FIG. 2 (hereinafter referred to as Vdd).

【0042】さらに、情報をメモリトランジスタ40に
書き込む際、外部から負の高い書き込み電圧(以下Vp
pと呼ぶ)を供給する端子51を設け、この端子51は
ビット線48を介してソース42に接続されている。ビ
ット線48とワード線50の間は第3の抵抗49により
接続されている。
Furthermore, when writing information to the memory transistor 40, a high negative write voltage (hereinafter Vp) is applied from the outside.
(referred to as p) is provided, and this terminal 51 is connected to the source 42 via the bit line 48. The bit line 48 and the word line 50 are connected by a third resistor 49.

【0043】情報の書き込みは、端子51にビット線4
8を介して接続されたソース42とドレイン41の電位
差Vds(Vdd−Vpp)がメモリトランジスタ40
のドレイン耐圧以上になる書き込み電圧Vppを外部電
源より端子51に印加して、メモリトランジスタ40の
ドレイン−基板間の接合破壊を発生させることにより行
う。この接合破壊によりメモリトランジスタ40のドレ
イン41とソース42とは、基板電極44を通して電気
的に短絡する。
To write information, the bit line 4 is connected to the terminal 51.
The potential difference Vds (Vdd−Vpp) between the source 42 and the drain 41 connected via the memory transistor 40 is
The write voltage Vpp that is equal to or higher than the drain withstand voltage is applied to the terminal 51 from the external power source to cause the junction breakdown between the drain of the memory transistor 40 and the substrate. Due to this junction breakdown, the drain 41 and the source 42 of the memory transistor 40 are electrically short-circuited through the substrate electrode 44.

【0044】この書き込みのとき、ソース42には負の
高い書き込み電圧Vppが印加されるので、ダイオード
47は順方向となり電流が流れる。このVssからダイ
オード47、第2の抵抗46、第1の抵抗45、そして
ソース42への経路に電流が流れると、ダイオード47
の持つ抵抗の大きさは、第1の抵抗45と第2の抵抗4
6とに比べて充分小さいので、ゲート43の電位は第1
の抵抗45、第2の抵抗46の大きさによりVss−
0.6VからVpp間の任意の値を取ることが可能であ
る。
At the time of this writing, since a high negative writing voltage Vpp is applied to the source 42, the diode 47 becomes forward and a current flows. When a current flows from the Vss to the diode 47, the second resistor 46, the first resistor 45, and the source 42, the diode 47
The magnitude of the resistance of the first resistor 45 and the second resistor 4 is
Since it is sufficiently smaller than that of 6, the potential of the gate 43 is the first
Vss− depending on the sizes of the resistor 45 and the second resistor 46 of
It is possible to take any value between 0.6V and Vpp.

【0045】つまりゲート43とソース42の電位差
を、メモリトランジスタ40のしきい値電圧以上にする
ことが可能である。したがって、メモリトランジスタ4
0をオン状態で書き込みすることができる。
That is, it is possible to make the potential difference between the gate 43 and the source 42 equal to or higher than the threshold voltage of the memory transistor 40. Therefore, the memory transistor 4
It is possible to write 0 in the ON state.

【0046】一般的にエンハンスメント型のnチャネル
MOSトランジスタのドレイン耐圧は、ドレインと基板
接合のアバランシェブレークダウンや、ゲートの影響に
よる表面での電界集中や、少数キャリヤ注入の関与した
寄生バイポーラ動作により決められる。
In general, the drain breakdown voltage of an enhancement type n-channel MOS transistor is determined by avalanche breakdown of the drain-substrate junction, electric field concentration on the surface due to the influence of the gate, and parasitic bipolar operation involving minority carrier injection. To be

【0047】接合破壊自体のメカニズムは、接合破壊型
PROMと同じである。つまり書き込みにおいて、ドレ
インはドレイン耐圧より高い電圧で逆バイアスされるの
で、ブレークダウンを起こし電流が流れ出す。そして薄
い接合界面にそのほとんどの電圧が印加されるため、接
合での熱損失も大きく、不均一な接合の一部の温度が熱
暴走によって急上昇し破壊に至る。
The mechanism of the junction breakdown itself is the same as that of the junction breakdown PROM. That is, in writing, the drain is reverse-biased at a voltage higher than the drain breakdown voltage, causing a breakdown and causing a current to flow. Since most of the voltage is applied to the thin joint interface, the heat loss in the joint is large, and the temperature of a part of the non-uniform joint rapidly rises due to thermal runaway, leading to destruction.

【0048】ダイオードの接合を破壊する接合破壊型P
ROMは、PN接合のアバランシェブレークダウンのみ
が耐圧を決めるのに対し、メモリトランジスタでは前述
のように複数の効果がドレイン耐圧を低下させる。
Junction breakdown type P that destroys the junction of the diode
In the ROM, only the avalanche breakdown of the PN junction determines the breakdown voltage, whereas in the memory transistor, the drain breakdown voltage is lowered by a plurality of effects as described above.

【0049】図5のグラフにソースの電位を基準とし
た、ドレイン耐圧とゲート電圧の関係を示す。ゲート電
圧がドレイン電圧の約1/2であるときに、ドレイン耐
圧が最も低くなることは良く知られている。
The graph of FIG. 5 shows the relationship between the drain withstand voltage and the gate voltage with reference to the source potential. It is well known that the drain breakdown voltage is lowest when the gate voltage is about ½ of the drain voltage.

【0050】このように第1の抵抗45と第2の抵抗4
6の大きさの比を適切に選択し、メモリトランジスタ4
0をオン状態にして書き込みを行えば、ドレイン耐圧が
最も低い状態で書き込みを行うことが可能である。
Thus, the first resistor 45 and the second resistor 4
The size of the memory transistor 4 is selected appropriately.
When 0 is turned on and writing is performed, writing can be performed in a state where the drain breakdown voltage is the lowest.

【0051】次に情報の読み込み動作について説明す
る。以下の説明においては、ビット線48の電位が(V
dd−Vss)/2より高い状態を「1」、低い状態を
「0」と定義して説明する。
Next, the operation of reading information will be described. In the following description, the potential of the bit line 48 is (V
A state higher than dd-Vss / 2 is defined as "1", and a state lower than dd-Vss / 2 is defined as "0".

【0052】記憶した情報の読み出しはワード線50の
電位をVssにすると、接合破壊されたメモリトランジ
スタの抵抗値は、ドレイン41とソース42が短絡して
いるため第3の抵抗49の抵抗値に比べ充分小さいの
で、「1」がビット線48から出力される。
To read the stored information, when the potential of the word line 50 is set to Vss, the resistance value of the junction-disrupted memory transistor becomes the resistance value of the third resistor 49 because the drain 41 and the source 42 are short-circuited. Since it is sufficiently small compared to the above, “1” is output from the bit line 48.

【0053】それに対して、接合破壊されていない非書
き込み状態のメモリトランジスタの抵抗値は、メモリト
ランジスタ40が常に「オフ」であるため第3の抵抗4
9の抵抗値に比べ充分大きいので、「0」が情報として
読みだされる。
On the other hand, the resistance value of the memory transistor in the non-written state in which the junction is not broken is the third resistance 4 because the memory transistor 40 is always “off”.
Since it is sufficiently larger than the resistance value of 9, "0" is read out as information.

【0054】図6の回路図に、定電圧回路26における
基準抵抗器27の一実施例を示す。
The circuit diagram of FIG. 6 shows one embodiment of the reference resistor 27 in the constant voltage circuit 26.

【0055】図6に示すように、基準抵抗器27は、8
個の直列接続した抵抗61、62、63、64、65、
66、67、68と、これら8個の抵抗に並列接続した
8個のMOSトランジスタ71、72、73、74、7
5、76、77、78と、デコーダ60とにより構成す
る。
As shown in FIG. 6, the reference resistor 27 is 8
Serially connected resistors 61, 62, 63, 64, 65,
66, 67, 68 and eight MOS transistors 71, 72, 73, 74, 7 connected in parallel to these eight resistors.
5, 76, 77, 78 and a decoder 60.

【0056】つぎに、半導体集積回路装置製造後に時計
仕様に合致した図2における定電圧回路26の出力電圧
を設定するため、メモリブロック30に書き込んだデー
タを用いて、基準抵抗器27における基準抵抗値の制御
方法について、図2と図6とを用いて説明する。
Next, in order to set the output voltage of the constant voltage circuit 26 in FIG. 2 which meets the timepiece specifications after the semiconductor integrated circuit device is manufactured, the reference resistance in the reference resistor 27 is used by using the data written in the memory block 30. A value control method will be described with reference to FIGS. 2 and 6.

【0057】基準抵抗値は、メモリブロック30のデー
タラッチ回路32からの出力をデコーダ60に入力し、
MOSトランジスタ71、72、73、74、75、7
6、77、78のいずれかを「オン」させることによ
り、8種類の抵抗61、62、63、64、65、6
6、67、68のいずれかの抵抗値を選択することがで
きる。
For the reference resistance value, the output from the data latch circuit 32 of the memory block 30 is input to the decoder 60,
MOS transistors 71, 72, 73, 74, 75, 7
By turning on any one of 6, 77, 78, eight types of resistors 61, 62, 63, 64, 65, 6
A resistance value of 6, 67 or 68 can be selected.

【0058】たとえば、メモリブロック30の記憶して
いるデータが(0、0、0)の場合には、このデータは
MOSトランジスタ71が「オン」状態になるようにデ
コーダ60を制御する。その結果、基準抵抗値は抵抗6
1の抵抗値となる。
For example, when the data stored in the memory block 30 is (0, 0, 0), this data controls the decoder 60 so that the MOS transistor 71 is turned on. As a result, the reference resistance value is resistance 6
The resistance value is 1.

【0059】またさらに、メモリブロック30の記憶し
ているデータが(0、1、1)の場合には、データはデ
コーダ60を介してMOSトランジスタ74を「オン」
状態とし、基準抵抗値は抵抗61と、抵抗62と、抵抗
63と、抵抗64とを加えた抵抗値になる。
Furthermore, when the data stored in the memory block 30 is (0, 1, 1), the data “turns on” the MOS transistor 74 via the decoder 60.
In this state, the reference resistance value is the resistance value obtained by adding the resistance 61, the resistance 62, the resistance 63, and the resistance 64.

【0060】基準抵抗を変化させると定電圧回路26の
出力は図7に示すように、抵抗値を大きくすると曲線6
9となり、抵抗値を小さくすると曲線70となり、定電
圧回路26の出力電圧を制御することが可能である。
When the reference resistance is changed, the output of the constant voltage circuit 26 shows a curve 6 when the resistance value is increased as shown in FIG.
When the resistance value is reduced to 9, the curve becomes 70 and the output voltage of the constant voltage circuit 26 can be controlled.

【0061】なお本発明の第2の実施例ではメモリブロ
ック30を構成するメモリセルアレイ31数を3ビット
とし説明したが、ビット数は増やしてもかまわない。
In the second embodiment of the present invention, the number of memory cell arrays 31 forming the memory block 30 has been described as 3 bits, but the number of bits may be increased.

【0062】たとえば、メモリセルアレイ3が14ビッ
トでは16種類の基準抵抗の選択が可能であり、ビット
数を増やすことにより、基準抵抗値の補正量を細かく調
整することが可能となる。
For example, when the memory cell array 3 has 14 bits, 16 kinds of reference resistors can be selected, and by increasing the number of bits, the correction amount of the reference resistance value can be finely adjusted.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
製造バラツキなどで変動する基準抵抗を半導体集積回路
装置ができた後に、基準抵抗値を補正し、定電圧値を最
も良い値に設定することができる。したがって、時計仕
様に最も合致した定電圧によって低消費電流による長寿
命化、および、電圧変動の大きい電池を用いたときの、
周波数安定性の改良などその効果は大きい。
As described above, according to the present invention,
After the semiconductor integrated circuit device has a reference resistance that fluctuates due to manufacturing variations or the like, the reference resistance value can be corrected and the constant voltage value can be set to the best value. Therefore, when the constant voltage that best matches the watch specifications is used to extend the life due to low current consumption, and when batteries with large voltage fluctuations are used,
The effect is large, such as the improvement of frequency stability.

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

【図1】本発明の第1の実施例における水晶発振式電子
時計を示す回路ブロック図である。
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a crystal oscillation type electronic timepiece according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例における水晶発振式電子
時計を示す回路ブロック図である。
FIG. 2 is a circuit block diagram showing a crystal oscillation type electronic timepiece according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例におけるメモリ素子アレ
イを示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a memory device array according to a first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施例におけるメモリセルを示
す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a memory cell according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例におけるメモリセルの情
報の書き込み例を示し、メモリトランジスタのドレイン
耐圧とゲート電圧の関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing an example of writing information in a memory cell according to the second embodiment of the present invention, showing a relationship between a drain breakdown voltage and a gate voltage of a memory transistor.

【図6】本発明の実施例における基準抵抗器を示す回路
図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a reference resistor according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例における電源電圧と定電圧回路
の出力の関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the power supply voltage and the output of the constant voltage circuit in the example of the present invention.

【図8】従来例における水晶発振式電子時計を示す回路
ブロック図である。
FIG. 8 is a circuit block diagram showing a crystal oscillation type electronic timepiece in a conventional example.

【図9】従来例における定電圧回路を示す回路図であ
る。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a constant voltage circuit in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 発振部 2 分周部 3 表示駆動部 4 時刻表示装置 6 定電圧回路 10 メモリブロック 1 oscillator 2 frequency divider 3 display driver 4 time display device 6 constant voltage circuit 10 memory block

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水晶振動子を時間基準源とし、水晶振動
子の周波数を時刻表示装置の駆動する周波数まで分周す
る分周部と、カレントミラー型基準電圧器と差動増幅器
とを備える定電圧回路と、電気的に書き込み消去が可能
なMONOS(金属−酸化膜−窒化膜−酸化膜−半導
体)構造のメモリ素子アレイと、メモリ素子アレイへの
情報の入出力と書き込み消去を制御するデータI/O制
御回路とアドレス制御回路とを備えるメモリブロックと
を有し、定電圧回路はカレントミラー型基準電圧器に抵
抗と並列接続したMOSトランジスタを有し、MOSト
ランジスタのゲートをメモリブロックからの出力により
制御して抵抗の値を変え定電圧回路の定電圧値を補正す
ることを特徴とする水晶発振式電子時計。
1. A constant unit comprising a crystal unit as a time reference source, a frequency dividing unit for dividing the frequency of the crystal unit up to a frequency for driving a time display device, a current mirror type reference voltage unit and a differential amplifier. A voltage circuit, an electrically erasable MONOS (metal-oxide film-nitride film-oxide film-semiconductor) structure memory element array, and input / output of information to and from the memory element array and data for controlling writing / erasing A constant voltage circuit has a MOS transistor connected in parallel with a resistor in a current mirror type reference voltage device, and a gate of the MOS transistor is connected to the memory block having an I / O control circuit and an address control circuit. A crystal oscillation electronic timepiece characterized by controlling the output to change the resistance value to correct the constant voltage value of a constant voltage circuit.
【請求項2】 水晶振動子を時間基準源とし、水晶振動
子の周波数を時刻表示装置の駆動する周波数まで分周す
る分周部と、カレントミラー型基準電圧器と差動増幅器
とを備える定電圧回路と、電気的に一度だけ書き込み可
能な読み出し専用のメモリセルアレイとデータの読み出
しを制御するデータ読み出し制御回路からなるメモリブ
ロックとを有し、定電圧回路はカレントミラー型基準電
圧器に抵抗と並列接続したMOSトランジスタを有し、
MOSトランジスタのゲートをメモリブロックからの出
力により制御して抵抗の値を変え定電圧回路の定電圧値
を補正することを特徴とする水晶発振式電子時計。
2. A constant unit comprising a crystal oscillator as a time reference source, a frequency dividing unit for dividing the frequency of the crystal oscillator to a frequency for driving the time display device, a current mirror type reference voltage device and a differential amplifier. It has a voltage circuit, a read-only memory cell array that is electrically writable only once, and a memory block composed of a data read control circuit that controls the reading of data.The constant voltage circuit includes a current mirror type reference voltage device and a resistor. It has MOS transistors connected in parallel,
A quartz oscillation electronic timepiece characterized in that the gate of a MOS transistor is controlled by the output from a memory block to change the resistance value and correct the constant voltage value of a constant voltage circuit.
【請求項3】 電気的に一度だけ書き込み可能な読み出
し専用のメモリセルアレイを構成するメモリセルは、メ
モリ素子であるnチャネルMOSトランジスタと、書き
込み電圧を供給する端子と、抵抗値を比較するための抵
抗とにより構成されることを特徴とする請求項2に記載
の水晶発振式電子時計。
3. A memory cell that constitutes a read-only memory cell array that can be electrically written only once is for comparing an n-channel MOS transistor which is a memory element, a terminal for supplying a write voltage, and a resistance value. The crystal oscillation type electronic timepiece according to claim 2, which is configured by a resistor.
JP5271209A 1993-04-09 1993-10-05 Quartz oscillation type electronic time piece Pending JPH075278A (en)

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