JPH0918233A - Cr発振回路 - Google Patents

Cr発振回路

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JPH0918233A
JPH0918233A JP16031895A JP16031895A JPH0918233A JP H0918233 A JPH0918233 A JP H0918233A JP 16031895 A JP16031895 A JP 16031895A JP 16031895 A JP16031895 A JP 16031895A JP H0918233 A JPH0918233 A JP H0918233A
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JP
Japan
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element group
resistance
circuit
inverting
elements
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JP16031895A
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English (en)
Inventor
Katsuaki Mori
勝明 毛利
Osamu Udagawa
修 宇田川
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明のCR発振回路においては、抵抗素子
R1、R2の両端に、制御信号により制御されるスイッ
チSW1乃至SW4を設け、このスイッチSW1乃至S
W4により、動作時に所定の抵抗素子を選択した場合、
選択されない抵抗素子を、回路から電気的に完全に独立
させる構成する。 【効果】 本発明によれば、回路の動作時における総容
量は容量素子の容量値Cと、選択された抵抗素子と基板
との間に形成されるジャンクション容量Cjのみでるの
で、CR発振回路の設計を従来に比較して容易なものと
すると共に、その動作において、所望の発振周波数を得
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はCR発振回路のうち、容
量を制御することによって発振周波数を制御するCR発
振回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より各種の電子回路に用いられてい
る、発振周波数が可変(2種類)のCR発振回路の代表
的な一例として、以下、図3の回路図を参照して説明す
る。図3において、制御信号OPは発振回路の動作を制
御する外部からの制御信号であり、直接またはインバー
タInv1を介して、スイッチSW1、SW2の制御端
子に接続されている。通常このSW1、SW2はN型ト
ランジスタ及びP型トランジスタにより構成されてい
る。またSW1の一端には抵抗素子R1の一端が、また
SW2の一端には抵抗素子R2の一端がそれぞれ接続さ
れている。R1の他端及びR2の他端には、初段のイン
バータInv2の入力が接続され、Inv2の出力は2
段目のインバータInv3の入力に、Inv3の出力は
3段目のインバータInv3に接続されている。Inv
3の出力はSW1、SW2の他端に接続されている。ま
た容量素子C1の一端はInv1の入力に、他端はIn
v2の出力に接続されている。またInv2の入力に
は、オーバー電圧除去用のダイオードD1、D2が接続
されている。また抵抗素子R1、R2と半導体基板(以
下、単に基板と称する。)との間には、後述するジャン
クション容量Cj1、Cj2が形成される。
【0003】従来のCR発振回路においては、制御信号
OPからの電圧によって、スイッチSW1、SW2を制
御し、抵抗素子R1、R2をどちらかを選択することに
より、CR発振回路の発振周波数を制御しており、3段
目のインバータInv4の出力を発振回路の出力として
取り出している。
【0004】ここで回路に接続される抵抗素子の抵抗値
をR、容量素子の容量値をC、定数をAとすれば、回路
より得られる発振周波数Fは、 F=1/(ACR)…(式1) と表すことができる。
【0005】図3に示すようなCR発振回路において
は、近年の半導体装置の低消費電力の流れと同様に、そ
の低消費電力化が求められている。以下、上記に説明し
たCR発振回路の、低消費電力化について説明する。こ
こで動作電圧については、回路設計上決定されるため、
低消費電流化の対策について説明する。
【0006】図3に示すようなCR発振回路の消費電流
Icrは、回路を構成する容量の充放電電流と、初段の
インバータが動作する際に、インバータを構成するN型
及びP型トランジスタが両方ONになった場合に、両方
のトランジスタに電源電圧から流れる貫通電流の和で求
められる。従って動作電圧をV、発振周波数をF、容量
値をC、抵抗値をRとすれば、充放電電流は2CVFで
表され、また初段のインバータInv2の貫通電流をI
dinとすれば、 Icr=2CVF+Idin…(式2) と表すことができる。
【0007】従って消費電流Icrを低減するためには
F、C及びVを低減し、充放電電流を低減させ、且つ、
初段のインバータを構成するトランジスタのコンダクタ
ンスgmを低減させ、トランジスタの貫通電流を低減さ
せればよい。
【0008】しかしながら(式2)において、発振周波
数F及び動作電圧Vは回路の仕様により決定されるた
め、低消費電流化の対策としてその値を変化させること
は困難である。また初段インバータの貫通電流Idin
は、動作電圧が低く設定されている場合には、充放電電
流の方がその値は大きく、よって貫通電流を低減するよ
りも、充放電電流を低減させる方が、低消費電流化の対
策にとっては効果が大きい。従って従来のCR発振回路
では、容量素子の容量値Cを低減することによって回路
の低消費電力化を図っている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
CR発振回路においては、低消費電力化は容量値Cを低
減することにより実現している。しかしながらCR発振
回路の発振周波数は、前述した(式1)により決定され
るため、所望の発振周波数を得ようとする場合には、容
量素子の容量値Cを低減させた分、抵抗素子の抵抗値R
を大きく設定する必要がある。
【0010】上記のようなCR発振回路では、回路を構
成する抵抗素子は、基板の導電型とは反対の導電型の不
純物を導入した、拡散抵抗が用いられているのが一般的
である。そしてこの抵抗素子の抵抗値Rの調整は、素子
の基板での設計段階において、基板内に形成する拡散抵
抗のディメンジョンを調整することにより行っている。
拡散抵抗のディメンジョンの調整は、抵抗幅Wと抵抗長
Lとで行い、抵抗値Rを大きくする場合には、抵抗幅W
を短くするか、抵抗長Lを長くすることにより行ってい
る。
【0011】但し、この拡散抵抗は基板の導電型とは反
対の導電型により形成されているため、拡散抵抗と基板
との界面においてジャンクション容量Cjが形成される
こととなる。このジャンクション容量Cjは、図3の回
路図に示すCj1、Cj2のように、各抵抗素子R1、
R2と基板間に接続された構成となる。
【0012】このジャンクション容量Cjは、拡散抵抗
と基板との界面の面積に比例するため、抵抗値Rと比例
関係にある。従って低消費電力化のために容量値Cを低
減し、抵抗値Rを大きくすると、このRの増大にともな
ってジャンクション容量Cjが増加することとなる。
【0013】前述のようにCR発振回路の発振周波数は
(式1)によって表されるが、回路が動作している際の
容量値の総和は、回路に接続されている容量Cと、制御
信号によって選択された抵抗素子と基板との間に形成さ
れるCjの和となる。そして制御信号により選択されず
に回路から切り放された他方の抵抗素子と基板との間に
形成されるジャンクション容量Cjの影響をも受けるこ
とが、発明者によって見い出された。
【0014】例えば図3に示した従来のCR発振回路に
おいては、制御信号OPによりR2が回路に接続される
ように選択した場合、回路の容量値の総和はインバータ
に並列に接続されている容量素子の容量値Cと、制御信
号により選択された抵抗素子R2と基板との間のジャン
クション容量Cj2との和となり、さらに制御信号によ
り選択されなかった抵抗素子R1と基板とのジャンクシ
ョン容量Cj1の影響をうける。これはR1の一端はス
イッチSW1により回路から切り放されているが、他端
は回路とは接続されたままの状態となっているため、そ
のジャンクション容量Cj1が回路の動作、例えば発振
周波数の変動に影響を与えると考えられる。
【0015】制御信号により選択されなかった抵抗素子
のジャンクション容量の影響により、例えば回路の設計
段階にて予め設定した回路の容量値の総和に対して誤差
が生じ、所望の発振周波数を得ることが困難となってい
る。従来まで、このジャンクション容量の影響を考慮し
て回路の設計を行っているが、これによりCR発振回路
の設計を困難なものとしている。またこのジャンクショ
ン容量を正確に把握して回路を設計することも現状では
困難である。
【0016】以上のようにCR発振回路の低消費電力化
の流れと共に、容量素子の容量値Cを低減させ、それに
より抵抗素子の抵抗値Rを大きくする必要が生じたた
め、この抵抗素子によって生じるジャンクション容量の
問題が顕著となり、この問題を解決する必要が生じてき
た。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は上記に示したよ
うな問題点を解決するために、次に示すような回路構成
を提供する。すなわち、従属接続された偶数段の反転素
子よりなる第一反転素子群と、前記第一反転素子群の入
力に一端が、出力に他端が接続された容量素子と、前記
第一反転素子群の出力に入力が接続された奇数段の反転
素子よりなる第二反転素子群と、一端が前記第一反転素
子群の入力に接続され、外部信号により制御される複数
のスイッチング素子からなる第一スイッチング素子群
と、前記第一スイッチング素子群を構成するスイッチン
グ素子の他端に一端が接続された複数の抵抗素子からな
る抵抗素子群と、前記抵抗素子群を構成する抵抗素子の
他端に一端が接続され、他端が前記第二反転素子群の出
力に接続された、外部信号により制御される複数のスイ
ッチング素子からなる第二スイッチング素子群とを具備
するCR発振回路を提供する。
【0018】
【作用】本発明のCR発振回路には、発振周波数を決定
する素子である抵抗素子の両端に、制御信号により制御
されるスイッチを有する。その動作において、所望の発
振周波数を得るためにスイッチを制御し、所定の抵抗素
子を選択した場合、選択されなかった抵抗素子は、回路
から電気的に完全に独立することになる。従ってCR発
振回路の設計においては、インバータに並列に接続され
た容量の容量値Cと、制御信号によって選択された抵抗
素子と基板との間に形成される、ジャンクション容量の
みを考慮して設計すればよく、CR発振回路の設計が容
易になると共に、またその動作においても、所望の発振
周波数を得ることができる。
【0019】
【実施例】本発明の実施例について、以下図面を参照し
て説明する。本発明の第一の実施例による、CR発振回
路を構成する素子及びその接続関係については、大部分
は従来のCR発振回路と同様である。従って、同一の素
子に関しては、図3に示す従来のCR発振回路を構成す
る素子と同一の符号を記してある。
【0020】まずその回路構成について説明する。図1
において、制御信号OPは発振回路の動作を制御する外
部からの制御信号であり、直接またはインバータInv
1を介して、スイッチSW1、SW2の制御端子に接続
されている。通常このSW1、SW2はN型トランジス
タ及びP型トランジスタにより構成されている。またス
イッチSW1の一端には抵抗素子R1の一端が、またS
W2の一端には抵抗素子R2の一端がそれぞれ接続され
ている。R1の他端及びR2の他端には、前述のスイッ
チSW1、SW2と同様に制御信号OPにより制御され
るスイッチSW3、SW4の一端が接続されている。こ
のスイッチSW3、SW4はスイッチSW1、SW2に
同期しており、抵抗素子R1またはR2を回路より電気
的に完全に独立とさせることを目的として接続されてい
る。スイッチSW3、SW4の他端には初段のインバー
タInv2の入力が接続され、Inv2の出力は2段目
のインバータInv3の入力に、Inv3の出力は3段
目のインバータInv3に接続されている。Inv3の
出力はSW1、SW2の他端に接続されている。また容
量素子C1の一端はInv1の入力に、他端はInv2
の出力に接続されている。またInv2の入力には、オ
ーバー電圧除去用のダイオードD1、D2が接続されて
いる。また抵抗素子R1、R2と基板との間には、ジャ
ンクション容量Cj1、Cj2が形成される。
【0021】本発明によるCR発振回路においては、制
御信号OPからの電圧によって、SW1乃至SW4を制
御し、回路に接続される抵抗素子R1、R2のどちらか
を選択することにより、CR発振回路の発振周波数を制
御しており、3段目のインバータInv4の出力を発振
回路の出力として取り出している。
【0022】本発明の実施例における特徴は、従来の回
路と比較して抵抗R1、R2それぞれの両端に制御信号
OPを具備した点であり、回路の基本的な動作は従来と
同様であるため、説明を省略する。
【0023】次に本発明の実施例によるCR発振回路の
特徴について、その効果を交えて説明する。本発明のC
R発振回路には、発振周波数を決定する素子である抵抗
素子R1、R2の両端に、制御信号OPにより制御され
るスイッチSW1乃至SW4を有する。その動作におい
て、所望の発振周波数を得るためにOPによりスイッチ
SW1乃至SW4を制御し、抵抗素子R1を選択した場
合、抵抗素子R2の両端に接続されたSW1及びSW3
はOFFとなるので、抵抗素子R2は回路から電気的に
完全に独立することとなる。このため回路における容量
値の総和は、インバータに並列に接続された容量の容量
値Cと、OPによって選択された抵抗素子R1と基板と
の間に形成されるジャンクション容量Cj1との和とな
り、OPにより選択されなかった抵抗素子R2と基板と
の間に形成されるジャンクション容量Cj2は、この抵
抗素子R2が回路から電気的に完全に独立しているた
め、回路の動作に影響を与えることがない。従ってCR
発振回路の設計においては、インバータに並列に接続さ
れた容量の容量値Cと、OPによって選択された抵抗素
子と基板との間に形成されるジャンクション容量Cjの
みを考慮すればよく、またその動作においても所望の発
振周波数を得ることができる。
【0024】すなわち本発明によれば、CR発振回路の
設計が従来に比べて容易となると共に、抵抗素子の両端
にスイッチを付加するのみで所望の発振周波数を得るこ
とができる。
【0025】上記の第一の実施例においては、2種類の
発振周波数を得ることができるCR発振回路について説
明したが、勿論2種類以上の発振周波数を得ることがで
きるCR発振回路についても、本発明を実施することが
できる。この場合、発振させる周波数の種類に応じて複
数の抵抗素子を有するため、その抵抗の両端に制御信号
によって制御されるスイッチを設ければよい。またイン
バータの数、ダイオードについても上記の実施例に限定
されるものではなく、種々の態様で本発明を実施するこ
とが可能である。
【0026】この例として図2に示すようなCR発振回
路が挙げられるが、これを第二の実施例とする。第二の
実施例では、異なった3種類の発振周波数の信号を発生
させることができ、抵抗値が異なるそれぞれの抵抗素子
の両端に、制御信号OP1乃至OP3により制御される
スイッチSW1乃至SW6を有する。尚、第一の実施例
と同様の素子については、同様の符号を記している。制
御信号OP1乃至OP3に与える信号は、所望の発振周
波数に対応する抵抗素子が選択されるように、いずれか
に信号を与えればよい。
【0027】第二の実施例の効果としては、第一の実施
例の効果と同様に、選択されていない抵抗素子を回路か
ら電気的に完全に独立にすることができるので、選択さ
れていない抵抗素子と基板との間に形成されるジャンク
ション容量の影響を受けることがなく、CR発振回路の
設計が従来に比べて容易となると共に、抵抗素子の両端
にスイッチを付加するのみで所望の発振周波数を得るこ
とができる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、CR発振回路において
所定の抵抗素子を選択した場合、選択されなかった抵抗
素子は回路から電気的に完全に独立となる。従ってCR
発振回路の設計においては、インバータに並列に接続さ
れた容量の容量値Cと、OPによって選択された抵抗素
子と基板との間に形成される、ジャンクション容量のみ
を考慮して設計すればよい。すなわちCR発振回路の設
計を従来に比較して容易なものとし、またその動作にお
いても、所望の発振周波数を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例によるCR発振回路の回
路図。
【図2】本発明の第二の実施例によるCR発振回路の回
路図。
【図3】従来例によるCR発振回路の回路図。
【符号の説明】
OP 制御信号 Inv1、Inv2、Inv3、 Inv4、Inv5、Inv6 インバータ SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6
スイッチ R1、R2、R3 抵抗素子 C1 容量素子 D1、D2 ダイオード Cj1、Cj2 ジャンクション容量

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 並列に接続された複数の抵抗素子と、前
    記抵抗素子のそれぞれの一端に一端が接続され、外部信
    号により制御される複数のスイッチング素子からなる第
    一スイッチング素子群と、前記抵抗素子の他端に入力端
    が接続され、前記第一スイッチング素子の他端に出力端
    が接続された3以上の奇数の反転素子が従属接続された
    反転素子群と、前記抵抗素子の他端に一端が接続され、
    前記反転素子群の所定の偶数段目のインバータの出力端
    に他端が接続された容量素子とを有するCR発振回路に
    おいて、 前記抵抗素子のそれぞれの他端と前記反転素子群の入力
    端との間に前記外部信号により制御される複数のスイッ
    チング素子からなる第二スイッチング素子群を有するこ
    とを特徴とするCR発振回路。
  2. 【請求項2】 従属接続された偶数段の反転素子よりな
    る第一反転素子群と、 前記第一反転素子群の入力端に一端が、出力端に他端が
    接続された容量素子と、 前記第一反転素子群の出力端
    に入力端が接続された奇数段の反転素子よりなる第二反
    転素子群と、 一端が前記第一反転素子群の入力端に接続され、外部信
    号により制御される複数のスイッチング素子からなる第
    一スイッチング素子群と、 前記第一スイッチング素子群を構成するスイッチング素
    子の他端に一端が接続された複数の抵抗素子からなる抵
    抗素子群と、 前記抵抗素子のそれぞれの他端に一端が接続され、他端
    が前記第二反転素子群の出力端に接続された、外部信号
    により制御される複数のスイッチング素子からなる第二
    スイッチング素子群とを具備することを特徴とするCR
    発振回路。
  3. 【請求項3】 前記抵抗素子は半導体基板内に不純物を
    拡散した拡散抵抗素子であることを特徴とする請求項1
    または2記載のCR発振回路。
  4. 【請求項4】 並列に接続された複数の抵抗素子からな
    る抵抗素子群と、前記抵抗素子群と並列に接続された奇
    数段の反転素子からなる反転素子群と、前記反転素子群
    の入力端に一端が、前記反転素子の偶数段目の出力端に
    他端が接続された容量素子と、前記抵抗素子の任意の一
    つのみを前記反転素子群に接続させる第一手段とを具備
    するCR発振回路において、 前記第一手段により前記反転素子群に接続された抵抗素
    子を除く全ての抵抗素子を前記反転素子群から電気的に
    絶縁する第二手段を有することを特徴とするCR発振回
    路。
JP16031895A 1995-06-27 1995-06-27 Cr発振回路 Withdrawn JPH0918233A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006191262A (ja) * 2005-01-05 2006-07-20 Rohm Co Ltd Cr発振回路
US7271670B2 (en) 2004-11-10 2007-09-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. CR oscillation circuit
JP2010154449A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Seiko Epson Corp 発振回路、集積回路装置及び電子機器

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