JPH11186849A - 発振回路 - Google Patents

発振回路

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JPH11186849A
JPH11186849A JP9354941A JP35494197A JPH11186849A JP H11186849 A JPH11186849 A JP H11186849A JP 9354941 A JP9354941 A JP 9354941A JP 35494197 A JP35494197 A JP 35494197A JP H11186849 A JPH11186849 A JP H11186849A
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JP
Japan
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circuit
oscillation
current
output
power consumption
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JP9354941A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Kurisu
康弘 栗栖
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した発振状態において、使用するモード
により消費電力を切り替え可能とし、一つの発振回路で
様々な発振形態をとり得るようにする。 【解決手段】 周波数選択作用をする受動回路を接続す
るための接続回路と、この回路に接続して自励振動をな
すように帰還増幅作用をする能動回路と、この能動回路
に供給される電流路に介在される電流制限回路とを備え
た発振回路であって、前記電流制限回路は、前記発振回
路の出力を受けて動作するプロセッサによって前記電流
路の電流が制限されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル回路、
とりわけ携帯用小型電子機器用の集積回路内で使用され
る発振回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】携帯用小型電子機器用の集積回路は、消
費電力を低減するためにCMOS(相補型MOS)回路
が多く採用されている。そして基準周期を決める発振回
路も、小型化や組立易さの点で水晶発振器を用いること
が多い。ところが、電池式のディジタルウオッチ等で
は、全消費電力の大半をこの水晶発振器で消費している
ため、電池寿命を長くするためにはこの発振回路におけ
る電力消費を低く抑えることが必須であり、また電力消
費が少ないほど電源の小型化、軽量化や電池交換の手間
が少なくなる等の利点が多い。
【0003】従来の発振回路として、特開昭53−38
248号公報に記載されたものが知られている。図5
は、この従来の発振回路の構成を示したもので、電源投
入時に発振開始に必要な電源電圧をVstart、安定
した発振状態を保つのに必要な電源電圧をVholdと
すると、発振検出回路17によってVstartとVh
oldとを切り替えるような構成になっている。このV
startとVholdとは、(数1)なる関係があ
る。
【0004】
【数1】Vstart>Vhold これにより、すみやかに安定発振を行わせるようにし、
発振安定状態の消費電力を減少させている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一般に携帯用に使用す
る小型電子機器において、通常使用するモードと待機す
るモードとがあり、待機するモードでは、通常使用する
モードに比べてさらに少ない消費電力が要求される。
【0006】しかしながら、上記従来の発振回路では、
一度安定した発振状態になると、待機するモードと通常
使用するモードとを区別して消費電力を切り替えられな
いという問題があった。
【0007】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、安定した発振状態において使用するモードにより
消費電力が切り替え可能となり、一つの発振回路で様々
な発振形態をとり得る発振回路を提供することを目的と
するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の発振回路は、周波数選択作用をする受動回
路を接続するための接続回路と、この回路に接続して自
励振動をなすように帰還増幅作用をする能動回路と、こ
の能動回路に供給される電流路に介在される電流制限回
路とを備えた発振回路であって、前記電流制限回路は、
前記発振回路の出力を受けて動作するプロセッサによっ
て前記電流路の電流が制限されることを特徴とするもの
である。
【0009】ここで、前記電流制限回路は、状態保持手
段を備え、その状態保持手段の状態に応じて前記電流路
に介在される抵抗値が変化するとしてもよい。
【0010】さらに、前記状態保持手段は、前記プロセ
ッサの命令実行により状態が変化するとしてもよい。
【0011】上記の各発振回路は、前記電流制限回路
は、前記電流路の電流の制限を多段階に行うとしてもよ
い。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図1ないし図4を用いて詳細に説明する。図1は本
発明の実施の形態における発振回路の構成を示したもの
で、1,2はそれぞれ水晶振動子(図示せず)に接続さ
れる端子XT,NXT、3は発振の帰還抵抗、4,5は
それぞれ発振インバータとして作用するトランジスタ、
6,7はそれぞれ電源VDD,VSSに接続されたトラ
ンジスタ、8,9はそれぞれトランジスタ4とトランジ
スタ6,トランジスタ5とトランジスタ7との間に接続
されたトランジスタ、10,11はそれぞれトランジス
タ6,7と並列に接続された電流制限用の抵抗、12,
13はそれぞれトランジスタ8,9と並列に接続された
電流制限用の抵抗、17は発振が安定したことを検出す
る発振検出回路、16は発振波形を整形する波形整形回
路、18はトランジスタ8,9を制御して電流を制御す
る電流制御回路、14は発振検出回路17の出力を反転
させてトランジスタ7のゲートに入力するインバータ、
15は電流制御回路18の出力を反転させてトランジス
タ9のゲート入力するインバータ、19は電流制御回路
18を制御するマイクロプロセッサ、20は命令を格納
したROMである。
【0013】以上のように構成された発振回路につい
て、以下、その動作を説明する。トランジスタ4,5に
より構成された発振インバータ出力は波形整形回路16
にて波形整形され、発振検出回路17やマイクロプロセ
ッサ20、その他の回路に供給される。
【0014】発振検出回路17は波形整形回路16より
出力された信号を入力信号xinとしており、この入力
信号xinの発振が正常状態であれば発振検出回路17
の出力Q10は「1」(高レベル)、そうでないとき、
すなわち非発振時や発振出力が不充分なときには出力Q
10は「0」(低レベル)となるもので、その回路構成
例は後で述べる。
【0015】発振検出回路17の出力Q10は、インバ
ータ14を介してトランジスタ7のゲートに入力され、
また直接にトランジスタ6のゲートに入力されるように
なっていて、これらトランジスタ6,トランジスタ7が
スイッチング素子として作用する。
【0016】また、マイクロプロセッサ19は、ROM
20に格納されている命令により電流制御回路18を制
御する。この電流制御回路18の出力Q20は、非発振
時や発振出力が不充分なときやマイクロプロセッサをリ
セットするといった初期状態であれば「0」(低レベ
ル)、発振が安定状態で命令により「1」(高レベル)
や「0」(低レベル)にし得るもので、その回路構成例
は後で述べる。
【0017】電流制御回路18の出力Q20は、インバ
ータ15を介してトランジスタ9のゲートに入力され、
また直接にトランジスタ8のゲートに入力されるように
なっていて、これらトランジスタ8,トランジスタ9が
スイッチング素子として作用する。
【0018】このように構成した発振回路では、従来回
路の帰還増幅作用をするインバータに2段階の電流制限
回路が付加されている。つまり、スイッチング素子とし
て形成したトランジスタ6,7,8,9のオン抵抗値を
R(6),R(7),R(8),R(9)とし抵抗1
0,11,12,13の抵抗値をR10,R11,R1
2,R13とするとき、インバータと電源VDD,VS
Sとの間の電流路に付加される抵抗値は(数2),(数
3)のRp,Rnで表わされる。
【0019】
【数2】Rp=R10・R(6)/(R10+R
(6))+R12・R(8)/(R12+R(8))
【0020】
【数3】Rn=R11・R(7)/(R11+R
(7))+R13・R(9)/(R13+R(9)) したがって、まず電源を投入して水晶振動子での自励振
動を開始させるとき、発振検出回路17の出力Q10は
「0」であるからトランジスタ6,7はオン、つまり導
通状態にあり、電流制御回路18の出力Q20は「0」
であるからトランジスタ8,9はオン、つまり導通状態
にある。これらトランジスタ6,7,8,9のオン抵抗
を充分に小さな値となるようにしておくと、このとき
(数2),(数3)のRp,RnはR(6)⇒0,R
(7)⇒0,R(8)⇒0,R(9)⇒0となることか
らいずれも零に近づく(⇒0はゼロに近似することを示
す、以下同様)。
【0021】こうしてトランジスタ4,5からなるイン
バータには電源電圧VDD−VSSがほとんどそのまま
印加されて発振状態は速やかに安定する。安定し始めた
水晶振動子の発振出力は波形整形回路16で波形整形さ
れ、発振検出回路17の入力信号xinとなるから、こ
のとき発振検出回路17の出力Q10は「0」から
「1」になってトランジスタ6,7をオフにする。この
ため(数2),(数3)のRp,RnはR(6)⇒∞,
R(7)⇒∞,R(8)⇒0,R(9)⇒0となるから
それぞれR10,R11と等しくなり、ここでの電圧降
下によってトランジスタ4,5からなるインバータの動
作電圧は充分小さくできる(⇒∞は無限大に近似するこ
とを示す、以下同様)。
【0022】さらに電流を制限させるとき、すなわち命
令の格納されているROM20とマイクロプロセッサ1
9により電流制御回路18の出力Q20を「0」から
「1」にすることにより(数2),(数3)のRp,R
nはR(6)⇒∞,R(7)⇒∞,R(8)⇒∞,R
(9)⇒∞となるからそれぞれ(R10+R12),
(R11+R13)と等しくなり、ここでの電圧降下に
よってトランジスタ4,5からなるインバータの動作電
圧はさらに充分小さくできる。
【0023】図2は、発振検出回路17の構成を示した
ものである。図2において、21は、クロック信号xi
nを入力し、複数のリセット付きフリップフロップとゲ
ート回路からなるカウンタ回路、22は、入力クロック
信号としてカウンタ回路21のオーバーフロー信号Qa
を使用し、電源VDDをデータ入力として構成されたリ
セット付きフリップフロップである。
【0024】このように構成された発振検出回路17
は、電源投入時にカウンタ回路21の出力Qaは、入力
クロック信号xinが正常でないとき、すなわち非発振
時や発振出力が不充分なときリセット信号により「0」
となる。また、フリップフロップ22の出力Q10は、
入力クロック信号であるQaが「0」であり、リセット
信号により「0」となる。
【0025】発振が安定し、クロック信号xinがカウ
ンタ回路21に正常に入力され、xinを一定期間カウ
ントするとカウンタ回路21の出力Qaは「1」とな
り、フリップフロップ22の出力Q10は「1」とな
る。
【0026】図3は、電流制限回路18の構成を示した
ものである。図3において、53、54はそれぞれアド
レスバス,データバスであり、51はアドレスバス53
のアドレス値をデコードするアドレスデコーダであり、
52はアドレスデコーダ51の出力信号と書き込みイネ
ーブル信号55を入力とするアンドゲートであり、50
は、アンドゲート52の出力をラッチ信号とし、データ
バス54のデータ値を入力とするリセット付きレジスタ
である。
【0027】以上のように構成された電流制限回路18
は、レジスタ50の出力Q20が初期状態リセット信号
により「0」となる。レジスタ50は特定のアドレスが
割り付けされている。命令を格納している図1のROM
20から書込み命令を受けたマイクロプロセッサ19
は、この命令により特定のアドレスとデータ値とをそれ
ぞれアドレスバス53とデータバス54とに出力する。
アドレスデコーダ51はこのアドレスをデコードし、ア
ドレスデコーダ51の出力が「1」となり、この状態の
間に書き込みイネーブル信号55が「1」から「0」に
変化するとき、すなわちアドレスデコーダ51の出力が
高レベルで書き込みイネーブル信号が高レベルから低レ
ベルへ変化したときデータバス54よりデータ値がレジ
スタ50に取り込まれる。電流を制限させるときはデー
タ値「1」、電流を制限しないときデータ値「0」がレ
ジスタ50へ取り込まれるようになっている。
【0028】図4は、この電流制御回路18の電流制御
回路出力Q20が変化するまでの入出力波形を示す図で
あり、同図(a)はリセット信号、同図(b)はデータ
バス54のデータ値、同図(c)はアドレスバス53の
アドレス値をデコードしたアドレスデコーダ51の出
力、同図(d)はレジスタ50の書き込みイネーブル信
号55、同図(e)はレジスタ50の出力Q20であ
る。
【0029】初期状態リセット信号が「0」のときレジ
スタ50のQ20は「0」か「1」かの状態となり、リ
セット信号が「1」のときレジスタ50のQ20は
「0」となる。その後リセット信号が「0」となるが、
レジスタ50のQ20は「0」のままである。
【0030】次に命令によってアドレスが出力されると
アドレス値をデコードした信号が同図(c)のようにな
り、同図(d)の書き込みイネーブル信号の立ち下がり
に同期してレジスタ50は同図(b)のデータ値をラッ
チして、レジスタ50の出力Q20は同図(e)のよう
になる。
【0031】以上のように、命令により電流制御回路の
出力Q20を「1」とすることで図1のインバータ15
を介してトランジスタ9のゲートに供給され、また直接
にトランジスタ8のゲートに供給されるようになってい
て、これらトランジスタ8,トランジスタ9がスイッチ
ング素子として作用する。これによって発振検出回路1
7の出力Q10が「1」になって正常に発振している状
態で、電流制御回路18によりトランジスタ4,5から
なる発振インバータの電源VDD−VSS間に流れる電
流はさらにずっと小さくなり、このときの電圧をVho
ld2とすれば、上記Vstartと上記Vholdと
Vhold2の関係は(数4)の通りである。
【0032】
【数4】Vstart>Vhold>Vhold2 なお、上記実施の形態ではトランジスタ8,9を同時に
オン,オフにしているが、どちらか一方だけをオンにす
るように制御してもよい。またさらに、抵抗とトランジ
スタを並列に接続した素子を複数段直列に接続してもよ
い。こうすることにより、きめのより細かい消費電力の
制御が可能になる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
使用するモードにより消費電力が切り替え可能となり、
低消費電力で確実に動作する。また、回路構成が簡素で
あり、電池の寿命を延ばすことができ、したがって、携
帯用小型電子装置を一層小型、軽量化できる発振回路が
提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における発振回路の構成
【図2】図1の発振検出回路の構成図
【図3】図1の電流制限回路の構成図
【図4】図1の電流制限回路の入出力波形図
【図5】従来の発振回路の構成図
【符号の説明】
1,2 振動信号用の端子 3,10〜13 抵抗 4〜9 トランジスタ 14,15 インバータ 16 波形整形回路 17 発振検出回路 18 電流制限回路 19 マイクロプロセッサ 20 ROM 21 カウンタ 22 リセット付きフリップフロップ 50 レジスタ 51 アドレスデコーダ 52 アンドゲート 53 アドレスバス 54 データバス

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周波数選択作用をする受動回路を接続す
    るための接続回路と、この回路に接続して自励振動をな
    すように帰還増幅作用をする能動回路と、この能動回路
    に供給される電流路に介在される電流制限回路とを備え
    た発振回路であって、 前記電流制限回路は、前記発振回路の出力を受けて動作
    するプロセッサによって前記電流路の電流が制限される
    ことを特徴とする発振回路。
  2. 【請求項2】 前記電流制限回路は、状態保持手段を備
    え、前記状態保持手段の状態に応じて前記電流路に介在
    される抵抗値が変化することを特徴とする請求項1記載
    の発振回路。
  3. 【請求項3】 前記状態保持手段は、前記プロセッサの
    命令実行により状態が変化することを特徴とする請求項
    2記載の発振回路。
  4. 【請求項4】 前記電流制限回路は、前記電流路の電流
    の制限を多段階に行うことを特徴とする請求項1ないし
    3のいずれか1項に記載の発振回路。
JP9354941A 1997-12-24 1997-12-24 発振回路 Pending JPH11186849A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1916762A1 (fr) * 2006-10-27 2008-04-30 EM Microelectronic-Marin SA Oscillateur à quartz asservi en amplitude avec domaine étendu de tension et de température
US7469016B2 (en) 2004-12-03 2008-12-23 Panasonic Corporation Circuit for generating ternary signal

Cited By (3)

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