JPS58187004A - 低消費電力水晶発振回路 - Google Patents

低消費電力水晶発振回路

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JPS58187004A
JPS58187004A JP6995482A JP6995482A JPS58187004A JP S58187004 A JPS58187004 A JP S58187004A JP 6995482 A JP6995482 A JP 6995482A JP 6995482 A JP6995482 A JP 6995482A JP S58187004 A JPS58187004 A JP S58187004A
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JP
Japan
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inverter
channel
circuit
output
power consumption
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Pending
Application number
JP6995482A
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English (en)
Inventor
Takahito Saito
斉藤 隆仁
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58187004A publication Critical patent/JPS58187004A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L1/00Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply
    • H03L1/02Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only
    • H03L1/028Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only of generators comprising piezoelectric resonators

Landscapes

  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低消費電力水晶発振回路に関し、特にQ −M
O8インバータを用いて2つの水晶振動子を同時に励振
することにより温度特性補償を計った低消費電力水晶発
振回路に関する。
現在低消費電力用の発振回路には、交互にオン状態が続
いてもその期間ずつと電流が流れ続けない、インバータ
構成のO−MOEI工C回路が多く利用されている。水
晶時計用またはその他の水晶発掘回路にも、このO−M
OS −IC回路が多く使用されて層り、第1図はこう
したO −MOS −IC回路構成の水晶発振回路の基
本回路である。同図においてT はP−チャンネルMO
8FET 、 T、U N−チャンネルM08 FET
で、これらを直列に接続してC−MOθインバータを構
成している。GpFiP−チャンネル MOS 7ET
 Tpのゲート、G夏はN−チャンネルMO8FB’r
 T、のゲート、Rは抵抗である。前記C−MOSイン
バータには並列に水晶振動子Qが接続されており、 I
M 、 Cgは夫々所定の静電容量である。
この第1図に示される発振回路は、P−チャンネル及び
N−チャンネルMO8711iT Tpとτ夏のゲート
が共通に接続されたいわゆる共通ゲート構造であるため
、この発掘回路を動作させるためには、電源電圧+vD
はP−チャンネルMO8FH丁Tpのしきい値電圧vh
p、 N −チャ7ネkMOB FET Tl (7)
シきい値電圧vh)lの和より大きくしなければならず
、消費電力の低減を計ることが困難であった。
ごのため第2図に示される、いわゆる分離ゲート構造の
発振回路が提案されてい石。同図において第1図と同一
符号は同一物を示している。この杭2図の回路構成でd
P−チャンネルMO日FIT T。
のゲートGpと接地間に高インピーダンスの抵抗R3が
接続cthN−’t’r:yネルMO87BT Tel
のゲートGlと電源電圧+vD′との間圧同様に高イン
ピーダンスの抵抗R,が接続されている。またOl、O
sは直流分カット用のコンデンサである。この第2図に
示される発振回路を動作させるためには、電源電圧+v
D′は、前述したP−チャンネルM087FiT Tp
のしきい値V■、N−チャンネルMO日FIIT T翼
めしきいft1Vhyの各々より大きければよい。従っ
て、電源電圧+vD′は第1図に示される発振回路の電
源電圧+vpの約半分でよく電流も減少し、消費電力も
大幅に減少する。しかし、発振回路部分の電圧が約半分
になっても、この発振回路の後段に接続される分周回路
等の回路部分の電源電圧も半分とならなければ、発振回
路部分の電池だけを別にしなければならないので、実用
化に際して開−があった。
更に他の提案として襖3図に示されるように、第2図の
発掘回路の温度特性の補償を計ったものもある。第2図
と同一符号は1IIj−物を示している。
この第3図の発振回路は、第2図の低電圧動作のC−M
OS回路の出力側に2個の水晶振動子Q+、Qtを接続
して同時に励振する。この励振罠よって発生する水晶振
動子Q1% コンデンサOg+を含む共振回路の出力に
より、0−MOSインバータのPチャンネルMO8FE
T Tp のゲートを制卸すると共に、水晶振−動子Q
2.コンデンサOgtを含む共振回路の出力によj)、
0−MOSインバータのNチャンネルMOS F’KT
 TM  のゲートを副針している。なおR1′。
R,I は抵抗である。この場合、水晶振動子Q、Q*
の周波数fI*’lが略同じ時、発振回路の発振周波数
は(fm”fm)/2となる。従って、水晶振動子Ql
e−の温度特性がお互いに反対で補償し合うように選ん
で組合せると、温度特性の極めて良好な発掘器を得るこ
とができる。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、第雪図罠示
される発振回路の低電圧特性を一層改咎すふと共に、纂
3因に示される温度補償特性を備え、更に後段に接続さ
れる回路の制御に必要且つ充分な出力波形を有する低消
費電力水晶発振回路を提供することを目的とし、本発明
ではこの目的を達成するためにs CMOSインバータ
を2個直列に接続して、少くとも一方のC−MOSイン
バータの出力で温度特性が互いに反対の2個の水晶振動
子を同時に励振して、一方の水晶振動子を通した発振出
力により前記○−MO日インバータを構成するP−チャ
ンネルMOEI FETの各ゲートを制御すると共に、
他方の水晶振動子を通した発振出力によね前記C−MO
Sインバータを構成するN−チャンネルMO8FKTの
各ゲートを制御するようにしたことを特徴としている。
以下本発明の一実施例を添附された図面と共に説明する
第4図は杢発明に係る低消費電力水晶発振回路の一実施
例の回路図であり、第5図は第4図の各部の動作波形図
であり第4図において第3図と同一符号は同一物を示し
ている。
第4図に示す発振回路では、P−チャンネルMO8FE
T TdlとN−チャンネルMO8FN!XT TNI
からなるwt電源側O−MOSインバータとP−チャン
ネルM○5FKT TplとN−チャンネA=MO日F
KT TN、からなる接地側のO−MOSインバータを
直列に接続し、この接地側のO−MOSインバータの出
力端に並列に水晶振動子Q+、Qtを接続して同時に励
振するように構成している。Ca、は電源側C−MOS
インノ(−タの静電容量、v璽はその出力端の電圧、C
dOは電源便と接地側のO−MOSインバータの接続点
(接合部)の静電容量、VoFiその出力電圧であり次
段の回路の制御出力となる。またCa、は接地側C−M
OSインバータの静電容量svtはその出力端の電圧で
ある。また、静電容量C(1,、水晶振動子Q++静電
容tcg+からなる共振回路の出力により前記C−MO
SインバータのP−チャンネルMO8FET ’1’p
1゜TpIの各ゲー) Gpl+ ”Q”を並列に制御
して発振回路を形成すると共に、静電容量Ca、 、水
晶振動子Qt+静電容量○g、からなる共振回路の出力
により#記C−MOEIインバータのN−チャンネルM
O8Flffl’rTN、、 TI、の各ゲートG、、
 、 Gll、を並列に制御して発振回路を形成してい
る。また、0−MOSインバータを織成する各MORI
 F]!!τのゲートには抵抗”1leR□;’n’、
R□′によね所定の直流バイアス雷、圧が印加されるよ
うになっている。更に、4個のMOS FF1Tの各ゲ
ートには直流分をカットするための結合コンデンサC,
%C4が夫々接続されているが、実ffi!y−は2個
で十分である。
発振の機構は、前述したように静電容量Ca、 。
水晶振動子Q1.静電容量OR+で第1の共振回路を形
成し、静電容量Ca、 、水晶振動子喝、静電容量01
Ztで第2の共振回路を形成、シている。従って、静電
容量Ca、には、2つの振動子Q+、Qvの共振電流が
流ねる。第4図中に示される■、Oは発振電圧の位相関
係を示したものである。
今、第5図の時刻1 =1oから1=1.の期間におい
て、接地側のO−MOII?インバータの出力電圧V。
が■で高い状態にある時、第1.第2の共振回路の出力
N’g+ I vglは低い位相Oの電圧になっている
従って、この1=16から1=1.の期間P−チャンネ
k MOS FET TpIはOIJ、N−チャンネル
MO87ITTNIはOFFになっているので、静電容
11ca、は電源電圧+vDで充電されV、幸vDとな
る。またこの時P−チャンネルMO8Fl!iT Tp
t FiON、 N−チャンネルMO8FIT T)1
1及びTit、がoyyであるため、V、中V、となっ
ている。水晶振動子Q+ 、 Qtを含む共振回路の作
用で、電圧vg+ * vgtの位相がOがら■に変る
時刻1=1.に、O−MOSインバータのON、OFF
状態が反転する。その結果、PチャンネルMO8FIC
TTpI FiOFF 、 N−チャンネルMO87I
T THlはON。
P −+ ヤyネk MOS FET TplはOFF
となるためvIJFV6とな沙、静電容量Ca、の電荷
が静電容量0(1゜に移る。また、P−チャンネルMO
87BT Tp、 Fi前述したようにl0FFとなり
、N−チャンネルMO8’F1cTTN、がONとなる
ので、静電容量Ca、の電荷は接地に逃げるのでV、+
 Oとなる。この状態が時刻t=t、から時刻1 =1
.まで続舎、時刻1=1.で再び時刻t =t(lの初
期状部、即ち第4図に示される位相状n圧展る。
各C! −MOSインバータに負荷として接続される静
電容量をaa、 = ca、とすることによって、出方
電圧V・を 4を中心圧変化させることが出来る。
また、この時の変化の巾の大きさは、静電容量Ca、。
Ca、の大きさと、静電容量Caoの大きさに反比例す
ることKなる。なお、共振回路を形成する静電容量0(
1,、及び静電容量C’g++Ogtの大きさによって
、制御出力電圧V、は変化する。次段の回路の制卸を良
好に行うためにこの発振回路からの制御電圧V、を大き
くする必要があるため、静電容量Ca。
に比較して静電容量Cg++Cggを小さく選んだ方が
発振しやすい。
また、第5図の波形図において、各出力波形を矩形波で
説明しであるが、0−MO8回路には内部抵抗があるの
で実際にはなまった波形となる。また、出力制御電圧v
0の振巾の大きさは、次段を制御するのに必要にして充
分であるように各静電容量0(16,Onl、 、 O
(1,の大きさを決めてやればよい。また電源側のC−
MOSインバータの出力回路に更に2個の水晶振動子を
並列に接続すれば、4個の水晶振動子で温度補償を行う
ことが可能となる。
本発明の一実施例は上述したようであり、電源から流出
する電荷は、発振の1波毎に静電容量0111を出力電
FEvIの変化分の電圧で充放電する量となるので、少
なくて済む。静電容量ca、 、 cao、 ca、の
全てを等しくして第1図に示される静電容1caと同じ
人命さにすれば、消費電力は約騒となる。
また本実施例の発振回路の発振周波数は、水晶撮動子Q
+、(bの周波数f、とf、とした時]「勿発振するの
で、水晶振動子Q+、Qtの温度特性を適当に選ぶこと
によシ、温度特性の補償もできる。
以上説明して舎たように本発明に係る低消費電力水晶発
振器t” s O−MOSインバータを2個直列に接続
して、少くとも一方のO−MOSインバータの出力で温
度特性が互いに反対の2個の水晶振動子を同時に励振し
て、一方の水晶撮動子を通した発振出力により前記0−
 MOSインバータを構成するP−チャンネルMO8F
ETの各ゲートを制卸すると共罠、他方の水晶撮動子を
通した発振出力により前記0− M O8インバータを
構成するN−チャンネルMO8FITの各ゲートを制御
するように構成したので、従来に比して大幅に消費電力
を低減でをると共罠、温度特性の補償も可能となり、更
に次段に接続される回路の制御に必要且つ充分な出力波
形が得られるという特長を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のC−MO8回路を利用した発振回路を示
す回路図、第2図は従来のC! −MO8回路を利用し
た低電圧型発振回路を示す回路図、第3図は従来のO−
MO8回路を利用した温度補償機能を有する2水晶発振
回路を示す回路図、第4図は本発明に係る低消費電力水
晶発振回路の一実施例の回路図、第5図は第4図に示さ
れる発掘回路の各部の出力電圧を示す動作波形図である
。 Tp、、Tp、  ・P−チャンネルMO8FIT 、
 TMI 。 1、−N−チャンネルMO日FICT%GPz e G
p!  P−チャンネルMO8FET Tpl 、 T
p鵞のゲートs G M Ie ” w・・N−チャン
ネルMO8FFfT Tll、、TN、のゲート、O(
1,。 aaa 、○”t ; (’gl e Cgl ・・・
静電容量、Q + * Q*・・水晶振動子svl・・
・電源側C−MO8インバータの出力電圧、■、・接地
側0− MO8インバータの出力電圧、V・・・・制御
出力電圧。 第1図 19 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (11餓t、第2のO−MOsインバータを211直列
    に接続し、この第1.第2のO−MO8インバータの各
    出力端及び第1.第2のO−MOBインバータの接続部
    と接地間に負荷として静電容量を夫々接続し、第1.第
    2のO−MO8インバータの少くとも一方の出力端に互
    いに温度特性が補償し合う@1.IE2の水晶振動子を
    互いに並列に接続し、M@t、第2の水晶振動子を同時
    に励振して第1.第2の共振回路を形成し、該第1の共
    振回路の出力圧より前記@1.颯2の・ O−Woeイ
    ンバータを構成するP−チャンネルMO日FF1Tの各
    ゲートを割引すると共に、前記第2の共振回路の出力に
    よシ前記ml、第2のC−MOBインバータを構成する
    N−チャンネルMOEIFFliTの各ゲートを制御す
    るように構成したことを特徴とする低消費電力水晶発振
    回路。
JP6995482A 1982-04-26 1982-04-26 低消費電力水晶発振回路 Pending JPS58187004A (ja)

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ID=13417550

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014161115A (ja) * 2009-02-27 2014-09-04 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives 改善特性を有する共振装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014161115A (ja) * 2009-02-27 2014-09-04 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives 改善特性を有する共振装置

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