JPS58218205A - 電子装置 - Google Patents

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′１子装置に関し、史Ｖｃ％冗して述べると、
広範囲な電圧条件に適合しつるようにした発振回路を含
んで成る電子装置に関する。

例えば、電子時計用の高ｎＩｆ水晶発撮回路の消費電力
を極力少なくする目的で、水晶発振子、工０用チップ等
が小型に設計されているが、このような電子装置に高い
電圧全印加して使用すると、水晶発振子が過励振されて
破壊され、又は高調波発振奮起してしまい所望の周波倣
の信号を得ることができない等の不具合を生じることに
なる。

更に、このような低電圧用のＩＣチップに大きな１田が
印加されるとＩＣチップが絶縁破壊を生じ、焼損する虞
れも生じることとなる。これ全防止するには、チャンネ
ルカットとドレイこのスペース？広げる事が必賃となり
、コスト全弁し上げる要因となる土に、チップサイズが
大きくなってし１つという問題点ケ有している。また、
印加電圧がこのような作動障害を与えない程度の電圧で
あったとしても、印加電圧値が変化すると発振局彼截が
所定の仕様値よりずれ、時計としての正確な動作１行な
えなくなるという別の問題点を有している。

本発明の目的は、従って、広範囲な電源電圧条件に適合
しつる、高精度低消費電力で動１゛「する発振回路１カ
んだ電子装置全提供することにある。

土８Ｃ目的全達成するための本発明の横１ｊｋμ、少な
くとも発振回路１カんで成る電子装置において前記発振
回路と電源との間に、前記発振回路に朗定の一足電流ケ
流しておくことにより、電源の電圧の変ａｌｃ拘らず所
費の最小限の電力を発振回路に供給しつるようにした電
流・電圧制御回路を設けた点に％りを有する。

以下、図示の芙施例により本発明の詳細な説明する。

第１図ＶＣは、゛本発明によフ゛電子装置の一実施例が
示されている。この電子装置は、水晶発振回路□ １を含む電子時計２としてＷ４成されており、水晶曽 発振回路１カ）らのタイムベースパルヌＰ１μ分周回路
５によｐ分周され、秒パルスＰ２　Ｖｃｖ換される。

この秒パルスＰＪＪ、出力ドライバ４で増幅された後、
ステッピングモータ等？含んでカ兄る表示部５に入力さ
れる、発振回路１は、エンハンスメント型のＰチャンネ
ルＭＯＳトランジスタ６、エンハンスメント型のＮチャ
ンネルＭＯ８）ランジスタフ及び水晶発掘子８を含んで
成る公知の回路であり、水晶発振子８の各端子は、コン
デンサ９，１０を介して電池１１の十極に接続されると
共に、ＰチャンネルＭ　ＯＢ　）ランジスタロのソース
もまた電池１１の十極に接続されている。

出力ドライバ４及び表示部５は、電池１１の最高使用電
圧レベルに耐えるように設計されてお少、従って、これ
らの回路部に、スイッチ１２ケ介して直接ｔａ１１に接
続されている。一方、水晶発掘回路１及び゛分周回路５
に、低消費電力で動作させる１こめＶＣ極めて低い電圧
で作動するように設計されており、従らて、小型。チッ
プサイズエそ。

耐圧も低いものとなっている。上述の水晶発振回□、 路１及び分周回路３を、広範囲の電圧レベルに適応させ
るため、水晶発振回路１と分周回路３とは電流・電圧制
御回路１３を介して電池１１に接続されている。

電流・電圧制御回路１３に、水晶発振回路１及び分周回
路３に電池１１から流入する’＃ｉｎ工ａ及び水晶発振
回路１及び分周回路５にかかる電圧Ｖａ　ｆ制御するた
めの回路であり、電流制御素子として働くキンハンスメ
ント型ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ１４全有してい
る。該ＭＯ８）ランジスタ１４のゲートには、固足バイ
アス電源回路１５からの固足バイアス電圧ＶＢが印加さ
れている。固足バイアス電源回路１５のｍ成は、ブロッ
ク１６又にブロック１７の電力がソースとゲートと全短
絡したティプレッションタイプのＭＯＳ　トランジスタ
カ）ら成り、ブロック１６又はブロック１７の他力にゲ
ートとドレインと全短絡した同一導電型のＭＯＳ　ｌ−
ランジスタから成り、両ブロック１６・１７の接続虞１
８に成る一定の電圧音発生１′るようになっている。

ゲートとドレインとを接続したものに、複数個直列に接
続する事が可能で、その場合に框、接続点１ＢＶＣその
倍数の電圧を発生する。

第２図に固足バイアス電源回路１５の一実施例１？示す
。ブロック１６會構す兄するものにＮチャンネルＭＯ８
トランジスタ１９であり、ゲートとソースと全接続して
Ｐ基ｆｉｎ：ソースと同電位したディプレッションタイ
プである。−力、ブロック１７ｋｆｓａｆるのａ１エン
／Ｓンスメント型ＮチャネルＭＯ８トランジスタ２０で
あり、ゲートとドレインとを接続すると共に、ソースが
Ｐ基鈑に接伏されている。この固冗バイアス電源回路１
４に電池１１の十極端子と一極端子との間に接続され、
接続点１８に電池１１の端子電）ｆＥの変動に対して、
実質的に変動のない電圧ＶＢが発生する。

第３図は、第２図の各トランジスタの電流と′１田との
間の関係を示す図である。一般ＫＭＯ８）ランジスタの
飽和状、態においては、第１１１式の関係が成立する。

Ｉ＝Ｋ　（Ｖｏ−ＶＴ　）’　　−Ｉｌｌ工：ソースド
レイン間に流れる電流 に：導電係数 ■Ｇ：ソースゲート電圧 ｖＴ：スレツショールド電圧 ディプレッション型のＮチャンネルＭＯ８）ランジスタ
１９のスレツショール）”ｔＥｉｖＴ、。トスると、Ｎ
チャンネルＭＯ６）ランジスタ１９とＮチャンネルＭＯ
８）ランジスタ２０のそれぞれの電流１１０と工、。は
第（２）式と第（３）式のようになる。

１１ｅ　＝　Ｋ＋。（Ｖｏ、、−ＶＴ、。）２・・・（
２１ここで、ｖＧｌ、とに□はトランジスター９のソー
スゲート間電圧と導電係数である。

Ｉｚｏ　＝Ｋｔｏ　（ＶＧ２０　　ＶＴ２６１　　・＝
（３１ここで、Ｖ（）２ｏＩ　Ｋ２ｏ及びＶＴ２．１’
Ｊ：、夫々、トランジスタ２０のソースゲート間電圧、
導亀係越及びスレッショールド’ＫＥＥである。

■、。＝工２゜−Ｖａ、、−〇η）ら求める一足なソー
スゲート間電圧ｖＧ、ｏば第（４１式で示される。

ノー オ、３゜７９．８゜１，７ワ芦、ｌｌ、９Ｌ７）汀−７
の関係ケ表わし、直線すはトランジスタ２０のｙｒＴ　
−ｖ　　の関係ケ表わす。

第３図において、長さＣ−０は工、。を表わすので、■
、。會表わす長さｇ−ｆｉ工１．に等しくなる。

従って第（４）式のＶｏ、。げ、長さＱ　−ｇに等しい
長さｏ−ｆの電ＥＥヲ表わす半になる。第（４１式でに
１９＝に、。の場合げ、 ＶＧ、ｏ＝ＶＴ、ｏ−ＶＴｌ。・・・（５）となる。

第（５１弐に、第３図の長さｄ−０と長さ０−０で表わ
される大きさの電圧ケ加えたものになる。第３図の点ｅ
は正の部分にある必１ｉなく、従って第２図のトランジ
スタ２０は、エンハンスメント型でもディプレッション
型でも可能である。出力電圧は第（４）式に示すように
トランジスタ１９とトランジスタ２０の各スレッショー
ルド電圧及び導電係数に１９・Ｋ、。？１１：Ｆ：１ン
トロールする事により所足の′電圧が得られる。竿、、
電池１１の端子電圧Ｅと出力電圧であるソース腔、）閾
電圧Ｖｏ、ｏどの間の関係に、トランジスタ１’　Ｎ′
ｔｑがＭＯ８の飽和特性°を持つソースドレイン間電圧
以上の電圧？維持出来る電圧であれば、第（６）式の関
係になる。

’　≧Ｖ＋ｒｘｏ　　２　Ｖ”１９　−１６１第（６１
式か所冗の電圧音出力する為の電源電圧の範囲會表わす
。

このようにして接続点１８に生じた一足電圧が、バイア
ス電圧ＶＢとしてＭＯ８）ランジスタ１４のゲートに印
加される。

コノ結果、ＭＯＳトランジスｐ　ｉ　ａｎ、　ＩＥＭｌ
ｌの端子電圧Ｅの変動に拘らず一定の固足バイアス電圧
によりバイアスが掛けられるので、ＭＯ，Ｅｉトランジ
スタ１４のドレイン電流工ｐ対ドレインーソース間％Ｅ
ＥＶＤ８は第４図に示される所だの特性ＶＣだめられる
ことになる。即ち、水晶発掘回路１及び分局回ｗ５３に
流れる゛電流の和Ｉａ（＝堕）が小さい場合には、電圧
ＶＤ’Ｂの値は小さく、従って電圧ＶａＯ値は大きくな
っている、Ｉａの増大に一致してトランジスタ１４のド
レイン電流よりが増大し、これによりＶａ（＝　Ｆ、　
−ＶＤ８　）の値は小さくなり、電圧ＶＤ８の値がＭ足
値に達すると電流工Ｉ）　ｒｉ飽和状態となる。矢って
、これ以後に、屯流工ａ（＝■Ｄ）の大きさが変化せず
、電圧Ｖａのみが変化することになる。

このような横取によると、水晶発振回路１及び分周回路
３に流れる電流値の和Ｉａの値は、冗常動作状態ＶＣお
いては、安定発抛牡態に相応した一ボ電流値工、となる
ため、その発振振巾は、発振回路１が必要とする電力に
従った振巾電圧値ｖ１となる。この値Ｖ、μ、第４図に
示す特性曲線上において電圧ＶＤｓＯ値の変化が電流、
ＩＤに依存しない範囲、即ち、第４図に示した特性曲線
の一平坦な部分に位置するように設足される。また、Ｍ
Ｏ８）ランジスタ１４に流れる飽和電流値工１に、例え
ばバイアス電圧ＶＢの値を調節することにより任意の値
に設足することができたり、トランジスタ１４のサイズ
ケ変える４ｋにより任意の値に設冗できるので、組合わ
される水晶発振回路に応じて所望の設計値に合わせるこ
とができる。このように、水晶発振回［１及び分周回路
３０足常動作状態においては、作動電流工ａに、−足値
に制御されるが、実効印加電圧Ｖａは、これらの回路が
必要とするパワー全供給するに足る最小値に定められる
ことになる。従って、水晶発振回路１及び分周回路３に
印加される亀Ｆｆ、Ｖａは、これらの（ロ）路の状態が
変化しない限り、を流・電圧制御回路１３の働きにより
電圧Ｅの変動に拘らずＭ定の値に維持されることになり
、極めて広範囲の電源電圧値に適応可能となる。この結
果、水晶発揚子が渦動伽され又は水晶発振回路１が高調
波発振状態となるのが有効に妨止され、小型のチップに
形成された発掘回路を、いかなる電圧値の電源にも接続
することが可能になり、榎々の′電圧仕様の装置にも小
型サイズの低消費電力発振回路をそのまま組込むことが
できる。従って、例えば、腕時計用の小型の発掘分周回
路ケ、１２Ｖ又は２４Ｖ仕様の装置Ｍ、にそのまま組込
むことも可能ゼあり、量産効果音期待することができ、
極めて経、済性に富むものである。

セ← 若し、外乱等により、発・撮を持続するのに必要な電力
が変化すると、自動−に水晶発振回路１の発低振１】が
変化し、動作・点が第４図の特性曲線の平坦部上ケ移−
１することにまり安定な発掘に戻す動作を行なうことに
なる。

更に、上述の如く、電源′電圧のレベルに拘らす水晶発
振回路１に一足の電圧ケ印加することができるので、周
波後り安定度が格段に同上し、極めて発振同波ＰＩ稍度
の良い発掘回路を提供できるという利点も有している。

尚、上記実施例では、発振回路として水晶発振回路の場
合を例にとって説明したが、水晶発振回路以外の各種の
発掘回路、例えば、ＯＲ発掘回路、ＬＣ発振回路の如き
自励形の発掘回路においても本発明を通用することがで
き、このような場合には、特に周波数安定度の著しい改
善全図ることができるほか、同様の優れた効果を得るこ
とができるものである。

同、上記実施例でば、［流・電圧制御回路１３により、
水晶発・撮回路１と分周回路５とに供給される電力を制
御するようにｌ’１ｉＩｉｙ、したが、水晶実損回路１
に供給さｉれる電力のみの制御を行なうよう、四゛ にＷ４成してもよ：□い。

本発明によれハ、上述の如く、印加電、源電圧レベルが
広範囲に変化しても小型で低消費電力の発振回路金詔に
最適なパワーで駆動することができ従って、電源電圧の
レベルを選ばず安定な発振動作を株制することができる
。この結果、発揚回路の耐圧？大きくする必要がなく、
■Ｃ化する場合にチップサイズ′が小さくて済み、頗る
経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図に本発明による電子装置ケ用いた電子時開のＷ４
成金示す回路図、第２図に第１図に示す固冗バイアス電
源回路の１ｇｌ路例會示す回路図、第３図に第１図の固
だバイアス電源回路の動作を説明するための特性曲線、
１図、第４図ｒＩ第１図の電流・電圧制御回路の制御動
作全説明するためのグラフである□。　　　　　　　　
　　　　　１１・・・水晶発揚回路 ２・・・電子時計 ３・・・分局回路 １１・・・電池 １３・・・を流・電圧制御回路 １４・・・ＭＯＳ）ランジスタ １５・・・固定バイアス電源回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １１＋　　少なくとも発振回路を含んで成る電子装置に
   おいて、前記発振回路と直流電源との間に介挿接続され
   前記発振回路に所定の一定電流會供給すると共に前記発
   振回路の作動に必費な電力全供給するよう前記発振回路
   への印加電圧の自動制御ｉｌｌを行なう′４．謔・篭圧
   制−回Ｗ！を備えたことを特許とする電子装置。 （２）　　前記電流・電圧制御回路が、前記発振回路と
   前記直流を源との間に接続された一ＭＯ８）ランジスタ
   と、該ＭＯＳトランジスタに所定の固９　バイアス電圧
   を印加する回路と力）ら成ることケ特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の電子装置。