JPS5927486B2 - oscillation circuit - Google Patents

oscillation circuit

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JPS5927486B2
JPS5927486B2 JP16037977A JP16037977A JPS5927486B2 JP S5927486 B2 JPS5927486 B2 JP S5927486B2 JP 16037977 A JP16037977 A JP 16037977A JP 16037977 A JP16037977 A JP 16037977A JP S5927486 B2 JPS5927486 B2 JP S5927486B2
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oscillation circuit
oscillation
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mos inverter
frequency
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JP16037977A
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信夫 稲見
義昭 松浦
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NIPPON PURESHIJON SAAKITSUTSU KK
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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発振回路に関し、更に詳細には周波数・電圧特
性が逆相関の関係にある振動子を用いた発振回路に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an oscillation circuit, and more particularly to an oscillation circuit using a vibrator whose frequency and voltage characteristics are inversely correlated.

ATカット水晶振動子は音叉型の水晶振動子に比べ、温
度変化による発振周波数の変動が少なく、高精度を要求
される発振回路に用いられている。
AT-cut crystal resonators have less variation in oscillation frequency due to temperature changes than tuning fork-type crystal resonators, and are used in oscillation circuits that require high precision.

しかし、一般に固体振動子を用いた発振回路においては
、その発振回路の発振周波数が、回路に供給される電圧
の変化に応じて変化する。
However, in an oscillation circuit using a solid-state resonator, the oscillation frequency of the oscillation circuit generally changes in response to changes in the voltage supplied to the circuit.

例えば周波数・電圧特性が逆相関の関係にある上記AT
カット水晶振動子を用いた場合には第1図の符号Aで示
すよう供給電圧VDDが高くなると発振周波数は低下し
、供給電圧VDDが低くなると、発振周波数は高くなっ
てしまい、高精度な発振には都合が悪くなってしまう。
For example, the above AT whose frequency and voltage characteristics are inversely correlated
When a cut crystal resonator is used, as shown by the symbol A in Figure 1, the oscillation frequency decreases as the supply voltage VDD increases, and as the supply voltage VDD decreases, the oscillation frequency increases, making it difficult to oscillate with high precision. It becomes inconvenient for

かかる発振周波数の変動を少なくするには、例えば発振
回路に供給する電圧の安定化を図ればよい。
In order to reduce such fluctuations in the oscillation frequency, for example, the voltage supplied to the oscillation circuit may be stabilized.

しかし、供給電圧の安定化を図るには、発振回路に定電
圧回路を付加する必要があり、装置の複雑化を招いてし
まう。
However, in order to stabilize the supply voltage, it is necessary to add a constant voltage circuit to the oscillation circuit, which leads to the complexity of the device.

また、定電圧回路においても電力損失があるため、例え
ば内蔵電池を備えた電子時計等において要求される長期
使用の点では極めて不利である。
Further, since there is power loss in a constant voltage circuit, it is extremely disadvantageous in terms of long-term use required for, for example, an electronic watch equipped with a built-in battery.

本発明は、ATカット水晶振動子のような周波数・電圧
特性が逆相関の関係にある振動子を用いた発振回路にお
いて、その発振回路を構成するMOSインバータと同一
の基板上に、可変容量ダイオードを形成し、発振回路内
におけるコンデンサに並列接続することによって、発振
回路の発振周波数の電圧依存性を無くし、しかも不要に
回路の複雑化、電力損失の増大を招くことのない新規な
発振回路を提供するもので以下、図示した実施例に基づ
きその詳細を説明する。
The present invention provides an oscillation circuit that uses a resonator whose frequency and voltage characteristics are inversely correlated, such as an AT-cut crystal resonator, in which a variable capacitance diode is installed on the same substrate as a MOS inverter constituting the oscillation circuit. A new oscillation circuit is created that eliminates the voltage dependence of the oscillation frequency of the oscillation circuit and does not unnecessarily complicate the circuit or increase power loss by connecting it in parallel to the capacitor in the oscillation circuit. Hereinafter, the details will be explained based on the illustrated embodiments.

本発明に従う発振回路の一実施例を示す第2図において
、符号1はMOSインバータとしてのC−MOSインバ
ータである。
In FIG. 2 showing an embodiment of the oscillation circuit according to the present invention, reference numeral 1 indicates a C-MOS inverter as a MOS inverter.

C−MOSインバータ1は、PチャネルMO8−FET
(以下、P−MO8Tと称す)2およびNチャネルMO
8・FET(以下、N−MO8Tと称す)3がコンブリ
メンタリ接続されて構成されている。
C-MOS inverter 1 is P channel MO8-FET
(hereinafter referred to as P-MO8T) 2 and N channel MO
8.FET (hereinafter referred to as N-MO8T) 3 are connected in a combinary manner.

C−MOSインパーク1の入出力間には、振動子として
のATカット水晶振動子4と、帰還抵抗5さが接続され
ている。
An AT-cut crystal resonator 4 as a resonator and a feedback resistor 5 are connected between the input and output of the C-MOS Impark 1.

また、C−MOSインパーク1の入力側には、コンデン
サ6と可変容量ダイオードとしてのPN接合ダイオード
7が接続されている。
Furthermore, a capacitor 6 and a PN junction diode 7 as a variable capacitance diode are connected to the input side of the C-MOS Impark 1.

更にC−MOSインパーク1の出力側には、コンテ゛ン
サ8と、可変容量ダイオードとしてのPN接合ダイオー
ド9が接続されている。
Furthermore, a capacitor 8 and a PN junction diode 9 as a variable capacitance diode are connected to the output side of the C-MOS impark 1.

尚、コンデンサ6゜8は外付されたもので、その容量値
は20〜40PF程度である。
Incidentally, the capacitor 6.8 is externally attached, and its capacitance value is about 20 to 40 PF.

かかる構成をなした本発明に従う発振回路は、ATカッ
ト水晶振動子4の固有振動数が供給される電圧と、逆相
関関係を示す。
In the oscillation circuit according to the present invention having such a configuration, the natural frequency of the AT-cut crystal resonator 4 exhibits an inverse correlation with the supplied voltage.

ところが、PN接合ダイオード7.9は、供給電圧が高
いとき容量値が小さく、低いとき容量値が大きくなる。
However, the PN junction diode 7.9 has a small capacitance value when the supply voltage is high, and a large capacitance value when the supply voltage is low.

またこのATカットの水晶振動子4の固有振動数は、例
えば電源としてAgO電池を用いた場合、1.57ボル
トから1.2ボルトまで変化するとき、2〜3咽程度変
化する。
Further, the natural frequency of the AT-cut crystal resonator 4 changes by about 2 to 3 degrees when changing from 1.57 volts to 1.2 volts when an AgO battery is used as a power source, for example.

一方、コンデンサ6およびPN接合ダイオード7の容量
値と、コンデンサ8およびPN接合ダイオード9の容量
値とをIPF程変比変化ることによって、発振周波数を
2〜3pIMn程度変化させることができる。
On the other hand, by changing the ratio of the capacitance values of the capacitor 6 and the PN junction diode 7 and the capacitance values of the capacitor 8 and the PN junction diode 9 by IPF, the oscillation frequency can be changed by about 2 to 3 pIMn.

従って、PN接合ダイオード7.9の容量をIPF程度
になるように設計することによって、供給される電圧変
動によるATカット水晶振動子4の固有振動数の変化に
応じて容量値を変化させることができる。
Therefore, by designing the capacitance of the PN junction diode 7.9 to be on the order of IPF, it is possible to change the capacitance value in accordance with changes in the natural frequency of the AT cut crystal resonator 4 due to fluctuations in the supplied voltage. can.

すなわち、供給電圧がある電圧から下ると、ATカット
水晶振動子4の固有振動数は高くなる。
That is, when the supply voltage drops from a certain voltage, the natural frequency of the AT-cut crystal resonator 4 increases.

ところが1一方においてPN接合ダイオード7.9の容
量は、供給電圧の低下により空乏層が縮小し大きな値と
なる。
However, on the other hand, the capacitance of the PN junction diode 7.9 becomes large as the depletion layer shrinks due to a decrease in the supply voltage.

この容量の増大によって、発振回路の発振周波数は低下
する方向に作用する。
This increase in capacitance causes the oscillation frequency of the oscillation circuit to decrease.

従って供給電圧が低下しても、発振回路全体としての見
かけ上の容量変化等を打消すことになり、発振出力の周
波数は一定に保持される。
Therefore, even if the supply voltage decreases, the apparent capacitance change of the oscillation circuit as a whole is canceled out, and the frequency of the oscillation output is held constant.

尚、供給電圧が上昇する際には上述とは逆の方向となる
Note that when the supply voltage increases, the direction is opposite to that described above.

また、第2図からも分るように、回路の複雑化を招くこ
となく発振周波数の電圧変化による変動を防止すること
ができる。
Further, as can be seen from FIG. 2, fluctuations in the oscillation frequency due to voltage changes can be prevented without complicating the circuit.

第3図は第2図に示したC−MOSインバータ1を構成
するP’−MO8T2と、N−MOS T 3およびP
N接合ダイオード7.9をN型のシリコン半導体基板(
以下、基板と称す)10に形成した状態を示す概略図で
ある。
FIG. 3 shows P'-MO8T2, N-MOS T3 and P'-MO8T2, which constitute the C-MOS inverter 1 shown in FIG.
The N-junction diode 7.9 is connected to an N-type silicon semiconductor substrate (
FIG. 2 is a schematic diagram showing a state formed on a substrate 10 (hereinafter referred to as a substrate).

PN接合ダイオード7.9のP型不純物領域11,12
は、N −MOS T3のサブストレートになるP型不
純物領域13と同一工程で製造される。
P-type impurity regions 11 and 12 of PN junction diode 7.9
is manufactured in the same process as the P type impurity region 13 which becomes the substrate of the N-MOS T3.

また、PN接合ダイオード7.9のN型不純物領域14
,15は、N−MOS T 3のソース、ドレイン領域
16.17の製造工程で作られる。
Also, the N-type impurity region 14 of the PN junction diode 7.9
, 15 are made in the manufacturing process of the source and drain regions 16 and 17 of the N-MOS T3.

尚、符号18,19で示すN型不純物領域は、P−MO
8T3のドレイン、ソース領域である。
Note that the N-type impurity regions indicated by numerals 18 and 19 are P-MO
These are the drain and source regions of 8T3.

このように、PN接合ダイオード7.9は、C−MOS
インパーク1を製造する工程で容易に作ることができる
In this way, the PN junction diode 7.9 is a C-MOS
It can be easily made in the process of manufacturing Impark 1.

従って工程を複雑化することがない。Therefore, the process does not become complicated.

また、PN接合ダイオード7.9は、C−MOSインバ
ータ1と同一基板上に形成しているため、装置の大型化
を招くこともない。
Further, since the PN junction diode 7.9 is formed on the same substrate as the C-MOS inverter 1, the device does not become larger.

以上、図示した実施例に基づき本発明の詳細な説明して
きたが、本発明は図示の実施例に限定されるものではな
く、種々の変更、改良がなされ得るものである。
Although the present invention has been described above in detail based on the illustrated embodiments, the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and various changes and improvements can be made.

例えば実施例では、MOSインバータをC−MOSイン
バータとしたが、P−MO8あるいはN−MO8のみの
インパークとすることもできる。
For example, in the embodiment, the MOS inverter is a C-MOS inverter, but it is also possible to impark only P-MO8 or N-MO8.

更に振動子としても、ATカット水晶振動子に限らず、
周波数−電圧特性が逆相関の関係を有するものであれば
他のいずれの振動子でもよい。
Furthermore, as a resonator, it is not limited to AT cut crystal resonators.
Any other vibrator may be used as long as its frequency-voltage characteristics have an inverse relationship.

また、可変容量ダイオードとしても、PN接合ダイオー
ドの他、MOSダイオードを用いることもできる。
Further, as the variable capacitance diode, a MOS diode can also be used in addition to a PN junction diode.

上述したように本発明に従う発振回路は、通常の外付コ
ンデンサの他に、そのコンデンサと並列に可変容量ダイ
オードを接続しているため、発振回路の供給電圧の変動
に伴う振動子の固有振動数の変化に応じて、可変容量ダ
イオードの容量値を変化させることができるため、供給
電圧の変化によらず一定周波数の発振出力を得ることが
できる。
As mentioned above, the oscillation circuit according to the present invention has a variable capacitance diode connected in parallel with the ordinary external capacitor, so that the natural frequency of the oscillator changes as the supply voltage of the oscillation circuit changes. Since the capacitance value of the variable capacitance diode can be changed in accordance with the change in , an oscillation output with a constant frequency can be obtained regardless of changes in the supply voltage.

また、発振周波数の一定化を図るのに、単に可変容量ダ
イオードのみを、MOSインバータと同一基板に形成し
ているだけであるため、回路、製造工程を複雑化するこ
ともなく、即ち従来のものと同一の製造装置及びライン
で製造可能であり、更に装置の大型化を招くことがない
等、十分に所期の目的を達成し得、実施上多大な効果を
奏する。
In addition, in order to stabilize the oscillation frequency, only the variable capacitance diode is simply formed on the same substrate as the MOS inverter, so there is no need to complicate the circuit or manufacturing process; It can be manufactured using the same manufacturing equipment and line, and the intended purpose can be fully achieved without causing an increase in the size of the equipment, resulting in great practical effects.

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

第1図は周波数・電圧特性が逆相関の関係にある振動子
の特性の一例を示す図、第2図は本発明に従う発振回路
の一実施例を示す図、第3図は第2図示の一部回路素子
の形成状態を示す概略図である。 1・・・・・・MOSインバータとしてのC−MOSイ
ンバータ、2・・・・・・C−MOSインバータを構成
するPチャネルMO8−FET、3・・・・・・C−M
OSインバータを構成するNチャネルMO8−FET。 4・・・・・・周波数・電圧特性が逆相関の関係にある
振動子としてのATカット水晶振動子、6,8・・・・
・・コンデンサ、7,9・・・・・・可変容量ダイオー
ドとしてのPN接合ダイオード。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the characteristics of a resonator whose frequency and voltage characteristics are inversely correlated, FIG. 2 is a diagram showing an example of an oscillation circuit according to the present invention, and FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing the formation state of some circuit elements. 1...C-MOS inverter as a MOS inverter, 2...P-channel MO8-FET constituting the C-MOS inverter, 3...C-M
N-channel MO8-FET that constitutes the OS inverter. 4... AT-cut crystal resonator as a resonator whose frequency and voltage characteristics are inversely correlated, 6, 8...
... Capacitor, 7,9... PN junction diode as a variable capacitance diode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 I MOSインバータと、前記MOSインバータの入
力側および出力側にそれぞれ接続されたコンデンサとを
備え、発振回路中において発振周波数・電圧特性が逆相
関の関係になるATカット水晶振動子を上記MOSイン
バータに並列に接続してなる発振回路において上記コン
デンサに対して上記MOSインバータと同一基板上のウ
ェル内に形成される、PN接合による可変容量ダイオー
ドを並列接続したことを特徴とする発振回路。 2 MOSインパークがPチャネルMO8−FETと
、NチャネルMO8−FETとから構成されている特許
請求の範囲第1項記載の発振回路。
[Claims] An AT-cut crystal oscillation device comprising an I MOS inverter and capacitors connected to the input side and output side of the MOS inverter, and in which the oscillation frequency and voltage characteristics are inversely correlated in the oscillation circuit. In the oscillator circuit in which the capacitor is connected in parallel to the MOS inverter, a variable capacitance diode formed by a PN junction formed in a well on the same substrate as the MOS inverter is connected in parallel to the capacitor. Oscillation circuit. 2. The oscillation circuit according to claim 1, wherein the MOS impark is composed of a P-channel MO8-FET and an N-channel MO8-FET.
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