JPS5936445B2 - Low power circuit - Google Patents

Low power circuit

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JPS5936445B2
JPS5936445B2 JP52073694A JP7369477A JPS5936445B2 JP S5936445 B2 JPS5936445 B2 JP S5936445B2 JP 52073694 A JP52073694 A JP 52073694A JP 7369477 A JP7369477 A JP 7369477A JP S5936445 B2 JPS5936445 B2 JP S5936445B2
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JP
Japan
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circuit
oscillation
current
inverter
output
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JP52073694A
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Japanese (ja)
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平八郎 海老原
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Citizen Watch Co Ltd
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Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は相補型絶縁効果型トランジスタ(以下CMO8
と略す)で構成した回路に関するものでその目的は回路
の消費する電力を低減させることにある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a complementary insulation effect transistor (hereinafter referred to as CMO8).
The purpose is to reduce the power consumed by the circuit.

以下図面に基すいて詳細に説明すると、第1図は従来の
CMO8発振回路である。
A detailed explanation will be given below based on the drawings. FIG. 1 shows a conventional CMO8 oscillation circuit.

CMOSインバータ1の入力端と出力端を帰還抵抗2で
接続し、該出力端は出力抵抗6を介して振動子3の一方
の端子及び出力容量5の一方の端子に接続する。
The input end and the output end of the CMOS inverter 1 are connected through a feedback resistor 2, and the output end is connected to one terminal of a vibrator 3 and one terminal of an output capacitor 5 via an output resistor 6.

振動子3の残る一方の端子はインバータ1の入力端に接
続すると共に入力容量4を介して接地される。
The remaining terminal of the vibrator 3 is connected to the input end of the inverter 1 and grounded via the input capacitor 4.

出力容量5の残る一方の端子は接地される。One remaining terminal of the output capacitor 5 is grounded.

第2図は第1図に於けるインバータ1の伝達特性で、点
Pは帰還抵抗によるバイアス電位を表わす。
FIG. 2 shows the transfer characteristic of the inverter 1 in FIG. 1, and point P represents the bias potential due to the feedback resistor.

発振状態では読点Pを中心に入力電位が変化するが、点
P付近では図に破線で示した様な貫通電流が流れるため
発振器の消費する電力は極めて大きい。
In the oscillation state, the input potential changes around reading point P, but near point P a through current flows as shown by the broken line in the figure, so the power consumed by the oscillator is extremely large.

この貫通電流を低下させるには、トランジスタのスレッ
ショルド電圧を上げれば良いのであるが、しばしばこの
様な処置が採れない場合がある。
This through current can be reduced by increasing the threshold voltage of the transistor, but this is often not possible.

例えばステップモータを駆動する型の電子時計に於ては
、モータ駆動用トランジスタには極めて大きな電流容量
が要求される。
For example, in an electronic timepiece that drives a step motor, the motor drive transistor is required to have an extremely large current capacity.

従って該トランジスタのチャネル巾を大きくしてオン抵
抗を下げる方法が必要となるが、この時スレッショルド
電圧の影響は2乗項としてオン抵抗の値に効いてくる。
Therefore, a method is required to reduce the on-resistance by increasing the channel width of the transistor, but at this time, the influence of the threshold voltage affects the value of the on-resistance as a square term.

即ち駆動トランジスタの占る面積を出来るだけ小さくす
るために、スレッショルド電圧も出来るだけ低くなる事
が望ましい。
That is, in order to minimize the area occupied by the drive transistor, it is desirable that the threshold voltage be as low as possible.

一方同一集積回路内で種々のスレッショルド電圧のトラ
ンジスタを製造するには困難が供う。
On the other hand, it is difficult to manufacture transistors with different threshold voltages within the same integrated circuit.

従って発振用トランジスタのスレッショルドも駆動用ト
ランジスタと同一に作られる事が多い。
Therefore, the threshold of the oscillation transistor is often made the same as that of the drive transistor.

そこで発振回路に於ける貫通電流を下げる方法として、
発振用トランジスタのコンダクタンスを小さくするか、
あるいは第3図に示す如く、トランジスタのチャネルに
直列に抵抗要素を挿入する方法が用いられる。
Therefore, as a way to reduce the through current in the oscillation circuit,
Either reduce the conductance of the oscillation transistor, or
Alternatively, as shown in FIG. 3, a method may be used in which a resistance element is inserted in series with the channel of the transistor.

第3図aに示した回路に於て、抵抗体の値をRとし、第
1図と同様の発振回路を構成した場合に消費する電流を
IQとする時、両者の関係は第4図の如くなり、Rの位
置を大きく設定する事により消費電流を十分に小さくす
る事が出来る。
In the circuit shown in Figure 3a, when the value of the resistor is R and the current consumed when configuring the same oscillation circuit as in Figure 1 is IQ, the relationship between the two is as shown in Figure 4. Thus, by setting the position of R to a large value, the current consumption can be made sufficiently small.

しかし発振出力はいずれ負荷としてのCMOSゲート回
路に供給されるはずであり、消費電流は該負荷をも含め
て検討すべきである。
However, the oscillation output will eventually be supplied to a CMOS gate circuit as a load, and current consumption should be considered including this load.

どのような負荷が接続されるかは場合により異るが、一
般には1個のインバータで代表する事が出来る。
The type of load connected varies depending on the case, but it can generally be represented by one inverter.

そこで第5図に示すように発振回路7に負荷としてCM
OSインバータ8を接続し、前と同様に抵抗値Rと消費
電流IQの関係を求めると、第6図の如く抵抗値Rを増
加すると消費電流は最初は減少し、次に増加する。
Therefore, as shown in FIG. 5, the oscillation circuit 7 is loaded with CM.
When the OS inverter 8 is connected and the relationship between the resistance value R and the current consumption IQ is determined as before, as shown in FIG. 6, when the resistance value R is increased, the current consumption decreases at first and then increases.

これはRを大きくすると振動子を駆動する電力も減少し
、次第に振動振巾が低下し、発振出力の立上り立下り時
間が大きくなり、更に振巾も低下して来るためインバー
タ8を流れる貫通電流が急速に増大するためである。
This is because when R is increased, the power to drive the vibrator decreases, the vibration amplitude gradually decreases, the rise and fall times of the oscillation output increase, and the amplitude further decreases, so the through current flowing through the inverter 8 This is because the amount increases rapidly.

インバータ8を第3図に示した構成とすればインバータ
8の貫通電流は低下するが、出力波形の立上り立下り時
間が長くなり、後に続く負荷に対し、前記と同様の問題
が生ずる。
If the inverter 8 is configured as shown in FIG. 3, the through current of the inverter 8 will be reduced, but the rise and fall times of the output waveform will become longer, and the same problem as described above will occur for the subsequent load.

本発明は前記事項を考慮し、発振回路と負荷を含めて最
少の消費電力を得ようとするものである。
The present invention takes the above matters into consideration and attempts to obtain the minimum power consumption including the oscillation circuit and the load.

第7図は本発明の実施例であり、負荷ゲー ト回路8の
電源路にトランジスタ9及び10を直列接続し、該トラ
ンジスタのゲートは容量11を介して固定電位部である
電源側に接続すると共に抵抗12を介してゲート回路8
の出力端に接続する。
FIG. 7 shows an embodiment of the present invention, in which transistors 9 and 10 are connected in series to the power supply path of the load gate circuit 8, and the gate of the transistor is connected to the power supply side, which is a fixed potential section, via a capacitor 11. and the gate circuit 8 via the resistor 12.
Connect to the output end of the

第8図は第7図の構成の動作波形を示す。FIG. 8 shows operating waveforms of the configuration of FIG. 7.

発振器出力Aはインバータ8により反転増巾されてB点
に現れる。
Oscillator output A is inverted and amplified by inverter 8 and appears at point B.

点Cには容量11と抵抗12による時定数に基すいて、
点Bの波形が伝達される。
At point C, based on the time constant due to capacitor 11 and resistor 12,
The waveform at point B is transmitted.

インバータ8とトランジスタ9,10を貫通する電流I
Qは、インバータ8の貫通タイミングとトランジスタ9
,10の貫通タイミングとの位相ずれにより大巾に減少
する。
Current I passing through inverter 8 and transistors 9 and 10
Q is the penetration timing of inverter 8 and transistor 9
, 10 due to the phase difference with the penetration timing.

この様子は第8図に於て消費電流IQが20の如く減少
することがわかる。
It can be seen from FIG. 8 that the current consumption IQ decreases by 20.

第7図に示した実施例では立上り立下り特性が非常に良
い。
The embodiment shown in FIG. 7 has very good rise and fall characteristics.

また抵抗12の値を小さくすると点Bに於ける信号の振
巾を小さくする事が出来るため容量性負荷の消費電流を
更に下げる事が出来る。
Further, by reducing the value of the resistor 12, the amplitude of the signal at point B can be reduced, so that the current consumption of the capacitive load can be further reduced.

なお容量11はトランジスタ9,10のゲート容量で代
用出来る。
Note that the capacitance 11 can be replaced by the gate capacitance of the transistors 9 and 10.

またトランジスタ9,10をゲート回路8を構成するト
ランジスタのドレイン側に挿入しても良い。
Further, the transistors 9 and 10 may be inserted on the drain side of the transistors forming the gate circuit 8.

以上述べた実施例では発振回路の貫通電流は、発振用増
巾インバータのコンダクタンスを小さくするが、該イン
バータの電源路に抵抗分を挿入する事によって押え、こ
の結果発振出力波形が悪化して、該出力波形で駆動され
るゲート回路に流れる貫通電流をどう制限するかを主眼
として来た。
In the embodiment described above, the through current of the oscillation circuit is suppressed by inserting a resistor into the power supply path of the inverter, which reduces the conductance of the oscillation amplification inverter, and as a result, the oscillation output waveform deteriorates. The main focus has been on how to limit the through current flowing through the gate circuit driven by the output waveform.

しかし貫通電流を減少させると言う点に於ては発振用イ
ンバータでも単なるゲート回路にも同じであり、異る点
は発振用インバータに於ては発振起動時に両方のチャネ
ルのトランジスタが共に電流を流し得る状態にバイアス
されていなければならないと言う条件が付は加わるのみ
である。
However, the point of reducing through current is the same for both oscillation inverters and simple gate circuits; the difference is that in oscillation inverters, both channel transistors flow current when oscillation starts. The only additional condition is that it must be biased toward the state that it obtains.

従ってこの条件が満たされるならば、前記の各実施例は
発振回路へ応用する事が出来る。
Therefore, if this condition is satisfied, each of the embodiments described above can be applied to an oscillation circuit.

第9図は第7図に示した実施例を発振用インバータに適
用した例である。
FIG. 9 shows an example in which the embodiment shown in FIG. 7 is applied to an oscillation inverter.

この場合出力の立上り、立下り時間中、制御用トランジ
スタのうち電流を流すべき方のトランジスタは十分にオ
ンとなっているため、前記立上り立下り特性は非常に良
い。
In this case, during the rise and fall times of the output, the one of the control transistors through which current should flow is sufficiently turned on, so the rise and fall characteristics are very good.

このため、速い立上り立下り特性の入力を要求するフリ
ップ、フロップ回路等も、バッファー回路なしで駆動す
る事が可能である。
Therefore, flip and flop circuits that require input with fast rise and fall characteristics can also be driven without a buffer circuit.

以上述べた如く、本発明によれば回路の消費する電力を
低減でき、時計の如き小型電子装置に好都合である。
As described above, according to the present invention, the power consumed by the circuit can be reduced, which is advantageous for small electronic devices such as watches.

なお、本発明の実施は任意の組合せを行っても良い事は
もちろんであり、また説明の簡略化のため論理回路とし
てインバータを示したが、これは他の機能の論理回路で
あっても良い事ももちろんの事である。
Note that it goes without saying that the present invention may be implemented in any combination, and for the sake of simplicity, an inverter is shown as a logic circuit, but this may also be a logic circuit with other functions. Of course, this is a matter of course.

また第7図に示した回路は第10図の如く、トランジス
タ9,10のゲートをそれぞれ異る抵抗を介して出力端
に接続しても良い。
Further, in the circuit shown in FIG. 7, the gates of the transistors 9 and 10 may be connected to the output end through different resistors, as shown in FIG. 10.

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

第1図はCMOSトランジスタを使った水晶発振器の代
表的な例を示す回路図、第2図はCMOSインバータの
特性図、第3図a、bは従来の電流制限回路図、第4図
、第6図は従来回路の消費電流特性図、第5図は負荷を
有する発振回路図、第7図は本発明の実施例を示す回路
図、第8図は第7図の動作波形図、第9図、第10図は
本発明の更に他の実施例を示す回路図である。 9.10・・・・・・電流制御用トランジスタ、7・・
・・・・発振回路、8・・・・・・ゲート回路、12・
・・・・・抵抗要素。
Figure 1 is a circuit diagram showing a typical example of a crystal oscillator using CMOS transistors, Figure 2 is a characteristic diagram of a CMOS inverter, Figures 3a and b are conventional current limiting circuit diagrams, Figures 4 and 4 are Fig. 6 is a current consumption characteristic diagram of a conventional circuit, Fig. 5 is an oscillation circuit diagram with a load, Fig. 7 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 8 is an operation waveform diagram of Fig. 7, and Fig. 9 10 are circuit diagrams showing still another embodiment of the present invention. 9.10... Current control transistor, 7...
...Oscillation circuit, 8...Gate circuit, 12.
...Resistance element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 少くとも1つの入力端と1つの出力端を有し相補型
絶縁ゲート型電界効果トランジスタで構成された論理回
路の電源ライン内に、電流制御用絶縁ゲート型電界効果
トランジスタを直列接続し、かつ抵抗を介して前記論理
回路の出力端を前記電流制御用絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタのゲート側に接続するとともに、容量を介し
て該ゲート側を固定電位部に接続して成ることを特徴と
する低電力化回路。 2 少くとも1つの入力端は発振回路の出力端に接続さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
低電力化回路。
[Scope of Claims] 1. An insulated gate field effect transistor for current control is provided in the power supply line of a logic circuit having at least one input terminal and one output terminal and composed of complementary insulated gate field effect transistors. are connected in series, and the output end of the logic circuit is connected to the gate side of the current control insulated gate field effect transistor via a resistor, and the gate side is connected to a fixed potential section via a capacitor. A low power circuit characterized by: 2. The power saving circuit according to claim 1, wherein at least one input terminal is connected to an output terminal of the oscillation circuit.
JP52073694A 1977-05-26 1977-06-21 Low power circuit Expired JPS5936445B2 (en)

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JPS548862A JPS548862A (en) 1979-01-23
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