JPS5975706A - 振動子型発振回路 - Google Patents
振動子型発振回路Info
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- JPS5975706A JPS5975706A JP18612982A JP18612982A JPS5975706A JP S5975706 A JPS5975706 A JP S5975706A JP 18612982 A JP18612982 A JP 18612982A JP 18612982 A JP18612982 A JP 18612982A JP S5975706 A JPS5975706 A JP S5975706A
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- transistor
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
- H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
- H03B5/36—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device
- H03B5/364—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device the amplifier comprising field effect transistors
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(技術分封9
本発明は、低消費電力にして″電源投入時の発振開始;
1、冒:jJ 、/J’s 472 y・振動子型発振
回路に関するものである。
1、冒:jJ 、/J’s 472 y・振動子型発振
回路に関するものである。
(背A」技術)・
従来の振動子型発振回路の回路図を第1図に示す。第1
図においてXlは振動子、C1・C2はコンデンサ、Q
lはPNIO8)ランジスタ、C2はNN40Sトラン
7スタ、H,、・“1も、・1(,3は抵抗、■DI)
はプラス側電源、VSSはマイナスfHII ’1N、
源、■θは出力端子であり、Q。
図においてXlは振動子、C1・C2はコンデンサ、Q
lはPNIO8)ランジスタ、C2はNN40Sトラン
7スタ、H,、・“1も、・1(,3は抵抗、■DI)
はプラス側電源、VSSはマイナスfHII ’1N、
源、■θは出力端子であり、Q。
とC2のゲートをX、、(”、、及びI−L、のそれぞ
れの一端に共通結線し、Q、とC2のドレインをX、
、 J、R3のそれぞの他端と02の一端及び■。に共
通結線し、([、と(°2のそれぞれの他端をvssに
接続し、QlのソースをI(・1を介して”’l])に
つなぎC2のソースを1(,2を介してVssにつなぐ
。Q、の基板はVl)Dに、C2の基板は入・′悶に接
続する。
れの一端に共通結線し、Q、とC2のドレインをX、
、 J、R3のそれぞの他端と02の一端及び■。に共
通結線し、([、と(°2のそれぞれの他端をvssに
接続し、QlのソースをI(・1を介して”’l])に
つなぎC2のソースを1(,2を介してVssにつなぐ
。Q、の基板はVl)Dに、C2の基板は入・′悶に接
続する。
以上の構成における動作は■。にXlに固有の共振周波
数に等しい周波数の信号を出力するというものである。
数に等しい周波数の信号を出力するというものである。
ここて゛1モ、とR2は八’l])がらVSSへン宜れ
ろ′電流を制限し、かつ異常発振を防じ1」的で挿入1
−ろものてある。1(、、はQlとC2で構成されろC
MOSインバータ回路の構成をとる増幅器の負帰還抵抗
である。C,、C2ば、発振安定化のために必要である
。X、としては水晶振動子やセラミック1辰動子がある
。
ろ′電流を制限し、かつ異常発振を防じ1」的で挿入1
−ろものてある。1(、、はQlとC2で構成されろC
MOSインバータ回路の構成をとる増幅器の負帰還抵抗
である。C,、C2ば、発振安定化のために必要である
。X、としては水晶振動子やセラミック1辰動子がある
。
本回路をCMOSモノリシック]Cのクロック信号発生
源として使う場合には、多くの場合低消費電、流とい5
Cへ・+08の特徴を生がずべく要求される。
源として使う場合には、多くの場合低消費電、流とい5
Cへ・+08の特徴を生がずべく要求される。
そのために採用する一般的な方法は、R,と1?・2の
値を大きくするという方法である。例えば32 K 1
.−4 zの周波数の振動子を使℃・3■の電源電圧で
発振回路だけで消費する電流を数μAに押えるには、1
(、とIt2の値を10OKΩ程度にすればよい。
値を大きくするという方法である。例えば32 K 1
.−4 zの周波数の振動子を使℃・3■の電源電圧で
発振回路だけで消費する電流を数μAに押えるには、1
(、とIt2の値を10OKΩ程度にすればよい。
ところが1も、と■t2を大きくすると、QlとC2に
より構成される増幅器の出力インピーダンスか太き(な
りこの結果、′電源投入時の発振開始時間が長くなって
しまう。32KIIZの周波数の振動子を使う上記の例
では、最長数秒の発振開始時間となってしまう。これは
次のような不都合をもたらす。まず応用面において、電
源を投入してから数秒間待たないと本来の動作を開始し
ないという不都合が生じる。これを避けろためには常時
発振回路のみに電源を供給しておくという方法を取るの
か普通である。この場合は常時電流を消費すると℃・5
歪部合か生じる。
より構成される増幅器の出力インピーダンスか太き(な
りこの結果、′電源投入時の発振開始時間が長くなって
しまう。32KIIZの周波数の振動子を使う上記の例
では、最長数秒の発振開始時間となってしまう。これは
次のような不都合をもたらす。まず応用面において、電
源を投入してから数秒間待たないと本来の動作を開始し
ないという不都合が生じる。これを避けろためには常時
発振回路のみに電源を供給しておくという方法を取るの
か普通である。この場合は常時電流を消費すると℃・5
歪部合か生じる。
また、本発振回路をモノリシックIC内にくみ込む場合
、ICの測定時間が長くなるという不都合が生づる。I
Cの量産時に1ケのICの測定に発振のテストだレナで
数秒を費すというのは非常に効率が悪く、ICのコスト
を上げる要因となる。
、ICの測定時間が長くなるという不都合が生づる。I
Cの量産時に1ケのICの測定に発振のテストだレナで
数秒を費すというのは非常に効率が悪く、ICのコスト
を上げる要因となる。
(発明の課題)
本発明の目的はこれらの欠点を解決ずろため発振を励起
する回路を施して発振の開始を早め、かつ、定常状態に
おいては低消費電流で動作するごとく動作するようにし
たもので、その特徴は、PMO8+−ランジ亥夕とNM
OSトランジスタにより構成されるCMOSインバータ
回路と、その入出力端の間に接続されるフィードバック
抵抗と振動子との並列回路と、CMOSインパーク回路
の入力端と弔1の′電源端の間に挿入されろコンデンサ
及びCMOSインバータ回路の出力端と第1の電源端の
間に挿入されろコンデンサと、PMO8)ランジスタの
ソースと第2の電源端の間に挿入されろ第1の可変抵抗
体と、Nへ408トランジスタのソースと第1の電源端
の間に挿入されろ第2の可変抵抗体と、CMOSインパ
ーク回路の出力端に接続される発振状態検出回路と、該
回路の出力に従って前記第1及び第2の可変抵抗体を制
御する手段とを有し、非発振状態では第1及び第2の可
変抵抗体が低抵抗に制御され、発振状態では第1及び第
2の可変抵抗体が萬抵抗に制御されるごとき振動子型発
振回路にある。
する回路を施して発振の開始を早め、かつ、定常状態に
おいては低消費電流で動作するごとく動作するようにし
たもので、その特徴は、PMO8+−ランジ亥夕とNM
OSトランジスタにより構成されるCMOSインバータ
回路と、その入出力端の間に接続されるフィードバック
抵抗と振動子との並列回路と、CMOSインパーク回路
の入力端と弔1の′電源端の間に挿入されろコンデンサ
及びCMOSインバータ回路の出力端と第1の電源端の
間に挿入されろコンデンサと、PMO8)ランジスタの
ソースと第2の電源端の間に挿入されろ第1の可変抵抗
体と、Nへ408トランジスタのソースと第1の電源端
の間に挿入されろ第2の可変抵抗体と、CMOSインパ
ーク回路の出力端に接続される発振状態検出回路と、該
回路の出力に従って前記第1及び第2の可変抵抗体を制
御する手段とを有し、非発振状態では第1及び第2の可
変抵抗体が低抵抗に制御され、発振状態では第1及び第
2の可変抵抗体が萬抵抗に制御されるごとき振動子型発
振回路にある。
(発明の構成および作用)
第2図は呆゛発明の第1の実施例であって、1114・
■も、・1(,6・1も、・■(,8は抵抗、V J、
L ]・Vl−1,2は可変抵抗体、C3ばコンデンサ
、C3・C4はI)MOS hランジスタ、Q、・C6
はNMO8I・ランジスタ、11・■2・■3・■4は
インバータ回路、VOIは出力端子、1は発振部出力端
子、2は■1の出力端子、3は■、30入力端子、4は
13の出力端子、5・6はVRIの抵抗端子、7はVJ
(,1の抵抗値制御端子、8・9はVR2の抵抗端子、
10はVi(,2の抵抗値制御端子、11は14の出力
端子である。
■も、・1(,6・1も、・■(,8は抵抗、V J、
L ]・Vl−1,2は可変抵抗体、C3ばコンデンサ
、C3・C4はI)MOS hランジスタ、Q、・C6
はNMO8I・ランジスタ、11・■2・■3・■4は
インバータ回路、VOIは出力端子、1は発振部出力端
子、2は■1の出力端子、3は■、30入力端子、4は
13の出力端子、5・6はVRIの抵抗端子、7はVJ
(,1の抵抗値制御端子、8・9はVR2の抵抗端子、
10はVi(,2の抵抗値制御端子、11は14の出力
端子である。
Q、とC2の各ゲートと■t3・Xl・C1のそれぞれ
の一端とを共通結線し、QlとC2の各トレインとR1
3・Xlの他端とC2の一端及び1とを共通結線し、C
1・C2の各他端をVSSにつなぎ5をVl)Dに、6
をQlのソースにそれぞれ結線し、8をVSSに、9を
C2のソースにそれぞれ結線しQ、の基板をVDI)に
、C2の基板をVSSにそれぞれ結線する。5と6の間
に1(,4と■(,5を直列接続して挿入し、■t4と
几、の共通接続点とC3のドレインを、C3のソース及
び基板と5を、C3のゲートと7をそれぞれ接続する。
の一端とを共通結線し、QlとC2の各トレインとR1
3・Xlの他端とC2の一端及び1とを共通結線し、C
1・C2の各他端をVSSにつなぎ5をVl)Dに、6
をQlのソースにそれぞれ結線し、8をVSSに、9を
C2のソースにそれぞれ結線しQ、の基板をVDI)に
、C2の基板をVSSにそれぞれ結線する。5と6の間
に1(,4と■(,5を直列接続して挿入し、■t4と
几、の共通接続点とC3のドレインを、C3のソース及
び基板と5を、C3のゲートと7をそれぞれ接続する。
8と9の間に1(・7と凡。を直列接続して挿入し、F
t 7と■(,6の共通接続点とC5のドレインを、Q
、のソース及び基板と8を、■40入力端子と10を、
J4の出力端子りとC5のケートをそれぞれ接続する。
t 7と■(,6の共通接続点とC5のドレインを、Q
、のソース及び基板と8を、■40入力端子と10を、
J4の出力端子りとC5のケートをそれぞれ接続する。
1を11・12の各入力端子に共通結線し、■、の出力
端子2をC4・C6の各ゲートに共通結線し、12の出
力端子をV。1に接続する。
端子2をC4・C6の各ゲートに共通結線し、12の出
力端子をV。1に接続する。
C4のドレインを几、の一端につなぎ、Iモ、の他端と
C6ノトレインとC3の一端と3を共通結線しC4のソ
ース及び基板なV’DDに、C6のソース及び基板をV
SSに、C3の他端をVSSにそれぞれ結線する。4は
7と10に共通結線する。図の点線で囲む=lS分((
−、)SCDEi”)は発振状態検出回路を構成ずろ。
C6ノトレインとC3の一端と3を共通結線しC4のソ
ース及び基板なV’DDに、C6のソース及び基板をV
SSに、C3の他端をVSSにそれぞれ結線する。4は
7と10に共通結線する。図の点線で囲む=lS分((
−、)SCDEi”)は発振状態検出回路を構成ずろ。
シ、上の回路構成による本回路の動作を次に説明する。
〆3図及び第4図は説明のためのタイムチャートであり
T、&@VDD、 T2ハ1、T3ハ2、T4ハ3
、’]’!。
T、&@VDD、 T2ハ1、T3ハ2、T4ハ3
、’]’!。
は4、T6は■。、のそれぞれの点の電圧波形を示して
いる。
いる。
第3図中の斜線の部分は、発振周波数に等しい周波数を
持つ電圧波形を示している。
持つ電圧波形を示している。
第4図は第3図中のA、 −A、’間を拡大に描いたタ
イムチャートである。前述の第1図の回路構成の発振回
路において、電源投入時の発振開始時間は発振用の増幅
器の出力インピーダンスが低い程短いという特性がある
。本発明はこの特性を利用している。発振しているか否
かを検出する発振状態検出回路によりまず、発振してい
ないと判定したら発振用増幅器の出力インピーダンスを
低下させて発振を励起する。一方、その検出回路が発振
を検出し、た場合は、発振用の増幅器の出力インピーダ
ンスを高くして消費電流をおさえる。前者か電源投入時
、後者が発振動作の定常状態に相当する。
イムチャートである。前述の第1図の回路構成の発振回
路において、電源投入時の発振開始時間は発振用の増幅
器の出力インピーダンスが低い程短いという特性がある
。本発明はこの特性を利用している。発振しているか否
かを検出する発振状態検出回路によりまず、発振してい
ないと判定したら発振用増幅器の出力インピーダンスを
低下させて発振を励起する。一方、その検出回路が発振
を検出し、た場合は、発振用の増幅器の出力インピーダ
ンスを高くして消費電流をおさえる。前者か電源投入時
、後者が発振動作の定常状態に相当する。
以上の方法で発振の開始が速く、かつ、低消費電流であ
るという特性を実現しようとするものである。
るという特性を実現しようとするものである。
次に詳細な説明を行う。尚、以下の説明中トランジスタ
Q1〜Q6のON抵抗はOΩとして説明している。Ql
とC2により構成されるCMOSインバータ回路構成に
よる増幅器においてR3は負帰還抵抗であるが、発振が
まだ開始していない時に(教員帰還であるために1(,
3の両端子電圧レベルは同じ電圧値を示す。それをVT
Oとする。この電圧レベル■Toは、発振が開始した時
には発振波形の中心電圧レベルとなる。
Q1〜Q6のON抵抗はOΩとして説明している。Ql
とC2により構成されるCMOSインバータ回路構成に
よる増幅器においてR3は負帰還抵抗であるが、発振が
まだ開始していない時に(教員帰還であるために1(,
3の両端子電圧レベルは同じ電圧値を示す。それをVT
Oとする。この電圧レベル■Toは、発振が開始した時
には発振波形の中心電圧レベルとなる。
インバータ回路■1はそれ自身閾値電圧を持ち、それを
VTIとすると1.は1の′電圧レベルがVTIより大
きい時出力端子2を低い信号レベル(以下゛L″′と呼
ぶ)にし、1の電圧レベルがVTIより小さい時2を高
い信号レベル(以下゛11“′と呼ぶ)にする如く動作
する。このVTIとv’roの関係をVTI<VTOに
設定する。
VTIとすると1.は1の′電圧レベルがVTIより大
きい時出力端子2を低い信号レベル(以下゛L″′と呼
ぶ)にし、1の電圧レベルがVTIより小さい時2を高
い信号レベル(以下゛11“′と呼ぶ)にする如く動作
する。このVTIとv’roの関係をVTI<VTOに
設定する。
■2も同様に閾値電圧を持ちそれをVi2とすると、■
2は1の電圧レベルがVi2より高ければV。1をL”
′にし、■の電圧レベルがVi2より低ければ■。1を
”l−I’“にする如く動作する。Vi2とVTOはほ
ぼ等しいものとする。
2は1の電圧レベルがVi2より高ければV。1をL”
′にし、■の電圧レベルがVi2より低ければ■。1を
”l−I’“にする如く動作する。Vi2とVTOはほ
ぼ等しいものとする。
■3も同様に閾値電圧を持ちそれをVi3とすると、■
3は3の電圧レベルがVi3より高いとき4をL゛とし
、3の電圧レベルがVi3より低いとき4を1−1”′
とする如(動作する。
3は3の電圧レベルがVi3より高いとき4をL゛とし
、3の電圧レベルがVi3より低いとき4を1−1”′
とする如(動作する。
第3図及び第4図に示したvTo 、 VTI 、 V
T2およびVT3はり、上の説明中に出てきたものと同
一のものである。
T2およびVT3はり、上の説明中に出てきたものと同
一のものである。
C4・C6・R8・C3・■3で構成される部分が前述
した発振状態検出回路であり、その出力端子に相当する
4の信号レベルか゛′ト■“のときVRt及びVl、(
,2は5・6間及び8・9間の抵抗値が太き(,4がL
′のときは訃6間及び8・9間の抵抗値が小さくなる如
く動作する。
した発振状態検出回路であり、その出力端子に相当する
4の信号レベルか゛′ト■“のときVRt及びVl、(
,2は5・6間及び8・9間の抵抗値が太き(,4がL
′のときは訃6間及び8・9間の抵抗値が小さくなる如
く動作する。
まず電源が投入され、まだ発振が開始しないうちは第3
図の(1)〜(2)に示す如(,1(T2)の電圧レベ
ルはVTOに固定されている(これはR3による負帰還
の効果である)。VTOと11の閾値電圧VTIの関係
は■T1<VTOであり■1の入力電圧レベルが■T。
図の(1)〜(2)に示す如(,1(T2)の電圧レベ
ルはVTOに固定されている(これはR3による負帰還
の効果である)。VTOと11の閾値電圧VTIの関係
は■T1<VTOであり■1の入力電圧レベルが■T。
であるから2(T3)はL“である。これによりC4は
ON、C6はOI” J”するため、C3は几、、C4
を通して充電されその充電波形(T4)は時定数03・
R18で上昇して、今いずれは■T3を上まわる。その
時4(T5)は”L″となって7が+Ll”になるため
、C3はON シ一方10もL++になり従って11が
’II’“どなるため、C5もONする。C3とC5が
ONすると、■(14とR7が短絡されるためQl・C
2で構成される発振用増幅器の出力インピーダンスはI
T5とR6によって決まる低い状態となる。これが発振
を励起する状態であり、1の発振出力波形(T2)は第
3図(2)〜(3)に示す如<、VTOを中心にして次
第に振幅を拡げていく。(3)の状態に達し、1(T2
)の電圧波形の振幅がVTIを下まわる程に太き(な
ると11の出力端子2(T3)には’II’“がのそく
。これによりC4がOFF L QeがONするため、
C4が瞬間的に放電され3の電圧レベル(’J、’4
)はVSSになり、従って4(T5)は°’ I−1”
になり、7と10がif”′、11がI 、L l“と
なってC3とC5はOFFする。Q、とC5か01”F
すると発振用増幅器の出力インピーダンスが、■(・5
+R4及びR6+R7によって決まる高い状態になる。
ON、C6はOI” J”するため、C3は几、、C4
を通して充電されその充電波形(T4)は時定数03・
R18で上昇して、今いずれは■T3を上まわる。その
時4(T5)は”L″となって7が+Ll”になるため
、C3はON シ一方10もL++になり従って11が
’II’“どなるため、C5もONする。C3とC5が
ONすると、■(14とR7が短絡されるためQl・C
2で構成される発振用増幅器の出力インピーダンスはI
T5とR6によって決まる低い状態となる。これが発振
を励起する状態であり、1の発振出力波形(T2)は第
3図(2)〜(3)に示す如<、VTOを中心にして次
第に振幅を拡げていく。(3)の状態に達し、1(T2
)の電圧波形の振幅がVTIを下まわる程に太き(な
ると11の出力端子2(T3)には’II’“がのそく
。これによりC4がOFF L QeがONするため、
C4が瞬間的に放電され3の電圧レベル(’J、’4
)はVSSになり、従って4(T5)は°’ I−1”
になり、7と10がif”′、11がI 、L l“と
なってC3とC5はOFFする。Q、とC5か01”F
すると発振用増幅器の出力インピーダンスが、■(・5
+R4及びR6+R7によって決まる高い状態になる。
このため第3図の(3)に示すように1(T2)の発振
出力波形は、その振幅が縮少する。従って1の電圧レベ
ルがVTIより再び高くなり2(T3)がL I“に戻
る。2がLI+になるとC4がON L C6がOFF
するため、3(T4)の電圧波形はVSSのレベルから
時定数03・■(・8で上昇する。これによって3 (
’J、”4)の電圧レベルがVT3を上まわると(第3
図の(4) )、4(’l’5)は°゛L“となり、7
と】OがIL1“、11が゛”IT”となるためC3と
C5がONシ、発振用増幅器が再び低出力インピーダン
ス状態となり発振が更に励起される状態となる。そして
1(T2)の発掘出力波形の振幅がVTIを下まわると
、前記第3図における(3)と同じ状態となりC3は放
電される(5)。
出力波形は、その振幅が縮少する。従って1の電圧レベ
ルがVTIより再び高くなり2(T3)がL I“に戻
る。2がLI+になるとC4がON L C6がOFF
するため、3(T4)の電圧波形はVSSのレベルから
時定数03・■(・8で上昇する。これによって3 (
’J、”4)の電圧レベルがVT3を上まわると(第3
図の(4) )、4(’l’5)は°゛L“となり、7
と】OがIL1“、11が゛”IT”となるためC3と
C5がONシ、発振用増幅器が再び低出力インピーダン
ス状態となり発振が更に励起される状態となる。そして
1(T2)の発掘出力波形の振幅がVTIを下まわると
、前記第3図における(3)と同じ状態となりC3は放
電される(5)。
これ以後は第3図におけろ(3)〜(5)に当る動作か
順次繰返されて行き、いずれは1(T2)の発振出力波
形の振幅が完全に’i’T 1を下まわる程に大きくな
る。第3図の(6)以後がこの状態を示している。
順次繰返されて行き、いずれは1(T2)の発振出力波
形の振幅が完全に’i’T 1を下まわる程に大きくな
る。第3図の(6)以後がこの状態を示している。
ここまで来るともう発振を励起する必要はない。
ここから発振動作の定常状態に入り、第4図に示す如<
2(’I’3)に発振周波数に等しい周波数の信号が出
力されるため、その周期(、jo + (+)でC4と
C6は交互にON・OI” l”を繰返す。この状態で
は、第4図のT3−IT L IT の期間(Lo)の
ときC3がRBを通して充電されるため、3(T4)の
電圧レベルはVSSの電圧レベルから時定数03・R8
で上昇する波形となり、・’I’ 3−” I−1”の
期間(tl)になるとC3は瞬間的に放電され、3 (
’I’4 )はVSSの電圧レベルに戻る。以上の動作
中重要な事は、第4図に示す如(3の電圧波形がVT3
を上まわることのないようにすることである。なぜなら
、もし、3の電圧がt。中にVT3を上まわる事がある
とそのために前述の如く4がL″となってC3・C5が
ONシ、発振用増幅器の出力インピーダンスが低(なり
、従って消費電流が大きくなり、本回路の特徴とする定
常状態において低消費電流という特性を失わしめるから
である。
2(’I’3)に発振周波数に等しい周波数の信号が出
力されるため、その周期(、jo + (+)でC4と
C6は交互にON・OI” l”を繰返す。この状態で
は、第4図のT3−IT L IT の期間(Lo)の
ときC3がRBを通して充電されるため、3(T4)の
電圧レベルはVSSの電圧レベルから時定数03・R8
で上昇する波形となり、・’I’ 3−” I−1”の
期間(tl)になるとC3は瞬間的に放電され、3 (
’I’4 )はVSSの電圧レベルに戻る。以上の動作
中重要な事は、第4図に示す如(3の電圧波形がVT3
を上まわることのないようにすることである。なぜなら
、もし、3の電圧がt。中にVT3を上まわる事がある
とそのために前述の如く4がL″となってC3・C5が
ONシ、発振用増幅器の出力インピーダンスが低(なり
、従って消費電流が大きくなり、本回路の特徴とする定
常状態において低消費電流という特性を失わしめるから
である。
定常状態において3の電圧レベルをVT3以下に押える
ためには、C3・R8の値を次の如(決定すればよい。
ためには、C3・R8の値を次の如(決定すればよい。
第4図におけるt。の期間での3CF+)の電圧レベル
■3は、次式で表わされる。
■3は、次式で表わされる。
ここでVDDは端子VDDと端子VSSの間の電圧で、
tは時間である。この■3が■T3を越えない“ように
するには、1 = ioにおける■3がv3<vT3を
満足すればよいから、1=18として(1)式より次式
が得られる。
tは時間である。この■3が■T3を越えない“ように
するには、1 = ioにおける■3がv3<vT3を
満足すればよいから、1=18として(1)式より次式
が得られる。
この式を変形した次式を満足するように03・R8を決
定すればよい。
定すればよい。
t。
これらを(3)式に代入してC3・R8) 42.1μ
secが得られる。C3= 101)F とすればRs
> 4.211’v1Ωという値となる。
secが得られる。C3= 101)F とすればRs
> 4.211’v1Ωという値となる。
以上のようにC3・R8を設定することによって、Q4
・II8・C3・Q6・■3 で構成される部分が発
振状態の検出機能をもつ事になる。即ち本回路部分は、
発振の定常状態では4を用”とし発振の停止状態では4
をILT“とする如(動作するからである。
・II8・C3・Q6・■3 で構成される部分が発
振状態の検出機能をもつ事になる。即ち本回路部分は、
発振の定常状態では4を用”とし発振の停止状態では4
をILT“とする如(動作するからである。
出力端子V01には、第3図のT6に示すように12の
閾値電圧VT2を■Toとほぼ等しく設定しであるため
、1(T 2 )の発振&3力端子に発振波形が現われ
始めると同時に発掘周波数に等しい周波数の信号が出力
され、それ以後その波形が持続して出力される。■o、
から見ると電源投入から発振信号波形が出力されるまで
の時間は、■もうと1(,7が短絡されて発振が励起さ
れて発振開始が速まった分だけ短い訳である。
閾値電圧VT2を■Toとほぼ等しく設定しであるため
、1(T 2 )の発振&3力端子に発振波形が現われ
始めると同時に発掘周波数に等しい周波数の信号が出力
され、それ以後その波形が持続して出力される。■o、
から見ると電源投入から発振信号波形が出力されるまで
の時間は、■もうと1(,7が短絡されて発振が励起さ
れて発振開始が速まった分だけ短い訳である。
尚、ここでインバータ回路の閾値電圧VTI・VT2等
に差をイ」けろにはインバータ回路をCMOSで構成す
る場合にはペアのi:’MO8+、ランジスタとNMO
S +−ランシスタのg+n比に違いを持たぜればよ(
、例えばI)MOS )ランジスタのg…をNMOSト
ランジスタのglTlより大きくすれば両方等しい場合
より閾値電圧か高くなる。
に差をイ」けろにはインバータ回路をCMOSで構成す
る場合にはペアのi:’MO8+、ランジスタとNMO
S +−ランシスタのg+n比に違いを持たぜればよ(
、例えばI)MOS )ランジスタのg…をNMOSト
ランジスタのglTlより大きくすれば両方等しい場合
より閾値電圧か高くなる。
以上説明したように、発振状態検出回路を設けその検出
信号1でよって発振用のCMOSインバータ回路構成に
よる増幅器の出力インピーダンス、即ちその増幅器のP
MO8及びNMQS )ランジスタの各ソース・電源間
に接続した抵抗を、発振が停止している場合には小さく
、発振開始後には太き(する如(制御するため、電源投
入時の発振開始時間が短か(、かつ定常状態においては
低消費電流で動作するという特徴のある振動子型発振回
路が構成できる。
信号1でよって発振用のCMOSインバータ回路構成に
よる増幅器の出力インピーダンス、即ちその増幅器のP
MO8及びNMQS )ランジスタの各ソース・電源間
に接続した抵抗を、発振が停止している場合には小さく
、発振開始後には太き(する如(制御するため、電源投
入時の発振開始時間が短か(、かつ定常状態においては
低消費電流で動作するという特徴のある振動子型発振回
路が構成できる。
その結果次のような利点が生ずる。
(1)モノリシックICに内蔵する場合、そのICの発
振部を測定するための時間が短縮できるため、量産時に
おける測定時間の短縮、即ちICのコスト低減に効果が
ある。
振部を測定するための時間が短縮できるため、量産時に
おける測定時間の短縮、即ちICのコスト低減に効果が
ある。
(2)従来電池を電源とするような応用において、発振
器の電源投入時の発振開始時間か長℃・ために生ずる遅
れをなくする目的で、常時発振動作をさせておき必要に
応じて回路全体にその発振信号を供給するという回路方
式があったが、この方式では常時発振動作を行なうため
消費する電流か電池を消耗させると℃・5問題があった
。本発振回路を使えば、この問題を解消し得る。
器の電源投入時の発振開始時間か長℃・ために生ずる遅
れをなくする目的で、常時発振動作をさせておき必要に
応じて回路全体にその発振信号を供給するという回路方
式があったが、この方式では常時発振動作を行なうため
消費する電流か電池を消耗させると℃・5問題があった
。本発振回路を使えば、この問題を解消し得る。
(3)本回路方式は発振が停止しようとすると、発振状
態検出回路が働いて発振を励起するという帰還動作を行
なうため、電源電圧の動作範囲の下限か広がる。
態検出回路が働いて発振を励起するという帰還動作を行
なうため、電源電圧の動作範囲の下限か広がる。
第5図は本発明の第2の実施例の回路図である。
第1の実施例ではVJ、%1・VR,2の構成として直
列接続の2本の抵抗を使ったが、第5図に示す如く並列
接続の2本の抵抗を使っても同様の効果が生じる。
列接続の2本の抵抗を使ったが、第5図に示す如く並列
接続の2本の抵抗を使っても同様の効果が生じる。
第5図において、R9・R,、o、 Jイ’Il’Iも
、2は抵抗で、5と1七〇の一端及びQ3のソースと基
板とを共通結線し、6と1(、oの他端とRooの一端
とを共通結線し、■砧の他端とQ、のドレインをっなぎ
8とIt、の一端及びQ5のソースと基板な共通結線し
、9とI’!、、2の他端と1モ、1の一端を共通結線
し、■(5,の他端とQ、のドレインをつなぐ。
、2は抵抗で、5と1七〇の一端及びQ3のソースと基
板とを共通結線し、6と1(、oの他端とRooの一端
とを共通結線し、■砧の他端とQ、のドレインをっなぎ
8とIt、の一端及びQ5のソースと基板な共通結線し
、9とI’!、、2の他端と1モ、1の一端を共通結線
し、■(5,の他端とQ、のドレインをつなぐ。
以上の構成をとれば7及び1oの信号レベルがL″のと
きQ3とQ5がONし、5・6間及び8・9間でみた抵
抗値はRo・Rho/ (Iも9+RIO)及びIもn
・R+2 / (”II−t−+も、2)て前者が発
振用増幅器の低出力インピーダンスの状態に当たり後者
が高出刃インピーダンスの状態に当たる。ここで、[、
K + R5−Ro 、R3=Ro ・J−(、to/
(1% +J(1+。)。
きQ3とQ5がONし、5・6間及び8・9間でみた抵
抗値はRo・Rho/ (Iも9+RIO)及びIもn
・R+2 / (”II−t−+も、2)て前者が発
振用増幅器の低出力インピーダンスの状態に当たり後者
が高出刃インピーダンスの状態に当たる。ここで、[、
K + R5−Ro 、R3=Ro ・J−(、to/
(1% +J(1+。)。
R6+且7−R+ 2 、R6= R+ +・■も+2
/(”o+R+2)となるように1し。・R,o・R,
、・J(,2を設定すれば、第5図に示す回路構成ても
第1の実施例と同様の動作及び効果が生じる。
/(”o+R+2)となるように1し。・R,o・R,
、・J(,2を設定すれば、第5図に示す回路構成ても
第1の実施例と同様の動作及び効果が生じる。
第6図は本発明の第3の実施例の回路図である。
第1の実施例ではC3の一端をVssに接続したが、第
3図に示す如くもう一方の電源VDDに接続しても同様
の効果が生じる。この実施例の場合、第4図におけるt
lの期間即ち2が用”でC6がONt、、C4がOJ=
” J=’ シている時にはC3はVDDとVS2間)
電圧で充電され、1oの期間、即ち2がII L It
でC6がOFt”しQ、かONシている時にはC1はR
8・C4を通して、時定数03・I−L8で放電iλ。
3図に示す如くもう一方の電源VDDに接続しても同様
の効果が生じる。この実施例の場合、第4図におけるt
lの期間即ち2が用”でC6がONt、、C4がOJ=
” J=’ シている時にはC3はVDDとVS2間)
電圧で充電され、1oの期間、即ち2がII L It
でC6がOFt”しQ、かONシている時にはC1はR
8・C4を通して、時定数03・I−L8で放電iλ。
従って3の電圧波形は、tlのときVSSレベルに有り
t。のとき時定数03・I(・8で上昇する第4図に示
す波形と同一のものとなる。
t。のとき時定数03・I(・8で上昇する第4図に示
す波形と同一のものとなる。
よって第1の実施例と同様の動作をする。
第7図は本発明の第4の実施例の回路図である。
第7図に示す如り1t8の一端をC6のドレインに接続
し、R8の他端と03の一端とC4のドレインと3を共
通結線し2.7をインバータ回路■、の入力端子に接続
し、]5の出力端子12をQ、のゲートに接続し、10
をC5のゲートに接続する。以上の如く構成しても第1
の実施例と同様の効果を生じろ。
し、R8の他端と03の一端とC4のドレインと3を共
通結線し2.7をインバータ回路■、の入力端子に接続
し、]5の出力端子12をQ、のゲートに接続し、10
をC5のゲートに接続する。以上の如く構成しても第1
の実施例と同様の効果を生じろ。
この場合、■1の閾値電圧VTIはVTO<VT1とな
るように設定ずろ。まず発振して℃・ない時には、1か
VTOでVTO< VTIであるから2 ハ”II”
ト1:x ル。
るように設定ずろ。まず発振して℃・ない時には、1か
VTOでVTO< VTIであるから2 ハ”II”
ト1:x ル。
よってC4かOFJ’″し、C6がONし、C3はIも
8・C6を通して充電され、いずれ3の電圧し嗅ルがV
T3を下まわって4かII I−I IIとなりC3と
C5がONし、1も、と1(7か短絡され、その結果発
振用増幅器は低出力インピータンスの状態となる。これ
か発振を励起する状態である。一方発振か安定したとき
には、2には発振周波数に等しい周波数の信号がのぞき
2が°1・″のときにはC4がON 1.C6かOFF
ずろためC3か瞬間的に放電されて3の′電圧レベルか
VDDと等しくなり、一方2が” H′になるとC4が
01.”P L、 QoかONするためC3かII8・
C6を通して充電される。この時3の電圧レベルはVD
Dかもの時定数03・n、、 ’f:下降する波形とな
る。この時定数03・I(8を2か゛I下′の期間にお
いて3の電圧レベルがVT3を下まわる事の蕪いように
設定しておけば発振の、安定している間は3の電圧レベ
ルはVT 3以上にあり、従って、4はL”′を保った
めC3・C5ともにOFF、即ち発振用増幅器か高出力
インピーダンスの状態を保持する。
8・C6を通して充電され、いずれ3の電圧し嗅ルがV
T3を下まわって4かII I−I IIとなりC3と
C5がONし、1も、と1(7か短絡され、その結果発
振用増幅器は低出力インピータンスの状態となる。これ
か発振を励起する状態である。一方発振か安定したとき
には、2には発振周波数に等しい周波数の信号がのぞき
2が°1・″のときにはC4がON 1.C6かOFF
ずろためC3か瞬間的に放電されて3の′電圧レベルか
VDDと等しくなり、一方2が” H′になるとC4が
01.”P L、 QoかONするためC3かII8・
C6を通して充電される。この時3の電圧レベルはVD
Dかもの時定数03・n、、 ’f:下降する波形とな
る。この時定数03・I(8を2か゛I下′の期間にお
いて3の電圧レベルがVT3を下まわる事の蕪いように
設定しておけば発振の、安定している間は3の電圧レベ
ルはVT 3以上にあり、従って、4はL”′を保った
めC3・C5ともにOFF、即ち発振用増幅器か高出力
インピーダンスの状態を保持する。
す、上の如く、発振用の増幅器の出方インピーダンスを
発掘が停止している時には低(して発振を励起し、発振
が安定したら高(して′低消費電流の動作とするという
第1の実施例と同様の動作を行なう。
発掘が停止している時には低(して発振を励起し、発振
が安定したら高(して′低消費電流の動作とするという
第1の実施例と同様の動作を行なう。
(発明の課題)
本発明は発掘状態検出回路とそれによって制御される発
振励起回路を有しているので、電源投入時の発振開始時
間が短が(、かつ定常状態では低消費電流で動作すると
いう特性があり、振動子型の発振回路を施すべきCMO
SモノリシックIC例えば時計用、計測用、カメラ用な
どのICに利用することができる。
振励起回路を有しているので、電源投入時の発振開始時
間が短が(、かつ定常状態では低消費電流で動作すると
いう特性があり、振動子型の発振回路を施すべきCMO
SモノリシックIC例えば時計用、計測用、カメラ用な
どのICに利用することができる。
第1図は従来の振動子型発振器の回路図、第2図は本発
明の第1の実施例の回路図、第3図と第4図は第2図の
回路の動作タイムチャート、第5図と第6図と第7図は
各々本発明の別の実施例の回路図で゛ある。 X置振動子 C1+C2+C3+コンテンザ ■(,1〜Iも。2;抵抗 Q+ 、C3、C4; P M、OS )ランジスタQ
2. Qi+ C6; NMO8) 7 ンシスタ特許
出願人 沖電気工業株式会社 特許出願代理人 升埋士 山 本 恵 − 叢/図 麓、2図 、6 承3 区 毛5図 O1 尾ろ図 纂7図 ろ
明の第1の実施例の回路図、第3図と第4図は第2図の
回路の動作タイムチャート、第5図と第6図と第7図は
各々本発明の別の実施例の回路図で゛ある。 X置振動子 C1+C2+C3+コンテンザ ■(,1〜Iも。2;抵抗 Q+ 、C3、C4; P M、OS )ランジスタQ
2. Qi+ C6; NMO8) 7 ンシスタ特許
出願人 沖電気工業株式会社 特許出願代理人 升埋士 山 本 恵 − 叢/図 麓、2図 、6 承3 区 毛5図 O1 尾ろ図 纂7図 ろ
Claims (4)
- (1)PN4OSトランジスタとNMO8)ランジスタ
により構成されるCMOSインバータ回路と、その入出
力端の間に接続されろフィードバック抵抗と振動子との
並列回路と、CMOSインバータ回路の入力端と第1の
電源端の間に挿入されるコンデンサ及びCMOSインバ
ータ回路の出力端と第1の電源端の間に挿入されるコン
デンサと、PMO8)プンジスタのソースと第2の電源
端の間に挿入される第1の可変抵抗体と、Nl5IO8
)ランジス塔のソースと第1の電源端の間に押入される
第2の可変抵抗体と、CMOSMOSインパフの出力端
に接続される発振状態検出回路と、該回路の出力に従っ
て前記第1及び第2の可変抵抗体を制御する手段とを有
し、非発振状態では第1及び第2の可変抵抗体が低抵抗
に制御され、発振状態では第1及び第2の可変抵抗体が
高抵抗に制御されることを特徴とする振動子型発振回路
。 - (2)前記発振状態検出回路が前記CMOSインバータ
回路の出力端に接続される電圧判定回路と、その出力に
接続され相補的にオン/オフされるPMOSトランジス
タ及びNM、O8)ランジスタと、該PMOSトランジ
スタのドレインとNMOSトランジスタのドレインとの
間に挿入される抵抗及び該抵抗の一端と電源端との間に
挿入されるコンデンサと、該コンデンサと抵抗との接続
点に接続され発振状態検出田辺を提供する電圧判定回路
とを有するごとき特許請求の範囲第1項記載の振動子型
発振回路。 - (3)前記可変抵抗体が該抵抗体の入出力端の間に挿入
される直列接続の1対の抵抗と、一方の抵抗の両端にソ
ースとドレインを接続し前記発振状態検出回路の出力に
よりオン/オンするMOS)ランジスタとにより構成さ
れるごとき特許請求の範囲第1項記載の振動子型発振回
路。 - (4)前記可変抵抗体が該抵抗体の入出力端の間に挿入
されるMOS)ランジスタと抵抗との直列回路と、該直
列回路に並列接続される別の抵抗とを有し、前記へIO
Sトランジスタが前記発振状!魚検出回路の出力により
オン/′オフするごどき!l肖”+、’丙Ilj求の範
囲第1項所−:載の」振動子型発振回路。 (し)) 前記′電圧判定回路かCへ・IO8+・ラ
ン/メタにより11す成されろごとき特許請求の範囲第
2.I)(記載の振口jυ子型発振回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18612982A JPS5975706A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 振動子型発振回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18612982A JPS5975706A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 振動子型発振回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5975706A true JPS5975706A (ja) | 1984-04-28 |
Family
ID=16182871
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18612982A Pending JPS5975706A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 振動子型発振回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5975706A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61140611U (ja) * | 1985-02-20 | 1986-08-30 | ||
WO2002007302A1 (fr) * | 2000-07-17 | 2002-01-24 | Toyo Communication Equipment Co., Ltd. | Oscillateur piezoelectrique |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54158840A (en) * | 1978-06-05 | 1979-12-15 | Sanyo Electric Co Ltd | Oscillation circuit |
-
1982
- 1982-10-25 JP JP18612982A patent/JPS5975706A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54158840A (en) * | 1978-06-05 | 1979-12-15 | Sanyo Electric Co Ltd | Oscillation circuit |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61140611U (ja) * | 1985-02-20 | 1986-08-30 | ||
WO2002007302A1 (fr) * | 2000-07-17 | 2002-01-24 | Toyo Communication Equipment Co., Ltd. | Oscillateur piezoelectrique |
US6791424B2 (en) | 2000-07-17 | 2004-09-14 | Toyo Communication Equipment Co., Ltd. | Piezoelectric oscillator |
KR100845638B1 (ko) * | 2000-07-17 | 2008-07-10 | 엡슨 토요콤 가부시키가이샤 | 압전발진기 |
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