JPS6034845B2 - 電子時計用水晶発振回路 - Google Patents
電子時計用水晶発振回路Info
- Publication number
- JPS6034845B2 JPS6034845B2 JP5518077A JP5518077A JPS6034845B2 JP S6034845 B2 JPS6034845 B2 JP S6034845B2 JP 5518077 A JP5518077 A JP 5518077A JP 5518077 A JP5518077 A JP 5518077A JP S6034845 B2 JPS6034845 B2 JP S6034845B2
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- Japan
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- inverter
- crystal
- oscillation circuit
- mos transistor
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Links
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 title description 17
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Landscapes
- Electric Clocks (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電子時計に用いられる水晶発振回路に関する。
従来電子時計に用いられる水晶振動子を用いた発振回路
の代表的構成例を第１図に示す。Ｐチャンネルトランジ
スタ１とＮチヤンネルトランジス夕２によって構成され
るＣＭＯＳィンバータは帰還抵抗Ｒｆによって直流バイ
アスが与えられ増幅動作をする。又、出力抵抗ＲＤと出
力容量ＣＤによって位相安定化が計られ水晶振動子×′
ｔａｌを介し、入力容量ＣＧの両端の電位がィンバータ
の入力となる。このループによって発振の開始、維持の
動作が行なわれる。この種の発振回路における消費電力
は、第２図に示す如くィンバータ３のＰチャンネルトラ
ンジスタとＮチヤンネルトランジス夕を介して流れる短
絡電流ＩＳとＣＤ，ＣＧ，Ｘ′ｔａｌから成る直列共振
回路を振動する励振電流ＩＸと、ィンバータのドレィン
端子８に寄生する容量ＣＣを充放電するのに必要な電流
ＩＣの３に分類することができる。通常ＣＤとして２０
〜５奴Ｆ程度、ＣＧとして蛇Ｆ〜３０ＰＦ，ＣＣは２〜
蛇Ｆ，ＲＤは１０血〜５０雌○程度が用いられ、水晶の
Ｑ値が１０方程度で共振周波数を３２７皮庇ＨＺとする
と、前述の各電流成分はＩＸが０．５〜１．０山Ａ，Ｉ
Ｓが０．２〜０．５ｒＡ，ＩＣが０．１〜０．２ムＡ程
度である。又、同図において４はナンドゲード、５はイ
ンバータ、６は分周回路である。分周回路６は時刻表示
等のために水晶発振回路の発振信号を分周する。ナンド
ゲート４は分周回路がリセットされるときに同時に分周
回路６への信号入力を禁止するためのものである。この
種の回路における消費電流の低減化は、前記励振電銃紅
Ｘが最大であるので、ＩＸの低減化が最も効果がある。
このＩＸは水晶振動子を励振する電流ではあるが、実際
に振動子×′ｔａｌで消滅する電気的エネルギーはこの
励振電流の１／１０以下であり、大部分は第２図の節９
から見てアース側に水晶と並列に入っている出力容量Ｃ
Ｄを充放電する電流となる。従ってＩＸの低減化はこの
ＣＤを小さくすればよいが、問題はＣＤがあまり小さい
とＲＤ，ＣＤの遅相回路において位相遅れが十分とれな
くなる。水晶Ｘ′例の共振点での位相差は９００である
から、位相遅れが十分とれないと水晶は共振点から大中
にずれた状態で発振する。その結果発振周波数が不安定
となり大きな問題となる。その最も顕著なことは高調波
発振とよばれ、音叉型の振動子では基本波の約６倍の周
波数で発振する。従って簡単にはこの回路の消費電流を
減少させることはむずかしいのが現状である。本発明の
目的は電子時計における水晶発振回路の消費電力を低減
するものである。本発明は従来例の欠点を克服するもの
であって、前記不安定を克服するために第２図における
通常の相補ィンバータ３を第３図に示すような電流源駆
動型のィンバータに置き換えた。
の代表的構成例を第１図に示す。Ｐチャンネルトランジ
スタ１とＮチヤンネルトランジス夕２によって構成され
るＣＭＯＳィンバータは帰還抵抗Ｒｆによって直流バイ
アスが与えられ増幅動作をする。又、出力抵抗ＲＤと出
力容量ＣＤによって位相安定化が計られ水晶振動子×′
ｔａｌを介し、入力容量ＣＧの両端の電位がィンバータ
の入力となる。このループによって発振の開始、維持の
動作が行なわれる。この種の発振回路における消費電力
は、第２図に示す如くィンバータ３のＰチャンネルトラ
ンジスタとＮチヤンネルトランジス夕を介して流れる短
絡電流ＩＳとＣＤ，ＣＧ，Ｘ′ｔａｌから成る直列共振
回路を振動する励振電流ＩＸと、ィンバータのドレィン
端子８に寄生する容量ＣＣを充放電するのに必要な電流
ＩＣの３に分類することができる。通常ＣＤとして２０
〜５奴Ｆ程度、ＣＧとして蛇Ｆ〜３０ＰＦ，ＣＣは２〜
蛇Ｆ，ＲＤは１０血〜５０雌○程度が用いられ、水晶の
Ｑ値が１０方程度で共振周波数を３２７皮庇ＨＺとする
と、前述の各電流成分はＩＸが０．５〜１．０山Ａ，Ｉ
Ｓが０．２〜０．５ｒＡ，ＩＣが０．１〜０．２ムＡ程
度である。又、同図において４はナンドゲード、５はイ
ンバータ、６は分周回路である。分周回路６は時刻表示
等のために水晶発振回路の発振信号を分周する。ナンド
ゲート４は分周回路がリセットされるときに同時に分周
回路６への信号入力を禁止するためのものである。この
種の回路における消費電流の低減化は、前記励振電銃紅
Ｘが最大であるので、ＩＸの低減化が最も効果がある。
このＩＸは水晶振動子を励振する電流ではあるが、実際
に振動子×′ｔａｌで消滅する電気的エネルギーはこの
励振電流の１／１０以下であり、大部分は第２図の節９
から見てアース側に水晶と並列に入っている出力容量Ｃ
Ｄを充放電する電流となる。従ってＩＸの低減化はこの
ＣＤを小さくすればよいが、問題はＣＤがあまり小さい
とＲＤ，ＣＤの遅相回路において位相遅れが十分とれな
くなる。水晶Ｘ′例の共振点での位相差は９００である
から、位相遅れが十分とれないと水晶は共振点から大中
にずれた状態で発振する。その結果発振周波数が不安定
となり大きな問題となる。その最も顕著なことは高調波
発振とよばれ、音叉型の振動子では基本波の約６倍の周
波数で発振する。従って簡単にはこの回路の消費電流を
減少させることはむずかしいのが現状である。本発明の
目的は電子時計における水晶発振回路の消費電力を低減
するものである。本発明は従来例の欠点を克服するもの
であって、前記不安定を克服するために第２図における
通常の相補ィンバータ３を第３図に示すような電流源駆
動型のィンバータに置き換えた。
トランジスター５と抵抗Ｒｒは定電圧バイアス電圧１６
を作るバイアス発生回路であり、トランジスタ１０のゲ
ートバイアスにはこの定電圧バイアス電圧１６が印加こ
れらる。従ってトランジスター１は電流源に相当する素
子を負荷とする。従ってィンバータの出力１３は電流駆
動源となり、利得が大きくなると共に、出力インピーダ
ンスは大きな値とみなせるようにする。
を作るバイアス発生回路であり、トランジスタ１０のゲ
ートバイアスにはこの定電圧バイアス電圧１６が印加こ
れらる。従ってトランジスター１は電流源に相当する素
子を負荷とする。従ってィンバータの出力１３は電流駆
動源となり、利得が大きくなると共に、出力インピーダ
ンスは大きな値とみなせるようにする。
この結果、出力インピーダンスと出力抵抗の合成抵抗と
出力容量ＣＤの値によって定まる位相差は大きな値とな
り、出力容量ＣＤの値が小さくてもィンバータの入出力
間で２７０ｏに近い位相差となるので、安定な発振をす
る。この時出力抵抗ＲＤは特になくてもィンバータの出
力インピーダンスのみでも良い。このような電流源駆動
型のィンバータでは客量性負荷に対しては、入出力間の
位相差は２７００に近くなり水晶の共振点での位相差が
９００であるのでループ内で３６びの位相遅れとなり、
非常に安定な発振が維持できる。本発明における出力容
量ＣＤの値は１皿Ｆ以下とする。従来の回路では（第１
図）ＣＤが１皿Ｆ以内の時高調波発振を非常にしやすい
状態となるが、本発明の場合１肥Ｆ以内で十分に安定し
ており、特に容量を付けなくても寄生容量（０．５〜１
．肥Ｆ）程度でも安定である。本発明の実施により、低
出力容量が実現でき、充放電電流が低減化し、更に容量
の減少によりィンバータ・ゲインが上昇するので、トラ
ンジスタのサイズを低下させて短絡電流ＩＳを低減化で
きるという面で発振回路での消費電流のかなりの減少を
可能とした。実際に応用した結果では発振回路電流は０
．２りＡ、バイアス回路電流は０．０５ｒＡであった。
本発明は時計用のＩＣの消費電流を大幅に減少させ、電
池の寿命を伸延することを可能にする意味で大きな意義
がある。
出力容量ＣＤの値によって定まる位相差は大きな値とな
り、出力容量ＣＤの値が小さくてもィンバータの入出力
間で２７０ｏに近い位相差となるので、安定な発振をす
る。この時出力抵抗ＲＤは特になくてもィンバータの出
力インピーダンスのみでも良い。このような電流源駆動
型のィンバータでは客量性負荷に対しては、入出力間の
位相差は２７００に近くなり水晶の共振点での位相差が
９００であるのでループ内で３６びの位相遅れとなり、
非常に安定な発振が維持できる。本発明における出力容
量ＣＤの値は１皿Ｆ以下とする。従来の回路では（第１
図）ＣＤが１皿Ｆ以内の時高調波発振を非常にしやすい
状態となるが、本発明の場合１肥Ｆ以内で十分に安定し
ており、特に容量を付けなくても寄生容量（０．５〜１
．肥Ｆ）程度でも安定である。本発明の実施により、低
出力容量が実現でき、充放電電流が低減化し、更に容量
の減少によりィンバータ・ゲインが上昇するので、トラ
ンジスタのサイズを低下させて短絡電流ＩＳを低減化で
きるという面で発振回路での消費電流のかなりの減少を
可能とした。実際に応用した結果では発振回路電流は０
．２りＡ、バイアス回路電流は０．０５ｒＡであった。
本発明は時計用のＩＣの消費電流を大幅に減少させ、電
池の寿命を伸延することを可能にする意味で大きな意義
がある。
第１図、第２図は従来の水晶発振回路を示す図。
第３図は本発明における電流源駆動型ィンバータを用い
た水晶発振回路の一例を示す図。柊′図冬メ図 あう隣
た水晶発振回路の一例を示す図。柊′図冬メ図 あう隣
Claims (1)
- １ 水晶振動子、前記水晶振動子をゲート電極とドレイ
ン電極の間に接続した第１のＭＯＳトランジスタと前記
第１のＭＯＳトランジスタのドレイン電極に直列接続さ
れ電流源負荷となる第２のＭＯＳトランジスタよりなる
発振用インバータ、前記インバータの出力と電源の間に
接続された出力容量及び定電圧バイアス電圧を発生する
バイアス発生回路よりなり、前記第２のＭＯＳトランジ
スタのゲート電極には前記定電圧バイアス電圧が印加さ
れ、前記出力容量は１０ＰＦ以下であることを特徴とす
る電子時計用水晶発振回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5518077A JPS6034845B2 (ja) | 1977-05-13 | 1977-05-13 | 電子時計用水晶発振回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5518077A JPS6034845B2 (ja) | 1977-05-13 | 1977-05-13 | 電子時計用水晶発振回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53140070A JPS53140070A (en) | 1978-12-06 |
| JPS6034845B2 true JPS6034845B2 (ja) | 1985-08-10 |
Family
ID=12991512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5518077A Expired JPS6034845B2 (ja) | 1977-05-13 | 1977-05-13 | 電子時計用水晶発振回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6034845B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5994904A (ja) * | 1982-11-22 | 1984-05-31 | Nec Corp | バイアス発生回路 |
| JPS59110209A (ja) * | 1982-12-15 | 1984-06-26 | Mitsubishi Electric Corp | 相補形ｍｏｓ半導体集積回路 |
-
1977
- 1977-05-13 JP JP5518077A patent/JPS6034845B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53140070A (en) | 1978-12-06 |
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