JPS63182909A - 発振回路 - Google Patents

発振回路

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JPS63182909A
JPS63182909A JP62014053A JP1405387A JPS63182909A JP S63182909 A JPS63182909 A JP S63182909A JP 62014053 A JP62014053 A JP 62014053A JP 1405387 A JP1405387 A JP 1405387A JP S63182909 A JPS63182909 A JP S63182909A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
node
inverter circuit
circuit
feedback
cmos inverter
Prior art date
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Pending
Application number
JP62014053A
Other languages
English (en)
Inventor
Sumiaki Takei
竹井 澄明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Microcomputer Engineering Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Microcomputer Engineering Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS63182909A publication Critical patent/JPS63182909A/ja
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、CR発振回路に関し、例えば電卓や電子楽器
、ゲーム機器などのクロックパルスジェネレータなどに
適用して有効な技術に関するものである。
〔従来技術〕
マイクロコンピュータや時計の基準クロック信号は、特
にその周波数特性の安定化を必要とすることから、水晶
振動子やセラミック振動子を用いた発振回路が適用され
ているが、それほど高い精度での発振周波数の安定化を
必要としない電卓や電子楽器、ゲーム機器などのクロッ
クパルスジェネレータには、従来CR発振回路が適用さ
れている。CR発振回路は、例えば昭和58年8月20
日オーム社発行の「電子通信ハンドブックJP663に
記載されているように移相型、正相増幅型、周波数阻止
型など種々の回路形式のものが従来から提供されており
、特に本発明者は、相補型MO8(メタル・オキサイド
・セミコンダグタ)インバータ回路を用いたCR発振回
路について検討した。
例えば第3図に示されるように、直列接続された3段の
相補型MO3(以下単にCuO2とも記す)インバータ
回路INVI乃至INV3に帰還抵抗素子R1が接続さ
れると共に、インバータ回路INVI及びINV2に帰
還容量素子C1が接続されてCR発振回路が構成される
場合、ノードNal及びNblの電圧レベルが相互に逆
位相の関係を採り、ノードNcLにはノードNalの変
化が帰還容量素子C1を介して伝えられると共に、当該
ノードNetの電圧レベルは、帰還抵抗素子R1を介し
てノードNblの電圧レベルに向けて充放電され、それ
によって、ノードNclの電圧レベルがCMOSインバ
ータ回路INVIの論理しきい値電圧まで充放電されて
ノードNalのレベル反転が繰り返されることによって
、ノードNa1やNblに発振出力を得るゆ また。第4図に示されるように、直列接続された4段の
CMOSインバータ回路INV4乃至工NV7uこ帰還
容量素子C2が接続されると共に。
インバータ回路INV4及びINV6に帰還抵抗素子R
2が接続されてCR発振回路が構成される場合、ノード
Na2及びNb2の電圧レベルが相互に逆位相の関係を
採り、ノードNc2にはノードNa2の変化が帰還容量
素子C2を介して伝えられると共に、当該ノードNc2
の電圧レベルは、帰還抵抗素子R2を介してノードNb
2の電圧レベルに向けて充放電され、それによって、ノ
ードNc2の電圧レベルがCMOSインバータ回路工N
V4の論理しきい値電圧まで充放電されてノードNa2
のレベル反転が繰り返されることにより。
ノードNa2やNb2に発振出力を得る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、第3図に示される発振回路において、CMO
Sインバータ回路INViの入力端子には抵抗素子R1
及び容量素子C1が結合され、また、インバータ回路I
NV3の入力端子には容量素子C1が結合されているた
め、それらCM O,Sインバータ回路INV12及び
INV3の入力電圧レベルの変化は比較的緩慢となって
、それら入力電圧レベルがCMOSインバータ回路の論
理し、きい値電圧に対して中間レベルを採る期間が長く
なり、CMOSインバータ回路INV12及びINV3
に生ずる貫通電流が共に増大して低消費電力化の要請に
反するという問題があった。斯る貫通電流の増大という
点に関しては第4図に示されるCR発振回路もその構成
上同様である。特に第3図に示されるCR発振回路の場
合1両CMOSインバータ回路INVI及びINV3の
入力端子に容量素子C1が結合されているため、不所望
な貫通電流は、第4図に示されるCR発振回路よりも増
大する。一方、第4図のCR発振回路は、入力端子に容
ta子C2が結合されているCMOSインバータ回路は
1つ(INV4)だけであるが、帰還容量素子C2は、
4段のCMOSインバータ回路I NV4乃至INV7
を介して帰還接続されているために、夫々のCMOSイ
ンバータ回路を構成するMOSFETの特性ばらつきに
より、帰還容量素子C2の充放電遅延時間に対する累積
的な影響が大きくなる。
本発明の目的は、インバータ回路における貫通電流を減
らして消費電力の低減を図ることができる発振回路を提
供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう
〔問題点を解決するための手段〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、直列接続された偶数段のインバータ回路と容
量素子とを含む第1帰還ループと、直列接続された奇数
段のインバータ回路と抵・抗素子とを含む第2帰還ルー
プとが、夫々の帰還経路の一部でインバータ回路を共有
して成る発振回路において、第1及び第2帰還ループ相
互の非共有経路に、夫々インバータ回路が配置されて成
るものである。
〔作 用〕
上記した手段によれば、入力端子に容量素子や抵抗素子
が結合されるインバータ回路は、第1帰還ループ及び第
2帰還ループの共有経路に含まれる1個のインバータ回
路だけであるから、その他のインバータ回路における貫
通電流が低減され、低消費電力化を達成するものである
〔実施例〕
第1図は本発明に係る発振回路の1実施例を示す回路図
である。同図に示される発振回路は、特に制限されない
が、電卓や電子楽器、ゲーム機器などのクロックパルス
ジェネレータに適用されるものである。
第1図に示される発振回路は、直列接続された偶数段の
インバータ回路例えば2段のCMOSインバータ回路I
NVIO及びINVIIと容量素子C010とを含む第
1帰還ループと、第1帰還ループに含まれるCMOSイ
ンバータ回路INVIOの出力端子に、順次2段のCM
OSインバータ回路INV12及びINV13と抵抗素
子RIOとを直列接続して、その抵抗素子RIOを上記
CMOSインバータ回路INVIOの入力端子に帰還接
続して成る第2帰還ループとによって構成される。
第1図に示される発振回路において、ノードNa1o及
びNd1O(即ちノードNb1O)の電圧レベルは相互
に逆位相の関係を採る。ノードNcloにはノードNa
1Oの変化が上記容量素子C10を介して伝えられると
共に、そのノードNcloの電圧レベルは、帰還抵抗素
子RIOを介してノードNd1Oの電圧レベルに向けて
充放電される。それによって、ノードNclOの電圧レ
ベルがCMOSインバータ回路INVIOの論理しきい
値電圧まで充放電されてノードNa1Oのレベル反転が
繰り返されることによって、ノードN a 10やNd
1Oに発振出力を得る。
例えば、第2図に示されるように、時刻t、におけるノ
ードNclOの電圧レベルが、CMOSインバータ回路
INVIOのハイレベル出力を得るに足る電圧レベル(
ロウレベル)にされているとき、そのノードN c 1
0には、容量素子CIOを介してCMOSインバータ回
路INVIIのロウレベル出力電位が伝達されることに
なるが、CMOSインバータ回路INV13のハイレベ
ル出力電位も抵抗素子RIOを介して供給されるため、
斯るノードNclOの電圧が時刻t2で示されるように
CMOSインバータ回路INVIOの論理しきい値電圧
まで充電されると、CMOSインバータ回路INVIO
の出力レベルがロウレベルに反転される。次いで、時刻
t2においてハイレベルに反転されたノードNclOに
は、容量素子C10を介してCMOSインバータ回路I
NVII。
のハイレベル出力電位が伝達されることになるが、CM
OSインバータ回路INV13のロウレベル出力電位も
抵抗素子RIOを介して供給されるため、斯るノードN
clOの電圧が時刻t3で示されるようにCMOSイン
バータ回路INVIOの論理しきい値電圧まで放電され
ると、CMOSインバータ回路INVIOの出力レベル
がハイレベルに反転される。
このようにしてノードN c 1. Oの充放電が繰り
返されるとき、抵抗素子RIO及び容ti子C10が入
力端子に結合されているCMOSインバータ回路は、I
NVIOの1個だけであるから、ノードNclOの中間
レベルにおいて当該CMOSインバータ回路INVIO
に比較的大きな貫通電流を生じるだけで、その他のCM
OSインバータ回路INVII、INV12.INV1
3は、その出力波形の変化が著しく緩慢になってなまる
ことはなく、特に、ノードNd1Oには良好な発振出力
が得られる。
上記実施例によれば以下の作用効果を得るものである。
(1)抵抗素子RIOや容量素子C10が入力端子に結
合されているCMOSインバータ回路は、INVIOだ
けであるから、ノードNclOの中間レベルにおいて当
該CMOSインバータ回路INVIOに比較的大きな貫
通電流を生ずるが、その他(7)CMOSインバータ回
路INVII、INV12.INV13には、通常以上
に過大な貫通電流を生ずることはなく、発振回路の低消
費電力化を達成することができる。
(2)特に、CMOSインバータ回路INV10の出力
端子に直列接続された2段のCMOSインバータ回路T
NV12.INV13(7)出力波形成形機能により、
ノードNd1Oには良好な発振出力を得ることができる
(3)容量素子CIOは、2段のCMOSインバータ回
路INVIO乃至INV]、1を介して帰還接続されて
いるために、第4図に示される従来の回路構成に比較し
て、夫々のCMOSインバータ回路を構成するMOSF
ETの特性ばらつきによる容ti子CIOの充放電遅延
時間に対する累積的な影響を最低にすることができる。
以北本発明者によってなされた発明を実施例に基づいて
具体的に説明したが1本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々
変更可能である。
例えば、上記実施例では、上記第1帰還ループは、直列
接続された2段のインバータ回路を有し。
その内の初段のインバータ回路を、直列接続された3段
のインバータ回路から構成される第2帰還ループと共有
するように構成して、CMOSインバータ回路の接続段
数を最小限にして、夫々のCMOSインバータ回路を構
成するMOSFETの特性ばらつきによる影響を最低に
するように構成したが、そのことは、とりも直さず貫通
電流を生ずるインバータ回路の数を最小限にすることに
外ならないから、消*電力の低減という意図においても
最良な実施例であるということができる。本発明は、容
量素子や抵抗素子に入力端子が結合するインバータ回路
の数を減らして低消費電力化を図ることをその要旨とす
るものであるから、本発明におけるインバータ回路、容
量素子、及び抵抗素子の接続状態は第1図に示された回
路構成に限定されず、適宜変更可能である。また、低消
費電力化という点において、インバータ回路にCMO8
回路を採用することは一般的に最適であるが。
本発明の発振回路を構成するインバータ回路はNチャン
ネル型MO8FETと負荷素子とを直列接続した形式な
ど種々の回路形式のインバータ回路に変更可能である。
以上の説明では主として本発明をその背景となった利用
分野である電卓や電子楽器、ゲーム機器のクロックパル
スジェネレータに適用した場合について説明したが、本
発明はそれに限定されるものではなく、従来のCR発振
回路に比べて発振特性の安定化が図られていることによ
り、マイクロコンピュータや時計の基準クロック源など
に広く適用することができる。本発明は、少なくともC
・R時定数によって発振周波数が規定される条件のもの
に適用することができる。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、直列接続された偶数段のインバータ回路と容
量素子とを含む第1帰還ループと、直列接続された奇数
段のインバータ回路と抵抗素子とを含む第2帰還ループ
とが、夫々の帰還経路の一部でインバータ回路を共有し
て成る発振回路において、第1及び第2帰還ループ相互
の非共有経路に、夫々インバータ回路を配置して構成し
たことにより、入力端子に容量素子や抵抗素子が結合さ
れるインバータ回路は、第1帰還ループ及び第2帰還ル
ープの共有経路に含まれる1個のインバータ回路だけで
あるから、その他のインバータ回路における貫通電流が
低減され、低消費電力化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る発振回路の1実施例を示す回路図
、 第2図は第1図に示される発振回路における所定のノー
ドの電圧波形図、 第3図は従来のCR発振回路の1例を示す回路図、 第4図は従来のCR発振回路のその他の例を示す回路図
である。 CIO・・・容量素子、RIO・・・抵抗素子、INV
lo、INVII、INV12.INV13・CMOS
インバータ回路。 第  1  図 第  2  図 第  3  図 にノ 第  4  図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、直列接続された偶数段のインバータ回路と容量素子
    とを含む第1帰還ループと、直列接続された奇数段のイ
    ンバータ回路と抵抗素子とを含む第2帰還ループとが、
    夫々の帰還経路の一部でインバータ回路を共有して成る
    発振回路において、第1及び第2帰還ループ相互の非共
    有経路に、夫々インバータ回路が配置されて成ることを
    特徴とする発振回路。 2、上記第1帰還ループは、直列接続された2段のイン
    バータ回路を有し、その内の初段のインバータ回路を、
    直列接続された3段のインバータ回路から構成される第
    2帰還ループと共有するものであることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の発振回路。
JP62014053A 1987-01-26 1987-01-26 発振回路 Pending JPS63182909A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011135349A (ja) * 2009-12-24 2011-07-07 Fujitsu Semiconductor Ltd 発振装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011135349A (ja) * 2009-12-24 2011-07-07 Fujitsu Semiconductor Ltd 発振装置
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