SU1679599A1 - Crystal oscillator - Google Patents
Crystal oscillator Download PDFInfo
- Publication number
- SU1679599A1 SU1679599A1 SU874321837A SU4321837A SU1679599A1 SU 1679599 A1 SU1679599 A1 SU 1679599A1 SU 874321837 A SU874321837 A SU 874321837A SU 4321837 A SU4321837 A SU 4321837A SU 1679599 A1 SU1679599 A1 SU 1679599A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- mos transistor
- channel mos
- inverting amplifier
- output
- drain
- Prior art date
Links
Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к электронной технике и может быть использовано в электронных часах. Цель изобретени - повышение стабильности амплитуды выходных колебаний. Кварцевый генератор содержит инвертирующий усилитель 1, п-канальный МОП-транзистор 2, р-канальный МОП-транзистор 3, первый 4 и второй 5 конденсаторы, кварцевый резонатор 6 и формировтаель 7 пороговых напр жений. При этом частото- задающа цепь кварцевого генератора выполнена на конденсаторах 4 и 5 и кварцевом резонаторе 6. Транзисторы 2 и 3 включены в цепь отрицательной обратной св зи инвертирующего усилител 1. Пороговое напр жение на затворах транзисторов 2 и 3 задаетс формирователем 7 так, чтобы обеспечить стабилизацию амплитуды выходных колебаний за счет изменени сопротивлени каналов транзисторов 2 и 3 при минимальном шунтировании кварцевого резонатора 6. 3 ил. сл сThe invention relates to electronic engineering and can be used in electronic clocks. The purpose of the invention is to increase the stability of the amplitude of the output oscillations. The quartz generator contains an inverting amplifier 1, a n-channel MOS transistor 2, a p-channel MOS transistor 3, the first 4 and second 5 capacitors, a quartz resonator 6, and a threshold voltage generator 7. The frequency driver circuit of the quartz oscillator is made on capacitors 4 and 5 and quartz resonator 6. Transistors 2 and 3 are included in the negative feedback circuit of inverting amplifier 1. The threshold voltage at the gates of transistors 2 and 3 is set by shaper 7 so as to provide stabilizing the amplitude of the output oscillations due to the change in the resistance of the channels of transistors 2 and 3 with a minimum shunting of the quartz resonator 6. 3 Il. cl
Description
Изобретение относитс к электронной технике и может быть использовано в электронных часах.The invention relates to electronic engineering and can be used in electronic clocks.
Цель изобретени - повышение стабильности амплитуды выходных колебаний.The purpose of the invention is to increase the stability of the amplitude of the output oscillations.
На фиг.1 приведена структурна электрическа схема кварцевого генератора; на фиг.2 - вариант выполнени формирвоател опорных напр жений; на фиг.З - графики, по сн ющие принцип действи кварцевого генератора.Figure 1 shows a structural electrical circuit of a quartz oscillator; Fig. 2 shows an embodiment of a form voltage driver; Figs. 3 are graphs illustrating the principle of operation of a quartz oscillator.
Кварцевый генератор содержит инвертирующий усилитель 1, n-канальный МОП- транзистор 2, р-канальный МОП-транзистор 3. первый 4 и второй 5 конденсаторы, кварцевый резонатор 6, формирователь 7 пороговых напр жений.The quartz generator contains an inverting amplifier 1, n-channel MOS transistor 2, p-channel MOS transistor 3. the first 4 and second 5 capacitors, a quartz resonator 6, the driver 7 threshold voltages.
Формирователь 7 содержит п-канальный МОП-трангистор 8. р-канальный МОПтранзистор 9, первый 10 и второй 11 транзисторы тока.The shaper 7 contains a p-channel MOS transistor 8. p-channel MOP transistor 9, the first 10 and second 11 current transistors.
Инвертирующий усилитель 1 содержит л-канальный МОП-транзистор 12 и р-канальный МОП-транзистор 13.Inverting amplifier 1 contains l-channel MOSFET 12 and p-channel MOSFET 13.
Кварцевый генератор работает следующим образом.Quartz generator works as follows.
Характерными режимами работы кварцевого генератора вл ютс (см фиг.З) режим запуска I и режим стационарных колебаний П.Characteristic modes of operation of a quartz oscillator are (see Fig. 3), the startup mode I and the stationary oscillation mode P.
При подключении источника питани и при любом изменении напр жени питани стоковые напр жени р-канального МЛП- транзистора 9 и n-канального МОП-транзистора 8 формирвоател 7 не измен ютс .When the power supply is connected and any change in the supply voltage, the drain voltages of the p-channel MLP transistor 9 and n-channel MOS transistor 8 of the driver 7 do not change.
В первый момент после подключени источника питани первый конденсатор 4 разр жен, на входе кварцевого генератораAt the first moment after connecting the power source, the first capacitor 4 is discharged, at the input of the quartz oscillator
сwith
4 О СЛ Ч) О4 О СЛ Ч) О
потенциал общей шины, р-канальный МОП- транзистдр 13 инвертирующего усилител 1 заперт, n-канальный МОП-транзистор 12 инвертирующего усилител 1 открыт, на выходе инвертирующего усилител 1 - напр жение -Е.common bus potential, p-channel MOS transistor 13 of inverting amplifier 1 is locked, n-channel MOS transistor 12 of inverting amplifier 1 is open, and the output of inverting amplifier 1 is voltage -E.
При этом р-канальный МОП-транзистор 3 заперт по истоку, а n-канальный МОП- транзистор 2 открыт напр жением на его затворе. Ток стока n-канального МОП-транзистора 2 зар жает первый конденсатор 4 до тех пор, пока напр жение на входе инвертирующего усилител 1 не станет равным пороговому напр жению р-канального МОП-транзистора 13 инвертирующего усилител 1. В этот момент инвертирующий усилитель 1 оказываетс -в линейном режиме , а n-канальный МОП-транзистор 2 мгновенно запираетс . Инвертирующий усилитель 1 в линейном режиме имеет большой коэффициент усилени по напр жению (пор дка 100-20.0). Шунтирующий эффект от элементов обратной св зи дл инвертирующего усилител 1 и кварцевого резонатора 6 отсутствует, поскольку n-канальный МОП- транзистор 2 и р-канальный МОП-транзистор 3 заперты напр жением на их истоках.In this case, the p-channel MOS transistor 3 is locked at the source, and the n-channel MOS transistor 2 is open by the voltage on its gate. The drain current of an n-channel MOS transistor 2 charges the first capacitor 4 until the input voltage of inverting amplifier 1 is equal to the threshold voltage of p-channel MOS transistor 13 of inverting amplifier 1. At this moment, inverting amplifier 1 is is in linear mode and the n-channel MOS transistor 2 is instantly locked. The inverting amplifier 1 in the linear mode has a large voltage gain (on the order of 100-20.0). The shunt effect from the feedback elements for inverting amplifier 1 and quartz resonator 6 is absent, since the n-channel MOS transistor 2 and the p-channel MOS transistor 3 are locked by voltage on their sources.
Напр жение на выходе инвертирующего усилител 1, отличающеес от напр жени 0 или -Е всего лишь на величину 30-50 мВ, запирает n-канальный МОП- транзистор 2 и р-канальный МОП-транзистор 3.The voltage at the output of the inverting amplifier 1, which differs from the voltage 0 or -E by only 30-50 mV, blocks the n-channel MOS transistor 2 and the p-channel MOS transistor 3.
В кварцевом генераторе начинает развиватьс колебательный процесс с нарастающей амплитудой колебаний. Наконец, кварцевый генератор выходит в стационарный режим колебаний, где двойна амплитуда колебаний на выходе равна Е.In a quartz oscillator, an oscillatory process begins to develop with an increasing amplitude of oscillations. Finally, the quartz oscillator goes into a stationary mode of oscillation, where the double amplitude of oscillation at the output is equal to E.
На фиг.З приведены эпюры входного и .выходного напр жений кварцевого генератора в процессах запуска и выхода в режим стационарных колебаний.Fig. 3 shows diagrams of the input and output voltages of a quartz oscillator in the processes of starting and going into the stationary oscillation mode.
В режиме II стационарных колебаний на входе инвертирующего усилител 1. сигнал имеет, как правило, синусоидальную форму, а на выходе - пр моугольную или трапецеидальную , При открытом р-канальном МОП- транзисторе 13 инвертирующего МОП-усилител 1 и запертом п-канальном МОП-транзисторе 12 инвертирующего МОП-усилител 1 открыт р-канальный МОП- транзистор 3, а в противоположном состо нии инвертирующего усилител 1 открыт n-канальный МОП-транзистор 2.In mode II, stationary oscillations at the input of an inverting amplifier 1. The signal is usually sinusoidal, and at the output - rectangular or trapezoidal. transistor 12 of the inverting MOS amplifier 1 is open p-channel MOS transistor 3, and in the opposite state of inverting amplifier 1 is open n-channel MOS transistor 2.
Одним из условий устойчивости стационарного режима колебаний кварцевого генератора вл етс стабилизаци рабочей точки инвертирующего усилител 1 по входу , вокруг которой и происход т колебани .One of the conditions for the stability of the steady state oscillation of the crystal oscillator is the stabilization of the operating point of the inverting amplifier 1 at the input around which oscillations occur.
В свою очередь, условием стабильности рабочей точки по входу усилител 1 вл етс равенство О изменени напр жени на первом конденсаторе А за два такта (одинIn turn, the condition of stability of the operating point at the input of amplifier 1 is the equality O of the voltage change on the first capacitor A in two cycles (one
период) колебаний кварцевого генератора 1. При равенстве токов соответственно п- канального МОП-транзистора 2 и р-канального МОП-транзистора 3 г з условию баланса соответсвтует равенство (длитель0 ности) тактов ti и ta. Если по какой-либо причине случилось так, что и 12, то и рабоча точка .инвертирующего усилител 1 по входу смещаетс в направлении потенциала общей шины, что уменьшает длительностиperiod) oscillations of the crystal oscillator 1. With equal currents, respectively, of the p-channel MOS transistor 2 and p-channel MOS transistor 3 g, the balance condition corresponds to the equality (duration) of cycles ti and ta. If, for any reason, it happens to be 12, then the operating point of the inverting amplifier 1 at the input shifts in the direction of the potential of the common bus, which reduces the duration
5 первого такта ti и увеличивает длительность второго такта t2 до тех пор, пока не наступит выравнивание длительности этих тактов ti 12. Иногда эта автоматическа балансировка кварцевого генератора происходит5 of the first cycle ti and increases the duration of the second cycle t2 until the duration of these cycles ti 12 is equalized. Sometimes this automatic balancing of the crystal oscillator occurs
0 за несколько периодов.0 for several periods.
Работа кварцевого генератора в режиме больших импульсных токов 2 и з позвол ет сократить врем ti и ta, в течение которого инвертирующий МОП-усилитель 1The operation of the quartz oscillator in the mode of high pulse currents 2 and 3 allows to reduce the time ti and ta, during which the inverting MOS amplifier 1
5 находитс в нелинейной области, тем а- мым приблизить форму выходного напр жени к синусоидальной и уменьшить паразитную мощность за счет искажени формы выходного напр жени .5 is in a non-linear region, so that the shape of the output voltage is close to the sinusoidal one and the parasitic power is reduced by distorting the shape of the output voltage.
0 В формирователе 7 пороговых напр жений вместо первого 10 и второго 11 генераторов тока могут использоватьс либо резисторы, либо композиции транзисторов и резисторов, св занные по схеме, при5 веденной на фиг.2. Схема Скомпенсированного триггера (см. фиг.2), где положительна обратна св зь (ОС) двух каскадов усилени скомпенсирована отрицательной ОС затвор-сток, исток-подложка0 In the driver of the 7 threshold voltages, instead of the first 10 and second 11 current generators, either resistors or combinations of transistors and resistors can be used, connected in accordance with the scheme in Fig. 2. A compensated trigger circuit (see FIG. 2), where the positive feedback (OS) of the two amplification stages is compensated for by the negative gate-drain OS, the source-substrate
0 внутри каскадов, физически реализует наилучшим образом условные нагрузочные генераторы тока 10, 11 формировател 7 опорных напр жений.0 inside the cascades, physically realizes in the best way conditional load current generators 10, 11 of the driver 7 reference voltages.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874321837A SU1679599A1 (en) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | Crystal oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874321837A SU1679599A1 (en) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | Crystal oscillator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1679599A1 true SU1679599A1 (en) | 1991-09-23 |
Family
ID=21333817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU874321837A SU1679599A1 (en) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | Crystal oscillator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1679599A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2531871C1 (en) * | 2013-08-27 | 2014-10-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Quartz oscillator |
-
1987
- 1987-10-06 SU SU874321837A patent/SU1679599A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент US N: 4.218.661, кл. 331-116 опублик. 19.07.80. Патент US № 4.328.571, кл. 331-116, опублик. 04.05.82, * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2531871C1 (en) * | 2013-08-27 | 2014-10-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Quartz oscillator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3904988A (en) | CMOS voltage controlled oscillator | |
KR880001722B1 (en) | Watch circuit | |
US5485126A (en) | Ring oscillator circuit having output with fifty percent duty cycle | |
US4321562A (en) | Crystal oscillator circuit capable of changing the number of inverter stages coupled in series | |
KR950022129A (en) | Voltage controlled oscillator with symmetrical output and logic gate used in the oscillator | |
GB1452160A (en) | System for eliminating substrate bias effect in field effect transistor circuits | |
EP0936736B1 (en) | Delay elements arranged for a signal controlled oscillator | |
KR910007283A (en) | Compensated Phase-locked Loop Circuit | |
US4259686A (en) | Circuit for producing a polarity-reversed voltage with opposite polarity to that of a power supply voltage | |
JPS6232846B2 (en) | ||
US4196404A (en) | Crystal oscillator having low power consumption | |
US4063114A (en) | Dynamic divider circuit | |
SU1679599A1 (en) | Crystal oscillator | |
US4322694A (en) | Crystal oscillator implemented with CMOS technology | |
US4095195A (en) | Low power dissipation crystal oscillator | |
JPH0254698B2 (en) | ||
KR970023446A (en) | Negative voltage driving circuit | |
US5923201A (en) | Clock signal generating circuit | |
KR960019311A (en) | Output Potential Reset Circuit of Positive / Negative High Voltage Power Supply | |
GB1464993A (en) | Crystal oscillator type electronic timepiece | |
RU1687003C (en) | Quartz generator | |
SU1425801A1 (en) | Quartz oscillator | |
RU1809936C (en) | Crystal oscillator | |
JPS6036644B2 (en) | oscillation circuit | |
SU1453582A1 (en) | Quartz oscillator |