JPH0583923B2 - - Google Patents
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- JPH0583923B2 JPH0583923B2 JP62146382A JP14638287A JPH0583923B2 JP H0583923 B2 JPH0583923 B2 JP H0583923B2 JP 62146382 A JP62146382 A JP 62146382A JP 14638287 A JP14638287 A JP 14638287A JP H0583923 B2 JPH0583923 B2 JP H0583923B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- voltage
- battery
- mos transistor
- current source
- Prior art date
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- Electromechanical Clocks (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電池を内蔵する電子機器に関し、電池
の電圧を減圧して供給するための減圧回路に関す
る。
の電圧を減圧して供給するための減圧回路に関す
る。
例えば、一般電子機器のうち現在市販されてい
る電子時計のほとんどは水晶振動子の固有発振周
波数を時刻の基準源としていて、信号はデイパイ
ダー、カウンター、デコーダー、ドライバーなど
で構成されたCMOS集積回路によつて時報及び
その他の情報となり、表示体に伝えられ表示され
る。そしてその動作のエネルギー源として銀電池
が使用されている。この銀電池は1.4〜1.6Vの範
囲で使用され、電流容量100〜150ｍAHのものが
最も多く使用されていて電池寿命は２年〜３年で
ある。最近になりデザイン的な面から電池の薄型
化が、使い易さの点から電池の長寿命化が要求さ
れるようになつた。その対策として太陽電池を内
蔵して半永久化をはかつたり、リチウム電池など
のような高密度電池の開発を進めている。リチウ
ム電池は従来の銀電池に比較して数倍の電気容量
を持つているが、使用電圧が2.8Vと高いことか
ら使用量も銀電池の約倍になるという欠点を持つ
ている。
る電子時計のほとんどは水晶振動子の固有発振周
波数を時刻の基準源としていて、信号はデイパイ
ダー、カウンター、デコーダー、ドライバーなど
で構成されたCMOS集積回路によつて時報及び
その他の情報となり、表示体に伝えられ表示され
る。そしてその動作のエネルギー源として銀電池
が使用されている。この銀電池は1.4〜1.6Vの範
囲で使用され、電流容量100〜150ｍAHのものが
最も多く使用されていて電池寿命は２年〜３年で
ある。最近になりデザイン的な面から電池の薄型
化が、使い易さの点から電池の長寿命化が要求さ
れるようになつた。その対策として太陽電池を内
蔵して半永久化をはかつたり、リチウム電池など
のような高密度電池の開発を進めている。リチウ
ム電池は従来の銀電池に比較して数倍の電気容量
を持つているが、使用電圧が2.8Vと高いことか
ら使用量も銀電池の約倍になるという欠点を持つ
ている。
第１，２図に銀電池の用いた電子時計の回路ブ
ロツク図を示し、第３，４図にリチウム電池を用
いた電子時計の回路ブロツク図を示して従来の方
法について説明する。第１図は銀電池を用いた指
針式時計のブロツク図であり、発振回路１、分周
回路２、ドライバー回路３、ステツプモーター
４、輪列５、針６と銀電池７で構成されている。
銀電池７から発振回路１、分周回路２、ドライバ
ー回路３に1.4〜1.6Vの電圧が供給されて、発振
回路１が固有振動数で発振し、その信号が分周回
路２で分周され、ドライバー回路３でドライブさ
れてステツプモーター４が１秒に１回動く。そし
てステツプモーター４の回転動作は輪列５を通つ
て針６に伝えられる。いま発振、分周で消費され
る電流が3μA、ステツプモーターで消費される電
流が3μAでトータル6μAであるとすると、100ｍ
AHの電池を用い電池寿命は約２年である。
ロツク図を示し、第３，４図にリチウム電池を用
いた電子時計の回路ブロツク図を示して従来の方
法について説明する。第１図は銀電池を用いた指
針式時計のブロツク図であり、発振回路１、分周
回路２、ドライバー回路３、ステツプモーター
４、輪列５、針６と銀電池７で構成されている。
銀電池７から発振回路１、分周回路２、ドライバ
ー回路３に1.4〜1.6Vの電圧が供給されて、発振
回路１が固有振動数で発振し、その信号が分周回
路２で分周され、ドライバー回路３でドライブさ
れてステツプモーター４が１秒に１回動く。そし
てステツプモーター４の回転動作は輪列５を通つ
て針６に伝えられる。いま発振、分周で消費され
る電流が3μA、ステツプモーターで消費される電
流が3μAでトータル6μAであるとすると、100ｍ
AHの電池を用い電池寿命は約２年である。
第２図は銀電池を用いた液晶表示時計のブロツ
ク図であり、発振回路８、分周回路９、分周回路
１０、カウンター回路１１、デコーダー回路１
２、ドライバー回路１３、表示体１４、昇圧回路
１５、銀電池１６から構成されている。銀電池１
６から直接発振回路８と分周回路９に1.4〜1.6V
の電池電圧が供給され、さらに昇圧回路１５によ
つて昇圧された電圧2.8〜3.2Vが分周回路１０、
カウンター回路１１、デコーダー回路１２、ドラ
イバー回路１３に供給される。発振回路８の発振
による固有振動数の信号が分周回路９，１０で分
周され、カウンター回路１１、デコーダー回路１
２、ドライバー回路１３を通つて表示体１４に送
られる。いま1.5V系の発振分周で消費される電
流は3μA、3V系分周以後で消費される電流は
1.5V換算で0.5μAランプに2.5μAでトータル6μA
であるとすると100ｍAHの電池で電池寿命は約
２年である。
ク図であり、発振回路８、分周回路９、分周回路
１０、カウンター回路１１、デコーダー回路１
２、ドライバー回路１３、表示体１４、昇圧回路
１５、銀電池１６から構成されている。銀電池１
６から直接発振回路８と分周回路９に1.4〜1.6V
の電池電圧が供給され、さらに昇圧回路１５によ
つて昇圧された電圧2.8〜3.2Vが分周回路１０、
カウンター回路１１、デコーダー回路１２、ドラ
イバー回路１３に供給される。発振回路８の発振
による固有振動数の信号が分周回路９，１０で分
周され、カウンター回路１１、デコーダー回路１
２、ドライバー回路１３を通つて表示体１４に送
られる。いま1.5V系の発振分周で消費される電
流は3μA、3V系分周以後で消費される電流は
1.5V換算で0.5μAランプに2.5μAでトータル6μA
であるとすると100ｍAHの電池で電池寿命は約
２年である。
リチウム電池を用いた場合を第３，第４図に示
す。第３図は第１図と同様に指針式時計のブロツ
ク図であり、発振回路１７、分周回路１８、ドラ
イバー回路１９、ステツプモーター２０、輪列２
１、針２２とリチウム電池６２から構成されてい
る。この場合リチウム電池６２の2.8〜3.0Vの電
圧が発振回路１７、分周回路１８、ドライバー回
路１９に供給されている。このためリチウム電池
の容量が銀電池の容量に比較して例えば３倍あつ
たとしても第１図と同じ回路を用いて、同じ電流
を消費しているならば電池寿命はたつたの1.5倍
にしかならない。しかも、電圧を上げてICを動
作させると消費される電流はふえるのが普通であ
り、リチウム電池の容量が銀電池の容量の数倍あ
つたとしてもその効果はなくなつてしまう。一方
第４図にブロツク図を示す液晶表示式時計は発振
回路２３、分周回路２４、カウンター回路２５、
デコーダー回路２６、ドライバー回路２７、表示
体２８とリチウム電池２９から構成されている。
この場合リチウム電池の2.8〜3.0Vの電圧が発振
回路２３、分周回路２４、カウンター回路２５、
デコーダー回路２６、ドライバー回路２７に供給
されている。この場合第２図の発振回路８、分周
回路９に該当する第４図の発振回路２３、分周回
路２４に2.8〜3.0Vの電圧がかかつていることか
らここでの消費電力が倍以上になり、1.5Vで計
算すると6μA以上の電流が消費されることになり
非常な無駄使いである。
す。第３図は第１図と同様に指針式時計のブロツ
ク図であり、発振回路１７、分周回路１８、ドラ
イバー回路１９、ステツプモーター２０、輪列２
１、針２２とリチウム電池６２から構成されてい
る。この場合リチウム電池６２の2.8〜3.0Vの電
圧が発振回路１７、分周回路１８、ドライバー回
路１９に供給されている。このためリチウム電池
の容量が銀電池の容量に比較して例えば３倍あつ
たとしても第１図と同じ回路を用いて、同じ電流
を消費しているならば電池寿命はたつたの1.5倍
にしかならない。しかも、電圧を上げてICを動
作させると消費される電流はふえるのが普通であ
り、リチウム電池の容量が銀電池の容量の数倍あ
つたとしてもその効果はなくなつてしまう。一方
第４図にブロツク図を示す液晶表示式時計は発振
回路２３、分周回路２４、カウンター回路２５、
デコーダー回路２６、ドライバー回路２７、表示
体２８とリチウム電池２９から構成されている。
この場合リチウム電池の2.8〜3.0Vの電圧が発振
回路２３、分周回路２４、カウンター回路２５、
デコーダー回路２６、ドライバー回路２７に供給
されている。この場合第２図の発振回路８、分周
回路９に該当する第４図の発振回路２３、分周回
路２４に2.8〜3.0Vの電圧がかかつていることか
らここでの消費電力が倍以上になり、1.5Vで計
算すると6μA以上の電流が消費されることになり
非常な無駄使いである。
本発明は以上のような欠点について改良したも
ので、本発明の目的は電子回路の一部、または全
部に電池電圧を減圧して供給し、電池の長寿命化
をはかることにあり、また本発明の他の目的は電
子機器の減圧回路に差動増幅回路を用いて簡単な
回路により任意の減圧電圧レベルを設定可能とす
ることにある。
ので、本発明の目的は電子回路の一部、または全
部に電池電圧を減圧して供給し、電池の長寿命化
をはかることにあり、また本発明の他の目的は電
子機器の減圧回路に差動増幅回路を用いて簡単な
回路により任意の減圧電圧レベルを設定可能とす
ることにある。
第５図、第７図に指針式時計のブロツク図を示
し、第６図、第８図に液晶表示式時計のブロツク
図を示して以下に本発明を電子時計に用いた場合
について説明する。第５図に示されているように
リチウム電池３７の電圧2.8〜3.0Vを減圧回路３
６によつて1.4〜1.6Vに減圧して発振回路３０、
分周回路３１、ドライバー回路３２に供給してい
る。減圧する時の効率が約100％であるとすると
2.8〜3.0Vをそのまま供給した場合の約２倍の長
寿命になり、リチウム電池の容量が同じ容積で銀
電池の３倍あるとしたら、３倍の長寿命になり銀
電池で３年もつ時計ではリチウム電池だと９年も
つことになる。
し、第６図、第８図に液晶表示式時計のブロツク
図を示して以下に本発明を電子時計に用いた場合
について説明する。第５図に示されているように
リチウム電池３７の電圧2.8〜3.0Vを減圧回路３
６によつて1.4〜1.6Vに減圧して発振回路３０、
分周回路３１、ドライバー回路３２に供給してい
る。減圧する時の効率が約100％であるとすると
2.8〜3.0Vをそのまま供給した場合の約２倍の長
寿命になり、リチウム電池の容量が同じ容積で銀
電池の３倍あるとしたら、３倍の長寿命になり銀
電池で３年もつ時計ではリチウム電池だと９年も
つことになる。
第６図は液晶表示式時計のブロツク図である。
第６図に示されるようにリチウム電池４５の電圧
2.8〜3.0Vを減圧回路４４によつて1.4〜1.6Vに減
圧して発振回路３８、分周回路３９、カウンター
回路４０、デコーダー回路４１及びドライバー回
路４２の全体に供給している。この場合ランプを
考えに入れないと第４図に示される方式の約２倍
の長寿命になり、第２図の銀電池を用いた方式の
約３倍以上の寿命になる。
第６図に示されるようにリチウム電池４５の電圧
2.8〜3.0Vを減圧回路４４によつて1.4〜1.6Vに減
圧して発振回路３８、分周回路３９、カウンター
回路４０、デコーダー回路４１及びドライバー回
路４２の全体に供給している。この場合ランプを
考えに入れないと第４図に示される方式の約２倍
の長寿命になり、第２図の銀電池を用いた方式の
約３倍以上の寿命になる。
第７図は指針式時計の他のブロツク図である。
リチウム電池５４の電圧2.8〜3.0Vを減圧回路５
３によつて1.4〜1.6Vに減圧し、発振回路４６と
分周回路４７に供給し、分周回路４８、ドライバ
ー回路５１には直接2.8〜3.0Vを供給している。
リチウム電池５４の電圧2.8〜3.0Vを減圧回路５
３によつて1.4〜1.6Vに減圧し、発振回路４６と
分周回路４７に供給し、分周回路４８、ドライバ
ー回路５１には直接2.8〜3.0Vを供給している。
第８図は液晶表示式時計の他のブロツク図であ
る。リチウム電池６４の電圧2.8〜3.0Vを減圧回
路６３によつて減圧し、発振回路５５と分周回路
５６に供給し、分周回路５７、カウンター回路５
８、デコーダー回路５９、ドライバー回路６０に
は直接2.8〜3.0Vを供給している。
る。リチウム電池６４の電圧2.8〜3.0Vを減圧回
路６３によつて減圧し、発振回路５５と分周回路
５６に供給し、分周回路５７、カウンター回路５
８、デコーダー回路５９、ドライバー回路６０に
は直接2.8〜3.0Vを供給している。
この第７図、第８図のブロツク図においては、
分周回路を２組に分けて、各々減圧された電圧と
電池電圧で駆動しているが、駆動する電圧の選択
は、この第７図、第８図の変形として種々ある。
第７図の変形としての他のブロツク図は発振回
路、分周回路を減圧された電圧で駆動し、ドライ
バー回路を電池電圧で駆動することである。また
第８図の変形としての他のブロツク図は、発振回
路、分周回路を減圧された電圧で駆動し、カウン
ター回路、デコーダー回路、ドライバー回路を電
池電圧で駆動する、或いは発振回路、分周回路、
カウンター回路を減圧された電圧で駆動し、デコ
ーダー回路、ドライバー回路を電池電圧で駆動す
る、若しくは発振回路、分周回路、カウンター回
路、デコーダー回路を減圧された電圧で駆動し、
ドライバー回路を電池電圧で駆動する等である。
分周回路を２組に分けて、各々減圧された電圧と
電池電圧で駆動しているが、駆動する電圧の選択
は、この第７図、第８図の変形として種々ある。
第７図の変形としての他のブロツク図は発振回
路、分周回路を減圧された電圧で駆動し、ドライ
バー回路を電池電圧で駆動することである。また
第８図の変形としての他のブロツク図は、発振回
路、分周回路を減圧された電圧で駆動し、カウン
ター回路、デコーダー回路、ドライバー回路を電
池電圧で駆動する、或いは発振回路、分周回路、
カウンター回路を減圧された電圧で駆動し、デコ
ーダー回路、ドライバー回路を電池電圧で駆動す
る、若しくは発振回路、分周回路、カウンター回
路、デコーダー回路を減圧された電圧で駆動し、
ドライバー回路を電池電圧で駆動する等である。
いずれのブロツク図も、電子時計回路の一部ま
たは全部に電池電圧を減圧して供給することによ
り、消費電流を削除し電池の長寿命化をはかつた
ものである。
たは全部に電池電圧を減圧して供給することによ
り、消費電流を削除し電池の長寿命化をはかつた
ものである。
第９図は本発明における減圧回路の実施例の一
つであり、容量素子１１２とMOSトランジスタ
１１３乃至１２３によつて構成される。１２４は
リチウム電池である。ここでMOSトランジスタ
１１４乃至１２１は基準オフセツト電圧付差動増
幅回路を構成し、MOSトランジスタ１１３，１
２２，１２３と容量素子１１２は電流源回路Ａを
構成している。差動増幅回路は、互いに閾値電圧
の異なる差作動入力トランジスタ対１１８，１１
９を備えており、MOSトランジスタ１１８のゲ
ートには電池電圧VDD、MOSトランジスタ１１９
のゲートには減圧した電圧VSSが各々供給されて
いる。そして、この両MOSトランジスタの閾値
電圧差が、差動増幅回路の基準オフセツト電圧と
なつている。この差動増幅回路は差動入力トラン
ジスタ対の他に、このトランジスタ対に定電流を
供給する定電流源MOSトランジスタ１１７、こ
のMOSトランジスタのゲートバイアス電圧とな
る基準電圧を電池電圧により形成するMOSトラ
ンジスタ１１４，１１５，１１６から成るバイア
ス回路、更に差動入力トランジスタ対に直列接続
される負荷MOSトランジスタ１２０，１２１か
ら選択される。差動増幅回路の出力は電流源
MOSトランジスタ１１３に供給され、この電流
源MOSトランジスタと容量素子１１２の接続点
より減圧した電圧が得られる。この減圧電圧は差
動増幅回路のオフセツト電圧に等しい電圧であ
る。
つであり、容量素子１１２とMOSトランジスタ
１１３乃至１２３によつて構成される。１２４は
リチウム電池である。ここでMOSトランジスタ
１１４乃至１２１は基準オフセツト電圧付差動増
幅回路を構成し、MOSトランジスタ１１３，１
２２，１２３と容量素子１１２は電流源回路Ａを
構成している。差動増幅回路は、互いに閾値電圧
の異なる差作動入力トランジスタ対１１８，１１
９を備えており、MOSトランジスタ１１８のゲ
ートには電池電圧VDD、MOSトランジスタ１１９
のゲートには減圧した電圧VSSが各々供給されて
いる。そして、この両MOSトランジスタの閾値
電圧差が、差動増幅回路の基準オフセツト電圧と
なつている。この差動増幅回路は差動入力トラン
ジスタ対の他に、このトランジスタ対に定電流を
供給する定電流源MOSトランジスタ１１７、こ
のMOSトランジスタのゲートバイアス電圧とな
る基準電圧を電池電圧により形成するMOSトラ
ンジスタ１１４，１１５，１１６から成るバイア
ス回路、更に差動入力トランジスタ対に直列接続
される負荷MOSトランジスタ１２０，１２１か
ら選択される。差動増幅回路の出力は電流源
MOSトランジスタ１１３に供給され、この電流
源MOSトランジスタと容量素子１１２の接続点
より減圧した電圧が得られる。この減圧電圧は差
動増幅回路のオフセツト電圧に等しい電圧であ
る。
第９図における信号ψ、φのタイミングチヤー
トを第１１図に示す。、はそれぞれψ、φの
反転信号であり、・は理論積（＋は論理和）を示
している。サンプリング信号φは電池が入り電圧
が固定化すると、電子時計回路からのタイミング
信号によつて作り出される。ψは電池が入つてか
らしばらくの間（数秒〜数分の間に設定できる。）
ハイ状態にある信号で、このハイ状態の間MOS
トランジスタ１１６はオフである。従つて、バイ
アス回路には電流が流れず、定電流源MOSトラ
ンジスタ１１７もオフ状態となるため、差動増幅
回路は動作しない。更に電流源回路のMOSトラ
ンジスタ１１３の導通を制御するためのMOSト
ランジスタ１２３をオン、１２２をオフして、電
流源MOSトランジスタのゲートにハイの制御信
号を差動増幅回路の出力信号に代わつて供給し、
電流源MOSトランジスタ１１３をオンし、電子
時計回路に電池電圧を供給している。これは電池
が入つてしばらくの間は発振回路の特性が安定し
ないので、この間だけ電池電圧を供給しようとす
るものである。又液晶表示式電子時計におけるラ
ンプ、その他一般にアラーム、ブザー、音声等の
出力時は大電流が消費され、そのため電池の内部
抵抗により電池電圧及び源圧回路により減圧され
た電圧が低下し発振回路等電子時計回路の動作が
不安定になる。ψはその時、減圧された電圧の代
わりに電池電圧を供給するための制御信号として
も使用する。次に電子時計回路の動作が安定し、
ψがローとなると減圧回路は動作を開始し、差動
入力トランジスタ対の閾値電圧の差の電圧と減圧
した電圧とが等しくなるように動作する。但し、
差動増幅回路は電源間に電流経路を有しており消
費電流が大きくなつてしまう欠点があるので、こ
こでは信号φがハイの時減圧回路が動作するよう
にしている。従つてφがハイの時、差動増幅回路
は容量素子１１２にオフセツト電圧に等しい電圧
を充電し、φがローの時は電流源MOSトランジ
スタ１１３が電流を供給しなくなるので、この容
量素子１１２に蓄えられた電荷が電子時計回路に
より徐々に放電される。この放電時にはMOSト
ランジスタ１２２がオンし、電流源MOSトラン
ジスタ１１３をオフさせ、減圧電圧を確実に供給
される。
トを第１１図に示す。、はそれぞれψ、φの
反転信号であり、・は理論積（＋は論理和）を示
している。サンプリング信号φは電池が入り電圧
が固定化すると、電子時計回路からのタイミング
信号によつて作り出される。ψは電池が入つてか
らしばらくの間（数秒〜数分の間に設定できる。）
ハイ状態にある信号で、このハイ状態の間MOS
トランジスタ１１６はオフである。従つて、バイ
アス回路には電流が流れず、定電流源MOSトラ
ンジスタ１１７もオフ状態となるため、差動増幅
回路は動作しない。更に電流源回路のMOSトラ
ンジスタ１１３の導通を制御するためのMOSト
ランジスタ１２３をオン、１２２をオフして、電
流源MOSトランジスタのゲートにハイの制御信
号を差動増幅回路の出力信号に代わつて供給し、
電流源MOSトランジスタ１１３をオンし、電子
時計回路に電池電圧を供給している。これは電池
が入つてしばらくの間は発振回路の特性が安定し
ないので、この間だけ電池電圧を供給しようとす
るものである。又液晶表示式電子時計におけるラ
ンプ、その他一般にアラーム、ブザー、音声等の
出力時は大電流が消費され、そのため電池の内部
抵抗により電池電圧及び源圧回路により減圧され
た電圧が低下し発振回路等電子時計回路の動作が
不安定になる。ψはその時、減圧された電圧の代
わりに電池電圧を供給するための制御信号として
も使用する。次に電子時計回路の動作が安定し、
ψがローとなると減圧回路は動作を開始し、差動
入力トランジスタ対の閾値電圧の差の電圧と減圧
した電圧とが等しくなるように動作する。但し、
差動増幅回路は電源間に電流経路を有しており消
費電流が大きくなつてしまう欠点があるので、こ
こでは信号φがハイの時減圧回路が動作するよう
にしている。従つてφがハイの時、差動増幅回路
は容量素子１１２にオフセツト電圧に等しい電圧
を充電し、φがローの時は電流源MOSトランジ
スタ１１３が電流を供給しなくなるので、この容
量素子１１２に蓄えられた電荷が電子時計回路に
より徐々に放電される。この放電時にはMOSト
ランジスタ１２２がオンし、電流源MOSトラン
ジスタ１１３をオフさせ、減圧電圧を確実に供給
される。
つまり、電流源回路Ａが含む容量素子は、差動
増幅回路がサンプリング動作しても常に安定した
減圧電圧を供給せしめている。
増幅回路がサンプリング動作しても常に安定した
減圧電圧を供給せしめている。
この減圧回路においては、差動入力トランジス
タ対１１８，１１９の閾値電圧を選ぶことによ
り、端子電圧（VDD−VSS）1.4〜1.6Vが取り出さ
れる。この閾値電圧差は、 (i) １１８，１１９の一方のチヤンネルにイオン
を打ち込み（チヤンネルドーピング）、その打
ち込み電荷量による閾値電圧変移量から構成す
る。
タ対１１８，１１９の閾値電圧を選ぶことによ
り、端子電圧（VDD−VSS）1.4〜1.6Vが取り出さ
れる。この閾値電圧差は、 (i) １１８，１１９の一方のチヤンネルにイオン
を打ち込み（チヤンネルドーピング）、その打
ち込み電荷量による閾値電圧変移量から構成す
る。
(ii) １１８，１１９の一方のゲート材料を変え、
仕事関数差による閾値電圧変移量から構成す
る。
仕事関数差による閾値電圧変移量から構成す
る。
この減圧回路は、差動増幅回路の差動入力トラ
ンジスタ対の閾値電圧を異ならせているので、差
動入力トランジスタ対の一方のゲートに基準電圧
を入力する必要がなくなる。すなわち、差動増幅
回路の基準電圧回路が不要となるわけであり、減
圧レベルの設定を少ない素子数で達成できる。
ンジスタ対の閾値電圧を異ならせているので、差
動入力トランジスタ対の一方のゲートに基準電圧
を入力する必要がなくなる。すなわち、差動増幅
回路の基準電圧回路が不要となるわけであり、減
圧レベルの設定を少ない素子数で達成できる。
第１０図は本発明における減圧回路の他の実施
例であり、容量素子１２５とMOSトランジスタ
１２６乃至１３７，１３７′、分圧素子１３８，
１３９によつて構成される。１４０はリチウム電
池である。MOSトランジスタ１２７乃至１３４
は基準オフセツト電圧付差動増幅回路を構成し、
MOSトランジスタ１２６，１３５，１３７と容
量素子１２５は電流源回路Ａを構成し、MOSト
ランジスタ１３７，１３７′と分圧素子１３８，
１３９は分圧回路を構成している。第９図と同様
に差動増幅回路は、差動入力トランジスタ対１３
１，１３２の閾値電圧差が基準オフセツト電圧と
なる。すなわち、この実施例は第９図の実施例に
分圧回路を加えた例である。分圧回路は電流源
MOSトランジスタ１２６と容量素子１２５の接
続点に出力される減圧した電圧を分圧素子１３
８，１３９により分圧して差動入力トランジスタ
対の一方のゲートに供給している。MOSトラン
ジスタ１３７，１３７′はこの分圧動作を制御す
るトランジスタスイツチである。このMOSトラ
ンジスタ１３７，１３７′は第１１図の信号ψが
ハイ状態にある時はオフしており、ψがローとな
つた以後は、差動増幅回路が動作する時（信号φ
がハイの時）オンするように動作する。従つて、
差動増幅回路は電流源MOSトランジスタ１２６
と容量素子１２５と接続点の減圧電圧を分圧した
電圧が基準オフセツト電圧と等しくなるように動
作する。
例であり、容量素子１２５とMOSトランジスタ
１２６乃至１３７，１３７′、分圧素子１３８，
１３９によつて構成される。１４０はリチウム電
池である。MOSトランジスタ１２７乃至１３４
は基準オフセツト電圧付差動増幅回路を構成し、
MOSトランジスタ１２６，１３５，１３７と容
量素子１２５は電流源回路Ａを構成し、MOSト
ランジスタ１３７，１３７′と分圧素子１３８，
１３９は分圧回路を構成している。第９図と同様
に差動増幅回路は、差動入力トランジスタ対１３
１，１３２の閾値電圧差が基準オフセツト電圧と
なる。すなわち、この実施例は第９図の実施例に
分圧回路を加えた例である。分圧回路は電流源
MOSトランジスタ１２６と容量素子１２５の接
続点に出力される減圧した電圧を分圧素子１３
８，１３９により分圧して差動入力トランジスタ
対の一方のゲートに供給している。MOSトラン
ジスタ１３７，１３７′はこの分圧動作を制御す
るトランジスタスイツチである。このMOSトラ
ンジスタ１３７，１３７′は第１１図の信号ψが
ハイ状態にある時はオフしており、ψがローとな
つた以後は、差動増幅回路が動作する時（信号φ
がハイの時）オンするように動作する。従つて、
差動増幅回路は電流源MOSトランジスタ１２６
と容量素子１２５と接続点の減圧電圧を分圧した
電圧が基準オフセツト電圧と等しくなるように動
作する。
この減圧回路では、差動入力トランジスタ対１
３１，１３２の閾値電圧と分圧素子１３８，１３
９の素子値を選ぶことにより、端子電圧（VDD−
VSS）1.4〜1.6Vが取り出される。閾値電圧差は第
９図の実施例のように(i)、(ii)の方法で構成され
る。特に、(ii)の方法において、例えば多結晶シリ
コンによるゲートの場合ではその多結晶シリコン
に導入される不純物量を変えるか若しくは伝導タ
イプの異なつた不純物を導入するかすれば達成さ
れる。又、分圧素子としては、各一対の抵抗（拡
散抵抗、イオン打ち込み抵抗、ポリシリコン抵抗
等）ダイオード、トランジスタ、容量（絶縁膜容
量等）を用いることで、明らかに素子値は互いに
等しくとることができる。
３１，１３２の閾値電圧と分圧素子１３８，１３
９の素子値を選ぶことにより、端子電圧（VDD−
VSS）1.4〜1.6Vが取り出される。閾値電圧差は第
９図の実施例のように(i)、(ii)の方法で構成され
る。特に、(ii)の方法において、例えば多結晶シリ
コンによるゲートの場合ではその多結晶シリコン
に導入される不純物量を変えるか若しくは伝導タ
イプの異なつた不純物を導入するかすれば達成さ
れる。又、分圧素子としては、各一対の抵抗（拡
散抵抗、イオン打ち込み抵抗、ポリシリコン抵抗
等）ダイオード、トランジスタ、容量（絶縁膜容
量等）を用いることで、明らかに素子値は互いに
等しくとることができる。
いずれの減圧回路の実施例も減圧回路が容量素
子及び電子時計回路と同一の半導体集積回路基板
上に形成される素子によつて形成されることを要
旨としている。特にCMOS集積回路上に電子時
計回路と共に集積化されることは重要である。
子及び電子時計回路と同一の半導体集積回路基板
上に形成される素子によつて形成されることを要
旨としている。特にCMOS集積回路上に電子時
計回路と共に集積化されることは重要である。
第１２図は、電子時計回路に供給する電圧を、
電池電圧、減圧された電圧から選択的に使用する
ための信号ψを発生する回路である。そのタイミ
ングチヤート第１３図を参照して、第１２図回路
を説明する。電池が入らない前容量１４２の電位
A′はVDDにある。電池が入るとMOSトランジス
タ１４１がオンしA′はVCCの電位になる。その反
転電位Ａによりセツト・リセツト回路がセツトさ
れ、ψはVDDとなる。しばらくの間の後電子時計
回路からのタイミング信号Ｃにより、リセツトさ
れてVCCとなるまでその電位VDDを保持する。又、
ランプ、アラーム、ブザー、音声等のスイツチＢ
が入るとψはそのＢがVCCの間VDDとなる。電子
時計回路からこの第１２図回路への信号は、電子
時計回路が減圧された電圧系で駆動されるもので
あれば適当なインターフエイス回路を通して論理
レベルの変換を行なう。このインターフエイス回
路は、減圧された電圧系で駆動される電子時計回
路と、電池電圧系で駆動される電子時計回路との
間の信号伝達の論理レベルの変換にも使用され
る。このインターフエイス回路を第１４図に示
す。減圧された電圧（VDD−VSS）系の信号α、
αは、MOSトランジスタ１４７乃至１５２から
構成されるこのインターフエイス回路により電池
電圧系（VDD−VCC）の論理レベルに変化され、
それぞれβ、となる。
電池電圧、減圧された電圧から選択的に使用する
ための信号ψを発生する回路である。そのタイミ
ングチヤート第１３図を参照して、第１２図回路
を説明する。電池が入らない前容量１４２の電位
A′はVDDにある。電池が入るとMOSトランジス
タ１４１がオンしA′はVCCの電位になる。その反
転電位Ａによりセツト・リセツト回路がセツトさ
れ、ψはVDDとなる。しばらくの間の後電子時計
回路からのタイミング信号Ｃにより、リセツトさ
れてVCCとなるまでその電位VDDを保持する。又、
ランプ、アラーム、ブザー、音声等のスイツチＢ
が入るとψはそのＢがVCCの間VDDとなる。電子
時計回路からこの第１２図回路への信号は、電子
時計回路が減圧された電圧系で駆動されるもので
あれば適当なインターフエイス回路を通して論理
レベルの変換を行なう。このインターフエイス回
路は、減圧された電圧系で駆動される電子時計回
路と、電池電圧系で駆動される電子時計回路との
間の信号伝達の論理レベルの変換にも使用され
る。このインターフエイス回路を第１４図に示
す。減圧された電圧（VDD−VSS）系の信号α、
αは、MOSトランジスタ１４７乃至１５２から
構成されるこのインターフエイス回路により電池
電圧系（VDD−VCC）の論理レベルに変化され、
それぞれβ、となる。
さて減圧回路としては第９，１０図に示された
実施例の他に、容量や抵抗ダイオード、トランジ
スタを組み合わせた各種回路、トランスを用いた
方法などがあげられる。
実施例の他に、容量や抵抗ダイオード、トランジ
スタを組み合わせた各種回路、トランスを用いた
方法などがあげられる。
以上のように差動増幅回路の差動入力トランジ
スタ対の閾値電圧を異ならせて減圧する電圧のレ
べルを設定する本発明の方法によると、電流源
MOSトランジスタを効率よく使用する事ができ、
電源電圧を直接供給するときに別のトランジスタ
単体で供給するのに比べ回路面積を縮小し安定し
た減圧電圧が得られ、リチウム電池のような出力
電圧の高い、高密度の電池を有効に使用できる。
また、任意の減圧電圧レベルを設定可能とし、差
動増幅器を間欠動作させ低消費電力化を図るとと
もに、電源投入直後の発振の非安定化状態でも電
流源トランジスタが動作することによつて、回路
に電圧が供給される。このような構成によつて電
池の長寿命化が達成され、現在の銀電池に比較し
て約３倍になる。現在２〜３年の電池寿命が６〜
９年となり、腕時計の平均寿命と同程度となる。
またデザイン的な面を重視すれば電池の薄型化及
び小型化が可能である。本発明の例としてリチウ
ム電池の電池電圧を減圧して使用した場合につい
て説明したが、いかなる電池についても同様に有
効である。更にこの電池電圧を減圧して使用する
概念は、説明に用いた電子時計だけでなく、電卓
に代表される電池を駆動源とする一般電子機器に
応用されるものである。
スタ対の閾値電圧を異ならせて減圧する電圧のレ
べルを設定する本発明の方法によると、電流源
MOSトランジスタを効率よく使用する事ができ、
電源電圧を直接供給するときに別のトランジスタ
単体で供給するのに比べ回路面積を縮小し安定し
た減圧電圧が得られ、リチウム電池のような出力
電圧の高い、高密度の電池を有効に使用できる。
また、任意の減圧電圧レベルを設定可能とし、差
動増幅器を間欠動作させ低消費電力化を図るとと
もに、電源投入直後の発振の非安定化状態でも電
流源トランジスタが動作することによつて、回路
に電圧が供給される。このような構成によつて電
池の長寿命化が達成され、現在の銀電池に比較し
て約３倍になる。現在２〜３年の電池寿命が６〜
９年となり、腕時計の平均寿命と同程度となる。
またデザイン的な面を重視すれば電池の薄型化及
び小型化が可能である。本発明の例としてリチウ
ム電池の電池電圧を減圧して使用した場合につい
て説明したが、いかなる電池についても同様に有
効である。更にこの電池電圧を減圧して使用する
概念は、説明に用いた電子時計だけでなく、電卓
に代表される電池を駆動源とする一般電子機器に
応用されるものである。
第１図、２図、３図、４図は従来の方法におけ
る電子機器のブロツク図である。第５図、６図、
７図、８図は本発明による電子機器のブロツク図
である。第９図、１０図は本発明による電子機器
の減圧回路の実施例である。第１１図は減圧回路
の各実施例における信号のタイミングチヤートで
ある。第１２図は減圧回路の各実施例における信
号ψの発生回路である。第１３図は第１２図回路
のタイミングチヤートである。第１４図は減圧さ
れた電圧系から電池電圧系への信号伝達のインタ
ーフエイス回路である。 １，８，１７，２３，３０，３８，４６，５５
……発振回路、２，９，１０，１８，２４，３
１，３９，４７，４８，５６，５７……分周回
路、３，１３，１９，２７，３２，４２，４９，
６０……ドライバー回路、４，２０，３３，５０
……ステツプモーター、５，２１，３４，５１…
…輪列、６，２２，３５，５２……針、７，１６
……銀電池、２９，３７，４５，５４，６２，６
４，１２４，１４０……リチウム電池、１１，２
５，４０，５８……カウンター回路、１２，２
６，４１，５９……デコーダー回路、１４，２
８，４３，６１……表示体、１５……昇圧回路、
３６，４４，５３，６３……減圧回路、１１２，
１２５，１４２……容量、１１３〜１２３，１２
６〜１３７，１３７，１３７′，１４１，１４７
〜１５２……MOSトランジスタ、１３８，１３
９……分圧素子、１４３，１４６……インバータ
回路、１４４，１４５……ナンド回路、VDD−
VSS……減圧された電圧、VDD−VCC……電池電
圧。
る電子機器のブロツク図である。第５図、６図、
７図、８図は本発明による電子機器のブロツク図
である。第９図、１０図は本発明による電子機器
の減圧回路の実施例である。第１１図は減圧回路
の各実施例における信号のタイミングチヤートで
ある。第１２図は減圧回路の各実施例における信
号ψの発生回路である。第１３図は第１２図回路
のタイミングチヤートである。第１４図は減圧さ
れた電圧系から電池電圧系への信号伝達のインタ
ーフエイス回路である。 １，８，１７，２３，３０，３８，４６，５５
……発振回路、２，９，１０，１８，２４，３
１，３９，４７，４８，５６，５７……分周回
路、３，１３，１９，２７，３２，４２，４９，
６０……ドライバー回路、４，２０，３３，５０
……ステツプモーター、５，２１，３４，５１…
…輪列、６，２２，３５，５２……針、７，１６
……銀電池、２９，３７，４５，５４，６２，６
４，１２４，１４０……リチウム電池、１１，２
５，４０，５８……カウンター回路、１２，２
６，４１，５９……デコーダー回路、１４，２
８，４３，６１……表示体、１５……昇圧回路、
３６，４４，５３，６３……減圧回路、１１２，
１２５，１４２……容量、１１３〜１２３，１２
６〜１３７，１３７，１３７′，１４１，１４７
〜１５２……MOSトランジスタ、１３８，１３
９……分圧素子、１４３，１４６……インバータ
回路、１４４，１４５……ナンド回路、VDD−
VSS……減圧された電圧、VDD−VCC……電池電
圧。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 定電流MOSトランジスタ１１７と、前記定
電流MOSトランジスタに直列に接続される第１
及び第２の差動入力トランジスタ１１８，１１９
と、前記第１及び前記第２の差動入力トランジス
タに各々直列接続される第１及び第２の負荷
MOSトランジスタ１２０，１２１からなる差動
増幅回路と、前記第１の差動入力トランジスタと
前記第１の負荷MOSトランジスタとの接続点の
電位に基づき導通制御される電流源MOSトラン
ジスタ１１３とを有し、該電流源MOSトランジ
スタの一端より負荷に電源電圧の減圧電圧を供給
する電源回路において、 前記電源電圧を投入後所定期間前記電流源
MOSトランジスタを駆動し前記負荷に前記電流
源MOSトランジスタを介して前記電源電圧を供
給する電流源MOSトランジスタ駆動手段１２２
を備え、前記差動増幅回路を構成する前記第１及
び第２の差動入力トランジスタのしきい値電圧を
互いに異ならせたことを特徴とする電源回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14638287A JPH01114333A (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 電源回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14638287A JPH01114333A (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 電源回路 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15616479A Division JPS5679282A (en) | 1979-11-30 | 1979-11-30 | Electronic timepiece |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4007009A Division JP2562395B2 (ja) | 1992-01-18 | 1992-01-18 | 電源回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01114333A JPH01114333A (ja) | 1989-05-08 |
| JPH0583923B2 true JPH0583923B2 (ja) | 1993-11-30 |
Family
ID=15406441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14638287A Granted JPH01114333A (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 電源回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01114333A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1319242C (zh) * | 1998-12-04 | 2007-05-30 | 精工爱普生株式会社 | 电子机器与电子机器的供电方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54132753A (en) * | 1978-04-05 | 1979-10-16 | Hitachi Ltd | Referential voltage generator and its application |
| JPS5679282A (en) * | 1979-11-30 | 1981-06-29 | Seiko Epson Corp | Electronic timepiece |
| JPS6359475A (ja) * | 1986-08-21 | 1988-03-15 | 帝人株式会社 | 難燃性ポリエステル布帛 |
-
1987
- 1987-06-12 JP JP14638287A patent/JPH01114333A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01114333A (ja) | 1989-05-08 |
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