JPS6034847B2 - 水晶発振回路 - Google Patents

水晶発振回路

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JPS6034847B2
JPS6034847B2 JP14045177A JP14045177A JPS6034847B2 JP S6034847 B2 JPS6034847 B2 JP S6034847B2 JP 14045177 A JP14045177 A JP 14045177A JP 14045177 A JP14045177 A JP 14045177A JP S6034847 B2 JPS6034847 B2 JP S6034847B2
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JP
Japan
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point
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JP14045177A
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English (en)
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JPS5472945A (en
Inventor
辰司 浅川
伸治 両角
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Suwa Seikosha KK
Original Assignee
Suwa Seikosha KK
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Publication date
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Publication of JPS6034847B2 publication Critical patent/JPS6034847B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION 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
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/30Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
    • H03B5/32Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
    • H03B5/36Generation 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
    • H03B5/364Generation 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

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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子時計等に用いられる水晶発振回磯に関し、
特に消費電流が少なく、発振開始電圧の低い発振回路を
提供しようとするものである。
従来電子時計に使用されている水晶発振回路の一つして
第1図に示すものが公知である。この発振回路はPチャ
ンネルトランジスタ1とバイアス手段としての抵抗Rb
とから成るィンバータの入出力間に、帰還抵抗Rfを接
続してなる増幅回路と、この増幅回路の入出力間に正帰
還回路を構成する水晶振動子×′tal及び容量CD,
CGとから成る主発振回路とPチャンネルトランジスタ
4及びNチャンネルトランジスタ5よりなる相補型イン
バータによって構成される出力増中回路Bより構成され
ている。相補型ィンバータで増幅する理由は、電子時計
においては発振出力を分間する以後の回路が、通常電界
効果トランジスタの相補接続によりなされるため、論理
レベルを相補型電界効果トランジスタの動作レベルに整
合させる必要性からである。この従来の発振回路におい
て、発振電流の低減を図るために、Rbを大きくして、
D点での信号振幅及び1からRbへの貫通電流を小さく
すると、Dの直流バイアスレベルが1の閥値電圧に近く
なる。
出力増幅回路B4,5の論理の遷移する遷移レベルは、
通常電源電圧の半分、即ち、一VDD/2程度であるか
ら、上記の如くRbを大きくすると、この遷移レベルと
○点での直流バイアスレベルが整合せず以後の回路が駆
動できなくなり、電源電圧が高くなる程、この後向は大
きい。本発明はこの事に鑑て、Rbを大きくしても相補
型回路の遷移レベルとの整合がとれ、更に電源電圧の高
低に依らず安定な発振出力を出す発振回路を得ることに
ある。本発明はこのために、第1図の如き、主発振回路
A、出力増幅回路Bとから成る発振回路構成を、主発振
回路A、レベル変換回路C、出力増幅回路Bにより構成
する。
レベル変換回路Cは一方のチャンネル(第1図の例では
Pチャンネル)のトランジスタの関値に片寄った発振波
形の直流バイアスレベルを逆のチャンネル(Nチャンネ
ル)の関値に片寄ったレベルに変換し、主発振回路の発
振出力の交流成分をその直流レベルに重ねて、Bのその
逆チャンネル(Nチャンネル)トランジスタに入力し、
一方のチャンネル(Pチャンネル)トランジスタには、
直接に主発振回路出力か若し〈はそれと相当な手段によ
る入力を入れることによりプッシュプル増幅とする。こ
の思想を具体化した本発明の実施例を第2図a,b、第
3図a,bに示し、以下説明する。第2図aにおいて主
発振回路Aはほぼ第1図と同様な構成である。
ただ、電子時計の分周、駆動等他回路と共に集積化する
のに都合よくするため、抵抗体Rf,Rbを電界効果ト
ランジスタで構成している。Rfと等価なPチャンネル
トランジスタ3は、Rbが大きくD点の直流バイアスレ
ベルが1の閥値VGTPに近いため、Nチャンネルトラ
ンジスタとの並列ではなく、片チャンネルで使用してい
る。又Rbは等価なNチャンネルトランジスタ2で構成
し、その1へのバイアス電流は極めて小さい。この小さ
いバイアス電流により発振振幅は小さくなり、貫流電流
、及びコンデンサの充放電電流も小さくなる。この小さ
い発振信号は、レベル変換回路Cに入力される。Pチャ
ンネルトランジスタ6とNチヤンネルトランジス夕7の
コンダクタンス、閥値電圧がほぼ等しければEの直流バ
イアスレベルは、一VDDから接地電位方向に見た時の
Eの電流電位が、接地電位から−VDD方向に見た○の
直流電位とほぼ等しくなる様に定められる。10のトラ
ンスファートランジス外まコンダクタンスが極めて4・
さく設計され高抵抗の役割を果たしF点の直流電位をE
点の電位にバイアスする。又、F点にはD点からの交流
信号成分が容量CNで直流分をカットして重ねられる。
即ちEでの交流成分は1 0とCN‘こよる低減フィル
夕にかけられる。尚、トランスファートランジスタ10
は高抵抗であるため、D点が低ィンピーダンス負荷とな
るF点で接続されることを防止している。F点は出力増
幅回路BのNチャンネルトランジスタ9のゲートに接続
され、D,点がPチャンネルトランジスタ8のゲートに
接続される。8,9の各直流バイアスレベルはその闇値
VOTP,VGTN近くにある。
第2図aのD,E,F及びomtの各の波形を第2図b
に示す。第2図bにおいてVGTP及びVGTNはそれ
ぞれPチャンネルトランジスタ、Nチヤンネルトランジ
ス夕の閥値電圧を示している。D点の電圧波形はVOT
Pを中心として振動する波形であり、F点の電圧波形は
E点の電圧VGTNを中心として振動する波形である。
D点及びF点の交流信号は第2図bのように同相の波形
になるので斜線22の部分でPチャンネルトランジスタ
8がオンし、斜線23の部分でNチャンネルトランジス
タ9がオンし、増幅回路Bはほぼプッシュプル動作で増
幅し、出力は同図0utのようになる。出力端子Out
は集積回路中で、他の相補型トランジスタのゲートへの
入力となるからその寄生容量は小さく、電源電圧までの
スイングが得られ、相補型との論理レベルの整合は完全
にとれる。またこの様に、A,C,B全回路が、それぞ
れのトランジスタの閥値近くで動作するため消費電流は
小さく、更に相補型ィンバー外こ代表される相補型回路
の論理レベルとの整合性が完全であるために安定性があ
り、その上極めて小さい発振振幅で動作することから、
発振開始電圧も低くできる特徴的利点がある。ところで
第2図においては、主発振回路出力してD点からの出力
をとっているが、これに替えて1のゲート部日点の信号
を出力として、6及び8のゲートに接続しても上記と同
様な効果を得ることができる。
次に他の実施例である第3図を説明する。
主発振回路Aは、1のゲートがXtalに直列接続され
た容量Ctに接続されている。容量Ctは直流成分をカ
ットするためのものであり、後述の容量CP,CNの接
続点に交流成分のみを伝えることができる。ゲート容量
CGはそのX′ta!とCtとの結節点1と接地点間に
接続されている。レベル変換回路Cは、その入力が1の
ゲート部日点からとられ、Pチャンネルトランジスタの
闇値VGTPに近い直流バイアスレベルがトランスファ
ートランジスタのPチャンネルトランジスタ11を介し
てG点に与えられ、またそのPチャンネルトランジスタ
の関値VGTPに近いH点の直流バイアスレベルはPチ
ャンネルトランジスタ7によりレベル変換されてNチャ
ンネルトランジスタの閥値VGTNに近い直流バイアス
レベルとなってNチャンネルトランジスタ10を介して
F点に与えられる。主発振回路の発振出力は1点からと
られ、出力増幅回路BのPチャンネルトランジスタ8の
ゲートには、容量CPによりG点にその発振交流信号を
重ねて入力し、Nチャンネルトランジスタ9のゲートに
は容量CNによりF点にその発振交流信号を重ねて入力
している。トランジスター0,11は第2図aと同様に
高抵抗として働くものであり、又、容量CP,CN‘ま
直流カットの動きを行う。第3図bは第3図aの各部の
電圧波形であり、日,Gの電圧波形はVGTPを中心と
して振動する波形であり、F点の電圧波形はE点の電圧
であるところのVGTNを中心に振動する波形となる。
F,G点の波形は同相であるから出力増幅回路Bはプッ
シュ・ブル動作で増幅する。Ct,容量Cp,Cnは集
積回路内に第5一aの如くモノリシックに形成されるの
でX′GIとの接続点1が集積回路外において高温の状
態となっても1点には何らトランジスタのゲートが接続
されていないのでリークによるバイアス点の変動が起こ
らず安定な発振が持続されることに特色がある。
又、CG,CDもモノリシックに形成することは可能で
ある。第4図aについて説明すれば12はN−基板、1
3はP+拡散層、14はSio、ゲート膜、15はSi
o、フィールド膜、16はゲート電極、17は13と金
属とのコンタクトで等価的に第4図bの如くになり、容
量は18>19で、12は接地電位になるから、例えば
Ct,Cp,CNを形成するには、16を各H,G,F
端子とし、13(17)を1端子(第3図a)、若しく
はD端子(第2図a)とすれば良い。
その時、残りの容量19は、CG(第3図a)、若しく
はCD(第2図a)の一部となる。又、CG,CDを形
成するには、17を接地電位とし、16をX′畑との結
節点電位とすれば良いoところで第3図aにおいても6
のゲート及び11のドレィン入力となるH点の入力は、
第2図の説明と同様D点からの入力としても同様の効果
が得られる。また第3図の構成上の利点は第2図の場合
とほとんど同じである。更に第3図aにおけるレベル変
換回路は第6図の如く、E点を再びレベル変換してG点
の直流バイアスレベルを達成しても良い。Nチャンネル
トランジスタ21とPチヤンネルトランジス夕20のコ
ンダクタンス、閥値電圧がほぼ等しければ、Nチャンネ
ルトランジスタの閥値に近い直流バイアスレベルがPチ
ャンネルトランジスタの関値に近い直流バイアスレベル
に変換されるからである。以上のような本発明は、水晶
振動子励振用のMOCトランジスタをPチャンネル型又
はNチャンネルの一方とした場合にも発振出力信号を他
の相補型MOCトランジスタによる回路を駆動しうる電
圧レベルをすることができ電子時計等の他の論理回路と
同一基板上に形成される水晶発振回路として極めて有効
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の発振回路を示す図。 第2図aは本発明の発振回路の実施例を示す図。第2図
bはその波形図。第3図aは本発明の発振回路の他の実
施例を示す図。第3図bはその波形図。第4図aは、本
発明の発振回路の第2、第3図に用いられている容量の
集積回路上での構成例を示す図。第4図bは、第4図a
の等価回路を示す図。第5図は本発明の発振回路を構成
するレベル変換回路の他の実施例を示す図。第1図 第2図(A) 第2図(b) 第3図(Q) 第3図くb) 第5図 第4図(の 第4図(め

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 主発振部、レベル変換部、出力増幅部から構成され
    、前記主発振部は第1の極性の第1MOSトランジスタ
    と負荷抵抗の直列接続回路を電源間に設けてなるインバ
    ータと前記第1MOSトランジスタのゲート電極とドレ
    イン電極間接続された水晶振動子よりなり、前記レベル
    変換部は前記主発振部の信号を入力とする第1の極性の
    第2のMOSトランジスタと前記第2のMOSトランジ
    スタと直列接続されゲート電極とドレイン電極が共通接
    続された第2の極性の第3のMOSトランジスタよりな
    り、前記出力増幅部は前記主発振部の出力を入力とする
    第1の極性の第4MOSトランジスタと前記第4MOS
    トランジスタと直列接続された前記第3MOSトランジ
    スタのゲート電極とドレイン電極の共通接続点の電位で
    バイアスされると共に前記主発振部の出力信号を入力と
    する第2の極性の第5MOSトランジスタより構成され
    たことを特徴とする水晶発振回路。
JP14045177A 1977-11-22 1977-11-22 水晶発振回路 Expired JPS6034847B2 (ja)

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CH631047B (fr) * 1979-07-13 Ebauches Electroniques Sa Amplificateur pour signaux alternatifs.
JPS5717820U (ja) * 1980-07-07 1982-01-29
JPS6342205A (ja) * 1986-08-07 1988-02-23 Nec Corp 発振回路

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