JPS63151201A - 水晶発振回路 - Google Patents
水晶発振回路Info
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- JPS63151201A JPS63151201A JP62303081A JP30308187A JPS63151201A JP S63151201 A JPS63151201 A JP S63151201A JP 62303081 A JP62303081 A JP 62303081A JP 30308187 A JP30308187 A JP 30308187A JP S63151201 A JPS63151201 A JP S63151201A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/22—Modifications for ensuring a predetermined initial state when the supply voltage has been applied
- H03K17/223—Modifications for ensuring a predetermined initial state when the supply voltage has been applied in field-effect transistor switches
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/01—Details
- H03K3/014—Modifications of generator to ensure starting of oscillations
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L3/00—Starting of generators
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION 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
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
- H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
- H03B5/36—Generation 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
- H03B5/364—Generation 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
Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
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。
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〕
この発明は水晶発振器、特に水晶発振器の発振開始を確
実なものにし、水晶発振器の発振振幅が最大になるまで
に要する時間を短縮するよう改良された回路に関するも
のである。
実なものにし、水晶発振器の発振振幅が最大になるまで
に要する時間を短縮するよう改良された回路に関するも
のである。
〔従来技術およびその問題点]
水晶発振器は、マイクロプロセッサ−等の正確かつ精密
なりロックを必要とする装置に長い間利用されてきた。
なりロックを必要とする装置に長い間利用されてきた。
しかし、従来の水晶発振器に共通ずる問題として、発振
が全く起こらなかったり、発振は起っても許容範囲内の
短い時間では発振が始まらないという点があげられる。
が全く起こらなかったり、発振は起っても許容範囲内の
短い時間では発振が始まらないという点があげられる。
また、従来の発振器においては、一旦回路に電力を供給
すると発振振幅が最大になるまでに長時間を要し、この
ため、この水晶発振器を用いた装置の始動には長い時間
かかつていた。
すると発振振幅が最大になるまでに長時間を要し、この
ため、この水晶発振器を用いた装置の始動には長い時間
かかつていた。
MO8技術においては、一般に水晶発振器は、第1図に
示すような回路として構成されている。
示すような回路として構成されている。
Pチャネルトランジスタ42およびNチャネルトランジ
スタ44から成る高利WCMOSインバータ32と、こ
のインバータ32に並列接続された水晶素子30と、イ
ンバータ32の入力端子38と出力端子40に各々接続
されている接地安定化キャパシタ34.36とが設けら
れている。作用としては、回路供給電圧VCCが印加さ
れると、トランジスタ42がオンとなり、インバータ出
力端子40に電圧Voutが生じる。電圧V outは
該キャパシタ36を充電し、水晶素子30における電圧
を上昇させ、もって水晶素子30の低振幅発振を開始さ
せる。この低振幅発振はインバータの入力端子38で電
圧Vinを発生させ、キャパシタ34を充電する。上昇
する電圧Vinによって、インバータ32は高利得領域
までゆるやかに移動し、これによって水晶の発振振幅を
大きくする。こうしたフィードバックの繰り返しによっ
て、第2図に示すように、水晶素子30における電圧の
立上り時間を確立する。
スタ44から成る高利WCMOSインバータ32と、こ
のインバータ32に並列接続された水晶素子30と、イ
ンバータ32の入力端子38と出力端子40に各々接続
されている接地安定化キャパシタ34.36とが設けら
れている。作用としては、回路供給電圧VCCが印加さ
れると、トランジスタ42がオンとなり、インバータ出
力端子40に電圧Voutが生じる。電圧V outは
該キャパシタ36を充電し、水晶素子30における電圧
を上昇させ、もって水晶素子30の低振幅発振を開始さ
せる。この低振幅発振はインバータの入力端子38で電
圧Vinを発生させ、キャパシタ34を充電する。上昇
する電圧Vinによって、インバータ32は高利得領域
までゆるやかに移動し、これによって水晶の発振振幅を
大きくする。こうしたフィードバックの繰り返しによっ
て、第2図に示すように、水晶素子30における電圧の
立上り時間を確立する。
水晶素子30が発振を始めるか否かは、立上り時間、電
源波形等のいくつかの要因によって決まる。また、ノイ
ズがないと始動しない場合がある。
源波形等のいくつかの要因によって決まる。また、ノイ
ズがないと始動しない場合がある。
はとんどの回路においてノイズは望ましいものではない
のだが、第1図の回路においては、インバータ32の入
力端子38におけるノイズは、実際には始動を補助して
いるのである。
のだが、第1図の回路においては、インバータ32の入
力端子38におけるノイズは、実際には始動を補助して
いるのである。
水晶素子30が発振を始めると、いくつかの要因は、発
振器が最大振幅発振となるまでに要する時間に影響を与
える。たとえば゛、インバータ32の利得や、インバー
タ32を通過するノイズレベルなどがあげられるが、こ
れに限られるものではない。高利得インバータは、今あ
るノイズを増幅し、低利得インバータよりも速く出力端
子において最大振幅変動を達成する。またノイズのレベ
ルが高いと、ノイズのレベルが低いときよりも発振を助
ける必要振幅変動を達成するのに、小さい増幅ですむ。
振器が最大振幅発振となるまでに要する時間に影響を与
える。たとえば゛、インバータ32の利得や、インバー
タ32を通過するノイズレベルなどがあげられるが、こ
れに限られるものではない。高利得インバータは、今あ
るノイズを増幅し、低利得インバータよりも速く出力端
子において最大振幅変動を達成する。またノイズのレベ
ルが高いと、ノイズのレベルが低いときよりも発振を助
ける必要振幅変動を達成するのに、小さい増幅ですむ。
従来のインバータ32は、第3図の線45が示すような
電圧特性を示す。この曲線の傾きd Vout / d
V inはインバータの電圧利得である。
電圧特性を示す。この曲線の傾きd Vout / d
V inはインバータの電圧利得である。
VoutがVlnと等しい時に、最大利得(つまり発振
器の最短始動時間)を得るのに望ましい目標が得られる
。またこの目標は、抵抗素子46をキャパシタ34の充
電を促進するインバータ32と並列に設けることによっ
て回路から1摩られるものである。電圧特性を示す第3
図の曲線48は、抵抗素子46がインバータ32と並列
接続されたときに生じる関係V in= V outを
示している。抵抗素子46は、インバータが曲線45の
最大利得点50において作動するようにバイアスし、こ
れによって発振回路が最大電圧振幅に達するまでに要す
る時間を短縮している。
器の最短始動時間)を得るのに望ましい目標が得られる
。またこの目標は、抵抗素子46をキャパシタ34の充
電を促進するインバータ32と並列に設けることによっ
て回路から1摩られるものである。電圧特性を示す第3
図の曲線48は、抵抗素子46がインバータ32と並列
接続されたときに生じる関係V in= V outを
示している。抵抗素子46は、インバータが曲線45の
最大利得点50において作動するようにバイアスし、こ
れによって発振回路が最大電圧振幅に達するまでに要す
る時間を短縮している。
インバータを高利得領域にむくようにできるだけ速やか
にキャパシタ34を充電することによって、回路の始動
時間を最短にすることができる。
にキャパシタ34を充電することによって、回路の始動
時間を最短にすることができる。
これは抵抗素子46の抵抗値ができるだけ小さくなるよ
うに選ぶことによって実現される。このように、電圧V
outがキャパシタ34の急速充電を成し遂げられる
。
うに選ぶことによって実現される。このように、電圧V
outがキャパシタ34の急速充電を成し遂げられる
。
しかしながら、従来抵抗素子46用に選定される抵抗の
最小値にはかなり大きな制約があった。
最小値にはかなり大きな制約があった。
発振している水晶は、選択周波数のみを特に通過させ、
他の全ての周波数の通過を防げる。従って設計者は、選
択されなかった周波数が選択された周波数の信号強度を
低下させないように回路から俳選択されなかった周波数
を取り除くようにしなければならない。ところが、高利
得を達成するために抵抗素子46が回路に付加されると
、水晶素子30を飛び越えて進む付加フィードバックパ
ス52が、インバータ32の入力端子38と出力端子4
0の間に作られる。インバータ32の出力端子40にお
けるノイズ(好ましくない周波数)は、この付加フィー
ドバックパス52を通ってインバータ32の入力端子3
8に伝達されて増幅され、発振器の全体的な性能を低下
させる。そこで従来は、ノイズ周波数がフィードバック
パス52を通過することを避けるため、設計者は比較的
高い抵抗値をもつ抵抗素子46を選択することにより、
発振器の性能劣化を防いでいた。
他の全ての周波数の通過を防げる。従って設計者は、選
択されなかった周波数が選択された周波数の信号強度を
低下させないように回路から俳選択されなかった周波数
を取り除くようにしなければならない。ところが、高利
得を達成するために抵抗素子46が回路に付加されると
、水晶素子30を飛び越えて進む付加フィードバックパ
ス52が、インバータ32の入力端子38と出力端子4
0の間に作られる。インバータ32の出力端子40にお
けるノイズ(好ましくない周波数)は、この付加フィー
ドバックパス52を通ってインバータ32の入力端子3
8に伝達されて増幅され、発振器の全体的な性能を低下
させる。そこで従来は、ノイズ周波数がフィードバック
パス52を通過することを避けるため、設計者は比較的
高い抵抗値をもつ抵抗素子46を選択することにより、
発振器の性能劣化を防いでいた。
抵抗素子46の抵抗値を高くすることにより発振中にノ
イズなく作動させるという要請と、抵抗値の低い抵抗を
設けることによって始動時間を炉縮するという要請との
均衡を図る必要があった。
イズなく作動させるという要請と、抵抗値の低い抵抗を
設けることによって始動時間を炉縮するという要請との
均衡を図る必要があった。
一般にノイズのない発振を達成するという要請を第一義
にしていたため、従来の発振回路においては始動時間は
望ましいものよりも短かかった。
にしていたため、従来の発振回路においては始動時間は
望ましいものよりも短かかった。
このように公知の水晶発振回路には、従来、発振を開始
できなかったり、発振が始まったとしても最大発振振幅
が得られる速度が遅い等の諸々の制約があった。
できなかったり、発振が始まったとしても最大発振振幅
が得られる速度が遅い等の諸々の制約があった。
この発明は、始動後、内薄する好ましくないノイズ発生
という欠点なしに、迅速かつ信頼性の高い水晶発振回路
の始動をえるために設計された。
という欠点なしに、迅速かつ信頼性の高い水晶発振回路
の始動をえるために設計された。
〔問題点を解決するための手段および作用〕この目的を
達成するために、本発明に係る水晶発振回路は入力端子
と出力端子を有する増幅インバータに並列接続された水
晶と、始動中の安定化のためにインバータの入力端子と
出力端子に各々接続された接地キャパシタと、インバー
タの出力端子と入力端子をつなぐ高抵抗の第1フイード
バツクパスと、同じくインバータの出力端子と入力端子
を結ぶ低抵抗の第2フイードバツクパスと、低抵抗パス
とインバータを選択的に接続するためのスイッチ手段と
を備えている。
達成するために、本発明に係る水晶発振回路は入力端子
と出力端子を有する増幅インバータに並列接続された水
晶と、始動中の安定化のためにインバータの入力端子と
出力端子に各々接続された接地キャパシタと、インバー
タの出力端子と入力端子をつなぐ高抵抗の第1フイード
バツクパスと、同じくインバータの出力端子と入力端子
を結ぶ低抵抗の第2フイードバツクパスと、低抵抗パス
とインバータを選択的に接続するためのスイッチ手段と
を備えている。
回路の作動中は、インバータを高利得領域で作動させる
ために、スイッチ手段を閉じ、出力キャパシタの電圧ま
で入力キャパシタが急速充電されるようにしている。イ
ンバータにおいて最大ゲインが達成された後、スイッチ
手段を開きインバータと低い抵抗値の通路との接続を切
ることによって、インバータを横切る電圧ジャブを生じ
させる。
ために、スイッチ手段を閉じ、出力キャパシタの電圧ま
で入力キャパシタが急速充電されるようにしている。イ
ンバータにおいて最大ゲインが達成された後、スイッチ
手段を開きインバータと低い抵抗値の通路との接続を切
ることによって、インバータを横切る電圧ジャブを生じ
させる。
電圧ジャンプの結果、発振の開始期の援助インバータに
よって大幅に増幅される高レベルノイズが生じる。さら
に、低抵抗パスのインバータへの接続を解除すると、通
常発振中、望ましくないノイズが弁士ずることを避ける
ことができる。
よって大幅に増幅される高レベルノイズが生じる。さら
に、低抵抗パスのインバータへの接続を解除すると、通
常発振中、望ましくないノイズが弁士ずることを避ける
ことができる。
水晶発振回路には、始動期間中、信頼性の高い発振を開
始する水晶発振回路が設けられている。
始する水晶発振回路が設けられている。
本発明のもう1つの特徴としては、立上り時間、電源波
形、水晶発振器を用いた回路のノイズ環境とは独立に、
始動期間中確実な発振を開始する水晶発振器が設けられ
ているという点にある。
形、水晶発振器を用いた回路のノイズ環境とは独立に、
始動期間中確実な発振を開始する水晶発振器が設けられ
ているという点にある。
さらに本発明の他の特徴としては迅速な始動をする水晶
発振回路が設けられているという点である。
発振回路が設けられているという点である。
本発明のさらにもう一つの特徴は、水晶発振回路には、
始動後低ノイズ作動を供給しながら迅速な始動の水晶発
振回路が設けられている。
始動後低ノイズ作動を供給しながら迅速な始動の水晶発
振回路が設けられている。
本発明のこうした利点や、他の利点は、添附図面ととも
に下記に示す好適な実施例を参照することによって容易
に理解できるであろう。
に下記に示す好適な実施例を参照することによって容易
に理解できるであろう。
〔実施例]
第4図は、本発明の水晶発振器6oの基本的な回路構成
を示している。この回路は、水晶素子62と、水晶素子
62と並列に接続された入力端子66と出力端子68と
を有するCMOSインバータ64と、入力端子66と該
インバータ64に接続された第1安定化接地キャパシタ
70と、インバータ64の出力端子68に接続された第
2安定化接地キャパシタとを具えている。また、出力端
子68と入力端子66との間をつなぐ高抵抗パスを形成
するために、インバータ64ど並列に接続された比較的
高い抵抗値の抵抗素子74も設けられている。さらに、
出力端子68と入力端子66とをつなぐ低抵抗通路を形
成するために、スイッチ76を介しインバータ64と並
列に接続されている比較的低い抵抗値の抵抗素子78が
設けられている。
を示している。この回路は、水晶素子62と、水晶素子
62と並列に接続された入力端子66と出力端子68と
を有するCMOSインバータ64と、入力端子66と該
インバータ64に接続された第1安定化接地キャパシタ
70と、インバータ64の出力端子68に接続された第
2安定化接地キャパシタとを具えている。また、出力端
子68と入力端子66との間をつなぐ高抵抗パスを形成
するために、インバータ64ど並列に接続された比較的
高い抵抗値の抵抗素子74も設けられている。さらに、
出力端子68と入力端子66とをつなぐ低抵抗通路を形
成するために、スイッチ76を介しインバータ64と並
列に接続されている比較的低い抵抗値の抵抗素子78が
設けられている。
本発明の水晶発振回路60は、以下に述べるような態様
で作動するように設計されている。まず、スイッチ76
が閉じられ、低抵抗素子78がインバータ64の入力端
子66と出力端子68との両者に電気的に接続される。
で作動するように設計されている。まず、スイッチ76
が閉じられ、低抵抗素子78がインバータ64の入力端
子66と出力端子68との両者に電気的に接続される。
この状態で回路に電圧をか(プると、すなわち、供給電
圧をオンにすると、電圧voutをインバータの出力端
子68から急速充電可能なキャパシタ70へ加えること
ができる低抵抗パスが得られる。電圧VCCがオンにな
ると、インバータ64のPチャネル・トランジスタ65
がオーンになり、インバータの出力端子68での電圧が
VCCとなる。
圧をオンにすると、電圧voutをインバータの出力端
子68から急速充電可能なキャパシタ70へ加えること
ができる低抵抗パスが得られる。電圧VCCがオンにな
ると、インバータ64のPチャネル・トランジスタ65
がオーンになり、インバータの出力端子68での電圧が
VCCとなる。
キャパシタ70は急速に充電されるのでインバータ64
の入力端子66での電圧Vinは、インバータ64の出
力端子68での電圧にほぼ等しい程度まで、すなわちイ
ンバータ64の最大利得点まで急上昇する。
の入力端子66での電圧Vinは、インバータ64の出
力端子68での電圧にほぼ等しい程度まで、すなわちイ
ンバータ64の最大利得点まで急上昇する。
したがって、インバータ64での最大利得を達成するま
でに要する時間は、インバータ64の入ツノ端子66と
出力端子68との間に高抵抗パスのみが設けられた場合
よりも短くなる。
でに要する時間は、インバータ64の入ツノ端子66と
出力端子68との間に高抵抗パスのみが設けられた場合
よりも短くなる。
V outがVinにほぼ等しくなり、インバータが最
大利得を達成する時点になると、スイッチ76は開かれ
、これにJζつで2つの望ましい効果が得られる。その
1つは、スイッチ76が急に開くことによって、接続点
80と接続点82との間に電圧遷移が生じることである
。この電圧遷移の結果、インバータ64の入力端子にお
いて高レベルの望ましいノイズが発生する。このノイズ
はインバータによって増幅され、インバータは、最大利
得で作動している。このため水晶素子62におCプる発
−12= 振振幅は急増する。それ故、インバータを高利得点にバ
イアスし、インバータの入力端子においてノイズを発生
させることによって速やかな始動がなされる。
大利得を達成する時点になると、スイッチ76は開かれ
、これにJζつで2つの望ましい効果が得られる。その
1つは、スイッチ76が急に開くことによって、接続点
80と接続点82との間に電圧遷移が生じることである
。この電圧遷移の結果、インバータ64の入力端子にお
いて高レベルの望ましいノイズが発生する。このノイズ
はインバータによって増幅され、インバータは、最大利
得で作動している。このため水晶素子62におCプる発
−12= 振振幅は急増する。それ故、インバータを高利得点にバ
イアスし、インバータの入力端子においてノイズを発生
させることによって速やかな始動がなされる。
スイッチ76を開いたときに生じる望ましい効果の2つ
めとして、低抵抗の抵抗素子78を介してインバータの
入力端子66と出力端子68とをつなぐ低抵抗パスが取
り除かれるという点があげられる。これによって、始動
開始後のノイズによる発振器の性能低下を防止する。し
かしインバータとの出力端子と入力端子との間に高抵抗
パスを設(プることによって、インバータのバイアスを
継続し、インバータは高利得で作動される。
めとして、低抵抗の抵抗素子78を介してインバータの
入力端子66と出力端子68とをつなぐ低抵抗パスが取
り除かれるという点があげられる。これによって、始動
開始後のノイズによる発振器の性能低下を防止する。し
かしインバータとの出力端子と入力端子との間に高抵抗
パスを設(プることによって、インバータのバイアスを
継続し、インバータは高利得で作動される。
第5図は、回路の電圧供給の電圧VCCの継時曲線を示
している。この電圧は始動とほぼ同時に、最大値Vcc
に到達し、この継時値を新f持する。
している。この電圧は始動とほぼ同時に、最大値Vcc
に到達し、この継時値を新f持する。
第6図Aは、本発明の回路内に使用されているスイッチ
76の継時的状態変化を示している。スイッチ76は、
所定時間t1だ【プ閉位置にとどまるよう制御され、そ
の後スイッチ76は自動的に聞く。スイッチ76にはた
とえば、供給電圧VCCによって駆動されるFETスイ
ッチを用いてもよく、これによって、供給電圧をオンす
るとすぐにスイッチ76を作動させるようにする。
76の継時的状態変化を示している。スイッチ76は、
所定時間t1だ【プ閉位置にとどまるよう制御され、そ
の後スイッチ76は自動的に聞く。スイッチ76にはた
とえば、供給電圧VCCによって駆動されるFETスイ
ッチを用いてもよく、これによって、供給電圧をオンす
るとすぐにスイッチ76を作動させるようにする。
第6図Bは、インバータ64の出力端子68にお【プる
電圧V outの電圧特性の継時的変化を示している。
電圧V outの電圧特性の継時的変化を示している。
時間t1の間、スイッチ76は閉に保たれ、キャパシタ
70の急速充電が起こり、V団がおよそVoutまで増
加する。この結果、インバータ64は急速に高利得供給
点までに達する。所定時間t1が経過すると、スイッチ
76が自動的に聞き、インバータの入力端子においてノ
イズスパイクが発生する。ノイズ発生の結果、インバー
タ出力は急速に降下し、発振器の振幅は大きくなる。ま
たスイッチ76を聞くことによって、インバータ64の
入力端子と出力端子間を結ぶ低抵抗通路は除かれ、イン
バータ64の出力電圧V outは水晶素子62若しく
は高抵抗抵抗素子74を通るようになる。しかし、いず
れの通路を通過する場合でも望ましい選択周波数のみが
通過する。その結果、水晶素子の増幅と発振はすぐに最
大値に達し、同時に通常発振の際の望ましくないノイズ
の発生は防止される。さらに、水晶発振の始動は確実な
ものとなる。スイッチ開成直後に回路自体が生成する高
レベルノイズが発振を開始させるため、回路中に高レベ
ルのランダムノイズを生じさせる必要はない。高値利得
達成まで、発振は開始しないことから、水晶の発振は立
上り時間や電圧供給波形とは無関係である。
70の急速充電が起こり、V団がおよそVoutまで増
加する。この結果、インバータ64は急速に高利得供給
点までに達する。所定時間t1が経過すると、スイッチ
76が自動的に聞き、インバータの入力端子においてノ
イズスパイクが発生する。ノイズ発生の結果、インバー
タ出力は急速に降下し、発振器の振幅は大きくなる。ま
たスイッチ76を聞くことによって、インバータ64の
入力端子と出力端子間を結ぶ低抵抗通路は除かれ、イン
バータ64の出力電圧V outは水晶素子62若しく
は高抵抗抵抗素子74を通るようになる。しかし、いず
れの通路を通過する場合でも望ましい選択周波数のみが
通過する。その結果、水晶素子の増幅と発振はすぐに最
大値に達し、同時に通常発振の際の望ましくないノイズ
の発生は防止される。さらに、水晶発振の始動は確実な
ものとなる。スイッチ開成直後に回路自体が生成する高
レベルノイズが発振を開始させるため、回路中に高レベ
ルのランダムノイズを生じさせる必要はない。高値利得
達成まで、発振は開始しないことから、水晶の発振は立
上り時間や電圧供給波形とは無関係である。
これまでの説明から明らかなように、インバータに対し
て高値利得が得られたとき(V inがVoutにほぼ
等しいとき)に、スイッチ76をただちに聞くことによ
って、始動時間を最も短くすることができる。これによ
って、高レベルノイズの高利得増幅が可能となり、高速
で信頼性の高い水晶発振が得られる。
て高値利得が得られたとき(V inがVoutにほぼ
等しいとき)に、スイッチ76をただちに聞くことによ
って、始動時間を最も短くすることができる。これによ
って、高レベルノイズの高利得増幅が可能となり、高速
で信頼性の高い水晶発振が得られる。
なお、インバータによって最大利得達成後または達成前
にスイッチ76が間かれるというのもこの発明の範囲内
である。たとえば、高レベルノイズは依然として高利得
によって増幅されているので、従来の回路と比較した場
合に、時間t1経過後、スイッチ76は開き、その結果
、始動時間を向上させる。同様に、インバータで最大利
得が得られる前に、スイッチ76を開くことができる。
にスイッチ76が間かれるというのもこの発明の範囲内
である。たとえば、高レベルノイズは依然として高利得
によって増幅されているので、従来の回路と比較した場
合に、時間t1経過後、スイッチ76は開き、その結果
、始動時間を向上させる。同様に、インバータで最大利
得が得られる前に、スイッチ76を開くことができる。
インバータは最大利得より小さな利得をもつが、この利
得は、図1の従来装置に要した時間よりも短い時間で、
この高レベルノイズを最大振幅にまで増幅させることは
十分可能である。
得は、図1の従来装置に要した時間よりも短い時間で、
この高レベルノイズを最大振幅にまで増幅させることは
十分可能である。
第7図は、高抵抗抵抗素子74がFET75とスイッチ
76によって構成され、低抵抗抵抗素子78が、FET
79を用いて構成された本発明の実施例を示している。
76によって構成され、低抵抗抵抗素子78が、FET
79を用いて構成された本発明の実施例を示している。
FET75は、求める抵抗値を実現するために、適度な
大きさをもち、(供給電圧VDDによって)適度にバイ
アスされている。
大きさをもち、(供給電圧VDDによって)適度にバイ
アスされている。
所定時間経過後FETを自動的にオフにするパワーオン
リセット(POR)スイッチ回路によって、FET79
は制御されている。PORスイッチ回路は、複数のPチ
ャネルFETトランジスタ84゜86および88として
、キャパシタ90とインバ一夕92を備えている。供給
電圧VCCを入れるとすぐに、インバータ92の出力は
上昇し、FET79が抵抗値の低い抵抗素子として機能
するようにFET79をオンにする。同時に、供給電圧
VCCをトランジスタ84に印加することによって、ト
ランジスタ86と88が電流値を制限する電流源を作り
出す。電流源からの電流は、キャパシタ90を充電する
ことによって、インバータ92の入力端子における電圧
を増加させる。キャパシタ90が蓄電されるにつれイン
バータ92の入力端子における電圧が上昇し、時間t1
経過後インバータ92の閾値に達し、Nチャネルトラン
ジスタ96をオンにし、Pチャネルトランジスタ94を
オフにする。これにより、FET79はオフされ、低抵
抗通路をインバータ64から電気的に切り離す。したが
って、各種のパラメータを調節することによって、PO
Rスイッチを開くのに要する時間を変えて制御すること
ができる。第1に、トランジスタ84を通過する供給電
圧として生成される電流の値を変えるために、1〜ラン
ジスタ84のゲート長とチャネル幅を変えることかでき
る。これによってキャパシタ90が充電される割合とイ
ンバータが電圧量値に達するスピードとを変えることが
できる。第2に、キャパシタ90の値を変え、インバー
タ92が閾値電圧を達するのに要する時間を増加させた
り減少させたりすることができる。最後に、インバータ
92の閾値電圧は変えることができ、これによりFET
79をオフするのに要する電圧を増加させたり減少させ
たりすることができる。それ故、どのゲインの選択値が
インバータによって達成されていても、PORスイッチ
は開くように変更または調整することができる。
リセット(POR)スイッチ回路によって、FET79
は制御されている。PORスイッチ回路は、複数のPチ
ャネルFETトランジスタ84゜86および88として
、キャパシタ90とインバ一夕92を備えている。供給
電圧VCCを入れるとすぐに、インバータ92の出力は
上昇し、FET79が抵抗値の低い抵抗素子として機能
するようにFET79をオンにする。同時に、供給電圧
VCCをトランジスタ84に印加することによって、ト
ランジスタ86と88が電流値を制限する電流源を作り
出す。電流源からの電流は、キャパシタ90を充電する
ことによって、インバータ92の入力端子における電圧
を増加させる。キャパシタ90が蓄電されるにつれイン
バータ92の入力端子における電圧が上昇し、時間t1
経過後インバータ92の閾値に達し、Nチャネルトラン
ジスタ96をオンにし、Pチャネルトランジスタ94を
オフにする。これにより、FET79はオフされ、低抵
抗通路をインバータ64から電気的に切り離す。したが
って、各種のパラメータを調節することによって、PO
Rスイッチを開くのに要する時間を変えて制御すること
ができる。第1に、トランジスタ84を通過する供給電
圧として生成される電流の値を変えるために、1〜ラン
ジスタ84のゲート長とチャネル幅を変えることかでき
る。これによってキャパシタ90が充電される割合とイ
ンバータが電圧量値に達するスピードとを変えることが
できる。第2に、キャパシタ90の値を変え、インバー
タ92が閾値電圧を達するのに要する時間を増加させた
り減少させたりすることができる。最後に、インバータ
92の閾値電圧は変えることができ、これによりFET
79をオフするのに要する電圧を増加させたり減少させ
たりすることができる。それ故、どのゲインの選択値が
インバータによって達成されていても、PORスイッチ
は開くように変更または調整することができる。
この発明は一つの特定の実施例についてのみ説明された
。しかし、この発明の範囲、およびその精神から離れる
ことなく、数多くの改良が可能であることは当業者の当
然とするところである。したがって、本発明は、既述の
特定の実施例や添附した特許請求の範囲に限定されるの
ものではない。
。しかし、この発明の範囲、およびその精神から離れる
ことなく、数多くの改良が可能であることは当業者の当
然とするところである。したがって、本発明は、既述の
特定の実施例や添附した特許請求の範囲に限定されるの
ものではない。
第1図は、従来の水晶発振回路を示す概略図、第2図は
始動中筒1図に示した水晶発振器の電圧の継時的変化を
示すグラフ、第3図は第1図に示したインバータの電圧
特性を示す概略図、第4図は本発明の一実施例の概略回
路図、第5図は本発明に係る回路の供給電圧の継時的変
化を示すグラフ、第6図Aは本発明に係る回路の一部を
構成するスイッチを通る電圧の経時的変化を示すグラフ
、第6図Bは本発明に係る水晶発振回路の始動時におけ
る電圧の継時的変化を示すグラフ、第7図は本発明に係
る回路の他の実施例を示す概略図である。 30・・・水晶素子、32・・・高利490 M OS
インバータ、34.36・・・接地安定化キャパシタ、
38・・・インバータ入力端子、/1. O・・・イン
バータの出力端子、42・・・Pチャネルトランジスタ
、471・・・Nチャネルトランジスタ、45・・・線
、46・・・抵抗素子、48・・・曲線、50・・・最
大利得点1.52・・・フィードバックパス、60・・
・水晶発振回路、62・・・水晶素子、64・・・CM
OSインバータ、65・・・Pチャネルトランジスタ、
66・・・CMOSインバータの入力端子、68・・・
CMOSインバータの出力端子、70・・・第一安定化
接地キャパシタ、74・・・高抵抗抵抗素子、75.7
9・・・FET、76・・・スイッチ、78・・・低抵
抗抵抗素子、80.82・・・接続点、84,86.8
8・・・PチャネルFETトランジスタ、90・・・キ
ャパシタ、92・・・インバータ、94・・・Pチャネ
ルトランジスタ、96・・・Nチャネルトランジスタ。
始動中筒1図に示した水晶発振器の電圧の継時的変化を
示すグラフ、第3図は第1図に示したインバータの電圧
特性を示す概略図、第4図は本発明の一実施例の概略回
路図、第5図は本発明に係る回路の供給電圧の継時的変
化を示すグラフ、第6図Aは本発明に係る回路の一部を
構成するスイッチを通る電圧の経時的変化を示すグラフ
、第6図Bは本発明に係る水晶発振回路の始動時におけ
る電圧の継時的変化を示すグラフ、第7図は本発明に係
る回路の他の実施例を示す概略図である。 30・・・水晶素子、32・・・高利490 M OS
インバータ、34.36・・・接地安定化キャパシタ、
38・・・インバータ入力端子、/1. O・・・イン
バータの出力端子、42・・・Pチャネルトランジスタ
、471・・・Nチャネルトランジスタ、45・・・線
、46・・・抵抗素子、48・・・曲線、50・・・最
大利得点1.52・・・フィードバックパス、60・・
・水晶発振回路、62・・・水晶素子、64・・・CM
OSインバータ、65・・・Pチャネルトランジスタ、
66・・・CMOSインバータの入力端子、68・・・
CMOSインバータの出力端子、70・・・第一安定化
接地キャパシタ、74・・・高抵抗抵抗素子、75.7
9・・・FET、76・・・スイッチ、78・・・低抵
抗抵抗素子、80.82・・・接続点、84,86.8
8・・・PチャネルFETトランジスタ、90・・・キ
ャパシタ、92・・・インバータ、94・・・Pチャネ
ルトランジスタ、96・・・Nチャネルトランジスタ。
Claims (8)
- (1)水晶素子と、 入力端子、出力端子および電源接続端子を有し、前記水
晶素子と並列接続されたインバータと、前記インバータ
の入力端子に接続された第1接地キャパシタと、 前記インバータの出力端子に接続された第2接地キャパ
シタと、 前記インバータの入力端子と出力端子間に挿入された第
1抵抗通路と、 前記インバータの前記入力端子と前記出力端子の間に位
置し、第1抵抗通路よりも低い抵抗値をもち、前記イン
バータに電圧が印加されるとすぐに前記第1および第2
キャパシタの急速充電を行なう選択接続可能な第2抵抗
通路と、 を有することを特徴とする水晶発振回路。 - (2)前記選択接続可能な第2抵抗通路は、MOSトラ
ンジスタを有することを特徴とする特許請求の範囲第(
1)項記載の水晶発振回路。 - (3)第2抵抗通路内にスイッチを設けたことを特徴と
する特許請求の範囲第(1)項記載の水晶発振回路。 - (4)発振回路に電圧を印加後、所定時間前記スイッチ
閉成し、前記所定時間経過後前記スイッチを開成するよ
う前記スイッチを制御することによって、第2抵抗通路
をインバータから電気的に分離させるリセット手段を備
えたことを特徴とする特許請求の範囲第(3)項記載の
水晶発振回路。 - (5)水晶素子と、 前記水晶素子に並列接続されたインバータと、前記イン
バータに並列接続された第1の抵抗と、前記インバータ
と並列に接続され、第1抵抗よりも低い抵抗値をもつ第
2抵抗と、 前記インバータから前記第2抵抗を電気的に選択分離す
る制御手段とを備えたことを特徴とする水晶発振回路。 - (6)前記制御手段はスイッチを備えたことを特徴とす
る特許請求の範囲第(5)項記載の水晶発振回路。 - (7)前記制御手段は、所定時間前記スイッチを閉成し
、前記所定時間経過後前記スイッチを自動的に構成する
ことによって前記第2抵抗を前記インバータから電気的
に分離させることを特徴とする特許請求の範囲第(6)
項記載の水晶発振回路。 - (8)水晶素子と、 入力端子および出力端子を有し、前記水晶素子と並列接
続されたインバータと、 電源と、 前記インバータの入力端子に接続された第1接地キャパ
シタと、 前記インバータの出力端子に接続された第2接地キャパ
シタと、 前記電源と出力端子間に挿入された第1抵抗通路と、 前記電源と前記第2接地キャパシタの間に位置し、第1
抵抗通路よりも低い抵抗値をもつ、選択接続可能な第2
抵抗通路と、 を有することを特徴とする水晶発振回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/937,984 US4704587A (en) | 1986-12-04 | 1986-12-04 | Crystal oscillator circuit for fast reliable start-up |
| US937984 | 1986-12-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63151201A true JPS63151201A (ja) | 1988-06-23 |
Family
ID=25470673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62303081A Pending JPS63151201A (ja) | 1986-12-04 | 1987-11-30 | 水晶発振回路 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4704587A (ja) |
| JP (1) | JPS63151201A (ja) |
| DE (1) | DE3734146A1 (ja) |
| FR (1) | FR2607985A1 (ja) |
| GB (1) | GB2201853A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010177852A (ja) * | 2009-01-28 | 2010-08-12 | Oki Semiconductor Co Ltd | 発振回路 |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2501200B2 (ja) * | 1986-08-28 | 1996-05-29 | 日本電気アイシーマイコンシステム 株式会社 | パルス発生回路 |
| JP2573266B2 (ja) * | 1987-12-18 | 1997-01-22 | 株式会社東芝 | 発振回路 |
| US4831343A (en) * | 1988-03-24 | 1989-05-16 | Motorola, Inc. | Crystal clock generator having fifty percent duty cycle |
| JPH0372669A (ja) * | 1989-05-17 | 1991-03-27 | Toshiba Corp | 半導体集積回路装置およびその製造方法 |
| US5061906A (en) * | 1989-07-28 | 1991-10-29 | Fujitsu Limited | Voltage controlled oscillator using control transistors in a loop formed of inverters |
| US5050085A (en) * | 1990-06-22 | 1991-09-17 | Siemens Automotive L.P. | Engine control microprocessor start-up circuit |
| US5220291A (en) * | 1992-03-20 | 1993-06-15 | Hubert Hagadorn | Complementary transistor oscillator |
| US5534826A (en) * | 1994-10-24 | 1996-07-09 | At&T Corp. | Oscillator with increased reliability start up |
| GB9607578D0 (en) * | 1996-04-12 | 1996-06-12 | Rolls Royce Plc | Turbine rotor blades |
| JP3048921B2 (ja) * | 1996-04-23 | 2000-06-05 | 静岡日本電気株式会社 | 水晶発振回路 |
| US5909152A (en) * | 1997-02-28 | 1999-06-01 | Texas Instruments Incorporated | Low power CMOS crystal oscillator circuit |
| KR100474999B1 (ko) * | 1997-09-12 | 2005-05-27 | 삼성전자주식회사 | 전압 조정 발진기 |
| US6278336B1 (en) | 1998-02-27 | 2001-08-21 | Texas Instruments Incorporated | Low-current oscillator with hysteresis input buffer |
| US5982246A (en) * | 1998-04-06 | 1999-11-09 | Microchip Technology Incorporated | Crystal oscillator having prestressing bias circuit to provide fast start-up |
| TW392270B (en) * | 1998-07-04 | 2000-06-01 | Faraday Tech Corp | Input buffer and input/output buffer that totally fulfill the testability of IDDQ |
| US6657507B2 (en) * | 2002-01-02 | 2003-12-02 | Intel Corporation | Active on-die integrated resistance circuit for real time clock (RTC) oscillators |
| US6792802B2 (en) * | 2002-03-07 | 2004-09-21 | Honeywell International Inc. | Noise source for starting MEMS gyroscope |
| US7109813B2 (en) * | 2003-06-12 | 2006-09-19 | Broadcom Corporation | Fast starting on-chip crystal oscillation circuit |
| JP2005136664A (ja) * | 2003-10-30 | 2005-05-26 | Oki Electric Ind Co Ltd | 発振回路 |
| US7034628B1 (en) | 2004-06-18 | 2006-04-25 | National Semiconductor Corporation | Crystal oscillator circuit having a start-up time reduction circuit |
| DE102006010978B4 (de) | 2006-03-09 | 2015-01-22 | Austriamicrosystems Ag | Oszillatoranordnung und Verfahren zum Betrieb eines Schwingquarzes |
| US7482888B1 (en) * | 2007-07-12 | 2009-01-27 | Zerog Wireless, Inc. | Fast startup resonant element oscillator |
| DE102009011840B4 (de) * | 2009-03-05 | 2020-07-02 | Intel Deutschland Gmbh | Oszillatorschaltung mit schnellem Einschwingvorgang |
| US8258886B2 (en) * | 2010-03-30 | 2012-09-04 | Tyco Healthcare Group Lp | System and method for improved start-up of self-oscillating electro-mechanical surgical devices |
| TWI493864B (zh) * | 2010-03-31 | 2015-07-21 | Silicon Motion Inc | 振盪訊號產生裝置與其相關方法 |
| JP5589658B2 (ja) * | 2010-08-12 | 2014-09-17 | 富士通株式会社 | クロック供給装置およびクロック供給方法 |
| US10581378B1 (en) | 2017-12-29 | 2020-03-03 | Dialog Semiconductor B.V. | Apparatus and method for shortening start-up time of a crystal oscillator |
| US10673383B2 (en) | 2018-09-20 | 2020-06-02 | Silicon Laboratories Inc. | Clock circuit and method for recalibrating an injection oscillator coupled to kick-start a crystal oscillator |
| US10812018B2 (en) * | 2018-11-30 | 2020-10-20 | Arm Limited | Start-up circuit for single-pin crystal oscillators |
| US11309835B2 (en) | 2020-08-26 | 2022-04-19 | Mediatek Inc. | Crystal oscillator and phase noise reduction method thereof |
| US11342884B2 (en) | 2020-08-26 | 2022-05-24 | Mediatek Inc. | Crystal oscillator and phase noise reduction method thereof |
| US11736066B2 (en) * | 2021-12-22 | 2023-08-22 | Realtek Semiconductor Corporation | Oscillation circuit and method of automatic duty cycle calibration |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1098420A (en) * | 1965-11-26 | 1968-01-10 | Gen Electric Co Ltd | Improvements in or relating to electric oscillators |
| FR2126956B1 (ja) * | 1971-02-17 | 1974-03-22 | Sescosem | |
| IT1022942B (it) * | 1973-10-19 | 1978-04-20 | Itt | Circuito oscillatore a cristallo |
| JPS5528680A (en) * | 1978-08-22 | 1980-02-29 | Nec Corp | Oscillation circuit |
| GB2040633B (en) * | 1979-01-22 | 1983-05-05 | Tokyo Shibaura Electric Co | Electrical oscillator circuit |
| US4282496A (en) * | 1979-08-29 | 1981-08-04 | Rca Corporation | Starting circuit for low power oscillator circuit |
-
1986
- 1986-12-04 US US06/937,984 patent/US4704587A/en not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-10-09 DE DE19873734146 patent/DE3734146A1/de not_active Ceased
- 1987-11-30 JP JP62303081A patent/JPS63151201A/ja active Pending
- 1987-12-03 GB GB08728290A patent/GB2201853A/en not_active Withdrawn
- 1987-12-04 FR FR8716886A patent/FR2607985A1/fr not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010177852A (ja) * | 2009-01-28 | 2010-08-12 | Oki Semiconductor Co Ltd | 発振回路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB8728290D0 (en) | 1988-01-06 |
| US4704587A (en) | 1987-11-03 |
| GB2201853A (en) | 1988-09-07 |
| DE3734146A1 (de) | 1988-06-16 |
| FR2607985A1 (fr) | 1988-06-10 |
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