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JP2019068275A - Integrated circuit for oscillation - Google Patents

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JP2019068275A
JP2019068275A JP2017192335A JP2017192335A JP2019068275A JP 2019068275 A JP2019068275 A JP 2019068275A JP 2017192335 A JP2017192335 A JP 2017192335A JP 2017192335 A JP2017192335 A JP 2017192335A JP 2019068275 A JP2019068275 A JP 2019068275A
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oscillation
signal
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amplitude
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JP2017192335A
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栄一 長谷川
Eiichi Hasegawa
栄一 長谷川
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KAHO DENSHI KK
Original Assignee
KAHO DENSHI KK
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Abstract

To provide an integrated circuit for oscillation in which frequency band is widened by shortening the oscillation start time, and lowering current consumption during steady oscillation.SOLUTION: An integrated circuit for oscillation includes a CMOS inverter consisting of series connection of MOS transistors PM1, NM1, an oscillation part 1 having a feedback resistor 11, and load capacities 12, 13, and used by connecting a crystal resonator 2 thereto, a bootstrap circuit 30 for detecting the amplitude of an oscillation signal A outputted from the oscillation part 1, and a MOS transistor PM20 having a voltage source Vref and a current source 40 as power supply means of the oscillation part 1, and controlling the supply voltage of the oscillation part 1 by a start signal B of the bootstrap circuit 30. When the bootstrap circuit 30 is not detecting the fact that the amplitude of the oscillation signal A has reached a prescribed level or more after oscillation start, the PM20 is turned ON and a voltage satisfying the oscillation conditions is supplied to the oscillation part 1, and when the fact that the amplitude of the oscillation signal A has reached a prescribed level or more is detected, the PM20 is turned OFF and a minimum current required for sustaining oscillation is supplied to the oscillation part 1 from the current source 40.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、発振回路を備えた発振用集積回路に関する。         The present invention relates to an integrated circuit for oscillation provided with an oscillation circuit.

発振回路は、発振起動時から定常発振状態に至るまでの発振起動時間が短く、発振動作が安定していることが求められる。水晶発振器で確実に発振させるためには、発振起動時には負性抵抗を水晶の等価直列抵抗CI値の3〜10倍に設定する必要があるが、発振安定時には負性抵抗は水晶の等価直列抵抗CI値の少なくとも1倍で有れば発振を継続させる事が出来る。発振起動時は負性抵抗を大きく、発振起動後は負性抵抗を小さくして低消費電力化を計る技術が知られている(特許文献1,2及び3)。         The oscillation circuit is required to have a short oscillation startup time from oscillation startup to a steady oscillation state and stable oscillation operation. In order to ensure oscillation with a crystal oscillator, it is necessary to set the negative resistance to 3 to 10 times the equivalent series resistance CI value of the crystal at the start of oscillation, but when oscillation is stable, the negative resistance is the equivalent series resistance of the crystal. The oscillation can be continued if it is at least one time the CI value. There are known techniques for reducing power consumption by increasing the negative resistance at the start of oscillation and reducing the negative resistance after the start of oscillation (Patent Documents 1, 2 and 3).

特開2014−155184号公報JP, 2014-155184, A 特開平4−94201号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 4-94201 特開昭56−023005号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-023005

特許文献1の発振用集積回路は、第1及び第2のMOSトランジスタの直列接続からなるCMOSインバータと、このCMOSインバータに並列に接続した帰還抵抗と、前記CMOSインバータの入力端子と出力端子のそれぞれに接続した負荷容量とを有し、圧電振動子を接続して用いられる発振部と、この発振部から出力される発振信号の振幅の変化を検出する発振検出回路と、この発振検出回路の検出信号によって前記CMOSインバータへの供給電流を調整する調整手段を備え、発振起動後、前記発振検出回路が前記発振信号の振幅が所定以上の大きさに達したことを検出していないときには、前記第1のMOSトランジスタに発振条件を満たす電流を供給し、前記発振信号の振幅が所定以上の大きさに達したことを検出したときには、前記電流よりも小さな電流を供給するものである。         The oscillation integrated circuit disclosed in Patent Document 1 includes a CMOS inverter formed by series connection of first and second MOS transistors, a feedback resistor connected in parallel to the CMOS inverter, and an input terminal and an output terminal of the CMOS inverter. And an oscillation unit used by connecting a piezoelectric vibrator, an oscillation detection circuit detecting a change in amplitude of an oscillation signal output from the oscillation unit, and detection of the oscillation detection circuit The adjustment circuit is provided with an adjustment means for adjusting a current supplied to the CMOS inverter by a signal, and the oscillation detection circuit does not detect that the amplitude of the oscillation signal has reached a predetermined magnitude or more after oscillation is started. When a current satisfying the oscillation condition is supplied to the 1 MOS transistor and it is detected that the amplitude of the oscillation signal has reached a predetermined magnitude or more And supplies a current smaller than the current.

特許文献1の発振用集積回路において、前記調整手段は、前記発振検出回路の出力で制御され前記第1のMOSトランジスタのゲート電圧を生成するバイアス回路で構成し、前記バイアス回路は、発振起動後、前記発振検出回路が前記発振信号の振幅が所定以上の大きさに達したことを検出していないときには、前記第1のMOSトランジスタのゲートを、抵抗を介して電源でバイアスしながら駆動を開始させ、前記発振検出回路が前記発振信号の振幅が所定以上の大きさに達したことを検出した後には、前記電源でバイアスして駆動させた時よりも小さな電流で前記第1のMOSトランジスタを駆動するよう制御するものである。         In the integrated circuit for oscillation of Patent Document 1, the adjustment means is configured by a bias circuit controlled by the output of the oscillation detection circuit to generate a gate voltage of the first MOS transistor, and the bias circuit is generated after oscillation is started. When the oscillation detection circuit does not detect that the amplitude of the oscillation signal has reached a predetermined magnitude or more, driving is started while biasing the gate of the first MOS transistor with a power supply via a resistor. After the oscillation detection circuit detects that the amplitude of the oscillation signal has reached a predetermined magnitude or more, the first MOS transistor is driven with a smaller current than when it is biased and driven by the power supply. It controls to drive.

添付図面の図8に基づいて特許文献1の発振用集積回路の構成を詳細に説明する。発振用集積回路は、第1のMOSトランジスタであるP型のMOSトランジスタ(以下PMOSトランジスタという。)PM1と第2のMOSトランジスタであるN型のMOSトランジスタ(以下NMOSトランジスタという。)NM1の直列接続からなるCMOSインバータを備え、圧電振動子たる水晶振動子2を接続して用いられる発振部1と、発振部1から出力される発振信号の振幅の変化を検出する発振検出回路3と、発振検出回路3の出力で制御され前記PMOSトランジスタPM1のゲート電圧を生成するバイアス回路4と、出力回路5と、狭信号除去回路であるフィルタ回路6とを備えている。         The configuration of the integrated circuit for oscillation of Patent Document 1 will be described in detail based on FIG. 8 of the accompanying drawings. The oscillation integrated circuit is a series connection of a P-type MOS transistor (hereinafter referred to as a PMOS transistor) PM1 as a first MOS transistor and an N-type MOS transistor (hereinafter referred to as an NMOS transistor) NM1 as a second MOS transistor. And an oscillation detection circuit 3 for detecting a change in the amplitude of an oscillation signal output from the oscillation section 1, and an oscillation detection circuit 3. A bias circuit 4 controlled by the output of the circuit 3 to generate a gate voltage of the PMOS transistor PM1, an output circuit 5, and a filter circuit 6 which is a narrow signal removal circuit are provided.

発振部1は、CMOSインバータと、このCMOSインバータに並列に接続した帰還抵抗11と、前記CMOSインバータの入力端子に接続した負荷容量12と、前記CMOSインバータの出力端子に接続した負荷容量13からなる。また、バイアス回路4の出力端子は抵抗7を介してPMOSトランジスタPM1のゲートに接続し、PMOSトランジスタPM1とNMOSトランジスタNM1の各ゲート間には容量8が接続されている。そして、CMOSインバータは、PMOSトランジスタPM1のソースが高電位(定電位Vref)に接続され、NMOSトランジスタNM1のソースが低電位電源(接地電位Vss)に接続されている。         The oscillating unit 1 includes a CMOS inverter, a feedback resistor 11 connected in parallel to the CMOS inverter, a load capacitance 12 connected to the input terminal of the CMOS inverter, and a load capacitance 13 connected to the output terminal of the CMOS inverter . The output terminal of the bias circuit 4 is connected to the gate of the PMOS transistor PM1 via the resistor 7, and the capacitor 8 is connected between the gates of the PMOS transistor PM1 and the NMOS transistor NM1. In the CMOS inverter, the source of the PMOS transistor PM1 is connected to the high potential (constant potential Vref), and the source of the NMOS transistor NM1 is connected to the low potential power supply (ground potential Vss).

添付図面の図9に示すように、バイアス回路4は、二つのPMOSトランジスタPM2,PM3を有し、PMOSトランジスタPM2のソースは定電位Vrefに接続され、そのドレインはPMOSトランジスタPM3のソースに接続され、また、そのゲートに発振検出回路3から出力された検出信号Bが入力される。PMOSトランジスタPM3は、そのドレインとゲートが抵抗41を介して接地電位Vssに共通接続されている。PMOSトランジスタPM3のゲートには、さらに抵抗42および容量43で構成されるローパスフィルタが接続されており、このローパスフィルタの出力が抵抗7(図8参照)を介して発振部1の入力となる。但し、このローパスフィルタ(抵抗42および容量43)は必須のものではない。         As shown in FIG. 9 of the accompanying drawings, the bias circuit 4 has two PMOS transistors PM2 and PM3, the source of the PMOS transistor PM2 is connected to the constant potential Vref, and the drain is connected to the source of the PMOS transistor PM3. Also, the detection signal B output from the oscillation detection circuit 3 is input to the gate. The drain and the gate of the PMOS transistor PM3 are commonly connected to the ground potential Vss via the resistor 41. The gate of the PMOS transistor PM3 is further connected to a low pass filter configured of a resistor 42 and a capacitor 43, and the output of the low pass filter becomes an input of the oscillating unit 1 through the resistor 7 (see FIG. 8). However, the low pass filter (the resistor 42 and the capacitor 43) is not essential.

出力回路5は、増幅回路、分周回路、出力駆動回路などを含んでおり、発振部1からの発振信号を基に外部に出力する信号Cを生成するもので、定常発振状態の発振信号を出力する信号出力状態と、定常発振状態に達しない発振信号は出力停止する信号出力停止状態を有する。また、フィルタ回路6は、充放電に対して時定数を有するとともに、発振検出回路3の検出信号BがHレベルか、Lレベルかによって出力電圧レベルが設定されるもので、出力電圧レベルは、検出信号BがHレベルだと信号出力停止指示レベル、検出信号BがLレベルだと信号出力指示レベルとなる。そして、前記発振検出回路3の検出信号Bの変化が、前記時定数で決定される所定時間以内であれば、前記出力電圧レベルが変化しないものである。このように、前記発振検出回路3の検出信号Bの変化に応じた前記フィルタ回路6の前記出力電圧レベルによって、前記出力回路5は前記信号出力状態か、前記信号出力停止状態に制御される。         The output circuit 5 includes an amplifier circuit, a frequency divider circuit, an output drive circuit, and the like, and generates the signal C to be output to the outside based on the oscillation signal from the oscillation unit 1. The output signal output state and the oscillation signal not reaching the steady oscillation state have the signal output stop state in which the output is stopped. The filter circuit 6 has a time constant for charging and discharging, and the output voltage level is set depending on whether the detection signal B of the oscillation detection circuit 3 is at the H level or the L level. When the detection signal B is at H level, the signal output stop instruction level is obtained. When the detection signal B is at L level, the signal output instruction level is obtained. The output voltage level does not change if the change of the detection signal B of the oscillation detection circuit 3 is within a predetermined time determined by the time constant. Thus, the output circuit 5 is controlled to the signal output state or the signal output stop state by the output voltage level of the filter circuit 6 according to the change of the detection signal B of the oscillation detection circuit 3.

続いて、特許文献1実施形態の動作を説明する。添付図面の図10に示すように、電源を投入して、発振部1の出力信号Aの振幅が小さく、発振検出回路3において発振未検出状態の時は、検出信号BはHレベルなので、バイアス回路4のPMOSトランジスタPM2はオフ状態にある。このため、PMOSトランジスタPM1は、そのゲート電圧が接地電位Vssとなってオン状態になり、電流IVrefが流れて、発振部1への供給電流は増大していく。これにより、出力信号Aの振幅が大きくなって、この振幅が所定以上の定常発振状態になると、これを検出した発振検出回路3の検出信号BはLレベルとなる。         Subsequently, the operation of the embodiment of Patent Document 1 will be described. As shown in FIG. 10 of the accompanying drawings, when the power is turned on, the amplitude of the output signal A of the oscillation unit 1 is small, and when the oscillation detection circuit 3 is in the oscillation undetected state, the detection signal B is H level. The PMOS transistor PM2 of the circuit 4 is in the off state. Therefore, the gate voltage of the PMOS transistor PM1 becomes the ground potential Vss, and the PMOS transistor PM1 is turned on, the current I Vref flows, and the current supplied to the oscillating unit 1 increases. As a result, when the amplitude of the output signal A increases and the steady oscillation state where the amplitude is greater than or equal to a predetermined value is detected, the detection signal B of the oscillation detection circuit 3 that detects this becomes L level.

発振検出回路3の検出信号BがLレベルになると、バイアス回路4のPMOSトランジスタPM2はオン状態となり、PMOSトランジスタPM1のゲート電圧は上がってVss+αとなって、PMOSトランジスタPM1に流れる電流はIVrefから減少し、発振部1への供給電流は減少する。このようにして、発振部1が定常発振状態に至ると、消費電流は低減化するとともに、発振状態を維持して出力信号Aは出力回路5から出力信号Cとして出力される。なお、図10に示すPMOSトランジスタPM1のゲート電圧と電流の変化は、実際の変化量を正確に示すものではなく、概略的な傾向を示すものである。         When the detection signal B of the oscillation detection circuit 3 becomes L level, the PMOS transistor PM2 of the bias circuit 4 is turned on, the gate voltage of the PMOS transistor PM1 rises and becomes Vss + α, and the current flowing through the PMOS transistor PM1 decreases from IVref Supply current to the oscillating unit 1 decreases. Thus, when the oscillating unit 1 reaches the steady oscillation state, the current consumption is reduced, and the oscillation state is maintained, and the output signal A is output from the output circuit 5 as the output signal C. The changes in the gate voltage and current of the PMOS transistor PM1 shown in FIG. 10 do not accurately indicate the actual amounts of change, but show a general tendency.

発振部1への供給電流の減少にともない、出力信号Aの振幅が小さくなってこれが所定以下になると、これを検出した発振検出回路3の検出信号BはHレベルとなる。検出信号BがHレベルになると、バイアス回路4のPMOSトランジスタPM2はオフ状態となり、PMOSトランジスタPM1は、そのゲート電圧がVssとなって、電流IVrefが流れ、発振部1への供給電流は増大していく。そして、出力信号Aの振幅が大きくなって、所定以上の定常発振状態になると、これを検出した発振検出回路3の検出信号Bは再びLレベルとなる。         When the amplitude of the output signal A becomes smaller and becomes smaller than a predetermined value as the current supplied to the oscillation unit 1 decreases, the detection signal B of the oscillation detection circuit 3 that detects this becomes H level. When the detection signal B becomes H level, the PMOS transistor PM2 of the bias circuit 4 is turned off, the gate voltage of the PMOS transistor PM1 becomes Vss, the current I Vref flows, and the current supplied to the oscillator 1 increases. To go. Then, when the amplitude of the output signal A becomes large and a steady oscillation state of a predetermined level or more is achieved, the detection signal B of the oscillation detection circuit 3 that detects this becomes L level again.

特許文献2の低消費電力型水晶発振回路は、水晶発振子を有する帰還回路をCMOSトランジスタ増幅回路に並列接続した水晶発振回路と、該水晶発振回路の出力する発振信号を入力し所定のレベル以上でパルス信号を出力するレベル検出回路と、前記パルス信号を入力して電源電圧よりも低い基準電圧を出力する基準電圧発生回路と、前記基準電圧を入力して前記電源電圧よりも低い値の増幅電圧を前記水晶発振回路に供給する増幅回路で構成され、前記レベル検出回路よりパルス信号が出力されないときは基準電圧を高くし、前記レベル検出回路よりパルス信号が出力されるときは基準電圧を低くする。その結果前記増幅回路の電圧が前記水晶発振回路の出力する発振信号のレベルによって変化する。発振起動後、前記レベル検出回路が前記発振信号のレベルが所定以上の大きさに達したことを検出していないときには、前記水晶発振回路に発振条件を満たす電圧を供給し、前記発振信号のレベルが所定以上の大きさに達したことを検出したときには、低い電圧を供給し低消費電力化を計る。         In the low power consumption type crystal oscillation circuit of Patent Document 2, a crystal oscillation circuit in which a feedback circuit having a crystal oscillator is connected in parallel to a CMOS transistor amplifier circuit, and an oscillation signal output from the crystal oscillation circuit are input to obtain a predetermined level or more. A level detection circuit for outputting a pulse signal, a reference voltage generation circuit for inputting the pulse signal and outputting a reference voltage lower than a power supply voltage, and amplification of a value lower than the power supply voltage by inputting the reference voltage The reference voltage is increased when the pulse signal is not output from the level detection circuit, and the reference voltage is decreased when the pulse signal is output from the level detection circuit. Do. As a result, the voltage of the amplification circuit changes with the level of the oscillation signal output from the crystal oscillation circuit. After the start of oscillation, when the level detection circuit does not detect that the level of the oscillation signal has reached a predetermined level or more, a voltage satisfying the oscillation condition is supplied to the crystal oscillation circuit, and the level of the oscillation signal is When it is detected that the size has reached a predetermined size or more, a low voltage is supplied to reduce power consumption.

特許文献3の低消費電力水晶発振回路装置は、相補型MOSインバータを増幅器とし、前記相補型MOSインバータに並列に水晶発振子を有する帰還回路を接続した水晶発振回路の電圧供給部に、印加電圧調整手段を接続すると共に、前記水晶発振回路の出力部を分周回路およびスイッチング素子を介してゲート回路に接続し、また更に前記ゲート回路を前記印加電圧調整手段に接続している。前記印加電圧調整手段は発振信号の出力数を計測して所定の数量になると出力する計数回路とフリップフロップ回路で構成される制御信号発生回路と、前記水晶発振回路の電圧供給部に、前記制御信号発生回路の出力によって動作するMOSスイッチ回路を持っている。発振起動後、発振信号周波数と発振信号計測数で決まる所定の時間までは前記MOSスイッチ回路にてダイオード回路を短絡する事により前記水晶発振回路に発振条件を満たす電圧を供給し、所定の時間以降は前記MOSスイッチ回路にて前記ダイオード回路を開放する事により、ダイオードによる電圧降下によって低い電圧を供給し低消費電力化を計る。         The low power consumption crystal oscillation circuit device of Patent Document 3 uses a complementary MOS inverter as an amplifier, and applies a voltage to a voltage supply unit of a crystal oscillation circuit in which a feedback circuit having a crystal oscillator is connected in parallel with the complementary MOS inverter. The adjustment means is connected, the output of the crystal oscillation circuit is connected to the gate circuit through the divider circuit and the switching element, and the gate circuit is further connected to the applied voltage adjustment means. The applied voltage adjusting means measures the number of outputs of the oscillation signal and outputs a count signal when the number reaches a predetermined number. It has a MOS switch circuit operated by the output of the signal generation circuit. After starting the oscillation, the diode circuit is short-circuited by the MOS switch circuit until a predetermined time determined by the oscillation signal frequency and the number of oscillation signal measurement, thereby supplying a voltage satisfying the oscillation condition to the crystal oscillation circuit. By opening the diode circuit in the MOS switch circuit, a low voltage is supplied by a voltage drop due to the diode to reduce power consumption.

特許文献1の発振用集積回路は、発振起動時定電流(IVref)で発振回路を駆動している。この為、低周波数ほど負性抵抗が大きくなり発振起動時の発振異常が発生しやすくなる。よって広い周波数への対応が困難で、主に時計用の32KHz及び、発振周波数を分周して32KHzを出力する周波数の倍数32KHz×128=4MHz, 32KHz×512=16MHzに対応している。         The integrated circuit for oscillation of Patent Document 1 drives an oscillation circuit with a constant current (IVref) at oscillation startup. For this reason, as the frequency is lower, the negative resistance becomes larger, and the oscillation abnormality at the start of oscillation becomes more likely to occur. Therefore, it is difficult to cope with a wide frequency, mainly corresponding to 32 KHz for a clock, and 32 KHz × 128 = 4 MHz and 32 KHz × 512 = 16 MHz, which are multiples of the frequency that divides the oscillation frequency and outputs 32 KHz.

特許文献2の低消費電力型水晶発振回路は、発振起動時定電圧で発振回路を駆動している為、特許文献1の回路より負性抵抗の変動が減少し広い周波数への対応が容易となる。しかし、定常発振時の定電圧をスイッチドキャパシタ回路で作製しているため低周波数ほど電圧が増加し、その結果消費電流が増加する。よって、特許文献2の回路も広い周波数には対応が困難で、主に時計用の32KHz及び、発振周波数を分周して32KHzを出力する周波数の倍数32KHz×128=4MHz,32KHz×512=16MHzに対応している。         Since the low power consumption type crystal oscillation circuit of Patent Document 2 drives the oscillation circuit with the oscillation start time constant voltage, the fluctuation of negative resistance is reduced compared with the circuit of Patent Document 1, and it is easy to cope with a wide frequency. Become. However, since a constant voltage during steady-state oscillation is manufactured with a switched capacitor circuit, the voltage increases as the frequency decreases, and as a result, the current consumption increases. Therefore, the circuit of Patent Document 2 also has difficulty in dealing with wide frequencies, and 32 KHz for clocks and multiples of 32 KHz × 128 = 4 MHz, 32 KHz × 512 = 16 MHz for dividing the oscillation frequency and outputting 32 KHz It corresponds to

特許文献3の低消費電力水晶発振回路装置回路は、発振起動時も定常発振時も定電圧源で駆動している。この為負性抵抗の大きな変動は発生しない。ただし、定常発振時の定電圧源の基準電圧にダイオードの順方向電圧(VF)による電圧降下を使用しているため設定可能な電圧がダイオードの順方向電圧(VF)によって決定される。これにより調整可能な電圧が限定され最適値設計が出来無い。         The low power consumption crystal oscillation circuit device circuit of Patent Document 3 is driven by a constant voltage source both at the time of oscillation start and at the time of steady oscillation. For this reason, a large fluctuation of negative resistance does not occur. However, since the voltage drop due to the forward voltage (VF) of the diode is used as the reference voltage of the constant voltage source during steady state oscillation, the settable voltage is determined by the forward voltage (VF) of the diode. As a result, the adjustable voltage is limited and an optimum value design can not be made.

本発明は発振起動時間を短縮し定常発振時の消費電力の低減化を図ると共に、広い周波数への対応が可能な発振回路を備えた発振用集積回路を提供することを第1の目的とする。また、本発明は発振起動時の発振不安状態においても外部に出す出力を安定させることを第2の目的とし、さらに、定常発振時にて外来ノイズ等で発振振幅が一時的に減少した場合でも外部に出す出力を安定させることを第3の目的とする。         SUMMARY OF THE INVENTION It is a first object of the present invention to provide an integrated circuit for oscillation provided with an oscillation circuit capable of dealing with a wide frequency while shortening the oscillation start time and reducing the power consumption during steady oscillation. . The second object of the present invention is to stabilize the output to be output to the outside even in the oscillation unstable state at the time of oscillation start, and further, even when the oscillation amplitude is temporarily decreased due to external noise etc. at the steady oscillation. The third purpose is to stabilize the output to be

第1の目的を達成するため本発明請求項1に係る発振用集積回路は、インバータと、このインバータに並列に接続した帰還抵抗と、前記インバータの入力端子と出力端子のそれぞれに接続した負荷容量とを有し、圧電振動子を接続して発振信号を出力する発振部と、前記発振部の発振起動後に発振起動信号を出す起動回路と、前記発振部の電力供給手段として電圧源と電流源を持ち、前記起動回路の発振起動信号が出ないときは前記電圧源をオンにして前記発振部に発振条件を満たす電圧を供給し、前記起動回路の発振起動信号が出たときは前記電圧源をオフにして前記発振部に発振継続に必要な最小電流を前記電流源から供給するものである。         In order to achieve the first object of the present invention, an oscillation integrated circuit according to claim 1 of the present invention comprises an inverter, a feedback resistor connected in parallel to the inverter, and a load capacitance connected to each of an input terminal and an output terminal of the inverter. An oscillation unit that connects the piezoelectric vibrator and outputs an oscillation signal, a start circuit that outputs an oscillation start signal after oscillation start of the oscillation unit, a voltage source and a current source as power supply means of the oscillation unit When the oscillation start signal of the start circuit is not output, the voltage source is turned on to supply a voltage satisfying the oscillation condition to the oscillation unit, and when the oscillation start signal of the start circuit is output, the voltage source Is turned off to supply the minimum current necessary for continuing the oscillation from the current source to the oscillation unit.

同じく第1の目的を達成するため本発明請求項2に係る発振用集積回路は、前記発振部から出力される発振信号の振幅を検出して振幅が所定以上の大きさに達したとき発振起動信号を出し、前記発振信号の振幅が所定以上の大きさに達しないときには発振起動信号を止めることすことを特徴とする。         In order to achieve the first object, the oscillation integrated circuit according to claim 2 of the present invention detects the amplitude of the oscillation signal output from the oscillation unit and starts oscillation when the amplitude reaches a predetermined magnitude or more. A signal is provided, and when the amplitude of the oscillation signal does not reach a predetermined magnitude or more, the oscillation start signal is stopped.

同じく第1の目的を達成するため本発明の発振用集積回路は、前記起動回路を前記発振部から出力される発振信号のクロック数を計測して所定の数量になると発振起動信号を出すことを特徴とする。         Similarly, in order to achieve the first object, the oscillation integrated circuit according to the present invention measures the number of clocks of the oscillation signal output from the oscillation unit and outputs the oscillation activation signal when a predetermined number is reached. It features.

同じく第1の目的を達成するため本発明の発振用集積回路は、前記起動回路を電源印加や発振開始入力信号等の発振開始条件が満足されてから所定の時間後に発振起動信号を出すことを特徴とする。         Similarly, in order to achieve the first object, the oscillation integrated circuit according to the present invention outputs the oscillation start signal after a predetermined time after the start condition of the start circuit is satisfied such as power application or oscillation start input signal. It features.

第2の目的を達成するため本発明請求項3に係る発振用集積回路は、前記発振部からの発振信号を元にその外部に出力する信号を生成する出力回路を備え、前記出力回路は、前記起動回路の発振起動信号によってその外部に出力する信号の出力状態及び出力停止状態が制御されることを特徴とする。         In order to achieve the second object, an integrated circuit for oscillation according to claim 3 of the present invention includes an output circuit that generates a signal to be output to the outside based on an oscillation signal from the oscillation unit, and the output circuit An output state and an output stop state of a signal to be output to the outside are controlled by an oscillation start signal of the start circuit.

第3の目的を達成するため本発明の発振用集積回路は、前記起動回路を前記発振部から出力される発振信号の振幅を検出する回路と充放電回路で構成することにより、振幅が所定以上の大きさに達したとき充電し発振起動信号を出し、前記発振信号の振幅が所定以上の大きさに達しないときには所定の時定数で放電し発振起動信号を止めることを特徴とする。         In order to achieve the third object, in the integrated circuit for oscillation of the present invention, the start circuit includes a circuit for detecting the amplitude of the oscillation signal output from the oscillation unit and a charge / discharge circuit, whereby the amplitude is greater than a predetermined level. When the amplitude of the oscillation signal does not reach a predetermined magnitude or more, it is discharged at a predetermined time constant to stop the oscillation activation signal.

本発明の請求項1に係る発振用集積回路によれば、発振起動時と定常発振時とにおいて発振部の駆動方法を変更することにより、発振起動時間を短縮し定常発振時の消費電流の低減化を図ると共に、広い周波数に対応できる。定電圧起動での一般的な発振用集積回路の対応周波数は、30KHzから4MHzまでに対応可能,または4MHzから60MHzまでに対応可能となっている。発振起動後はこれをそのまま定電流駆動に変更する事が出来る。但し、定電流値を高周波数に合せると低周波数での電流値は定電圧駆動時と変わらなくなってくる。よって本特許の目的である低消費電力を達成する為には、周波数範囲を半分程度に狭めた方が良い。         According to the integrated circuit for oscillation of claim 1 of the present invention, the oscillation startup time is shortened and the consumption current in steady oscillation is reduced by changing the drive method of the oscillation unit between oscillation start and steady oscillation. And can handle a wide range of frequencies. The corresponding frequency of the general integrated circuit for oscillation at constant voltage startup can be from 30 KHz to 4 MHz, or from 4 MHz to 60 MHz. After the start of oscillation, this can be changed to constant current drive as it is. However, when the constant current value is adjusted to the high frequency, the current value at the low frequency becomes the same as at the constant voltage driving time. Therefore, in order to achieve low power consumption, which is the purpose of this patent, it is better to narrow the frequency range to about half.

発振起動時は電圧駆動のため、低周波数での負性抵抗過大化による異常発振が無くなる。定常発振時では最小電流での定電流駆動のため、低周波数での負性抵抗が大きくなっても発振起動時の負性抵抗より充分に小さく問題とならない。         At the time of oscillation startup, since the voltage is driven, abnormal oscillation due to excessive negative resistance at low frequency is eliminated. During steady-state oscillation, because the constant current drive is performed with the minimum current, even if the negative resistance at low frequencies is large, it is not sufficiently smaller than the negative resistance at the start of oscillation, which causes no problem.

定電流の値は、電流源に使用されるトランジスタのW値によって決定されるため、微調整が可能で最適設計が出来る。         Since the value of the constant current is determined by the W value of the transistor used for the current source, fine adjustment is possible and an optimum design can be performed.

電流源で流す定電流は、発振起動時電圧駆動で流れる電流より小さい発振継続に必要な最小電流であることより、定電流が流れていても発振起動時は電圧駆動となる。よって電流源は常に同じ値の電流を流すため、電流値を変えるバイアス回路を必要としない。定常発振状態に変更するために必要な変更回路は定電圧源の出力を止める回路のみで、こちらも複雑な回路は必要としない。さらに定電圧源の電源を止めて高抵抗にすれば、定電圧源で消費される電力も削減できるため、さらに低消費電力となる。         The constant current supplied by the current source is the minimum current necessary for continuing the oscillation smaller than the current flowing in the voltage drive at the time of oscillation start, so that even if the constant current flows, the voltage is driven at the time of oscillation start. Thus, the current source always flows the current of the same value, and thus does not need a bias circuit for changing the current value. The change circuit required to change to the steady oscillation state is only the circuit that stops the output of the constant voltage source, and no complex circuit is required here. Furthermore, if the constant voltage source is turned off to increase the resistance, the power consumed by the constant voltage source can be reduced, resulting in lower power consumption.

本発明の請求項2に係る発振用集積回路によれば、定常発振時に大きな外乱ノイズが入って発振が停止した場合でも、起動回路が前記発振部から出力される発振信号の振幅の変化を検出して振幅が所定以上の大きさに達していない事より発振起動信号を止める。これにより負性抵抗が大きくなり短時間での再起動が可能となる。         In the integrated circuit for oscillation according to claim 2 of the present invention, the start circuit detects a change in the amplitude of the oscillation signal output from the oscillation unit even when large disturbance noise enters during steady oscillation and oscillation stops. The oscillation start signal is stopped by the fact that the amplitude has not reached a predetermined magnitude or more. As a result, the negative resistance is increased and it is possible to restart in a short time.

本発明の請求項2に係る発振用集積回路によれば、発振信号を元に外部に出力する信号を生成する出力回路は、発振起動時の発振信号振幅が小さく,周波数が不安な発振不安定時は、信号出力停止状態になる。その結果出力回路にて駆動する回路も停止状態となり誤動作を防げる。         According to the oscillation integrated circuit of claim 2 of the present invention, the output circuit that generates the signal to be output to the outside based on the oscillation signal has a small oscillation signal amplitude at the time of oscillation start-up and an unstable oscillation when the frequency is unstable. Is in the signal output stop state. As a result, the circuit driven by the output circuit is also stopped and the malfunction can be prevented.

本発明の請求項1に係る発振用集積回路は、前記起動回路を前記発振部から出力される発振信号の振幅を検出する回路と充放電回路で構成することにより、定常発振時に外乱ノイズが入って発振振幅が一時的に減少した場合でも所定の時定数までは発振起動信号が出る。このため前記出力回路は信号出力停止状態にはならないので、出力回路の断続的な信号出力停止状態を生じることがなく、安定した出力を得ることができる。         In the integrated circuit for oscillation according to claim 1 of the present invention, the start-up circuit includes a circuit that detects the amplitude of the oscillation signal output from the oscillation unit and a charge / discharge circuit, whereby disturbance noise is introduced during steady-state oscillation. Even when the oscillation amplitude temporarily decreases, the oscillation start signal is output up to a predetermined time constant. Therefore, since the output circuit does not have a signal output stop state, a stable output can be obtained without causing an intermittent signal output stop state of the output circuit.

本発明の第1の実施形態における全体構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an entire configuration in a first embodiment of the present invention. 発振部からの出力信号Aと起動回路の内部充放電容量と起動信号B及び出力回路の出力信号Cの関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the output signal A from an oscillation part, the internal charging / discharging capacity | capacitance of a starting circuit, the starting signal B, and the output signal C of an output circuit. 本発明の第2の実施形態における全体構成を示すブロック図。FIG. 5 is a block diagram showing an entire configuration in a second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態における全体構成を示すブロック図。FIG. 8 is a block diagram showing the entire configuration in a third embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施形態における全体構成を示すブロック図。The block diagram which shows the whole structure in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態における全体構成を示すブロック図。The block diagram which shows the whole structure in the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態における全体構成を示すブロック図。The block diagram which shows the whole structure in the 6th Embodiment of this invention. 特許文献1の実施形態における全体構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing an entire configuration in an embodiment of Patent Document 1. 特許文献1のバイアス回路の構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of a bias circuit of Patent Document 1. 特許文献1の発振検出回路の検出信号と第1のMOSトランジスタのゲート電圧及び電流の関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the detection signal of the oscillation detection circuit of patent document 1, and the gate voltage and electric current of a 1st MOS transistor.

発振起動時間を短縮し、定常発振時の消費電流の低減化を図るとともに広い周波数への対応が可能な発振回路を備えた発振用集積回路を提供するという目的を、起動回路によって発振部の供給電源を発振起動時電圧源、定常発振時電流源と切替えることで実現した。         The purpose of providing an integrated circuit for oscillation provided with an oscillation circuit capable of shortening the oscillation start-up time and reducing current consumption during steady-state oscillation and capable of coping with a wide frequency by supplying the oscillation unit by the start-up circuit. The power supply is realized by switching between the oscillation start voltage source and the steady oscillation current source.

添付図面の図1に基づいて本発明の発振用集積回路の第1の構成の実施形態について説明する。発振用集積回路は、第1のMOSトランジスタであるP型のMOSトランジスタ(以下PMOSトランジスタという。)PM1と第2のMOSトランジスタであるN型のMOSトランジスタ(以下NMOSトランジスタという。)NM1の直列接続からなるCMOSインバータを備え、圧電振動子たる水晶振動子2を接続して用いられる発振部1と、発振部1から出力される出力信号Aの振幅を検出する起動回路30と、前記発振部1の電力供給手段として電圧源Vrefと電流源40を持ち、起動回路30の起動信号Bによって前記発振部1への供給電圧を制御する第3のPMOSトランジスタPM20と、出力回路5を備えている。         An embodiment of the first configuration of the integrated circuit for oscillation of the present invention will be described based on FIG. 1 of the accompanying drawings. The oscillation integrated circuit is a series connection of a P-type MOS transistor (hereinafter referred to as a PMOS transistor) PM1 as a first MOS transistor and an N-type MOS transistor (hereinafter referred to as an NMOS transistor) NM1 as a second MOS transistor. And a start circuit 30 for detecting the amplitude of the output signal A output from the oscillation unit 1; and the oscillation unit 1; A third PMOS transistor PM20 having a voltage source Vref and a current source 40 as power supply means and controlling a voltage supplied to the oscillation unit 1 by a start signal B of the start circuit 30 and an output circuit 5 are provided.

発振部1は、CMOSインバータと、このCMOSインバータに並列に接続した帰還抵抗11と、前記CMOSインバータの入力端子に接続した負荷容量12と、前記CMOSインバータの出力端子に接続した負荷容量13からなる。前記CMOSインバータは、PMOSトランジスタPM1のソースが高電位(電流源40及びPM20のドレイン)に接続され、NMOSトランジスタNM1のソースが低電位電源(接地電位Vss)に接続されている。CMOSインバータは、発振部1のアンプとしてゲインが取りやすい,小型化という利点が有り発振回路に多用されているが、他の形式のインバータでも問題ない。         The oscillating unit 1 includes a CMOS inverter, a feedback resistor 11 connected in parallel to the CMOS inverter, a load capacitance 12 connected to the input terminal of the CMOS inverter, and a load capacitance 13 connected to the output terminal of the CMOS inverter . In the CMOS inverter, the source of the PMOS transistor PM1 is connected to the high potential (the drain of the current source 40 and PM20), and the source of the NMOS transistor NM1 is connected to the low potential power supply (ground potential Vss). The CMOS inverter has an advantage that it is easy to obtain a gain as an amplifier of the oscillation unit 1 and has a small size, and is widely used for an oscillation circuit, but there is no problem with other types of inverters.

起動回路30は、NMOSトランジスタNM30とプルアップ抵抗32からなるNMOSインバータと、前記NMOSインバータの入力端子に接続したプルダウン抵抗31,DCカット容量33と、前記NMOSインバータの出力端子に接続した充放電容量34,インバータ35からなる。尚、起動回路の高電位電源は発振用集積回路の電源電位Vddに接続されている。         The start-up circuit 30 includes an NMOS inverter including an NMOS transistor NM30 and a pull-up resistor 32, a pull-down resistor 31 connected to the input terminal of the NMOS inverter, a DC cut capacitor 33, and a charge / discharge capacitor connected to the output terminal of the NMOS inverter. 34 and an inverter 35. The high potential power supply of the start-up circuit is connected to the power supply potential Vdd of the integrated circuit for oscillation.

添付図面2に示すように起動回路30は、発振部1からの出力信号Aの振幅の大きさによって起動信号Bのレベルを変えている。出力信号Aの振幅がNM30のしきい値電圧(Vth)以下では起動信号BはLレベル、出力信号Aの振幅がNM30のしきい値電圧(Vth)以上になると起動信号BをHレベルにする。つまり発振起動信号が出たときの起動信号Bの状態はHレベルとなる。         As shown in the attached drawing 2, the start circuit 30 changes the level of the start signal B according to the amplitude of the output signal A from the oscillator 1. When the amplitude of the output signal A is lower than the threshold voltage (Vth) of NM30, the start signal B is L level, and when the amplitude of the output signal A is higher than the threshold voltage (Vth) of NM30, the start signal B is set to H level . That is, the state of the start signal B when the oscillation start signal is output becomes H level.

前記NMOSインバータのNM30のオン抵抗は小さく,プルアップ抵抗32は大きく設計されている。添付図面2に示すように発振部1からの出力信号Aの振幅がNM30のしきい値電圧(Vth)以上になると充放電容量34を短時間で放電し起動信号BをHレベル、発振1からの出力信号AがNM30のしきい値電圧(Vth)以下になると充放電容量34はプルアップ抵抗32により長時間で充電され、起動信号BをLレベルにする。         The ON resistance of NM30 of the NMOS inverter is small, and the pull-up resistor 32 is designed to be large. As shown in the attached drawing 2, when the amplitude of the output signal A from the oscillation unit 1 becomes equal to or higher than the threshold voltage (Vth) of NM30, the charge / discharge capacity 34 is discharged in a short time and the start signal B is at H level. The charge / discharge capacity 34 is charged for a long time by the pull-up resistor 32 when the output signal A of the output signal A becomes equal to or lower than the threshold voltage (Vth) of the NM 30, and sets the start signal B to L level.

電流源40は、基準電流源をコピーして作るカレントミラー回路で作られ、電流源40の電流値(I)は基準電流源の電流値(IR)と基準電流源のトランジスタWサイズ(WR)と電流源40のトランジスタWサイズ(W)で決まる。これらはI=IR×W÷WRの関係式となる。基準電流源は、定電圧源(Vref)に使用される基準電流源を使うため、新規に作る必要は無い。         The current source 40 is made of a current mirror circuit that copies the reference current source, and the current value (I) of the current source 40 is the current value (IR) of the reference current source and the transistor W size (WR) of the reference current source. And the transistor W size (W) of the current source 40. These become relational expressions of I = IR × W ÷ WR. The reference current source does not need to be newly created because it uses the reference current source used for the constant voltage source (Vref).

出力回路5は、増幅回路、分周回路、出力駆動回路などを含んでおり、発振部1からの出力信号Aを基に外部に出力する出力信号Cを生成するもので、起動回路30の起動信号BがLレベルだと定常発振状態に達しない発振信号は出力停止する信号出力停止状態とし、起動回路30の起動信号BがHレベルだと定常発振状態の発振信号を出力する信号出力状態とする、機能を有する。         The output circuit 5 includes an amplifier circuit, a frequency divider circuit, an output drive circuit, and the like, and generates an output signal C to be output to the outside based on the output signal A from the oscillation unit 1. When the signal B is at L level, the oscillation signal that does not reach the steady oscillation state stops outputting the signal, and when the activation signal B of the start circuit 30 is at H level, the signal output state that outputs the oscillation signal in steady oscillation state Have a function.

続いて、本実施形態の動作を説明する。電源を投入して、発振部1からの出力信号Aの振幅が小さく、起動回路30において発振未検出状態の時は、起動信号BはLレベルなのでPMOSトランジスタPM20はオン状態にある。この為発振部1には電流源40と共に電圧源Vrefが供給される。このとき電流源40の電流は電圧源Vref駆動時に流れる電流より小さい発振継続に必要な最小電流であることより、定電流が流れていても電圧駆動となる。54MHz水晶発振での具体例を述べる。発振起動時の電圧源Vref=1Vでの電流は500μA、定常発振時の定電流値は50μAとなる。電流源40は常に同じ値の電流を流すため、電流値を変えるバイアス回路を必要としない。さらに、起動信号BがLレベルにより、出力信号Cは信号出力停止状態となる。発振部1の出力信号Aの振幅が大きくなって、この振幅が所定以上の大きさになると、これを検出した起動回路30の起動信号BはHレベルとなる。         Subsequently, the operation of this embodiment will be described. When the power supply is turned on, the amplitude of the output signal A from the oscillation unit 1 is small, and when the oscillation is not detected in the start circuit 30, the start signal B is L level and the PMOS transistor PM20 is in the on state. Therefore, the voltage source Vref is supplied to the oscillation unit 1 together with the current source 40. At this time, since the current of the current source 40 is the minimum current necessary to continue oscillation smaller than the current flowing at the time of driving the voltage source Vref, voltage driving is performed even if a constant current flows. A concrete example of 54 MHz crystal oscillation is described. The current at the voltage source Vref = 1 V at the time of oscillation startup is 500 μA, and the constant current value at the time of steady oscillation is 50 μA. The current source 40 always passes the current of the same value, and thus does not need a bias circuit that changes the current value. Furthermore, when the start signal B is at L level, the output signal C is in the signal output stop state. When the amplitude of the output signal A of the oscillator 1 becomes large and the amplitude becomes greater than a predetermined value, the start signal B of the start circuit 30 which detects this becomes H level.

起動回路30の起動信号BがHレベルになると、前記PM20はオフ状態になり発振部1への電圧源Vrefの供給が止まる。その結果発振部1は電流源40による発振継続に必要な最小電流が供給される定電流駆動の定常発振状態となる。さらに、発振部1からの出力信号Aは出力回路5から出力信号Cとして出力され、安定した信号出力状態となる。         When the start signal B of the start circuit 30 becomes H level, the PM 20 is turned off and the supply of the voltage source Vref to the oscillation unit 1 is stopped. As a result, the oscillation unit 1 is in a steady oscillation state of constant current drive in which the minimum current necessary for continuing the oscillation by the current source 40 is supplied. Furthermore, the output signal A from the oscillation unit 1 is output from the output circuit 5 as the output signal C, and a stable signal output state is achieved.

外乱ノイズが入った場合でも、起動回路30は発振部1からの出力信号Aの振幅が所定以上の大きさに達したとき充電し発振起動信号を出し、前記発振部1からの出力信号Aの振幅が所定以上の大きさに達しないときには所定の時定数で放電し発振起動信号を止める充放電回路を持っている。よって添付図面の図2の点線の枠に示すように外乱ノイズが入って出力信号Aの振幅が減少しても即座に起動信号BがLレベルにならない、この結果前記出力回路5は安定した信号出力状態を保つことができる。         Even when disturbance noise is introduced, the start circuit 30 is charged when the amplitude of the output signal A from the oscillation unit 1 reaches a predetermined magnitude or more and outputs an oscillation start signal, and the output signal A from the oscillation unit 1 is When the amplitude does not reach a predetermined magnitude or more, it has a charge / discharge circuit which discharges at a predetermined time constant and stops the oscillation start signal. Therefore, even if disturbance noise enters and the amplitude of the output signal A decreases as shown by the dotted frame in FIG. 2 of the attached drawings, the start signal B does not immediately become L level. As a result, the output circuit 5 is a stable signal. The output state can be maintained.

添付図面の図3は本発明の第2の実施形態を示すもので、CMOSインバータのNMOSトランジスタMN1のソースに電流源40を接続するよう構成したものであり、CMOSインバータは、PMOSトランジスタPM1のソースが高電位電源(電源電位Vdd)に接続され、NMOSトランジスタNM1のソースが低電位(電流源40及びNM20ドレイン)に接続されている。その他の構成については、第1の実施形態と対応する構成要素に同一符号を付して、詳細な説明は省略する。         FIG. 3 of the accompanying drawings shows a second embodiment of the present invention, in which a current source 40 is connected to the source of the NMOS transistor MN1 of the CMOS inverter, and the CMOS inverter is a source of the PMOS transistor PM1. Is connected to the high potential power supply (power supply potential Vdd), and the source of the NMOS transistor NM1 is connected to the low potential (current source 40 and NM20 drain). About the other structure, the same code | symbol is attached | subjected to the component corresponding to 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.

続いて、本実施形態の動作を説明する。起動回路30の起動信号BのHレベル,Lレベルの動作が第1の実施形態とは逆になり、実施例2では、出力信号Aの振幅が設定レベル以上になると起動信号BがLレベル、出力信号Aが設定レベル以下になると起動信号BをHレベルにする。これに伴い出力回路の起動信号Bの動作条件も変更される。電源を投入して、発振部1からの出力信号Aの振幅が小さく、起動回路30において出力信号Aが設定レベル以下の時は、起動信号BはHレベルなのでNMOSトランジスタNM20はオン状態にある。この為発振部1へは電流源40と共に電圧源Vrefが供給される。このとき電流源40の電流は電圧源Vref駆動時に流れる電流より小さい発振継続に必要な最小電流値であることより、定電流が流れていても電圧駆動となる。よって電流源のバイアスを変えるような回路を使用せずに発振部1は電圧駆動となる。さらに、起動信号BがHレベルにより、出力信号Cは信号出力停止状態となる。発振部1の出力信号Aの振幅が大きくなって、この振幅が所定以上の大きさになると、これを検出した起動回路30の起動信号BはLレベルとなる。         Subsequently, the operation of this embodiment will be described. The H level and L level operations of the start signal B of the start circuit 30 are reverse to those of the first embodiment, and in Example 2, when the amplitude of the output signal A becomes equal to or higher than the set level, the start signal B is L level, When the output signal A falls below the set level, the start signal B is set to H level. Along with this, the operating condition of the start signal B of the output circuit is also changed. When the power is turned on and the amplitude of the output signal A from the oscillation unit 1 is small and the output signal A in the start circuit 30 is below the set level, the start signal B is H level and the NMOS transistor NM20 is in the on state. Therefore, the voltage source Vref is supplied to the oscillation unit 1 together with the current source 40. At this time, since the current of the current source 40 is the minimum current value necessary to continue oscillation smaller than the current flowing at the time of driving the voltage source Vref, voltage driving is performed even if a constant current flows. Therefore, the oscillation unit 1 is voltage driven without using a circuit that changes the bias of the current source. Furthermore, when the start signal B is at H level, the output signal C is in the signal output stop state. When the amplitude of the output signal A of the oscillation unit 1 increases and this amplitude becomes greater than a predetermined value, the start signal B of the start circuit 30 that detects this becomes L level.

起動回路30の起動信号BがLレベルになると、前記NM20はオフ状態になり発振部1への電圧源Vrefの供給が止まる。その結果発振部1は電流源40による発振継続に必要な最小電流が供給される定電流駆動の定常発振状態となる。さらに、発振部1からの出力信号Aは出力回路5から出力信号Cとして出力され、安定した信号出力状態となる。         When the start signal B of the start circuit 30 becomes L level, the NM 20 is turned off and the supply of the voltage source Vref to the oscillation unit 1 is stopped. As a result, the oscillation unit 1 is in a steady oscillation state of constant current drive in which the minimum current necessary for continuing the oscillation by the current source 40 is supplied. Furthermore, the output signal A from the oscillation unit 1 is output from the output circuit 5 as the output signal C, and a stable signal output state is achieved.

添付図面の図4は本発明の第3の実施形態を示すもので、第1の実施形態の発振部1のCMOSインバータの構成を変えたものである。第1のPMOSトランジスタPM1と第2のNMOSトランジスタNM1の直列接続からなるCMOSインバータを備え、さらにCMOSインバータにはPMOSトランジスタPM1のゲート電圧を生成するバイアス抵抗7と、AC的にPM1とNM1のゲート電圧を結合する帰還容量8を備えている。インバータ以外の構成は変えていないため、第1の実施形態と対応する構成要素に同一符号を付して、詳細な説明は省略する。         FIG. 4 of the accompanying drawings shows a third embodiment of the present invention, in which the configuration of the CMOS inverter of the oscillation unit 1 of the first embodiment is changed. The CMOS inverter includes a series connection of a first PMOS transistor PM1 and a second NMOS transistor NM1. The CMOS inverter further includes a bias resistor 7 for generating a gate voltage of the PMOS transistor PM1, and AC gates PM1 and NM1. A feedback capacitor 8 is provided to couple the voltage. Since the configuration other than the inverter is not changed, the same reference numerals are given to the components corresponding to the first embodiment, and the detailed description will be omitted.

添付図面の図5は本発明の第4の実施形態を示すもので、第1の実施形態の発振部1のCMOSインバータをNMOSインバータに変えたものである。第1のNMOSトランジスタNM1と第2のNMOSトランジスタNM2の直列接続からなるNMOSインバータを備え、さらにNMOSインバータNM2のソース及びゲートが高電位に接続されている。インバータ以外の構成は変えていないため、第1の実施形態と対応する構成要素に同一符号を付して、詳細な説明は省略する。         FIG. 5 of the accompanying drawings shows a fourth embodiment of the present invention, in which the CMOS inverter of the oscillation unit 1 of the first embodiment is changed to an NMOS inverter. The NMOS inverter NM2 includes a series connection of a first NMOS transistor NM1 and a second NMOS transistor NM2, and the source and gate of the NMOS inverter NM2 are connected to a high potential. Since the configuration other than the inverter is not changed, the same reference numerals are given to the components corresponding to the first embodiment, and the detailed description will be omitted.

添付図面の図6は本発明の第5の実施形態を示すもので、第1の実施形態の発振部1のCMOSインバータをNPNインバータに変えたものである。第1のNPNトランジスタNPN1と負荷抵抗9の直列接続からなるNPNインバータを備えている。インバータ以外の構成は変えていないため、第1の実施形態と対応する構成要素に同一符号を付して、詳細な説明は省略する。         FIG. 6 of the accompanying drawings shows a fifth embodiment of the present invention, in which the CMOS inverter of the oscillation unit 1 of the first embodiment is replaced with an NPN inverter. An NPN inverter comprising a series connection of a first NPN transistor NPN1 and a load resistor 9 is provided. Since the configuration other than the inverter is not changed, the same reference numerals are given to the components corresponding to the first embodiment, and the detailed description will be omitted.

添付図面の図7は本発明の第6の実施形態を示すもので、第2の実施形態の発振部1のCMOSインバータをPMOSインバータに変えたものである。第1のPMOSトランジスタPM1と負荷抵抗9の直列接続からなるPMOSインバータを備えている。尚、負荷抵抗9は第4の実施形態と同様にPMOSトランジスタPM2に変えてもよい。インバータ以外の構成は変えていないため、第2の実施形態と対応する構成要素に同一符号を付して、詳細な説明は省略する。         FIG. 7 of the accompanying drawings shows a sixth embodiment of the present invention, in which the CMOS inverter of the oscillation unit 1 of the second embodiment is changed to a PMOS inverter. A PMOS inverter is formed by series connection of a first PMOS transistor PM1 and a load resistor 9. The load resistor 9 may be changed to the PMOS transistor PM2 as in the fourth embodiment. Since the configuration other than the inverter is not changed, the same reference numerals are given to the components corresponding to those of the second embodiment, and the detailed description will be omitted.

他の起動回路としては、特許文献3の制御信号発生回路と同様な発振部1の出力信号Aのクロック数を計測して所定の数量になると発振起動信号を出力する計数回路とフリップフロップ回路で構成される起動回路や、電源印加や発振開始入力信号等の発振開始条件が満足されてから所定の時間後に発振起動信号を出力する定電流充電タイマー回路で構成される起動回路がある。尚計測時間は、対応する水晶によって3種程度に分けられる。この計測時間は、例えば3msec,8msec, 13msec等が適している。         As another start-up circuit, a counting circuit and a flip-flop circuit which measure the number of clocks of the output signal A of the oscillating unit 1 similar to the control signal generation circuit of Patent Document 3 and output an oscillation start signal when a predetermined number is reached. There is a starting circuit configured with a starting circuit configured, and a constant current charge timer circuit that outputs an oscillation starting signal after a predetermined time after the oscillation start conditions such as power supply application and an oscillation start input signal are satisfied. The measurement time is divided into about three types depending on the corresponding crystal. For example, 3 msec, 8 msec, 13 msec, etc. are suitable for this measurement time.

尚、インバータとして実施例に示した回路構成は一部のもので有り。実施例以外にも多種の回路構成がある。
The circuit configuration shown in the embodiment as an inverter is a part of it. There are various circuit configurations other than the embodiment.

1 発振部
2 水晶振動子
5 出力回路
7 バイアス抵抗
8 帰還容量
9 負荷抵抗
11 帰還抵抗
12,13 負荷容量
30 起動回路
31 プルダウン抵抗
32 プルアップ抵抗
33 DCカット容量
34 充放電容量
35 インバータ
40 電流源
PM1,PM20 PMOSトランジスタ
NM1,NM2 NMOSトランジスタ
NM20,NM30 NMOSトランジスタ
NPN1 NPNトランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 oscillator part 2 crystal oscillator 5 output circuit 7 bias resistance 8 feedback capacity 9 load resistance 11 feedback resistance 12 and 13 load capacity 30 starting circuit 31 pull-down resistance 32 pull-up resistance 33 DC cut capacity 34 charge / discharge capacity 35 inverter 40 current source PM1, PM20 PMOS transistor NM1, NM2 NMOS transistor NM20, NM30 NMOS transistor NPN1 NPN transistor

Claims (3)

インバータと、このインバータに並列に接続した帰還抵抗と、前記インバータの入力端子と出力端子のそれぞれに接続した負荷容量とを有し、圧電振動子に接続して発振信号を出力する発振部と、
前記発振部の発振起動後に発振起動信号を出す起動回路と、
前記発振部の電力供給手段として電圧源と電流源を持ち、
前記起動回路の発振起動信号が出ないときは前記電圧源をオンにして前記発振部に発振条件を満たす電圧を供給し、前記起動回路の発振起動信号が出たときは前記電圧源をオフにして前記発振部に発振継続に必要な最小電流を前記電流源から供給することを特徴とする発振用集積回路。
An oscillating unit having an inverter, a feedback resistor connected in parallel to the inverter, and a load capacitance connected to each of the input terminal and the output terminal of the inverter, and connected to the piezoelectric vibrator to output an oscillation signal;
A start circuit for outputting an oscillation start signal after oscillation start of the oscillation unit;
It has a voltage source and a current source as power supply means of the oscillation unit,
When the oscillation start signal of the start circuit is not output, the voltage source is turned on to supply a voltage satisfying the oscillation condition to the oscillation unit, and when the oscillation start signal of the start circuit is output, the voltage source is turned off. An oscillation integrated circuit that supplies the minimum current necessary for continuing oscillation to the oscillation unit from the current source;
前記起動回路は、前記発振部から出力される発振信号の振幅を検出して振幅が所定以上の大きさに達したとき発振起動信号を出し、前記発振信号の振幅が所定以上の大きさに達しないときには発振起動信号を止めることを特徴とする請求項1に記載の発振用集積回路。       The start-up circuit detects the amplitude of the oscillation signal output from the oscillation unit and outputs an oscillation start-up signal when the amplitude reaches a predetermined magnitude or more, and the amplitude of the oscillation signal reaches a predetermined magnitude or more 2. The integrated circuit for oscillation according to claim 1, wherein the oscillation start signal is stopped when not. 前記発振部からの発振信号を元にその外部に出力する信号を生成する出力回路を備え、前記出力回路は、前記起動回路の発振起動信号によってその外部に出力する信号の出力状態及び出力停止状態が制御されることを特徴とする請求項1に記載の発振用集積回路。


The output circuit includes an output circuit that generates a signal to be output to the outside based on an oscillation signal from the oscillation unit, and the output circuit is an output state and an output stop state of a signal to be output to the outside according to the oscillation activation signal of the activation circuit. The integrated circuit for oscillation according to claim 1, wherein is controlled.


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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111600483A (en) * 2020-07-23 2020-08-28 上海南麟电子股份有限公司 Switch driving circuit of DCDC converter

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