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公開番号2025079513
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-22
出願番号2023192235
出願日2023-11-10
発明の名称水晶発振回路
出願人ローム株式会社
代理人弁理士法人レクスト国際特許事務所
主分類H03B 5/32 20060101AFI20250515BHJP(基本電子回路)
要約【課題】電源電圧低下時のインバータの利得を確保しつつ電源電圧が高い状態における消費電流を抑えることが可能な水晶初声院回路を提供する。
【解決手段】水晶振動子に接続され、水晶振動子の振動に基づいて発振する発振回路であって、電源電圧の電圧値が所定の基準値よりも低い場合には第1の電圧レベルを有し、電源電圧の電圧値が所定の基準値よりも高い場合には第2の電圧レベルを有する比較結果信号を出力する電圧比較回路と、定電流を送出するバイアス電流源を含む電流レギュレータ回路と、縦列に接続された第1導電型の第1トランジスタ及び第2導電型の第2トランジスタから構成され、比較結果信号が第1の電圧レベルである場合には電源電圧の変動に応じて変化する電流の供給を受けて発振し、比較結果信号が第2の電圧レベルである場合には定電流に応じた電流の供給を受けて発振する発振インバータと、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水晶振動子に接続され、前記水晶振動子の振動に基づいて発振する発振回路であって、
電源電圧の電圧値が所定の基準値よりも低い場合には第１の電圧レベルを有し、前記電源電圧の電圧値が前記所定の基準値よりも高い場合には第２の電圧レベルを有する比較結果信号を出力する電圧比較回路と、
定電流を送出するバイアス電流源を含む電流レギュレータ回路と、
縦列に接続された第１導電型の第１トランジスタ及び第２導電型の第２トランジスタから構成され、前記比較結果信号が前記第１の電圧レベルである場合には前記電源電圧の変動に応じて変化する電流の供給を受けて発振し、前記比較結果信号が前記第２の電圧レベルである場合には前記定電流に応じた電流の供給を受けて発振する発振インバータと、
を有することを特徴とする水晶発振回路。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記電源電圧の供給ラインと前記第１トランジスタの一端との間に接続され、制御端に前記比較結果信号に応じた電圧の印加を受けてる前記第１導電型の第３トランジスタを含み、
前記発振インバータは、前記第３トランジスタの制御端に印加される電圧に基づいて、前記電源電圧の電圧値に応じた電流量を有する電流、又は前記定電流をカレントミラーした電流の供給を受けることを特徴とする請求項１に記載の水晶発振回路。
【請求項３】
前記比較結果信号の入力を受けて相補的にオン及びオフとなる一対のトランジスタからなるインバータを含み、前記比較結果信号の電圧レベルを前記電流レギュレータ回路の出力に応じた電圧レベルに変換して出力する電圧調整回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の水晶発振回路。
【請求項４】
前記電圧調整回路は、入力と出力との間に前記インバータに対して並列に接続された容量素子を有することを特徴とする請求項３に記載の水晶発振回路。
【請求項５】
電流レギュレータ回路は、
第１端が前記電源電圧の電圧供給ラインに接続され、且つ第２端が前記バイアス電流源の一端に接続された前記第１導電型の第４トランジスタと、
非反転入力端が前記第４トランジスタの前記第２端及び制御端に接続され、出力端及び反転入力端が帰還接続された第１アンプと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の水晶発振回路。
【請求項６】
前記電流レギュレータ回路は、
複数の縦列接続されたトランジスタから構成され且つ一端が前記電源電圧の電圧供給ラインに接続されるとともに他端が前記バイアス電流源の一端に接続された基準電圧生成回路と、
非反転入力端が前記基準電圧生成回路の他端に接続され、出力端及び反転入力端が接続されたアンプと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の水晶発振回路。
【請求項７】
前記電流レギュレータ回路は、
複数の縦列接続されたトランジスタから構成され且つ一端が前記電源電圧の電圧供給ラインに接続されるとともに他端が前記バイアス電流源の一端に接続された基準電圧生成回路と、
非反転入力端が前記基準電圧生成回路の他端に接続されたアンプと、
一端が前記電源電圧の電圧供給ラインに接続され且つ他端が前記アンプの反転入力端に接続された第１の抵抗素子と、
一端が前記第１の抵抗素子の他端及び前記アンプの前記反転入力端に接続され、他端が前記アンプの出力端に接続された第２の抵抗素子と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の水晶発振回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶発振回路に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
ＭＣＵ（Micro Controller Unit）等の処理装置のクロックソースとして、水晶発振回路が用いられている。水晶発振回路の発振時における消費電流を抑えるため、定電圧を出力するレギュレータを設け、レギュレータから供給される定電圧によって水晶発振回路を発振駆動する構成を有する発振装置が採用されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００８－２３６６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術のような構成の回路では、発振回路用のレギュレータ及びその安定化容量を接続するための端子が別途必要となる。このため、省ピンのＭＣＵ等では端子の確保が困難になる場合があるという問題があった。
【０００５】
また、レギュレータを用いる代わりに、電源電圧と発振インバータとの間に電流ソースを挿入することにより消費電流の低減を図る構成も考えられるが、かかる構成の回路では、必然的に動作電圧範囲が狭くなる。このため、電源電圧が下がると発振段のインバータの利得が足りずに発振が止まってしまう虞があるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、端子数の増加を抑えるとともに、電源電圧低下時のインバータの利得を確保しつつ電源電圧が高い状態における消費電流を抑えることが可能な水晶発振回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る水晶発振回路は、水晶振動子に接続され、前記水晶振動子の振動に基づいて発振する発振回路であって、電源電圧の電圧値が所定の基準値よりも低い場合には第１の電圧レベルを有し、前記電源電圧の電圧値が前記所定の基準値よりも高い場合には第２の電圧レベルを有する比較結果信号を出力する電圧比較回路と、定電流を送出するバイアス電流源を含む電流レギュレータ回路と、縦列に接続された第１導電型の第１トランジスタ及び第２導電型の第２トランジスタから構成され、前記比較結果信号が前記第１の電圧レベルである場合には前記電源電圧の変動に応じて変化する電流の供給を受けて発振し、前記比較結果信号が前記第２の電圧レベルである場合には前記定電流に応じた電流の供給を受けて発振する発振インバータと、を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の実施例１に係る水晶発振回路の構成を示す回路図である。
第１の比較例の水晶発振回路の構成を示す回路図である。
第２の比較例の水晶発振回路の構成を示す回路図である。
第３の比較例の水晶発振回路の構成を示す回路図である。
実施例１に係る水晶発振回路における電源電圧と消費電流との関係を示すグラフである。
電源電圧の時間変化を示すグラフである。
発振段に供給される電圧のスロープ調整回路の有無に応じた変化を示すグラフである。
スロープ調整回路がない場合の発振インバータの出力波形を示すグラフである。
スロープ調整回路がない場合のクロック信号の波形を示すグラフである。
スロープ調整回路がある場合の発振インバータの出力波形を示すグラフである。
スロープ調整回路がある場合のクロック信号の波形を示すグラフである。
実施例２に係る電流レギュレータ回路の構成を示す回路図である。
実施例２の基準電圧回路の回路例を示す図である。
実施例２の基準電圧回路の回路例を示す図である。
実施例例２のアンプ回路の回路例を示す図である。
高周波帯域発振における第２の比較例の消費電流特性を示すグラフである。
高周波帯域発振における第３の比較例の消費電流特性を示すグラフである。
実施例２の水晶発振回路の高周波帯域発振における消費電流特性を示すグラフである。
高周波帯域発振における第２の比較例、第３の比較例及び本発明の実施例２の回路の負性抵抗特性を示すグラフである。
電流レギュレータ回路の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下の各実施例における説明及び添付図面においては、実質的に同一または等価な部分には同一の参照符号を付している。
【実施例】
【００１０】
図１は、本発明の実施例１に係る水晶発振回路１００の構成を示す回路図である。水晶発振回路１００は、水晶振動子ＸＴＡＬととともに水晶発振器を構成する回路である。水晶発振回路１００は、接続端子ＸＴ０及びＸＴ１を有し、各接続端子を介して水晶振動子ＸＴＡＬの一端及び他端にそれぞれ接続される。
（【００１１】以降は省略されています）

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