定的电压。节点VN1经由电阻RN与节点VN0连接，以电容CN与节点XIN耦合，因此其电压以节点VN0的电压为中心以与节点XIN相同的相位进行振动。同样地，节点VP0成为由恒流源40的电流II和PM0S晶体管P3的阈值电压VTH决定的电压。节点VP1经由电阻RP与节点VP0连接，以电容CP与节点XIN耦合，因此其电压以节点VP0的电压为中心以与节点XIN相同的相位进行振动。
[0033]当节点X0UT的电压为与电源VDD的电压最接近时，即PM0S晶体管P2导通时，节点VP1的电压比节点VP0的电压低。因此，PM0S晶体管P1的流过电流会比电流II多。进而，节点VN1的电压也会比节点VN0的电压低，因此NM0S晶体管N1的流过电流比电流II少。
[0034]另外，当节点X0UT的电压最接近电压VREG时，即NM0S晶体管N2导通时，节点VN1的电压会比节点VN0的电压高。因此，NM0S晶体管N1的流过电流比电流II多。进而，节点VP1的电压也会比节点VP0的电压高，因此PM0S晶体管P1的流过电流比电流II少。
[0035]因此，作为恒流逆变器，能够使由PM0S晶体管P1、P2、NM0S晶体管Nl、N2构成的振荡逆变器最适地动作，并且削减贯通电流。进而，能够使电流II最小，因此还可以削减偏置电路50的消耗电流，能够削减石英振荡电路的消耗电流。
[0036]另外，振荡逆变器的输出即节点X0UT的电压以电压VREG/2为中心进行振动，因此对电容CD和石英振动器60进行充放电的电流依赖于电压VREG。因此，通过减小电压VREG，使充放电电流最小，能够削减石英振荡电路的消耗电流。但是，恒压VREG需要设定为不小于振荡停止电压。
[0037][振荡开始时]
在振荡开始时，使信号S1在既定时间期间为低(Low)电平。
[0038]若信号S1成为低电平，则偏置电路50的PM0S晶体管P4导通，因此石英振荡电路100的驱动电流成为恒流源40的电流II和恒流源41的电流12之和。因驱动电流增加而流过PM0S晶体管P1和NM0S晶体管N1的电流会充分地变大，振荡逆变器的动作不以恒流逆变器那样进行动作，而是如由PM0S晶体管P2和NM0S晶体管N2构成的CMOS反相器那样进行动作。因此，石英振荡电路100可以稳定地加快振荡开始时间。
[0039]若信号S1为低电平，则恒压电路10的PM0S晶体管P13导通，因此NM0S晶体管N13导通，在恒压电路10的输出端子输出电源VSS的电压。因此，振荡逆变器的驱动电压成为电源VDD?电源VSS间的电压，因此能够稳定地加快振荡开始时间。
[0040]如以上说明的那样，石英振荡电路100在振荡开始时使振荡逆变器的驱动电流和驱动电压比通常动作时增加，从而能够稳定地加快振荡开始时间。因此，能够在通常动作时使振荡逆变器的驱动电流较小且使驱动电压较低，因此不会牺牲振荡开始时间而能够减小消耗电流。
[0041]此外，以恒流源41和PM0S晶体管P4说明了振荡开始时驱动电流增加的结构，但是也可以使用其他电路结构。例如，也可以在振荡开始时变更形成电流反射镜的NM0S晶体管N3和N1、PM0S晶体管P1和P2的镜像比(mirror rat1)。另外，也可以在振荡开始时使节点VN1与电源VDD连接，使节点VP1与电源VSS连接。
[0042]图4是示出本实施方式的石英振荡电路的恒压电路的其他例子的电路图。
[0043]恒压电路11从恒压电路10去掉了 PM0S晶体管P13，进而增加了 NM0S晶体管N14和 SW70o
[0044]NM0S晶体管N14的源极与节点VN5连接，栅极及漏极与节点VN4连接。SW70的一端与节点VN4连接，另一端与节点VN5连接，控制端子被输入信号S1。SW70例如在信号S1为高电平时导通、低电平时截止。
[0045][通常动作时]
在通常动作时，信号S1会成为高电平，因此SW70导通。因此，恒压电路11进行与恒压电路10的通常时同样的动作。
[0046][振荡开始时]
在振荡开始时，使信号S1在既定时间期间为低电平。
[0047]由于信号S1为低电平，所以恒压电路11的SW70截止。因此，在恒压电路11的输出端子，输出与PM0S晶体管P1UNM0S晶体管N12和NM0S晶体管N14的阈值电压VTH之和成比例的电压VREG。与通常动作时的电压相比，该电压VREG会增大NM0S晶体管N14的阈值电压VTH的量，因此能够加快振荡开始时间。
[0048]石英振荡电路在驱动电压高时有可能会转移到高次谐波振荡，但是恒压电路11输出的电压VREG是从通常动作时的输出电压增大NM0S晶体管N14的阈值电压VTH的量的电压，因此能够防止高次谐波振荡，且具有加快振荡开始时间的效果。
[0049]如以上说明的那样，石英振荡电路100在振荡开始时使振荡逆变器的驱动电流和驱动电压比通常动作时增加，从而能够稳定地加快振荡开始时间。因此，能够在通常动作时使振荡逆变器的驱动电流较小、使驱动电压较低，因此不会牺牲振荡开始时间而能够减小消耗电流。因此，本发明的石英振荡电路最适于需要低消耗电流且振荡开始时间稳定且短的石英振荡电路的电子钟表等。
[0050]此外，本实施方式的石英振荡电路的结构为一个例子，在不脱离权利要求书的范围内能够进行变形。
[0051]另外，也可以将偏置电路50兼用为丨旦压电路10的一部分电路。例如，将石英振荡电路100的节点VP0、VN0分别与恒压电路10的VP3、VN3连接。通过这样构成，能够缩小芯片面积。
[0052]另外，电阻RP、RN也可以取代电阻元件而使用传输门、电压跟随器电路等。
[0053]另外，对振荡开始时变更驱动电流及驱动电压这两者的情况进行了描述，但是也可以变更任一个。
[0054]标号说明
10、11恒压电路；
30差分放大电路；
40、41、42恒流源；
50偏置电路。
【主权项】
1.一种石英振荡电路，其特征在于: 具备石英振动器、反馈电阻、偏置电路、恒压电路、以及由恒流逆变器构成的振荡逆变器， 由基于来自所述偏置电路和所述石英振动器的输入信号的电流控制所述振荡逆变器，且通过所述恒压电路的输出电压来驱动所述振荡逆变器。2.如权利要求1所述的石英振荡电路，其特征在于: 所述振荡逆变器串联连接有与电流源晶体管构成逆变器的晶体管，所述电流源晶体管的栅极经由电阻与所述偏置电路的输出端子连接，且经由电容器与所述石英振动器的输入端子连接。3.如权利要求1所述的石英振荡电路，其特征在于: 在振荡开始时，使所述恒压电路的输出电压和基于所述输入信号的电流的至少任一个增加。4.一种电子钟表，具备权利要求1?3的任一项所述的石英振荡电路。
【专利摘要】本发明提供低消耗电流且振荡开始时间稳定且短的石英振荡电路。采用了这样的结构，即，具备石英振动器、反馈电阻、偏置电路、恒压电路、和由恒流逆变器构成的振荡逆变器，由基于来自偏置电路和石英振动器的输入信号的电流控制振荡逆变器，并且通过恒压电路的输出电压来驱动振荡逆变器。
【IPC分类】G04G19/00, H03H9/19
【公开号】CN105391419
【申请号】CN201510553989
【发明人】渡边考太郎, 见谷真
【申请人】精工电子有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年9月2日
【公告号】US20160065132