Кварцевый генератор Советский патент 1988 года по МПК H03B5/36 

(21)4218572/24-09

(22)31.03.87

(46) 23.09.88, Бюл. № 35

(71)Минский радиотехнический институт

(72)А.И.Корзун, С.Д.Шпота, Н.Н.Ани- симов и А.П.Разумовский

(53)621.373.5(088.8)

(56)Патент Швейцарии № 641316, ;кп. Н 03-В 5/36, 1984.

Патент США № 4211985, кл. 331-116, 1980-.

(54)КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР

(57)Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в электронных часах. Цель изобретения - уменьшение времени запуска кварцевого г-ра. T-i содержит инвертирующие усилители (ИУ) 1 и 2, четырехполюсник 3 обратной связи с

кварцевым резонатором, п - канальные МОП-транзисторы 4 и 5, р - канальные МОП-транзисторы 6 и 7, конденсаторы 8-10 и резисторы 11 и 12. При изменении напряжения питания (НП) амплитуда колебаний на вьтходе г-ра поддер живается в заданньпс пределах. Увеличение НП приводит к возрастанию тока ИУ 1, увеличению амплитуда, более раннему отпиранию МОП-транзистора 4 и более глубокому запиранию МОП-транзисторов 5 и 7. При qHHseHMH НП МОП- транзистор 4 открывается позже или не открывается совсем, МОП-транзисторы 5 и 7 приоткрываются и коэф. усиления ИУ возрастает, что приводит к стабилизации амплитуды выходных колебаний. Цель достигается за счет обеспечения максимального коэф-.- усиления ИУ 1. 1 ил.

Ш

(Л

Изобретение относится к электрон- ной технике и может быть использовано в электронных часах

Цель изобретения - уменьшение времени запуска

На чертаке-приведена принципиальная злектрическсоя схема кварцевого генератора

Кварцевый генератор содерш т пер- вый 1 и второй 2 инвертирующие усилители, четырехполюсник 3 обратной связи с кварцевым резонатором, первы

4и второй 5 п-канальные МОП-транзисторы, первый 6 и второй 7 р канальны МОП-транзисторы5 первый 8, второй 9

и третий 10 конденсаторы;, первый 11 и второй 12 резисторы. Первый .инвертирующий усилитель 1 содержит п-ка- нальный МОП-транзистор 13; р-каналь™ Hbrfi МОП-транзистор 14 резисторы 15 и 16J конденсаторы 17 и 18„ Второй инвертирующий усилитель 2 содержит п-кан;алы-1ый МОП-транзистор 19, р-ка нальнь1Й МОП-транзистор 20,

Кварцевьй геиенатор работает сле- образом

При подаче напряжения -Е, на шину питания кощ1,енсаторы 17 и 18 первого инвертирующего усилителя 1 разряжаются j п-каиальный МОП-транзистор 13 первого инвертируютцего усзгшителя 1 опирается. Потенциал истока второго п-канального МОП-транзистора 5 ста™ новится равным Е, также отпира- ется и соединяет стоки п- и р--каналь ных МОП-транзисторов 13 и 14 первого инвертирующего усилителя 1 При зтом потенциал второго р--канального МОП- транзистора 7 стремится к Efi/2 и он открывается

Так как кгшрянсения на затворах второго п-какального МОП-транзистора

5и второго р канального МОП-транзис тора 7 по больше напряжений н их стоках, то рарочие токи находятся

в крутой области волыамперной ха- рактеристики и сопротивление каналов малО;, Поэто напряжения ка стоках п- и р-канальных МОП-транзисторов 13 и 14 первого инвертирующего усилител 1 отличаются незначительно и равны приблизительно ,. чврез них протекает значительный начальный TOKs а коэффи:циент усиления первого инвертирующего усилителя 3 максимальный, что позволяет уменьшить время запуска,,

„

15:

0 5

0 з0

д

0

5

При превышении разности напряжений на затворе и стоке п-канального МОП- транзистора 19 второго инвертирующего усилителя 2 порогового напряжения первого п-канального МОП-транзистора 4 последний отпирается и третий конденсатор 10 получает заряд, опредепяемьй временем нахождения каналов п-канального МОП-транзистора 19 второго ин- вертируюгцег О ус илителя 2 и первого п-канального МОП-транзистора 4 в открытом состоянии и сопротивлением открытых каналов.

Сопротивление третьего резистора 12 выбирают таким, что постоянная времени разряда третьего конденсатора 10 существенно больше постоянной времени заряда, поэтому по мере заряда третьего конденсатора 10 первый р-канальнь Й МОП-транзистор 6 начинает отпираться. Одновременно сопротивление каналов второго р-канального МОП-транзис тора V и второго п-канального МОП-транзистора 5 начинает воз- . растатьо Это приводит к снижению токов j потребляемых первым 1 и вторым 2 инвертирующими усилителями. При соответствующем выборе параметров первого 4 и второго 5 п-канальных МОП- транзисторова первого 6 и второго 7 р-канальных МОП-транзисторов и сопротивления первого П и второго 12 рези cTopOBj рабочие точки п- и р-канальных МОП-транзисторов 13 и 14 первого инвертирующего усилителя 1 и п- и р-канальных .МОП-транзисторов 19 и 20 второго инвертирующего усилителя 2 , устанавливаются в подпороговых областях вольтамперной характеристики, обеспечивая режим работы первого 1 и второго 2 инвертирующих усилителей в классе Б или С„

Энергия необходимая для поддержания колебаний в четырехполюснике Зр наполняется через первый 8 и второй 9 конденсаторы. Резисторы 15 и 16 и конденсаторы 17 и 18 первого инвертирующего усилителя 1 обеспечивают реж.им по постоянному току.

Предлагаемый кварцевый генератор позволяет поддерживать амплитуду колебаний на выходе в заданных пределах при изменении напряжения питания, так как увеличение напряжения пита- Щ1я приводит к возрастанию тока первого инвертирующего усилителя 1, увеличению амплитуды, более раннему отпиранию первого п-канального МОП-транзистора 4 и более глубокому запиранию второго п-канального МбП-транэис тора 5 и второго р-канального МОП- транзистора 7. При скиже гаи напряже- ния питания первый п-каналъный транзистор 4 открывается позже или не открывается совсем, второй п-каналь- ньй МОП-транзистор 5 и второй р-ка- нальный МОП-транзистор 7 приоткрываются, коэффициент усиления первого инвертирующего усилителя 1 возрастает, что приводит к стабилизации амплитуды выходных колебаний.

Формула изобретения

Кварцевый генератор, содержащий первый и второй инвертирующие усилители и четырехполюсник обратной свя- аи с кварцевым резонатором, выход которого подключен к входу первого инвертирующего усилителя, при этом первый инвертирующий усилитель состоит из п-канального МОП-транзистора и р-канального МОП-транзистора, затвор и стоки каждого из которых соединены .через соответствующие резисторы, а-к затворам каждого из которых подключены первые выводы соответствую- щих конденсаторов, вторые выводы которых объединены и являются входом первого инвертирующего усилителя, исток и подложка п-канального транзистора первого инвертирующего усилите- ля подключены к шине питания, исток и подложка р-канального МОП-транзистора первого инвертирующего усилителя подключены к общей щине, второй инвертирующий усилитель состоит из п-канального МОП-транзистора и р-ка нального МОП-транзистора, стоки которых объединены и являются выходом кварцевого генератора, а истоки и затворы каждого из которьсх подключен соответственно к шине питания и обще шине, отличающийся тем, что, с целью, уменьшения времени запуска, введены первый и второй п-канальные МОП-транзисторы, первый и второй р-каналыше МОП-транзисторы, первый, второй и третий конденсаторы первый и второй резисторы, при этом затвор, а также объединенные исток и под,пожка первого п-каналъного МОП- транзистора подключены соответственн к затвору и стоку п-канального, транзистора второго инвертирующего усилителя, сток первого п-канального МОП- транзистора подкл5очен к затворам второго п-канального МОП-транзистора и первого р-канального МОП-транзистора сток второго р-канального МОП-транзистора, исток второго п-канального МОП-транзистора и затвор пер вого п- канального МОП-транзистора подключены к стоку п-канального МОП-транзистора первого инвертирующего усилителя, исток второго р-канального МОП-транзистора и сток второго п-канального МОП-транзистора подключены к стоку р- канального МОП-транзистора первого инвертирующего усилителя и затвору р- канального МОП-транзистора втЪрого инвертирующего усилителя, ис ток и подложка первого р-канального МОП- транзистора подключены к общей щине, подложка второго п-канального МОП- транзистора и подложка второго р-канального МОП-транзистора подключены соответственно к шине питания и общей шине, первый и второй конденсаторы включены между входом четырехполюсника обратной связи с кварцевым резонатором и стоком, соответственно, п-канального МОП-транзистора и р-канального МОП-транзистора первого инвертирующего усилителя, первый резистор включен между стоком первого р-канального МОП транзистора и щиной питания, второй резистор и третий конденсатор включены между затвором первого р канального МОП-транзистора и общей шиной, а затвор второго р- канального МОП-транзистора соединен с стоком первого р-канального МОП- транзистора,