Кварцевый генератор

СОК)З СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9936 П 9) (11) 1)5 Н 03 В 5/36 Р) л п.,-Ы 1 ОПИСАН К ПАТЕНТУ ение "Ми е "ПО электронной вано в элекобретения; ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Производственное обьедиский часовой завод"(73) Акционерное предприятский часовой завод"(57) Изобретение относится ктехнике и может быть использтронных часах, Сущность и ОБРЕТЕНИЯ кварцевый генератор содержит М-канальные транзисторы 1, 2, Р-канальный транзистор 3, токозадающий резистор 4, Р-канальные транзисторы 5, 6, 7, резистор смещения 8, кварцевый резонатор 9, конденсатор колебательного контура 10, Р-канальный транзистор 11, й-канальные транзисторы 12, 13, 15, Р-канальные транзисторы 14, 16, конденсаторы 17, 18, 19, 20. Повышение коэффициента полезного действия генератора достигается за счет уменьшения потребления благодаря согласованию пар М и Р-канальных транзисторов, 3 ил.Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в электронных часах и других устройствах, работающих от автономных источников тока в условиях минимального потребления энергии.Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия генератора в установившемся режиме автокопебаний,Новизной предлагаемого технического решения является то, что введены четвертый М-канальный транзистор, исток которого подключен к шине питания, а затвор которого подключен к стоку первого М-канального транзистора; пятый М-канальный транзистор и пятый Р-канальный транзистор, исток которого подключен к общей шине, шестой М-канальный транзистор, шестой Р-канальный транзистор, второй конденсатор, который включен между затвором пятого М-канального транзистора и затвором третьего Й-канального транзистора, четвертый конденсатор, который включен между затвором третьего М-канального транзистора и затвором пятого Р-канального транзистора, пятый конденсатор, который включен между затвором пятого Р-канального транзистора и общей шиной, при этом исток пятого М-канального транзистора подключен к шине питания, сток пятого Й-канального транзистора соединен с истоком третьего Й-канального транзистора, сток четвертого Й-канального транзистора соединен со стоком шестого Р-канального транзистора и с затвором пятбго Р-канального транзистора, исток шестого Р-канального транзистора соединен со стоком третьего Р-канального транзистора, исток которого соединен со стоком пятого Р-канального транзистора, затвор шестого Р-канального транзистора подключен к затвору третьего Р-канального транзистора, затвор пятого И-канального транзистора соединен со стоком шестого й-канального транзистора, затвор которого подключен к затвору третьего М-канального транзистора и к затвору третьего Р-канэльного транзистора, исток шестогоЙ-канального транзистора соединен с истоком шестого Р-канального транзистора, подложки всех Р-канальных транзисторов подключены к общей шине, подложки всех Н-канальных транзисторов подключены к шине питания, а сток четвертого Р-канального транзистора соединен с затвором пятого Й-канального транзистора.Нэ фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого генератора; на фиг. 2 представлены графики изменения напряжений в установившемся5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 режиме автоколебаний; на фиг, 3 представлены графики изменения тока потребления в установившемся режиме автоколебаний,Кварцевый генератор содержит первый 1 и второй 2 й-канальные транзисторы, истоки которых подключены к шине питания, затворы объединены и подключены к стоку первого й-канального транзистора, первый Р-канальный транзистор 3, сток которого подключен к стоку первого И-канального транзистора, а исток через токозадающий резистор 4 подключен к общей шине, второй Р-канальный транзистор 5, затвор которого обьединен с его стоком и затвором первого Р-канального транзистора и подключен к стоку второго И-канального транзистора, а исток подключен к общей шине, третьи М- и Р-канальные транзисторы 6, 7, стоки которых объединены и являются выходом генератора, при этом между выходом генератора и затвором третьего Р-канального транзистора (вход генератора) включены резистор смещения 8 и кварцевый резонатор 9, между выходом генератора и общей шиной включен первый конденсатор колебательного контура 10, четвертый Р-канальный транзистор 11, исток которого подключен к общей шине, затвор - к стоку второго Р-канального транзистора, четвертый М-канальный транзистор 12, исток которого подключен к шине питания, затвор - к стоку первого И-канального транзистора, пятые М- и Р-канальные транзисторы 13, 14, включенные соответственно между шиной питания и истоком третьего К-канального транзистора и общей шиной и истоком третьего Р-канального транзистора, при этом затвор пятого М-кэнальноготранзистора подключен к стоку четвертого Р-канального транзистора, а затвор пятого Р-канального транзистора - к стоку четвертого М-канального транзистора, шестые Й- и Р-канальнь 1 е транзисторы 15, 16, затворы которых объединены и подключены к входу генератора, истоки объединены и подключены к выходу генератора, а стоки - соответ- ственно к затвору пятого Й-канального и пятого Р-канального транзисторов, второй конденсатор 17, включенный между шиной питания и затвором пятого Й-канального транзистора, третий конденсатор 18, включенный между затвором пятого М-канального транзистора и затвором третьего Й-канального транзистора, который. подключается ко входу генератора, четвертый конденсатор 19, подключенный между входом генератора и затвором пятого Р-канального транзистора, пятый конденсатор 20, включенный между затвором пятого Р-канального транзистора и общей шиной, причем подложки всех Р- и й-канальных трэн- чения разности напряжений, равного порозисторов подключены соответственно к об- говому напряжению Й-канального транзищей шине и шине питания, стора,транзистор 15 открывается иКварцевый генератор работает следую- происходит в это время разряд конденсатощим образом. 5 ра 17 через транзисторы 15, 6 и 13. АналоС помощью токозадающего резистора 4 гично при достижении между сигналами насхемой двойного токового зеркала обеспе- входе и выходе генератора мгновенного чивается ток через транзисторы 1 и 3 в не- значения разности напряжений.,равного по- сколько наноампер, При этом напряжение роговому напряжению Р-канального транзатвор-исток й-канального транзистора 1 10 зистора,транзистор 16 открывается и будет обеспечивать его работу в подпорого- происходит в зто время разряд конденсатовой области ВАХ. Через транзисторы 2, 5 ра 20 через транзисторы 16, 7 и 14, Таким (вторую ветвь схемы двойного токового зер- образом, в процессе колебаний будет прокала) также будет протекать ток в несколько исходить постепенный разряд конденсатонаноампер и напряжение затвор-исток Р ров 17 и 20 и следовательно, рабочая точка канального транзистора 5 будет обеспечи- транзистора 13 будет смещаться от нулевовать его работу в подпороговой области го значения к минусу источника питания, а ВАХ. рабочая точка транзистора 14 будет смеПосле включения источника питания че- щаться от минуса источника питания к нулю.рез транзисторы 11, 12 потенциалы затво Причем степень смещения рабочих точек ров транзисторов 13 и 14 станут равными транзисторов 13 и 14 определяется разно- соответственно нулю и напряжению пита- стью напряжений на входе и выходе генерания, чем обеспечивается открытое состоя- тора. 8 этом случае рабочие точки ние последних. Причем подключение транзисторов 13 и 14 будут находиться глузатворов транзисторов 11 и 12 соответст боко в подпороговой области их ВАХ, чемвенно к затворам транзисторов 5 и 1 обес- обеспечивается работа КМОП ИУ в классепечит работу транзисторов 11 и 12 в "С", исключающем протекание постоянной подпороговой области ВАХ, т,е. их сопро- составляющей тока, При этом переменная тивление достаточно велико и не будет шун- составляющая входного сигнала подается тирования колебательного контура по 30 на затворы транзисторов 13, 14,накладывавходу. генератора, Через открытце транзи- ясь на их рабочие точки через разделительсторы 13 и 14 напряжение питания подается нце конденсаторы 18, 19 фиг, 2),. к транзисторам б и 7. Происходит заряд Моделирование генератора с помощьюконденсатора 10,Через резисторсмещения системы аналогового моделирования8 потенциал с выхода генератора подается 35 "ЯРСЕ" показало, что через КМОП ИУ вна его вход, т.е. на затворы транзисторов 6 установившемся режиме автоколебаний не и 7; . протекает постоянная составляющая токаТаким образом, после окончания пере- фиг. 3). За счет этого по отношению к про ходных процессов на входе и выходе гене- тотипу повышается коэффициент полезногоратора устанавливается напряжение, 40 действия генератора. Дополнительным по- равное половине напряжения источника пи- " ложительным свойством заявляемого усттания(транзисторы 6,7 и 13,14 составляют . ройства является снижение влияния согласованные пары), а на затворах транзи- . разброса параметров элементов схемы насторов 13 и 14 - соответственно ноль и на- величину потребляемого тока, т,к. положе- .пряжение питания, чем создаются условия 45 ниерабочихточектранэисторов 13,14 опредля запуска генератора. Для обеспечения - деляется разностью входного и выходного надежногозапуска генератора транзисторы напряжений, которая, в свою очередь, зави, 7 и 13, 14 выбираются достаточно мощны- сит от уровня смещения рабочих точек этих ми (О// =1 - 2 для М-канальных транзисто-транзисторов.ров и Ю/Е=2 - 4 для Р-канальных 50 ф о р м ул а и 3 о б р е.те н и я транзисторов). Кварцевый генератор, содержащий перНеобходимо отметить, что транзисторы вый и второй М-канальные транзисторы, ис 15 и 16 будут находиться в закрытом состо- токи которых подключены к шине питания, янии, чем исключается шунтирование имиа затворы которых подключены к стоку перколебательного контура, 55 ваго й-канального транзистора, первый РПри запуска генератора амплитуда ко- канальный транзистор, сток котороголебаний напряжений на входе и выходе бу- подключен к стоку первого й-канальногодет возрастать. Так как сигналы на входе и транзистора, второй Р-канальный транзивыходе генератора противофазны, то при стор, затвор которого обьединен с его стодостижении между ними мгновенного зна- ком и затвором первого Р-канальноготранзистора и подключен к стоку второго И-канального транзистора, третий М-канальный транзистор и третий: Р-канальный транзистор, четвертый Р-канальный транзистор, исток которого подключен к 5 общей шине, а затвор - к стоку второго Р-канального транзистора, первый конденсатор, который включен между стоком третьего Й-канального транзистора и общей шиной, первый резистор и кварцевый резо натор, первые выводы которых подключены к стоку третьего М-канального транзистора и стоку третьего Р-канального транзистора, который является выходом кварцевого генератора, при этом исток первого Р-канально го транзистора через второй резистор подключен к общей шине, исток второго Р- канального транзистора подключен к общей шине, вторые выводы кварцевого резонатора и первого резистора соединены с затво ром третьего Р-канального транзистора, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью . повышения КПД, введены четвертый И-канальный транзистор, исток которого подключен к шине питания, а затвор которого 25 подключен к стоку первого И-канального транзистора, пятый Й-канальный транзистор и пятый Р-канальный транзистор, исток которого подключен к общей шине, шестой М-канальный тра.нзистор, шестой Р канальный транзистор, второй конденсатор, который включен между шиной питания и затвором пятого К-канального транзистора, третий конденсатор, который включен между затвбром пятого К-канального траниск зистора и затвором третьего Й-канального транзистора, четвертый конденсатор, который включен между затвором третьего Й-канального транзистора и затвором пятого Р-канального транзистора, пятый конденсатор, который включен между затвором пятого Р-канального транзистора и общей шиной, при этом исток пятого Й-канального транзистора подключен к шине питания, сток пятого Й-канального транзистора сое-динен с истоком третьего И-канального транзистора, сток четвертого М-канального транзистора соединен с стоком шестого Р- канального транзистора и с затвором пятого Р-канального транзистора, исток шестого Р- канального транзистора соединен со стоком третьего Р-канального транзистора, исток которого соединен со стоком пятого Р-канального транзистора, затвор шестого Р-канального транзистора подключен к затвору третьего Р-канальйого транзистора, затвор пятого К-канального транзистора соединен со стоком шестого й-канального транзистора, затвор которого подключен к затвору третьего Й-канального транзистора и к затвору третьего Р-канального транзистора. исток шестого И-канального транзистора соединен с истоком -шестого Р-канального транзистора, подложки всех Р-ка нальныхтранзисторов подключены к общей шине, подложки всех К-канальных транзисторов подключены к шине питания, а сток четвертого Р-канального транзистора соединен с затвором пятого К-канального транзистора..Гагарина, 101 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужго каз 1301 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 45