[发明专利]振荡电路中的负载电容的决定方法、振荡电路及电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于实现低功耗的振荡电路的负载电容的决定方法、振荡电路及电子设备。

背景技术

在时钟、便携电话等便携设备中，要求装入了石英(水晶)振动器的振荡电路的驱动功率的减小、低功耗化。

图3示出使用石英振动器的典型振荡电路，具有CMOS反相器IV01、与CMOS反相器IV01的输入端子XCIN与输出端子XCOUT之间连接的石英振动器X2、负载电容Cg以及负载电容Cd。

另外，在CMOS反相器IV01的PMOS晶体管PM11的源极与第1电源端子之间，以及CMOS反相器IV01的NMOS晶体管NM11与第2电源端子之间，连接有限制激振石英振动器X2的驱动电流的驱动电流调整用电阻元件r1及r2。

近年来要求便携设备等所搭载的振荡电路低功耗化，而为此需要降低振荡电路中的石英振动器的驱动电流Ios。为此，考虑减小振荡电路中的CMOS反相器的互导Gm。然而，减小互导Gm时，振荡电路的振荡余量有可能降低。

振荡电路的振荡余量M，由下式(1)给出。

M＝|-Gm|/{(ω²Cg·Cd)×(1/R1(max))}＝|RL|/R1(max)...(1)

ω是振荡频率的角频率、RL是负电阻(負性抵抗)、R1(max)是石英振动器的有效电阻R1的最大值、要求振荡余量M为5以上的值。

在此，可知为了减小互导Gm且维持振荡电路的振荡余量M，只要减小与振荡电路的外部连接的外接负载电容Cg、Cd即可。此外，外接的负载电容Cg、Cd与振荡电路整体的负载电容CL之间，存在

CL＝Cs+Cg×Cd/(Cg+Cd)...(2)

的关系。在此Cs是设在振荡电路的寄生电容。

即，由现有可知若减小负载电容CL，则能够维持振荡余量M且降低驱动电流Ios。

专利文献1：日本特开2008-205658号公报

发明内容

以往，在设计振荡电路时，基于经验规则变更负载电容CL、负电阻RL，找出驱动电流Ios变低的负载电容CL、负电阻RL。然而在该方法中，振荡电路的设计需要大量的时间。因此，本发明的目的在于，提供有效率地导出能降低驱动电流Ios的负载电容CL的方法。

本发明是振荡电路中的负载电容CL的决定方法，其特征在于，在以负电阻RL1时的振荡电路的驱动电流为Ios1、负载电容值为CL1的情况下，利用CL2＝CL1×(Ios2/Ios1)^1/2决定用于实现振荡电路的驱动电流Ios2(＜Ios1)的负载电容CL2。

依据本发明，能提供用于实现低功耗的振荡电路的负载电容CL的决定方法。

附图说明

图1是示出振荡电路的负载电容CL与驱动电流Ios的关系的图表。

图2是说明振荡电路中的合成反馈电阻的图。

图3是示出使用振动器的振荡电路的图。

图4是示出图3中的输入输出端子间XCIN及XOUT间的石英振动器侧的等效电路的图。

图5是示出构成负载电容CL的电容的图。

图6是示出振荡电路中的驱动电流与负载电容CL的关系的图。

图7是示出负载电容与负电阻的关系的图表。

图8是示出对于各种Rfmin的最小反馈电阻值RFmin以及最大负电阻值Rlmax的图。

标号说明

11石英振动器；12CMOS反相器；13低电流源；51反馈电阻；52泄漏电阻。

具体实施方式

以下，参照图1～8，对能适用本发明的实施方式进行说明。

图1是示出负电阻RL＝1MΩ时的负载电容CL与石英振荡电路的驱动电流Ios的关系的图表。这样，减小负载电容CL时驱动电流Ios降低，因而能够降低石英振荡电路的驱动电流。因此在本实施方式中，对如何决定能实现低的驱动电流Ios的负载电容CL、负电阻RL进行说明。

首先，用Ios＝Gm×(V-Vth)表示驱动电流Ios，利用上式(1)，若以Cg＝Cd＝2CL，则成为|RL|＝|Gm|/(2ωCL)²...(3)。

由此，可知驱动电流Ios与(CL)²成比例。

即，成为Ios＝a×(CL)²...(4)(a为常数、随RL的设定值变化)。此外，在此使负电阻RL固定。