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CN1578112A - 振荡电路和包括振荡电路的电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能够进一步减小功率消耗的振荡电路。该振荡电路包括：例如石英振荡器之类的压电振荡器，用于产生以固有频率振荡的电压；反相器，用于放大该振荡电压；施密特触发电路，用于整形反相器输出的波形并输出振荡输出信号；以及与来自电池的电源线相连的恒流源，用于向反相器和施密特触发电路的电源提供电流。

Description

振荡电路和包括振荡电路的电子设备
技术领域
本发明涉及一种使用压电振荡器的振荡电路和包括具有时钟功能的半导体集成装置的电子设备，所述具有时钟功能的半导体集成装置包括该振荡电路。
背景技术
存在具有时钟功能以实时显示或记录时间的多种传统电子设备，例如数字摄像机。为了实现这种时钟功能，通常包含针对时钟的振荡电路，通过振荡电路的恒定振荡来计时，即使并没有使用该电子设备。因此，如果该电子设备用于便携式用途，则需要振荡电路具有较低的功率消耗，以使用于电源的电池不会轻易地耗尽电能。
图4所示的振荡电路是一种试图减小功率消耗的传统振荡电路。该振荡电路101包括压电振荡器104，用于产生以固有频率振荡的电压；反相器111，用于放大该振荡电压；反馈电阻105；负载电容器106和107；以及与来自电池103的电源线110相连的恒压源115，用于向反相器111的电源提供恒定的电压。对于用于计时的内部电路113，其电源与振荡电路101的电源线110相连，将振荡电路101的反相器111的输出输入到所述内部电路113。在该振荡电路101中，将由恒压源115输出的恒定电压设置为能够在其上操作反相器111的最小电压，从而减小了振荡电路101的功率消耗。
图5所示的振荡电路是另一种试图减小功率消耗的传统振荡电路。该振荡电路102包括恒流源114，代替了上述振荡电路101的恒压源115。在该振荡电路102中，当短路电流流经反相器111时，通过由恒流源114来限制电流，来尝试减小功率消耗。
发明内容
如上所述，减小功率消耗是关键问题，为此采取了许多措施。
图6示出了例如数字摄像机之类的电子设备的框图。该电子设备80包括模拟信号处理LSI 85、数字信号处理LSI 86、液晶显示器87、用于向这些元件供电的主电池、包括振荡电路的具有时钟功能的LSI84、用于向该LSI 84供电的备用电池82、以及用于防止反向电流的整流装置(二极管)83。当使用电子设备时，主电池81向模拟信号处理LSI 85和其它组件供电，并且经过整流装置83向备用电池82充电。对于该备用电池82，例如，可以使用可充电电池和二次锂电池。对于具有时钟功能的LSI 84的振荡电路，采用了用于减小功率消耗的上述措施。
但是，即使使用了上述振荡电路，也很难实现电子设备所需的功率消耗的充分减小，这是由于电子设备尺寸的减小导致可充电电池尺寸的减小而引起了电池容量的减小、以及由于重复充电引起的电池容量的减小。
从前述角度出发，本发明的目的是提供一种能够进一步减小功率消耗的振荡电路。
为了解决上述问题，根据本发明的振荡电路包括压电振荡器，用于产生以固有频率振荡的电压；反相器，用于放大该振荡电压；施密特触发电路，用于整形反相器输出的波形并输出振荡输出信号；以及与来自电池的电源线相连的恒流源，用于向反相器和施密特触发电路的电源提供电流。
根据本发明的振荡电路还包括两个独立的恒流源，一个用于向反相器的电源提供电流，另一个用于向施密特触发电路的电源提供电流。
在根据本发明的振荡电路中，与恒流源相连的施密特触发电路整形反相器的输出波形，并向内部电路输出振荡输出信号，从而减小了电流消耗，并且能够进一步减小功率消耗。
附图说明
图1是示出了根据本发明实施例的振荡电路的电路图；
图2是其详细的电路图；
图3是示出了根据本发明另一个实施例的振荡电路的电路图；
图4是示出了现有技术的振荡电路的电路图；
图5是示出了现有技术的另一个振荡电路的电路图；以及
图6是示出了包括具有时钟功能的半导体集成装置的电子设备的框图。
具体实施方式
现在参考附图，对本发明的实施例进行说明。图1是示出了根据本发明实施例的振荡电路1的结构的电路图。
振荡电路1包括压电振荡器4，用于产生以固有频率例如32.768KHz振荡的电压；反相器11，用于放大该振荡电压；施密特触发电路12，用于整形反相器11输出的波形；以及与来自电池3的电源线10相连的恒流源14，用于向反相器11和施密特触发电路12的电源提供电流。这里，由于针对时钟的使用，需要精确的频率，因此通常使用石英振荡器。
振荡电路1还包括具有高电阻值的反馈电阻5，其与压电振荡器4并联设置；负载电容器6和7；以及电容器16，用于稳定反相器11和施密特触发电路12的电源。
由反相器11将压电振荡器4所产生的振荡电压放大到其中施密特触发电路12能够检测高电平和低电平的电平，并将所述振荡电压输出到施密特触发器12，还将其输出到压电振荡器4，以便通过正反馈来持续振荡。此时，反相器11输出正弦电压，这样，短路电流在大约中间电压处流动相对较长的时间。恒流源14限制了该短路电流。如果短路电流根本未流动，或非常多地流向反相器11，则来自恒流源14的电流流入电容器16，并存储电荷。如果短路电流大量地流向反相器11，则来自恒流源14的电流连同存储在电容器16中的电荷一起补偿了短路电流。按照这种方式，始终消耗恒定电流，而与正弦电压的相位无关。
施密特触发器12接收反相器11输出的正弦电压，将波形整形为矩形波，并输出该矩形波，作为振荡输出信号(CLK)。施密特触发电路12的高和低阈值电压分别高于和低于反相器11输出的正弦电压的中间电压。将来自反相器11的正弦电压输入到该施密特触发电路12，这样使短路电路流动，尽管不像反相器11中的那样多。为了限制该短路电流，与反相器11共享恒流源14的输出。在反相器11中，短路电流大多在大约中间电压处流动，而在施密特触发电路12中，由于其滞后作用，短路电流大多在大约上述高阈值电压和低阈值电压处流动。由于分散了峰值电流，因此共享恒流源14不会对反相器11造成非常大的影响。
对于用于计时的内部电路13，其电源与振荡电路1的电源线10相连，将振荡输出信号(CLK)从振荡电路1的施密特触发电路12输入到该内部电路13。由于已经通过施密特触发电路12整形了该振荡输出信号(CLK)的波形，因此与直接接收正弦波的情况相比，内部电路13减小了电流消耗。
按照这种方式，振荡电路1减小了反相器11、施密特触发电路12和内部电路13中的功率消耗，因此电池3不会轻易地耗尽电能。
现在参考图2，详细地描述振荡电路1。反相器11是CMOS类型，并且在电源侧和接地侧分别具有电阻。这些电阻用于减小短路电流。施密特触发电路12具有根据其输出电平来导通/截止的MOS晶体管21和22，由MOS晶体管21和22来改变输入阈值电压，即高或低阈值电压。例如，如果输出是低电平，则MOS晶体管21导通，而MOS晶体管22截止，这样，由一个PMOS晶体管和两个串联NMOS晶体管确定的输入阈值电压变为高电压。这就是高阈值电压。恒流源14是带隙(band gap)型恒流源。由NMOS晶体管23和24的尺寸比和电阻25的电阻值来确定恒流源14允许流动的电流。
图3示出了根据本发明另一个实施例的振荡电路。该振荡电路2包括两个独立的恒流源，一个用于向反相器11提供电流，另一个用于向施密特触发电路12提供电流。换句话说，第一恒流源14向反相器11提供电流，而第二恒流源17向施密特触发电路12提供电流。其它的结构实质上与上述实施例中的振荡电路1相同。
由于该振荡电路2具有独立的恒流源14和17，因此反相器11较少受到流经施密特触发电路12的电流的影响。
在以上的振荡电路1和2中，如果通过寄生电容能够补偿该功能，则可以省略有效用于稳定反相器11的电源的电容器16。
将上述振荡电路1或2安装于图6所示具有时钟功能的半导体集成装置(LSI)中，并构成电子设备。在该电子设备中，将可充电备用电池82用作振荡电路1或2的电池3。因此，在电子设备80中，模拟信号处理LSI 85、数字信号处理LSI 86以及液晶显示装置87与主电池81相连，而安装了振荡电路1或2的、具有时钟功能的半导体集成装置(LSI)84与可充电备用电池82(振荡电路1或2的电池3)相连，可充电备用电池82经过整流装置83与主电池81相连。
在该电子设备80中，当未使用电子设备80时，即使在主电池81电能耗尽或被拆下的情况下，通过整流装置83也能够防止反向电流，并且具有时钟功能的半导体集成装置(LSI)84通过从备用电池82中接收电源来执行计时操作。由于安装了振荡电路1或2，当未使用该电子设备时，具有时钟功能的半导体集成装置(LSI)84能够改善可以计时的周期。
本实施例并不局限于上述实施例，在权利要求陈述的具体范围内，能够按照多种方式进行设计的改变。例如，可以将电阻插入从反相器11到压电振荡器4的路径上，以调整振荡幅度。

Claims (3)

1.一种振荡电路，包括：
压电振荡器，用于产生以固有频率振荡的电压；
反相器，用于放大所述振荡电压；
施密特触发电路，用于整形反相器输出的波形并输出振荡输出信号；以及
与来自电池的电源线相连的恒流源，用于向反相器和施密特触发电路的电源提供电流。
2.一种振荡电路，包括：
压电振荡器，用于产生以固有频率振荡的电压；
反相器，用于放大所述振荡电压；
施密特触发电路，用于整形反相器输出的波形并输出振荡输出信号；以及
与来自电池的电源线相连的第一恒流源，用于向反相器的电源提供电流；以及
与来自电池的电源线相连的第二恒流源，用于向施密特触发电路的电源提供电流。
3.一种包括具有时钟功能的半导体集成装置的电子设备，所述具有时钟功能的半导体集成装置包括根据权利要求1或2所述的振荡电路，所述电子设备包括主电池和经过整流装置与主电池相连的可充电备用电池，
其中所述可充电备用电池是所述振荡电路的电池。
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