半导体装置、机芯以及电子钟表

文档序号:1415500 发布日期:2020-03-10 浏览:21次 >En<

阅读说明:本技术 半导体装置、机芯以及电子钟表 (Semiconductor device, movement, and electronic timepiece ) 是由 二宫正也 于 2019-08-27 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种能够防止振荡开始时的因闭环而导致的导致自激振荡的发生的半导体装置、机芯以及电子钟表。半导体装置具备振荡电路以及控制电路。振荡电路具备:与振子连接的输入端子以及输出端子;直流切断电容器,其两个端子中的一个端子被连接于所述输入端子上;反相器,其输入侧被连接于所述直流切断电容器的另一个端子且输出侧被连接于所述输出端子;第一反馈电阻,其与所述反相器并联连接;第二反馈电阻,其与所述直流切断电容器以及所述反相器并联连接;开关,其与所述直流切断电容器并联连接。控制电路在所述振子的振荡开始时,使所述开关短路,并且在从所述振荡开始起经过预定时间之后,使所述开关断开。(The invention provides a semiconductor device, a movement, and an electronic timepiece, which can prevent self-oscillation caused by a closed loop at the start of oscillation. The semiconductor device includes an oscillation circuit and a control circuit. The oscillation circuit includes: an input terminal and an output terminal connected to the vibrator; a direct current blocking capacitor having one of two terminals connected to the input terminal; an inverter having an input side connected to the other terminal of the dc cut capacitor and an output side connected to the output terminal; a first feedback resistor connected in parallel with the inverter; a second feedback resistor connected in parallel to the dc cut capacitor and the inverter; a switch connected in parallel with the DC cut capacitor. The control circuit short-circuits the switch at the start of oscillation of the oscillator, and turns off the switch after a predetermined time has elapsed from the start of oscillation.)

半导体装置、机芯以及电子钟表

技术领域

本发明关于一种半导体装置、机芯以及电子钟表。

背景技术

作为能够使水晶振子等振子稳定振荡,并且振荡频率的变动较少的振荡电路,已知一种专利文献1的图3所示的振荡电路。该振荡电路被构成为,包括经由信号路径而与振子连接的振荡反相器和被连接于振荡反相器的输入输出侧的第一反馈电阻。此外,作为因在振子的输入端子处发生的漏电所导致的振荡停止的对策而设置了DC(Direct Current,直流)切断电容器。若将DC切断电容器设置在信号路径的输入端子侧,则由于输入端子侧的电位成为接近开放的状态而不固定,因此使寄生电容随着湿度等影响而导致的漏电电流的产生而发生变动,从而使振荡频率发生变动。为了防止该振荡频率的变动,利用第二反馈电阻来对信号路径的输入端子与反相器的输出端子之间进行连接。

但是,在专利文献1的振荡电路中,除了水晶振子形成的振荡之外,还会因振荡反相器和第一反馈电阻而发生闭环自激振荡,因此存在无法产生适当的振荡的课题。

专利文献1:日本特开2004-96711号公报

发明内容

本发明的振荡电路的特征在于,具备:被连接于振子上的输入端子以及输出端子;直流切断电容器,其两个端子中的一个端子被连接于所述输入端子;反相器,其输入侧被连接于所述直流切断电容器的另一个端子且输出侧被连接于所述输出端子;第一反馈电阻,其与所述反相器并联连接;第二反馈电阻,其与所述直流切断电容器以及所述反相器并联连接;开关,其与所述直流切断电容器并联连接。

本发明的振荡电路的特征在于,具备:被连接于振子上的输入端子以及输出端子;直流切断电容器,其两个端子中的一个端子被连接于所述输入端子;反相器,其输入侧被连接于所述直流切断电容器的另一个端子且输出侧被连接于所述输出端子;第一反馈电阻,其与所述反相器并联连接;第二反馈电阻,其与所述直流切断电容器以及所述反相器并联连接;第一开关,其与所述直流切断电容器并联连接;第二开关,其被连接在所述第一反馈电阻的输入侧与所述反相器的输入侧之间;第三开关,其被连接在所述第二开关及所述第一反馈电阻间与所述反相器的输出侧之间;第四开关,其被连接在所述第一反馈电阻以及所述第二反馈电阻的输出侧与所述反相器的输出侧之间。

本发明的振荡电路的特征在于,具备:被连接于振子上的输入端子以及输出端子;直流切断电容器,其两个端子中的一个端子被连接于所述输入端子;反相器,其输入侧被连接于所述直流切断电容器的另一个端子且输出侧被连接于所述输出端子;第一反馈电阻,其与所述反相器并联连接;第二反馈电阻,其与所述直流切断电容器以及所述反相器并联连接;第一开关,其与所述直流切断电容器并联连接;第二开关,其被连接在所述第二反馈电阻的输入侧与所述直流切断电容器的输入侧之间;第三开关,其被连接在所述第二开关及所述第二反馈电阻间与所述反相器的输出侧之间;第四开关,其被连接在所述第一反馈电阻以及所述第二反馈电阻的输出侧与所述反相器的输出侧之间。

本发明的振荡电路的特征在于,具备:被连接于振子上的输入端子以及输出端子;直流切断电容器,其两个端子中的一个端子被连接于所述输入端子;反相器,其输入侧被连接于所述直流切断电容器的另一个端子且输出侧被连接于所述输出端子;第一反馈电阻,其与所述反相器并联连接;第二反馈电阻,其由与所述直流切断电容器以及所述反相器并联连接的可变电阻器构成;第一开关,其与所述直流切断电容器并联连接;第二开关,其与所述第一反馈电阻串联连接;第三开关,其通过短路状态以及断开状态的切换来变更所述第二反馈电阻的可变电阻值。

本发明的振荡电路的特征在于,具备:被连接于振子上的输入端子以及输出端子;直流切断电容器,其两个端子中的一个端子被连接于所述输入端子;反相器,其输入侧被连接于所述直流切断电容器的另一个端子且输出侧被连接于所述输出端子;第一反馈电阻,其由与所述反相器并联连接的可变电阻器构成;第二反馈电阻,其与所述直流切断电容器以及所述反相器并联连接;第一开关,其与所述直流切断电容器并联连接;第二开关,其与所述第二反馈电阻串联连接;第三开关,其通过短路状态以及断开状态的切换来变更所述第一反馈电阻的可变电阻值。

本发明为一种具备振荡电路以及控制电路的半导体装置,其特征在于,所述振荡电路具备:被连接于振子上的输入端子以及输出端子;直流切断电容器,其两个端子中的一个端子被连接于所述输入端子;反相器,其输入侧被连接于所述直流切断电容器的另一个端子且输出侧被连接于所述输出端子;第一反馈电阻,其与所述反相器并联连接;第二反馈电阻,其与所述直流切断电容器以及所述反相器并联连接;开关,其与所述直流切断电容器并联连接,所述控制电路在所述振子的振荡开始时,使所述开关短路,并且在从所述振荡开始起经过预定时间之后,使所述开关断开。

本发明为一种具备振荡电路以及控制电路的半导体装置,其特征在于,所述振荡电路具备:被连接于振子上的输入端子以及输出端子;直流切断电容器,其两个端子中的一个端子被连接于所述输入端子;反相器,其输入侧被连接于所述直流切断电容器的另一个端子且输出侧被连接于所述输出端子;第一反馈电阻,其与所述反相器并联连接;第二反馈电阻,其与所述直流切断电容器以及所述反相器并联连接;第一开关,其与所述直流切断电容器并联连接;第二开关,其被连接在所述第一反馈电阻的输入侧与所述反相器的输入侧之间;第三开关,其被连接在所述第二开关及所述第一反馈电阻间与所述反相器的输出侧之间;第四开关,其被连接在所述第一反馈电阻以及所述第二反馈电阻的输出侧与所述反相器的输出侧之间,所述控制电路在所述振子的振荡开始时,使所述第一开关以及所述第三开关短路,并使所述第二开关以及所述第四开关断开,并且,在从所述振荡开始起经过预定时间之后,使所述第一开关以及所述第三开关断开,并使所述第二开关以及所述第四开关短路。

本发明为一种具备振荡电路以及控制电路的半导体装置,其特征在于,所述振荡电路具备:被连接于振子上的输入端子以及输出端子;直流切断电容器,其两个端子中的一个端子被连接于所述输入端子;反相器,其输入侧被连接于所述直流切断电容器的另一个端子且输出侧被连接于所述输出端子;第一反馈电阻,其与所述反相器并联连接;第二反馈电阻,其与所述直流切断电容器以及所述反相器并联连接;第一开关,其与所述直流切断电容器并联连接;第二开关,其被连接在所述第二反馈电阻的输入侧与所述直流切断电容器的输入侧之间;第三开关,其被连接在所述第二开关及所述第二反馈电阻间与所述反相器的输出侧之间;第四开关,其被连接在所述第一反馈电阻以及所述第二反馈电阻的输出侧与所述反相器的输出侧之间,所述控制电路在所述振子的振荡开始时,使所述第一开关以及所述第三开关短路,并使所述第二开关以及所述第四开关断开,并且,在从所述振荡开始起经过预定时间之后,使所述第一开关以及所述第三开关断开,并使所述第二开关以及所述第四开关短路。

本发明为一种具备振荡电路以及控制电路的半导体装置,其特征在于,所述振荡电路具备:被连接于振子上的输入端子以及输出端子;直流切断电容器,其两个端子中的一个端子被连接于所述输入端子;反相器,其输入侧被连接于所述直流切断电容器的另一个端子且输出侧被连接于所述输出端子;第一反馈电阻,其与所述反相器并联连接;第二反馈电阻,其由与所述直流切断电容器以及所述反相器并联连接的可变电阻器而构成;第一开关,其与所述直流切断电容器并联连接;第二开关,其与所述第一反馈电阻串联连接;第三开关,其通过短路状态以及断开状态的切换来变更所述第二反馈电阻的可变电阻值,所述控制电路在所述振子的振荡开始时,使所述第一开关短路,且使所述第二开关断开,并将所述第三开关设为短路状态或断开状态中的一个状态,并且,在从所述振荡开始起经过预定时间之后,使所述第一开关断开,且使所述第二开关短路,并将所述第三开关设为短路状态或断开状态中的另一个状态。

本发明为一种具备振荡电路以及控制电路的半导体装置,其特征在于,所述振荡电路具备:被连接于振子上的输入端子以及输出端子;直流切断电容器,其两个端子中的一个端子被连接于所述输入端子;反相器,其输入侧被连接于所述直流切断电容器的另一个端子且输出侧被连接于所述输出端子;第一反馈电阻,其由与所述反相器并联连接的可变电阻器构成;第二反馈电阻,其与所述直流切断电容器以及所述反相器并联连接;第一开关,其与所述直流切断电容器并联连接;第二开关,其与所述第二反馈电阻串联连接;第三开关,其通过短路状态以及断开状态的切换来变更所述第一反馈电阻的可变电阻值,所述控制电路在所述振子的振荡开始时,使所述第一开关短路,且使所述第二开关断开,并将所述第三开关设为短路状态或断开状态的一个状态,并且,在从所述振荡开始起经过预定时间之后,使所述第一开关断开,且使所述第二开关短路,并将所述第三开关设为短路状态或断开状态的另一个状态。

本发明的机芯的特征在于,具备所述半导体装置。

本发明的电子设备的特征在于,具备所述半导体装置。

附图说明

图1为表示本发明的实施方式的电子钟表的主视图。

图2为表示本发明的实施方式的机芯的结构的框图。

图3为表示第一实施方式的振荡开始时的振荡电路的电路图。

图4为表示第一实施方式的振荡稳定时的振荡电路的电路图。

图5为表示第一实施方式的振荡电路的控制处理的流程图。

图6为表示第二实施方式的振荡开始时的振荡电路的电路图。

图7为表示第二实施方式的振荡稳定时的振荡电路的电路图。

图8为表示第二实施方式的振荡电路的控制处理的流程图。

图9为表示第三实施方式的振荡开始时的振荡电路的电路图。

图10为表示第三实施方式的振荡稳定时的振荡电路的电路图。

图11为表示第三实施方式的振荡电路的控制处理的流程图。

图12为表示第四实施方式的振荡开始时的振荡电路的电路图。

图13为表示第四实施方式的振荡稳定时的振荡电路的电路图。

图14为表示第五实施方式的振荡开始时的振荡电路的电路图。

图15为表示第五实施方式的振荡稳定时的振荡电路的电路图。

图16为表示第一变形例的振荡开始时的振荡电路的电路图。

图17为表示第一变形例的振荡稳定时的振荡电路的电路图。

图18为表示第二变形例的振荡开始时的振荡电路的电路图。

图19为表示第二变形例的振荡稳定时的振荡电路的电路图。

图20为表示第三变形例的振荡开始时的振荡电路的电路图。

图21为表示第三变形例的振荡稳定时的振荡电路的电路图。

具体实施方式

以下,基于附图而对本发明的实施方式进行说明。

第一实施方式

如图1所示,电子钟表1为佩戴在用户的手腕上的腕表,且具备外装壳体2、圆板状的表盘3、通过省略图示的机芯而被驱动的作为指针的秒针5、分针6、时针7、以及作为操作部件的表冠8。另外,日期显示、秒针5不是必须的,作为电子钟表1,也可以不具备日期轮、星期轮等日期显示用的部件及秒针5。

电子钟表1的机芯具备由CMOS-IC(Complementary Metal Oxide SemiconductorIntegrated Circuit,互补金属氧化物半导体集成电路)等构成的半导体装置10。如图2所示,半导体装置10具备振荡电路20、高频用的分频电路11、低频用的分频电路12、驱动电路13、恒定电压电路14、控制电路15。驱动电路13是对步进电机16进行驱动的电路,且步进电机16经由省略图示的驱动轮系而使各秒针5、分针6、时针7移动。另外,CMOS为Complementary Metal Oxide Semiconductor(互补金属氧化物半导体)的缩写。

振荡电路20为使作为振动源的水晶振子18发生振荡的电路,且被一体成型于半导体基板上,且在其信号路径的输入端子G、输出端子D上连接有水晶振子18。

如图3、图4所示,振荡电路20具备反相器21、第一反馈电阻25、第二反馈电阻26、直流切断电容器27、第一静电保护电路31、第二静电保护电路32、开关50。另外,直流切断电容器27在以下的说明中记载为DC切断电容器27。

反相器21为由P沟道的MOSFET22和N沟道的MOSFET23构成的振荡反相器。MOSFET为Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor(金属氧化物半导体场效应晶体管)的缩写。

第一反馈电阻25为相对于反相器21而被并联连接的电阻,从而使反相器21作为放大器而发挥功能。

第二反馈电阻26相对于反相器21以及DC切断电容器27而被并联连接。如图3所示,在开关50短路的情况下,也就是在开关50被设为接通的状态的情况下,第二反馈电阻26形成绕过DC切断电容器27的信号路径,并且与第一反馈电阻25并联连接。因此,反相器21的反馈电阻由并联连接的第一反馈电阻25以及第二反馈电阻26构成,如果将该合成电阻值设为R,且将第一反馈电阻25的电阻值设为R1、将第二反馈电阻26的电阻值设为R2,则R=(R1×R2)/(R1+R2)。如果R1=R2,则R=R1/2。

如图4所示,第二反馈电阻26作为如下的电路而发挥作用,即,在开关50断开的情况下、也就是在开关50被设为断开的状态的情况下,使因设置DC切断电容器27而接近开路(OPEN)状态而电位不固定的输入端子G的电位稳定化的电路。

因此,只要考虑所述振荡开始时的所述合成电阻值R的值、振荡稳定时的输入端子G的电位电平和振荡稳定时的反馈电阻值来对第一反馈电阻25的电阻值R1和第二反馈电阻26的电阻值R2进行设定即可。

DC切断电容器27被设置在反相器21的输入侧与输入端子G之间,对信号路径直流性地进行分离。

第一静电保护电路31以及第二静电保护电路32防止来自外部的浪涌电压的侵入。即,水晶振子18经由输入端子G、输出端子D被外置于振荡电路20上,从而有可能因光、湿度的影响等而在输入端子G、输出端子D上产生轻微的漏电,或者因浪涌电压侵入而对内部电路造成影响。因此,在振荡电路20的输入端子G侧的信号线上设置第一静电保护电路31,且在输出端子D侧的信号线上设置第二静电保护电路32,从而防止浪涌电压的侵入等。

各个静电保护电路31、32具备第一半导体整流元件311、321、第二半导体整流元件312、322、保护电阻313、323。第一半导体整流元件311、321被连接在信号路径与预定的恒定电压VREG之间,从而使侵入信号路径的第一极性的静电电压向所述恒定电压VREG侧旁通。第二半导体整流元件312、322被连接在信号路径与基准电位VSS之间,从而使侵入信号路径的第二极性的静电电压向所述基准电位VSS侧旁通。

由此,从外部侵入的负极性、正极性的浪涌电压经由所述各个静电保护电路31、32而旁通,从而能够防止向振荡电路20的侵入。另外,作为保护元件,并不限定于所述静电保护电路31、32的电路结构,也可以使用与静电保护电路31、32不同的电路结构的保护元件。

图3、图4中的Cg、Cd分别表示水晶振子18的输入端子G侧的振荡电容、输出端子D侧的振荡电容。另外,虽然在图3、图4中,振荡电容Cg、Cd连接于基准电位VSS侧,但是也可以设为连接于恒定电压VREG侧。此外,虽然静电保护电路31、32被连接在恒定电压VREG与基准电位VSS之间,但是也可以连接于电源电压VDD以及基准电位VSS之间。

此外,虽然在图3、图4中,将基准电位设为低电位侧的电源电压VSS,但是也可以将高电位侧的电源电压VDD设为基准电位,且将低电位侧的电源电压VSS设为恒定电压。因此,图3、图4的VREG成为VDD,VSS成为恒定电压。在这种情况下,振荡电容Cg、Cd既可以与恒定电压VSS连接,又可以与基准电位VDD连接。

在振荡电路20的输出侧设置有波形整形用的NAND(与非门)电路40。NAND电路40为具备P沟道的MOSFET41、42和N沟道的MOSFET43、44的一般的NAND电路。从振荡电路20向MOSFET41、43的栅极输入特定的频率例如32kHz的信号,向MOSFET42、44的栅极输入预定的控制信号T例如高(H)电平的信号T。因此,从NAND电路40输出被整形了的时钟信号。

开关50为,与DC切断电容器27并联连接从而能够将DC切断电容器27绕开(旁通)的开关。在本实施方式中,开关50被配置在,将第二反馈电阻26的输入侧和DC切断电容器27的输出侧也就是反相器21侧连结的信号线上。

接下来,参照图5的流程图而对控制电路15所实现的振荡电路20的控制处理进行说明。

当在步骤S1中实施因电池更换等而进行的电源接通时,控制电路15在步骤S2中使开关50短路。通过步骤S2的执行,振荡电路20成为图3所示的状态。

接下来,控制电路15执行步骤S3,控制恒定电压电路14并向振荡电路20施加高电位的VREG。高电位的VREG例如为1.58V。

接下来,控制电路15执行步骤S4,对是否经过了预先设定的设定时间t1进行判断。设定时间t1例如为0.5秒,并且是在施加了高电位的VREG的情况下足以使水晶振子18的振荡稳定的时间。到水晶振子18的振荡稳定为止的设定时间t1是能够通过进行实验等来设定的。此外,能够通过如下方式来执行是否经过了设定时间t1的判断,即,通过实验而预先求出从电源接通到经过了设定时间t1的时间点为止而从NAND电路40输出的时钟信号的数量,且对从NAND电路40输出的信号的数量进行计数,从而对设定时间t1进行测量。

当在步骤S4中判断为否的情况下,也就是在未经过设定时间t1的情况下,控制电路15继续进行步骤S4的判断处理。另一方面,当在步骤S4中判断为是的情况下,控制电路15执行步骤S5,控制恒定电压电路14且切换为低电位的VREG的施加。低电位的VREG例如为0.91V。

接下来,控制电路15执行步骤S6,使开关50断开。

通过以上步骤,结束振荡开始时的控制处理,水晶振子18继续进行稳定的振荡。此时,恒定电压电路14被维持为低电位的VREG,开关50被维持为断开状态。

另外,步骤S2以及步骤S3的处理也可以在相同的定时执行。同样地,步骤S5以及步骤S6的处理也可以在相同的定时执行。

第一实施方式的效果

根据这样的第一实施方式,由于在振荡电路20的振荡开始时,使开关50短路从而将切断电容器27绕开,因此能够消除因闭环而形成的自激振荡。因此,能够排除自激振荡的影响,从而能够提高振荡电路20的起动特性。

此外,在使开关50短路的情况以及使其断开的情况下能够变更反馈电阻值。即,在使开关50短路的情况下,与使其断开时相比,电阻值变小。因此,在由于反相器21的能力等而为使振荡开始时的反馈电阻值与振荡稳定之后的反馈电阻值相比越小则越能够提高起动特性的振荡电路20的情况下,由于在振荡开始时使开关50短路并对第一反馈电阻25以及第二反馈电阻26进行并联连接从而能够减小反馈电阻值,因此能够进一步提高起动特性。

由于控制电路15对恒定电压电路14进行控制并在振荡开始时向振荡电路20施加高电位的VREG,因此能够进一步提高振荡电路20的起动特性。此外,由于控制电路15在经过了设定时间t1之后,对恒定电压电路14进行控制并切换为低电位的VREG,因此能够在振荡稳定了之后维持施加电压电平为较低,由此,能够降低功率消耗。因此,能够在使用一次电池来作为电子钟表1的电源的情况下,延长电池寿命。

由于控制电路15通过设定时间t1的经过而实施VREG的电压切换处理,因此能够通过简单的控制来进行处理,从而也能够防止半导体装置10的大型化。即,在组装对振荡状态进行检测的检测电路且对振荡状态进行检测并实施电压切换处理的情况下,为了组装检测电路而使半导体装置10大型化,并且成本也增加。与此相对,如果如本实施方式那样,通过设定时间t1来实施电压切换处理,则无需振荡状态的检测电路,从而能够防止半导体装置10的大型化。

第二实施方式

接下来,参照图6~图8而对本发明的第二实施方式进行说明。另外,在第二实施方式中,对与第一实施方式相同或同样的结构标记相同的符号并省略或简略说明。

如图6、图7所示,第二实施方式的振荡电路20B与第一实施方式的振荡电路20的不同点在于,具备第一开关51、第二开关52、第三开关53、第四开关54。由于振荡电路20B的其他的结构与振荡电路20相同,因此省略说明。

第一开关51与第一实施方式的开关50同样地与DC切断电容器27并联连接。具体而言,第一开关51被配置在将第二反馈电阻26的输入侧与DC切断电容器27的输出侧也就是反相器21侧连结的信号线上。

第二开关52被配置在将第一反馈电阻25的输入侧与反相器21的输入侧也就是DC切断电容器27及反相器21间连结的信号线上。

第三开关53被配置在将第一反馈电阻25及第二开关52间与反相器21的输出侧连结的信号线上。

第四开关54被配置在将第一反馈电阻25以及第二反馈电阻26的输出侧与反相器21的输出侧连结的信号线上。

接下来,还参照图8的流程图而对控制电路15进行的振荡电路20B的控制处理进行说明。另外,在图8的流程图中,由于除了S12、S16之外的S11、S13~S15是与图5的流程图的S1、S3~S5相同的处理,因此简略说明。

当在步骤S11中实施因电池更换等而进行的电源接通时,控制电路15执行步骤S12,从而使第一开关51以及第三开关53短路,并使第二开关52以及第四开关54断开,从而控制在图6所示的状态。在这种情况下,第一反馈电阻25以及第二反馈电阻26串联连接。因此,在各个反馈电阻25、26的电阻值为R1、R2的情况下,与反相器21并联连接的反馈电阻的电阻值成为R1+R2,且在R1=R2的情况下,成为R1的2倍。

接下来,控制电路15通过步骤S13来控制恒定电压电路14,并向振荡电路20B施加高电位的VREG。

接下来,控制电路15通过步骤S14而对是否经过了预先设定的设定时间t1进行判断,当在步骤S14中判断为否的情况下,继续进行步骤S14的判断处理。另一方面,当在步骤S14中判断为是的情况下,控制电路15执行步骤S15来控制恒定电压电路14并切换为低电位的VREG的施加。

接下来,控制电路15执行步骤S16,使第一开关51以及第三开关53断开,并使第二开关52以及第四开关54短路,从而控制在图7所示的状态。在这种情况下,成为与在第一实施方式中将开关50断开的状态相同的电路。因此,反馈电阻与图6的状态相比而变小。

通过以上步骤,结束振荡开始时的控制处理,水晶振子18继续进行稳定的振荡。此时,恒定电压电路14被维持在低电位的VREG,振荡电路20B被维护在图7的状态,也就是说,第一开关51、第三开关53被维持在断开状态,第二开关52、第四开关54被维持在短路状态。

另外,也可以在相同的定时来执行步骤S12以及步骤S13的处理。同样地,也可以在相同的定时来执行步骤S15以及步骤S16的处理。

第二实施方式的效果

根据这样的第二实施方式,与第一实施方式同样,由于在振荡电路20的振荡开始时,使第一开关51短路从而将DC切断电容器27绕开,因此能够消除因闭环而产生的自激振荡,从而能够提高振荡电路20的起动特性。

此外,由于能够在振荡开始时如图6所示那样使反馈电阻25以及第二反馈电阻26串联连接,因此能够增大反馈电阻值。因此,能够提供一种适于如下情况的振荡电路20B,即,使振荡开始时的反馈电阻值与振荡稳定之后的反馈电阻值相比越大则越能够提高起动特性的情况。

与第一实施方式相同,由于控制电路15对恒定电压电路14进行控制并在振荡开始时和振荡稳定之后切换VREG的电位,因此能够实现振荡电路20的起动特性的提高和消耗功率的降低。此外,与第一实施方式相同,由于控制电路15根据设定时间t1的经过来实施VREG的电压切换处理,因此能够通过简单的控制来进行处理,从而也能够防止半导体装置10的大型化。

第三实施方式

接下来,参照图9~图11来对本发明的第三实施方式进行说明。另外,在第三实施方式中,对与第二实施方式相同或同样的结构标记相同的符号并省略或简略说明。

如图9、图10所示,第三实施方式的振荡电路20C相对于第二实施方式的振荡电路20B的不同点在于,使用可变电阻器作为第二反馈电阻26C、第三开关53被用于第二反馈电阻26C的电阻值的切换、以及不具备第四开关54。由于振荡电路20C的其他的结构与振荡电路20B相同,因此省略说明。

由于第一开关51以及第二开关52与第二实施方式相同,因此省略说明。

第三开关53是对作为可变电阻器的第二反馈电阻26C的电阻值进行切换的开关,如果将第三开关53断开时的第二反馈电阻26C的电阻值设为R3且将第三开关53短路时的第二反馈电阻26C的电阻值设为R4,则设定为R3>R4。

接下来,还参照图11的流程图来对控制电路15的振荡电路20C的控制处理进行说明。另外,在图11的流程图中,由于除了S22、S26之外的S21、S23~S25是与图8的流程图的S11、S13~S15相同的处理,因此简略说明。

当在步骤S21中实施电源接通时,控制电路15执行步骤S22,从而使第一开关51以及第三开关53短路,并使第二开关52断开,进而控制在图9所示的状态。因此,在振荡开始时的振荡电路20C中,通过第一开关51的短路而将DC切断电容器27绕开。此外,通过第二开关52的断开而使第一反馈电阻25被断路,从而仅由第二反馈电阻26C作为反馈电阻而发挥功能。另外,通过第三开关53的短路,而使第二反馈电阻26C的电阻值成为R4,从而被设定为与R3相比较低的电阻值。

接下来,控制电路15通过步骤S23而控制恒定电压电路14,并向振荡电路20C施加高电位的VREG。

接下来,控制电路15通过步骤S24而对是否经过了预先设定的设定时间t1进行判断,当在步骤S24中判断为否的情况下,继续进行步骤S24的判断处理。另一方面,在步骤S24中判断为是的情况下,控制电路15执行步骤S25,从而控制恒定电压电路14并切换为低电位的VREG的施加。

接下来,控制电路15执行步骤S26,使第一开关51以及第三开关53断开,且使第二开关52短路,从而控制在图10所示的状态。在这种情况下,为与在第一实施方式中断开了开关50的状态相同的电路。因此,如果第一反馈电阻25的电阻值为R1,且R1=R3,则反馈电阻值与图9的状态相比变大。

通过以上,振荡开始时的控制处理结束,水晶振子18继续稳定振荡。此时,恒定电压电路14被维持为低电位的VREG,振荡电路20C被维持为图10的状态,也就是说,第一开关51、第三开关53被维持为断开状态,第二开关52被维持为短路状态。

另外,步骤S22以及步骤S23的处理也可以在相同的定时来执行。同样地,步骤S25以及步骤S26的处理也可以在相同的定时来执行。

第三实施方式的效果

根据这样的第三实施方式,在与第二实施方式同样的效果之上,还具有以下的效果。

如图9所示,在振荡开始时,将第一反馈电阻25断路,进一步使第三开关53短路,从而将第二反馈电阻26C切换为较小的电阻值R4。因此,能够提供一种适于如下情况的振荡电路20C,即,使振荡开始时的反馈电阻值与振荡稳定时的反馈电阻值相比越小则越能够提高起动特性的情况。

第四实施方式

接下来,参照图12~图13而对本发明的第四实施方式进行说明。另外,在第四实施方式中,对与第三实施方式相同或同样的结构标记相同符号,并省略或简略说明。

如图12、图13所示,由于第四实施方式的振荡电路20D相对于第三实施方式的振荡电路20C的不同点在于,在振荡开始时使第三开关53断开且在经过设定时间t1之后的振荡稳定时使第三开关53短路,而其他的结构与第三实施方式相同,因此省略说明。

另外,虽然省略图示第四实施方式的流程图,但是需要说明的是,以如下的方式而仅对第三实施方式的图11的流程图中的步骤S22、S26进行了变更。即,在步骤S22中,使第一开关51短路并使第二开关52以及第三开关53断开,在步骤S26中,使第一开关51断开并使第二开关52以及第三开关53短路。

另外,与第三实施方式相同,也可以在相同的定时来执行步骤S22以及步骤S23的处理。同样地,也可以在相同的定时来执行步骤S25以及步骤S26的处理。

在振荡电路20D的振荡开始时,如图12所示,控制电路15使第一开关51短路并使第二开关52以及第三开关53断开。因此,在振荡开始时的振荡电路20D中,通过第一开关51的短路而将DC切断电容器27绕开。此外,通过第二开关52的断开而使第一反馈电阻25被断路,仅由第二反馈电阻26C作为反馈电阻而发挥功能。另外,通过第三开关53的断开,而使第二反馈电阻26C的电阻值成为R3,从而被设定为与R4相比较高的电阻值。

在从振荡开始起经过了设定时间t1之后,如图13所示,控制电路15使第一开关51断开并使第二开关52以及第三开关53短路。在这种情况下,第二反馈电阻26C的电阻值成为R4,从而被设定为与R3相比较低的电阻值。

第四实施方式的效果

根据这样的第四实施方式,在与第三实施方式同样的效果之上,还具有以下的效果。

如图12所示,在振荡开始时,使第二开关52断开从而使第一反馈电阻25被断路,进一步使第三开关53断开从而将第二反馈电阻26C设定为与R4相比较高的电阻值R3。因此,能够提供一种适于如下情况的振荡电路20D,即,使振荡开始时的反馈电阻值与振荡稳定时的反馈电阻值相比越大则越能够提高起动特性的情况。此外,能够通过可变电阻来设定振荡稳定时的第二反馈电阻26C的电阻值。

第五实施方式

接下来,参照图14、图15而对本发明的第五实施方式进行说明。另外,在第五实施方式中,对与第二实施方式相同或同样的结构标记相同符号并省略或简略说明。

如图14、图15所示,第五实施方式的振荡电路20E的各个开关51~54的配置位置与第二实施方式的振荡电路20B不同,而其他的结构、控制处理与第二实施方式相同,因此省略说明。

在振荡电路20E中,与振荡电路20B的相同点在于,第一开关51与DC切断电容器27并联设置从而能够将DC切断电容器27绕开。此外,与振荡电路20B的相同点在于,第四开关54被设置于第一反馈电阻25以及第二反馈电阻26的输出侧与反相器21的输出侧之间。

另一方面,在振荡电路20E中,第二开关52被设置在第二反馈电阻26的输入侧与DC切断电容器27的输入侧之间。第三开关53被设置在第二反馈电阻26及第二开关52间与反相器21的输出侧之间。

在第五实施方式中,控制电路15实施与第二实施方式的图8所示的流程图相同的控制。即,在振荡电路20E的振荡开始时,如图14所示,使第一开关51以及第三开关53短路,并使第二开关52以及第四开关54断开。因此,在振荡开始时的振荡电路20E中,通过使第一开关51的短路而使DC切断电容器27被绕开。此外,由于第三开关53被短路,且第二开关52以及第四开关54被断开,因此在反相器21的输入侧以及输出侧间,串联连接有第一反馈电阻25以及第二反馈电阻26,从而使反馈电阻值提高至R1+R2。

在从振荡开始起经过设定时间t1之后也就是在振荡稳定时,如图15所示,控制电路15使第一开关51以及第三开关53断开,并使第二开关52以及第四开关54短路。在这种情况下,成为与在第一实施方式断开了开关50的状态相同的电路。因此,反馈电阻与图14的状态相比而变小。

另外,与第二实施方式相同,也可以在相同的定时来执行步骤S12以及步骤S13的处理。同样地,也可以在相同的定时来执行步骤S15以及步骤S16的处理。

第五实施方式的效果

根据这样的第五实施方式,可以获得与第二实施方式同样的效果。

其他的实施方式

另外,本发明并不限定于上述的各个实施方式,在能够达成本发明的目的的范围内的变形、改良等也是包含在本发明中的方式。

第一变形例

例如,虽然在所述第三实施方式中,第二开关52被配置在DC切断电容器27以及反相器21间与第一反馈电阻25的输入侧之间,但是也可以如图16以及图17所示的振荡电路20F那样,将第二开关52配置于第一反馈电阻25的输出侧。即,在振荡开始时将第一反馈电阻25断路的第二开关52只要与第一反馈电阻25串联连接即可。因此,既可以如图9、图10所示将第二开关52与第一反馈电阻25的输入侧串联连接,也可以如图16、图17所示将第二开关52与第一反馈电阻25的输出侧串联连接。也就是说,第二开关52在短路时使所述第一反馈电阻25与反相器21并联连接,而在断开时使第一反馈电阻25断路从而不再作为反馈电阻来发挥功能。

根据第一变形例的振荡电路20F,与第三实施方式同样,在振荡开始时,如图16所示将第一反馈电阻25断路,并进一步使第三开关53短路,从而将第二反馈电阻26C切换为较小的电阻值R4。因此,能够提供一种适于如下情况的振荡电路20F,即,使振荡开始时的反馈电阻值与振荡稳定时的反馈电阻值相比越小则越是能够提高起动特性的情况。

另外,对于第一变形例,也可以按照与第三开关53的短路以及断开的顺序相反的顺序进行控制。即,也可以在振荡电路20F的振荡开始时,使第一开关51短路并使第二开关52以及第三开关53断开,而在振荡稳定时,使第一开关51断开并使第二开关52以及第三开关53短路。

在该情况下,与第四实施方式同样,在振荡开始时,使第二开关52断开从而使第一反馈电阻25断路,并进一步使第三开关53断开,从而将第二反馈电阻26C设定为与R4相比较高的电阻值R3。因此,能够提供一种适于如下情况的振荡电路,即,越是将振荡开始时的反馈电阻值设定为高于R4的电阻值R3则越能够提高起动特性的情况。

第二变形例

此外,也可以如图18、图19所示的振荡电路20G那样,由可变电阻器构成第一反馈电阻25C,并将第二开关52与第二反馈电阻26串联连接,并且设置用于对第一反馈电阻25C的可变电阻值进行切换的第三开关53。若将在断开了第三开关53时的第一反馈电阻25C的电阻值设为R5且将在使第三开关53短路时的第一反馈电阻25C的电阻值设为R6,则被设定为R5>R6。

在振荡电路20G的振荡开始时,如图18所示,控制电路15使第一开关51短路,并使第二开关52以及第三开关53断开。此外,在振荡电路20G的振荡稳定时,如图19所示,控制电路15使第一开关51断开并使第二开关52以及第三开关53短路。

根据第二变形例的振荡电路20G,在振荡稳定时,如图19所示,由于能够将第一反馈电阻25C调整为可变电阻值R6,因此能够根据反相器21的能力进行设定。

第三变形例

对于第二变形例,也可以如图20以及图21所示的振荡电路20H那样,将与第二反馈电阻26串联连接的第二开关52的位置连接在第二反馈电阻26的输出端子D侧。在该第三变形例中也能够获得与第二变形例相同的作用效果。

另外,对于第二变形例以及第三变形例,也可以按照相反的方式而对第三开关53的短路以及断开的顺序进行控制。即,在振荡电路20G、20H的振荡开始时,使第一开关51以及第三开关53短路并使第二开关52断开,在振荡稳定时,使第一开关51以及第三开关53断开并使第二开关52短路。

虽然上述各个实施方式的振荡电路20、20B、20C、20D、20E、20F、20G、20H被组装在电子钟表1的机芯中,但是也能够广泛地应用于组装有振荡电路的各种电子设备等中。特别是,由于能够构成为具有振荡电路20、20B、20C、20D、20E、20F、20G、20H的半导体装置10,并且也能够降低功率消耗,因此适用于电池驱动的小型的电子设备。

此外,虽然在上述各个实施方式中,通过控制电路15来控制恒定电压电路14,且在振荡开始时施加较高电压的VREG,而在振荡稳定时施加与所述较高电压相比较低电压的VREG,但是也可以在振荡开始时和振荡稳定时不切换VREG的电平。具体而言,例如,也可以在第一实施方式中,在步骤S3中施加预定的VREG,而不实施步骤S5的工序。特别是,在本发明中,由于在振荡开始时和振荡稳定时,对反相器21的反馈电阻值进行变更而使起动特性提高,因此即使将振荡开始时的VREG的电压V设定为与振荡稳定时相同的电平也能够正常地进行振荡。

作为振荡电路,并不限定于所述实施方式的电路,只要具备在振荡开始时将DC切断电容器27绕开的开关即可。另外,优选为,具备能够在振荡开始时和振荡稳定时对反馈电阻值进行切换的开关。

虽然在上述各个实施方式、各个变形例中,被设置于作为可变电阻的反馈电阻26C、25C上的第三开关53被连接在反馈电阻26C、25C的输入侧,但是也可以连接在反馈电阻26C、25C的输出侧。

符号说明

1…电子钟表;10…半导体装置;11…分频电路;12…分频电路;13…驱动电路;14…恒定电压电路;15…控制电路;18…水晶振子;20、20B、20C、20D、20E、20F、20G、20H…振荡电路;21…反相器;25…第一反馈电阻;26、26C…第二反馈电阻;27…DC切断电容器;31…第一静电保护电路;32…第二静电保护电路;40…NAND电路;50…开关;51…第一开关;52…第二开关;53…第三开关;54…第四开关;G…输入端子;D…输出端子。

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