Формирователь сигнала начальной установки делителя частоты кварцевых наручных часов

Формирователь сигнала начальной установки делителя частоты кварцевых наручных часов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области часовых ИС. Цель изобретения уменьшение потребляемого тока. Для этого в состав стабилизатора 7 входят усилитель 8 с внутренними опорными элементами, п-кайальный транзистор 10, регулятор тока нагрузки ИС с резистором 11. Ток статора транзистора 10 не зависит от разброса пороговых напряжений, т.е. транзистор 10 является генератором тока. Режим генератора тока обеспечивается управлением затворным напряжением транзистора 10 с помощью усилителя 8 и резистором I1 в истоковой цепи транзистора 10, который всегда работает в пологой области характеристик. 3 ил. S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (Н) (51) 4 G 04 С 17/00

1 !

1 !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4094227/24-10 (22) 28.07.86 (46) 07.01.88, Бюл, У 1 (7 1) Ленинградское научно-производственное объединение"Ленэлектронмаш" (72) Е . И. Андреев и С . В. Маеркович (53) 681 ° 113(088.8) (56) Патент Японии Ф 49-143171, кл. 109В 1982.

Патент США Ф 4130988, кл. 307-279, 1978. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ СИГНАЛА НАЧАЛЬНОИ УСТАНОВКИ ДЕЛИТЕЛЯ ЧАСТОТЫ КВАРЦЕВЫХ НАРУЧНЫХ ЧАСОВ (57) Изобретение относится к области часовых ИС. Цель изобретения— уменьшение потребляемого тока. Для этого в состав стабилизатора 7 входят усилитель 8 с внутренними опорными элементами, и-канальный транзистор 10, регулятор тока нагрузки

ИС с резистором 11 ° Ток статора транзистора 10 не зависит от разброса пороговых напряжений, т.е. транзистор 10 является генератором тока.

Режим генератора тока обеспечивается управлением затворным напряжением транзистора 10 с помощью усилителя

8 и резистором 11 в истоковой цепи транзистора 10, который всегда работает в пологой области характеристик.

3 ил.

365041 2 ре 19. В качестве внутренних опорных элементов выступают здесь пороговые напряжения р- и и-канальных транзисторов 16 и 19.

Устройство функционирует следующим образом.

При подключении источника питания к выводам 2 и 5 на выходе 9 устройства устанавливается стабилизированное напряжение U,, величина которого в современных ИС КНЧ принимает одно из значений в пределах от максимального из пороговых напряже1f ний р- или п-канального транзисторов

Ц пор макс До сУммы пороговых напРЯ жений этих транзисторов (VZ+U„) 35

= 2су и„., где С

40 л л ° ° ° и

1 + 1

Тг 2 нел.иск, 1 1

Изобретение относится к области часовых ИС и может быть использовано в кварцевых наручных часах (КНЧ).

Целью изобретения является уменьшение потребляемого тока, На фиг ° 1 представлена схема формирователя сигнала начальной установки делителя частоты КНЧ; на фиг, 2 — схема усилителя с внутренними опорными элементами; на фиг. 3— эпюры напряжений в узлах устройства.

Схема формирователя сигнала начальной установки делителя частоты

КНЧ (фиг. I) состоит из кнопки 1 начальной установки, включенной между общей шиной 2 и входом 3 устройства, и-канального нагрузочного транзистора 4 обратной связи, включенного своей выходной цепью между входом 3 и минусовой шиной 5, источника питания, а затвором — к выходу первого KMOII-инвертора 6. В состав стабилизатора 7 напряжения входят усилитель 8 с внутренними опорными элементами, один из входов которого подключен к общей шине 2, а другой — к выходу 9 стабилизированного напряжения; и-канальный транзистор 10 — регулятор тока нагрузки интегральной схемы с резистором 11, связывающим исток этого транзистора с минусовой шиной 5, источника питания, причем ток транзистора 10 подключен к выходу 9 стабилизированного напряжения, а затвор — к выходу усилителя 8 °

Второй 1МОП-инвертор 12 подключен между выходом первого инвертора 6 и выходом 13 начальной установки устройства, Управляющий р-канальный транзистор 14 подключен истоком к входу 3 устройства, подложкой — к общей шине 2, затвором — к выходу 9 стабилизированного напряжения устройства, а стоком — к стоку нагрузочного и-канального транзистора 15 и к входу первого КМОП-инвертора 6.

Исток, подложка и затвор нагрузочного транзистора 15 соединены с соответствующими электродами транзистора !Π— регулятора тока нагрузки ИС, Схема усилителя 8 с внутренними опорными элементами (фиг. 2) состоит из делителя напряжения на р"канальном транзисторе 16 в диодном режиме и резисторе 17 и инвертирующего усилителя на р"канальном транзисторе 18 и и-канальном транзисто(Ц а 0+0 пор ма кс - став — р n

Конкретное значение напряжения на выходе стабилизатора определяется компромиссом между требованием минимизации токового потребления кварцевого генератора и высокочастотных

25 счетчиков делителя частоты и требованием к злектрофизическим параметрам элементов схемы.

В часовой ИС со стабилизатором напряжения ток, потребляемый схемой, 3п является величиной постоянной, не зависящей от напряжения питания и пороговых напряжений транзисторов.

Ток, потребляемый делителем частоты, определяется выражением — узловая емкость на выходах триггеров; частоты работы триггеров делителя с первого высокочастотного f< до и-низкочастотного f

U, и — напряжение на выходе стабилизатора.

Ток кварцевого генератора I состоит из двух составляющих, каждая из которых является величиной, не зависимой от напряжения питания где 1 — ток первой гармоники (гар- моническая составляющая выходного тока генераторного каскада);

Цстаь

У

2 э е

1365041

1 д - л Еь Х »Б где ц,=2»Е, частота кварцевого генератора;

5 выходная емкость квар" цевого генератора; динамическое сопротивление кварцевого резо10 натора; ток нелинейных искажений, возникающий за счет перезаряда нагрузочной емкости генераторного каскада высокочастотными гармониками выходного тока.

Бых

R 11e нел. иск

С еых

Т нлл. иск 0 Снагр

Сбх

U схс1 Б 20

Са Се» где С = С + наср = е1н» C + о ех

ГДЕ Сеых И СБХ выходная и входная емкости кварцевого генератора (емкостной трехточки); статическая емкость кварцевого резонатора.

Таким образом с стОБ где К, — коэффициент пропорциональности, зависящий от параметров кварцевого резонатора, емкостей генератора, геометрии транзисторов генераторного усилителя.

Во время действия начальной установки ток стока транзистора 10 является суммой токов I, + I Величина этого тока не зависит от напряже" ния батарейного питания Е, .

Технологический разброс пороговых напряжений Up и U„ транзисторов связан, в основном, с изменением заряда поверхностных состояний, который вызван технологическим загрязнением поверхности кремния и действует та50

Ток I>, потребляемый усилителем

8, определяется сопротивлением резистора 17, пороговым напряжением

Ур и напряжением U с»а Б 45

U с»ОБ — Up

I — 2 у Rà ким образом, что при изменении каждого из типов пороговых напряжений сумма U р и U остается постоянной.

Поэтому величина U,,Б остается постоянной и не зависит от разброса пороговых напряжений обоих типов транзисторов °

Таким образом, ток стока транзистора 10 не зависит от разброса пороговых напряжений, т ° е. транзистор 10 является генератором тока.

Режим генератора тока обеспечивается управлением затворным напряжением этого транзистора с помощью усилителя 8 и резистором ll в истоковой цепи этого транзистора. Транзистор 10 работает всегда в пологой области характеристик °

Нагрузочный и-канальный транэис" тор 15, включенный всеми своими электродами, кроме стока, параллельно транзистору 10, является трансформатором тока. Ток, протекающий через этот транзистор, определяется соотношением размеров канальной части транзисторов 10 и 15

1"! х 10

I = 1

15 10 11 х

l0 l x где W u L — ширина и длина канала соответствующеro транзистора °

Разомкнутое состояние кнопки 1 соответствует эксплуатационному режиму работы ИС КНЧ. При этом управляющий р-канальный транзистор 14 заперт по истоку, на входе первого инвертора 6 — отрицательный (единичный) уровень напряжения, поддер" живаемый открытым р-канальным нагрузочным транзистором 15. На выходе инвертора 6 — нулевой уровень напряжения, отпирающий нагруэочный р-канальный транзистор 4 обратной связи. На входе Э устройства — единичный уровень напряжения, поддерживаемый открытым нагрузочным транзистором 4 обратной связи, Инвертор

12 закрыт, и на выходе устройства

13 — единичный уровень напряжения, т,е, сигнал обнуления триггеров де" лителя частоты отсутствует и ИС КНЧ находится в режиме управления часовым шаговым двигателем либо ЖК-индикатором.

Замкнутое состояние кнопки 1 вызывает блокировку триггеров делителя частоты ИС, что используется в ре5 136 жиме хранения часов с подключенной батарейкой для снижения токового потребления. При этом управляющий р-канальный транзистор 14 открыт напряжением на выходе 9 устройства и через него течет ток стока нагрузочного транзистора 15. На выходе инвертора 6 — минусовый уровень напряжения, транзистор 4 заперт. На выходе 13 устройства — нулевой уровень напряжения, соответствующий сигналу обнуления счетчиков делителя частоты по входам R.

Рассмотрим теперь переходный процесс снятия сигнала начальной установки (фиг. 3) после того, как произошло размыкание кнопки 1 в момент

t . Ток стока нагрузочного транзистора I протекая через управляющий р-канальный транзистор 14, заряжает входную монтажную емкость устройства

С „ до уровня напряжения запирания транзистора 14 по истоку, которое является порогом выключения устройства.

Уровень запирания транзистора 14 определяется выражением !

) став UÐ

U в»вв I +

Э где р — пороговое напряжение р-канального транзистора; коэффициент влияния подложки °

После эапирания транзистора 14 отпирается инвертор 6 и нулевой уровень напряжения на его выходе отпирает нагруэочный транзистор 4 обратной связи. После этого емкость

С „ заряжается до минусового уров" ня батарейного питания ИС. Входная монтажная емкость С в„ на два порядка больше, чем внутренние узловые емкости ИС КНЧ, поэтому время задержки выключения устройства целиком определяется временем заряда входной монтажной емкости С в„ током I, до величины U еыкк °

Минимально необходимый уровень тока нагрузочного транзистора 15 определяется выражением

0 выев Свх

<Аов где,„ — дополнительная задержка выключения устройства.

В известной схеме порог выключения устройства П „,„„ определяется

5041

6 порогом запирания р-канального транзистора в инверторе

1 в»ки = E ват

15

Р

Г

Величина U » „„= (2 -3)" в» кл, следовательно, ток нагрузочного транзистора требуется в 2-3 раза больше.

Формула изобретения

Формирователь сигнала начальной установки делителя частоты кварцевых наручных часов, содержащий кнопку начальной установки, включенную между входом формирователя и общей шиной, и и-канальный нагрузочный транзистор обратной связи, включенный своей выходной цепью между входом формирователя и минусовой шиной источника питания, а затвором — к выходу первого КМОП-инвертора, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения потребления тока, в него введены стабилизатор напряжения, состоящий из усилителя с внутренними опорными элементами и и-канального транзистора — регулятора тока нагрузки интегральной схемы с резистором, второй КМОП-инвертор, р-канальный управляющий транзистор и нагрузочный и-канальный транзистор, причем минусовая шина источника питания через резистор соединена с истоком нагрузочного и-канального транзистора и с истоком и-канального транзистора регулятора тока нагрузки, затвор которого подключен к выходу усилителя и к затвору нагрузоч" ного п-канального транзистора, а сток — к затвору управляющего р-канального транзистора и к первому входу питания усилителя, вторым входом соединенного с вторым входом питания с общей шиной, к которой подключена подложка управляющего р-канального транзистора, истоком соединенного с входом формирователя, а стоком — с входом первого КМОП"инвертора и со стоком нагрузочного и-канального транзистора, подложка которого подключена к подложке и-канального транзистора-регулятора тока нагрузки и к минусовой шине источника питания, при этом выход первого КМОП-инвертора подключен через второй КМОП-инвертор к выходу начальной установки формирователя, 1365041

Составитель М. Хаустов

Редактор Л. Гратилло Техред И.Попович Корректор В, Гирняк

Заказ 6608/40 Тираж 373 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4