JPH11220330A - 水晶発振停止検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発振停止などの異常を素早く検出でき、一時
発振停止やひずみ発振なども検出できる水晶発振停止検
出回路を実現する。 【解決手段】 第１の積分期間設定回路２Ａは、発振出
力Ｎ１が正極性成分の期間はＨレベル、負極性成分の期
間はＬレベルの出力Ｎ２を出力し、この出力Ｎ２がＨレ
ベルの期間が積分回路４Ａにおいて積分期間となる。積
分回路４Ａの出力Ｎ４が所定の検出レベルを超えるとレ
ベル検出回路６Ａが第１の検出信号を出力する。第２の
積分期間設定回路３Ａは、発振出力Ｎ１が正極性成分の
期間はＬレベル、負極性成分の期間はＨレベルの出力Ｎ
３を出力し、この出力Ｎ３がＨレベルの期間が積分回路
５Ａにおいて積分期間となる。積分回路５Ａの出力Ｎ５
が所定の検出レベルを超えるとレベル検出回路７Ａが第
２の検出信号を出力する。ＯＲ回路８Ａは、レベル検出
回路６Ａ，７Ａの出力Ｎ６，Ｎ７の論理和を発振停止検
出出力Ｓ₀ とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロコンピュ
ータや各種半導体の制御システムにおける水晶発振回路
を具備し、その水晶発振回路を常に監視する必要がある
機器に用いられる水晶発振停止検出回路に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の水晶発振停止検出回路の構成を図
７に示す。図７において、１は水晶発振回路、１１は交
流接続用のコンデンサとダイオードを組み合わせて構成
した昇圧回路、１２は抵抗器１４およびコンデンサ１５
からなる平滑回路、１３はインバータを用いたレベル検
出回路である。

【０００３】この従来の水晶発振停止検出回路は、水晶
発振回路１の出力Ｎ１を昇圧回路１１に接続し、その昇
圧回路１１の出力Ｎ１０を平滑回路１２に接続してい
る。平滑回路１２では、昇圧回路１１の出力Ｎ１０をコ
ンデンサ１５で平滑するとともに抵抗器１４でコンデン
サ１５に充電された電荷の放電時間の調整を図ってい
る。そして、平滑回路１２の出力Ｎ１１を発振停止判定
用のレベル検出回路１３に接続してあり、このレベル検
出回路１３の出力が発振停止検出出力Ｓとなる。

【０００４】このように構成された従来の水晶発振停止
検出回路の検出動作を、さらに図８のタイミングチャー
トを用いて説明する。図８に示すように、水晶発振回路
１の出力Ｎ１の状態が正常発振区間から完全発振停止区
間に推移した時、平滑回路１２のコンデンサ１５に事前
に蓄積された電荷が抵抗器１４を介して放電され、平滑
回路１２の出力Ｎ１１が低下し、この出力Ｎ１１がレベ
ル検出回路１３の検出レベルβ以下になると発振停止検
出出力ＳがＨレベル（ハイレベル）になり、発振停止が
検出される。ここで、抵抗器１４とコンデンサ１５によ
る電荷放電の時定数は、水晶の正常発振周期に比べて十
分大きい値であることが必要となる。これを以下に説明
する。

【０００５】昇圧回路１１の信号源よりの等価抵抗をＲ
ｄ、平滑回路１２内の抵抗器１４の抵抗値をＲＬ、コン
デンサ１５の容量値をＣ１と、正常な水晶発振の周期を
Ｔ_Cとすると、以下の式が成り立つ。まず、正常発振時
には単位時間である周期Ｔ_C内に、昇圧回路１１よりコ
ンデンサ１５にＲｄを介して電源電圧程度に充電される
必要があるため、 電源電圧×｛ＲＬ／（ＲＬ＋Ｒｄ）｝≒電源電圧 の条件が必要となり、ＲｄとＲＬの関係は Ｒｄ＜＜ＲＬ の条件が必要になる。また、平滑回路１２が昇圧回路１
１からの半波整流出力を十分に平滑するためには、 ２．２×Ｒｄ×Ｃ１（時定数）＜Ｔ_C の条件が必要になる。したがって、 ２．２×Ｒｄ×Ｃ１（時定数）＜＜２．２×ＲＬ×Ｃ１
（時定数） となり、 Ｔ_C ＜＜２．２×ＲＬ×Ｃ１（時定数） となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の水晶発振停
止検出回路では、平滑回路１２内の抵抗器１４とコンデ
ンサ１５による電荷放電の時定数は、水晶の正常発振周
期に比べて十分大きい値とする必要があるため、図８に
示すように、正常発振から完全発振停止状態になっても
すぐには発振停止検出出力ＳがＨレベルにならず、完全
発振停止状態になってから発振停止検出出力ＳがＨレベ
ルになるまでに正常発振周期の１００倍程度かかり、発
振停止をすぐには検出できないという問題があった。さ
らに、平滑回路１２内の抵抗器１４の抵抗値ＲＬを十分
に下げれないため、図９に示すように、完全に停止しな
い一時発振停止区間やひずみ発振区間における発振停止
・異常を検出できないという問題もあった。もしも、一
時発振停止やひずみ発振等を検出するために、平滑回路
１２内の抵抗器１４の抵抗値ＲＬを強いて低下させれ
ば、図１０に示すように、正常発振区間でも、平滑回路
１２が正常に動作しなくなり、結果として発振停止検出
出力ＳがＨレベルとなり、誤動作となってしまう。

【０００７】このように、従来の構成では、発振停止検
出を検知する回路の時定数が発振周期に比べて長く、水
晶発振停止をすぐには検出できず、さらには、一時発振
停止や、長周期となったひずみ発振などを検出できない
という問題があり、水晶発振を厳密に監視するシステム
には不向きであった。本発明の目的は、発振停止などの
異常を素早く検出でき、一時発振停止やひずみ発振など
も検出できる水晶発振停止検出回路を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の水晶発振停止検
出回路は、水晶発振回路から正極性成分と負極性成分と
が交互に出力される発振信号を入力し、第１の積分期間
の後の発振信号の第１回目の正極性成分入力開始時から
第ｎ回目（ｎは１以上の整数）の正極性成分入力終了時
までの期間を第１の積分期間として順次設定する第１の
積分期間設定回路と、第１のコンデンサを有し、第１の
積分期間設定回路で設定する第１の積分期間中に第１の
コンデンサを充電し第１の積分期間後に放電させ、第１
のコンデンサの電圧を出力とする第１の積分回路と、第
１の積分回路の出力が所定の検出レベルを超えると第１
の検出信号を出力する第１のレベル検出回路と、水晶発
振回路から出力される発振信号を入力し、第２の積分期
間の後の発振信号の第１回目の負極性成分入力開始時か
ら第ｎ回目の負極性成分入力終了時までの期間を第２の
積分期間として順次設定する第２の積分期間設定回路
と、第２のコンデンサを有し、第２の積分期間設定回路
で設定する第２の積分期間中に第２のコンデンサを充電
し第２の積分期間後に放電させ、第２のコンデンサの電
圧を出力とする第２の積分回路と、第２の積分回路の出
力が所定の検出レベルを超えると第２の検出信号を出力
する第２のレベル検出回路と、第１の検出信号と第２の
検出信号とを入力しその論理和を発振停止検出信号とし
て出力する論理和回路とを備えている。

【０００９】この構成によれば、第１の積分期間設定回
路，第１の積分回路および第１のレベル検出回路によ
り、水晶発振回路の発振信号がＨレベル（ハイレベル）
で一時発振停止および完全発振停止となる状態や、発振
信号が非正常な長周期となるひずみ発振状態を検出する
ことができ、また、第２の積分期間設定回路，第２の積
分回路および第２のレベル検出回路により、水晶発振回
路の発振信号がＬレベル（ローレベル）で一時発振停止
および完全発振停止となる状態や、発振信号が非正常な
長周期となるひずみ発振状態を検出することができ、検
出したそれらの論理和をとることにより、Ｈレベルおよ
びＬレベルでの一時・完全発振停止や発振異常を検出す
ることができる。さらに、第１の積分回路および第２の
積分回路の時定数を適当な値に設定することにより、一
時・完全発振停止や発振異常の素早い検出が可能にな
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。 〔第１の実施の形態〕図１は本発明の第１の実施の形態
の水晶発振停止検出回路の構成を示す図である。図１に
おいて、１は水晶発振回路、２Ａ，３Ａは第１，第２の
積分期間設定回路、４Ａ，５Ａは第１，第２の積分回
路、６Ａ，７Ａは所定の検出レベルαを有する第１，第
２のレベル検出回路、８ＡはＯＲ（論理和）回路、４
１，５０，５２はインバータ、４２，４４はＰチャンネ
ルトランジスタ、４３，４５はＮチャンネルトランジス
タ、４６，４８は抵抗、４７，４９はコンデンサ、５
１，５３は反転回路である。

【００１１】この第１の実施の形態の水晶発振停止検出
回路は、水晶発振回路１の出力Ｎ１を入力する第１，第
２の積分期間設定回路２Ａ，３Ａと、これらの出力Ｎ
２，Ｎ３をそれぞれ入力する第１，第２の積分回路４
Ａ，５Ａと、これらの出力Ｎ４，Ｎ５をそれぞれ入力す
る第１，第２のレベル検出回路６Ａ，７Ａと、これらの
出力Ｎ６，Ｎ７を入力してその論理和を発振停止検出出
力Ｓ₀ として出力するＯＲ回路８Ａとを備えている。

【００１２】第１の積分期間設定回路２Ａは、水晶発振
回路１から正極性成分と負極性成分とが交互に出力され
る発振出力Ｎ１を入力し、発振出力Ｎ１が正極性成分の
期間はＨレベル、負極性成分の期間はＬレベルの出力Ｎ
２を出力する。この出力Ｎ２がＨレベルの期間が第１の
積分回路４Ａにおいて積分期間（第１の積分期間）とな
る。すなわち、第１の積分期間設定回路２Ａは、発振出
力Ｎ１が正極性成分の期間を第１の積分期間として設定
し出力することになる。

【００１３】第１の積分回路４Ａは、第１のコンデンサ
４７を内蔵し、第１の積分期間設定回路２Ａで設定する
第１の積分期間中に第１のコンデンサ４７を充電し第１
の積分期間後に放電させ、第１のコンデンサ４７の電圧
を出力Ｎ４とするようになっている。第１のレベル検出
回路６Ａは、シュミットインバータなどのしきい値可変
のインバータ５０と、インバータ５０からの入力を反転
して出力する反転回路５１とからなり、第１の積分回路
４Ａの出力Ｎ４が所定の検出レベルαを超えると第１の
検出信号（出力Ｎ６がＨレベル）を出力するようになっ
ている。

【００１４】第２の積分期間設定回路３Ａは、入力する
発振出力Ｎ１が正極性成分の期間はＬレベル、負極性成
分の期間はＨレベルの出力Ｎ３を出力する。この出力Ｎ
３がＨレベルの期間が第２の積分回路５Ａにおいて積分
期間（第２の積分期間）となる。すなわち、第２の積分
期間設定回路２Ａは、発振出力Ｎ１が負極性成分の期間
を第２の積分期間として設定し出力することになる。

【００１５】第２の積分回路５Ａは、第２のコンデンサ
４９を内蔵し、第２の積分期間設定回路２Ａで設定する
第２の積分期間中に第２のコンデンサ４９を充電し第２
の積分期間後に放電させ、第２のコンデンサ４９の電圧
を出力Ｎ５とするようになっている。第２のレベル検出
回路７Ａは、シュミットインバータなどのしきい値可変
のインバータ５２と、インバータ５２からの入力を反転
して出力する反転回路５３とからなり、第２の積分回路
５Ａの出力Ｎ５が所定の検出レベルαを超えると第２の
検出信号（出力Ｎ７がＨレベル）を出力するようになっ
ている。

【００１６】そして、ＯＲ回路８Ａでは、第１，第２の
レベル検出回路６Ａ，７Ａの出力Ｎ６，Ｎ７の論理和を
出力する。すなわち、出力Ｎ６，Ｎ７の少なくとも一方
がＨレベルであれば、発振停止検出出力Ｓ₀ としてＨレ
ベルの信号（発振停止検出信号）を出力し、出力Ｎ６，
Ｎ７がともにＬレベルであれば、発振停止検出出力Ｓ ₀
として正常発振状態を示すＬレベルの信号を出力する。

【００１７】以上のように構成される第１の実施の形態
の水晶発振停止検出回路の動作を、さらに図２を参照し
ながら説明する。図２は図１の水晶発振停止検出回路に
おける動作を説明するためのタイミングチャートであ
る。図１の水晶発振停止検出回路では、積分回路４Ａ，
５Ａの時定数は他の回路の動作と完全分離され任意に設
定でき、図２に示すように、水晶発振回路１の出力Ｎ１
が負極性成分の期間のときに、第２の積分期間設定回路
３Ａの出力Ｎ３がＨレベルとなり、そのＨレベル期間に
積分回路５Ａは時間を電圧に変換して出力する。正常な
水晶発振波形区間では、積分回路５Ａの出力電圧Ｎ５が
レベル検出回路７Ａの検出レベルαを超えないように積
分回路５Ａの時定数を設定しており、レベル検出回路７
Ａの出力Ｎ７はＬレベルである。また、積分回路５Ａの
時定数を正常発振周期以下に設定することにより、非正
常な長周期の水晶発振波形区間では、積分回路５Ａの出
力電圧Ｎ５がレベル検出回路７Ａの検出レベルαを超え
て上昇し、レベル検出回路７Ａの出力Ｎ７がＨレベルと
なる。これが、ＯＲ回路８Ａに送られると、結果的に発
振停止検出出力Ｓ₀ がＨレベルとなる。

【００１８】また、非正常な長周期の水晶発振波形区間
において、水晶発振回路１の出力Ｎ１が正極性成分の期
間のときに、第１の積分期間設定回路２Ａの出力Ｎ２が
Ｈレベルとなり、積分回路４Ａ，レベル検出回路６Ａで
は積分回路５Ａ，レベル検出回路７Ａと同様の動作を行
い、レベル検出回路６Ａの出力Ｎ７がＨレベルとなる
と、結果的に発振停止検出出力Ｓ₀ がＨレベルとなる。

【００１９】また、第２の積分期間設定回路３Ａ，積分
回路５Ａ，レベル検出回路７Ａにより、水晶発振回路１
の出力Ｎ１が非正常な長周期となるひずみ発振状態の検
出だけでなく、発振出力Ｎ１がＬレベルで一時発振停止
および完全発振停止となる状態を検出することができ
る。同様に、第１の積分期間設定回路２Ａ，積分回路４
Ａ，レベル検出回路６Ａにより、水晶発振回路１の出力
Ｎ１が非正常な長周期となるひずみ発振状態の検出だけ
でなく、発振出力Ｎ１がＨレベルで一時発振停止および
完全発振停止となる状態を検出することができる。した
がって、検出したそれらの論理和をとることにより、Ｈ
レベルおよびＬレベルでの一時・完全発振停止や発振異
常を検出することができる。さらに、第１の積分回路４
Ａおよび第２の積分回路５Ａの時定数を正常発振周期以
下に設定することにより、一時・完全発振停止や発振異
常の素早い検出が可能になる。なお、積分回路４Ａ，５
Ａの時定数は、どの程度の長さの発振停止を検出するか
によって設定すればよく、第１の実施の形態の場合、時
定数の最小値は正常発振周期の１／２となる。

【００２０】〔第２の実施の形態〕図３は本発明の第２
の実施の形態の水晶発振停止検出回路の構成を示す図で
ある。図３において、１は水晶発振回路、２，３は第
１，第２の積分期間設定回路、４，５は第１，第２の積
分回路、６，７は所定の検出レベル（しきい値）αを有
する第１，第２のレベル検出回路、８はＯＲ（論理和）
回路、１７，２３，２７，３１，３２はインバータ、１
８，２１はトグルフリップフロップ（以下「トグルＦ
Ｆ」という）、１９はノンインバータ（ｎｏｎ−ｉｎｖ
ｅｒｔｅｒｄ ｂｕｆｆｅｒ）、２０，２２はＡＮＤ
（論理積）回路、２４，２８は抵抗、２５，２９はＮチ
ャンネルトランジスタ、２６，３０はコンデンサであ
る。

【００２１】この第２の実施の形態の水晶発振停止検出
回路は、水晶発振回路１の出力Ｎ１を入力する第１，第
２の積分期間設定回路２，３と、これらの出力Ｎ２，Ｎ
３をそれぞれ入力する第１，第２の積分回路４，５と、
これらの出力Ｎ４，Ｎ５をそれぞれ入力する第１，第２
のレベル検出回路６，７と、これらの出力Ｎ６，Ｎ７を
入力して発振停止検出出力Ｓ₀ を出力するＯＲ回路８と
を備えている。

【００２２】第１の積分期間設定回路２は、水晶発振回
路１の出力Ｎ１を入力するインバータ１７およびトグル
ＦＦ１８と、インバータ１７およびトグルＦＦ１８の出
力を入力するＡＮＤ回路２０とからなり、ＡＮＤ回路２
０の出力が第１の積分期間設定回路２の出力Ｎ２として
第１の積分回路４へ出力される。この第１の積分期間設
定回路２の出力Ｎ２がＬレベルの期間が第１の積分回路
４において積分期間（第１の積分期間）となる。

【００２３】第１の積分回路４は、その入力（Ｎ２）端
にインバータ２３を接続し、インバータ２３と出力（Ｎ
４）端との間に抵抗２４を接続し、さらに、ソースが接
地されたＮチャンネルトランジスタ２５のゲートを入力
端に接続するとともにドレインを出力端に接続し、さら
に、出力端と接地間に第１のコンデンサ２６を接続して
いる。この第１の積分回路４では、第１の積分期間設定
回路２で設定する第１の積分期間中に第１のコンデンサ
２６を充電し第１の積分期間後に放電させ、第１のコン
デンサ２６の電圧を出力Ｎ４とする。

【００２４】第１のレベル検出回路６は、シュミットイ
ンバータなどのしきい値可変のインバータ３１からな
り、第１の積分回路４の出力Ｎ４が所定の検出レベルα
（インバータ３１のしきい値）を超えると第１の検出信
号（出力Ｎ６がＬレベル）を出力する。第２の積分期間
設定回路３は、水晶発振回路１の出力Ｎ１を入力するノ
ンインバータ１９と、水晶発振回路１の出力Ｎ１を反転
入力するトグルＦＦ２１と、ノンインバータ１９の出力
を入力するとともにトグルＦＦ２１の出力を反転入力す
るＡＮＤ回路２２とからなり、ＡＮＤ回路２２の出力が
第２の積分期間設定回路３の出力Ｎ３として第２の積分
回路５へ出力される。この第２の積分期間設定回路２の
出力Ｎ３がＬレベルの期間が第２の積分回路５において
積分期間（第２の積分期間）となる。

【００２５】第２の積分回路５，第２のレベル検出回路
７はそれぞれ第１の積分回路４，第１のレベル検出回路
６と同様の構成であり、第２の積分回路５では、第２の
積分期間設定回路３で設定する第２の積分期間中に第２
のコンデンサ３０を充電し第２の積分期間後に放電さ
せ、第２のコンデンサ３０の電圧を出力Ｎ５とし、第２
のレベル検出回路７は、第２の積分回路５の出力Ｎ５が
所定の検出レベルα（インバータ３２のしきい値）を超
えると第２の検出信号（出力Ｎ７がＬレベル）を出力す
る。

【００２６】そして、ＯＲ回路８では、第１，第２のレ
ベル検出回路６，７の出力Ｎ６，Ｎ７を反転入力し、出
力Ｎ６，Ｎ７の少なくとも一方がＬレベルであれば、発
振停止検出出力Ｓ₀ としてＨレベルの信号（発振停止検
出信号）を出力する。また、第１，第２のレベル検出回
路６，７の出力Ｎ６，Ｎ７がともにＨレベルであれば、
発振停止検出出力Ｓ₀ として正常発振状態を示すＬレベ
ルの信号を出力する。

【００２７】以上のように構成される第２の実施の形態
の水晶発振停止検出回路の動作を、さらに図４を参照し
ながら説明する。図４は図３の水晶発振停止検出回路の
動作を説明するためのタイミングチャートである。図４
に示すように、正常に水晶発振している区間（第１およ
び第２正常発振区間）では、水晶発振回路１の出力Ｎ１
が第１の積分期間設定回路２に入力されると、トグルＦ
Ｆ１８，インバータ１７およびＡＮＤ回路２０により、
発振出力Ｎ１と逆相で２分の１に間引かれたパルス波形
（Ｎ２）が生成され、この出力Ｎ２が積分回路４に入力
される。積分回路４では、Ｎ２がＬレベルのときに、ト
ランジスタ２５がオフで、インバータ２３により抵抗２
４を介してコンデンサ２６に電荷が供給され、出力電圧
Ｎ４が上昇する。この抵抗２４とコンデンサ２６の時定
数を正常水晶発振周期以下にしておくことで、次のＮ２
がＨレベルになったときに、トランジスタ２５のオンに
より、一瞬にしてコンデンサ２６の電荷が放電され、出
力電圧Ｎ４は第１のレベル検出回路６の検出レベルαを
超える前に低下し、第１のレベル検出回路６の出力Ｎ６
は発振停止の非検出状態を示すＨレベルが維持される。
また、第２の積分期間設定回路３では、トグルＦＦ２
１，ノンインバータ１９およびＡＮＤ回路２２により、
発振出力Ｎ１と同相で２分の１に間引かれたパルス波形
（Ｎ３）が生成され、この出力Ｎ３が積分回路５に入力
される。積分回路５，第２のレベル検出回路７は、積分
回路４，第１のレベル検出回路６と同様に動作し、この
場合は積分回路５の出力電圧Ｎ５が第２のレベル検出回
路７の検出レベルαを超える前に低下し、第２のレベル
検出回路７の出力Ｎ７は発振停止の非検出状態を示すＨ
レベルが維持される。したがって、２つのレベル検出回
路６，７の出力Ｎ６，Ｎ７を反転入力するＯＲ回路８の
発振停止検出出力Ｓ₀ は、水晶発振を正常動作と判断し
たＬレベルとなる。

【００２８】また、水晶発振回路１の出力Ｎ１がＨレベ
ルで発振停止状態となったＨレベル発振停止区間では、
第１の積分期間設定回路２の出力Ｎ２がＬレベルとな
り、そのＬレベルのパルス幅は通常の正常発振周期を大
幅に超え、積分回路４では抵抗２４がコンデンサ２６を
必要以上に充電するため、積分回路４の出力電圧Ｎ４が
次段のレベル検出回路６の検出レベルαを超えてしま
い、レベル検出回路６の出力Ｎ６がＬレベルとなり、Ｏ
Ｒ回路８の発振停止検出出力Ｓ₀ がＨレベルとなり、発
振停止を知らせることができる。なお、このＨレベル発
振停止区間では、第２の積分期間設定回路３の出力Ｎ３
はＨレベルとなり、積分回路５ではトランジスタ２９が
オンしてコンデンサ３０は充電されず、レベル検出回路
７の出力Ｎ７は発振停止の非検出状態を示すＨレベルが
維持されている。

【００２９】また、水晶発振回路１の出力Ｎ１がＬレベ
ルで発振停止状態となったＬレベル発振停止区間では、
第２の積分期間設定回路３の出力Ｎ３がＬレベルとな
り、そのＬレベルのパルス幅は通常の正常発振周期を大
幅に超え、積分回路５では抵抗２８がコンデンサ３０を
必要以上に充電するため、積分回路５の出力電圧Ｎ５が
次段のレベル検出回路７の検出レベルαを超えてしま
い、レベル検出回路７の出力Ｎ７がＬレベルとなり、Ｏ
Ｒ回路８の発振停止検出出力Ｓ₀ がＨレベルとなり、発
振停止を知らせることができる。なお、このＬレベル発
振停止区間では、第１の積分期間設定回路２の出力Ｎ２
はＨレベルとなり、積分回路４ではトランジスタ２５が
オンしてコンデンサ２６は充電されず、レベル検出回路
６の出力Ｎ６は発振停止の非検出状態を示すＨレベルが
維持されている。

【００３０】また、水晶発振回路１の出力Ｎ１が何らか
の理由で長周期となった波形ひずみ区間では、水晶発振
回路１の出力Ｎ１の周期が伸びたため、第１，第２の積
分期間設定回路２，３の出力Ｎ２，Ｎ３のＬレベルのパ
ルス幅が伸び、積分回路４，５のコンデンサ２６，３０
が必要以上に充電され、各々のコンデンサ２６，３０の
電圧が上がり、その結果がレベル検出回路６，７を介し
てＯＲ回路８に伝達され、発振停止検出出力Ｓ₀ はＨレ
ベルとなり、発振が正常でないことを即座に知ることが
できる。

【００３１】この第２の実施の形態によれば、第１の積
分期間設定回路２，第１の積分回路４および第１のレベ
ル検出回路６により、水晶発振回路１の出力Ｎ１がＨレ
ベルで一時発振停止および完全発振停止となる状態や、
発振出力Ｎ１が非正常な長周期となるひずみ発振状態を
検出することができ、また、第２の積分期間設定回路
３，第２の積分回路５および第２のレベル検出回路７に
より、発振出力Ｎ１がＬレベルで一時発振停止および完
全発振停止となる状態や、発振出力Ｎ１が非正常な長周
期となるひずみ発振状態を検出することができ、検出し
たそれらの論理和をとることにより、ＨレベルおよびＬ
レベルでの一時・完全発振停止や発振異常を検出するこ
とができる。さらに、第１の積分回路４および第２の積
分回路５の時定数を正常発振周期の２倍に設定すること
により、一時・完全発振停止や発振異常の素早い検出が
可能になる。なお、積分回路４，５の時定数はどの程度
の長さの発振停止を検出するかによって設定すればよい
が、第２の実施の形態では、正常発振周期の２倍の期間
のうち３／４を積分期間に、後の１／４を初期化に利用
しているため、時定数の最小値は初期化が発生しなかっ
た場合に相当し、正常発振周期の２倍となる。

【００３２】なお、第２の実施の形態における第１の積
分期間設定回路２は、第１の積分期間の後の発振出力Ｎ
１の第１回目の正極性成分入力開始時から第ｎ回目の正
極性成分入力終了時までの期間を第１の積分期間として
順次設定する第１の積分期間設定回路において、ｎ＝２
とした場合であり、第１の実施の形態における第１の積
分期間設定回路２Ａはｎ＝１とした場合である。

【００３３】また、第２の実施の形態における第２の積
分期間設定回路３は、第２の積分期間の後の発振出力Ｎ
１の第１回目の負極性成分入力開始時から第ｎ回目の負
極性成分入力終了時までの期間を第２の積分期間として
順次設定する第２の積分期間設定回路において、ｎ＝２
とした場合であり、第１の実施の形態における第２の積
分期間設定回路３Ａはｎ＝１とした場合である。

【００３４】上記のようにｎ＝１とした場合では、発振
出力Ｎ１のデューティ比（ハイレベルとローレベルの
比）が必ずしも５０％になっていない反面、一時発振停
止などの異常を最も早く検出できる。なお、発振出力Ｎ
１のデューティ比が５０％になっていないので、積分回
路４Ａ，５Ａの時定数にマージンを設ける必要がある。
また、ｎ＝２とした場合は、１／２分周でもｎ＝１同
様、コンデンサ２６，３０の放電時間が発振出力Ｎ１の
デューティ比の影響を受ける。なお、ｎ≧３とした場合
には、発振出力Ｎ１のデューティ比の影響は全く受け
ず、安定性に優れたものとなる。

【００３５】〔第３の実施の形態〕図５は本発明の第３
の実施の形態の水晶発振停止検出回路の構成を示す図で
ある。図５において、１０は積分期間設定回路、３４は
トグルＦＦ、３５はインバータ、３６，３７はＡＮＤ
（論理積）回路であり、その他の図３と対応する部分に
は同一符号を付し、説明を省略する。

【００３６】この第３の実施の形態の水晶発振停止検出
回路は、第２の実施の形態における第１の積分期間設定
回路２および第２の積分期間設定回路３を、１つの積分
期間設定回路１０に置き換えたものであり、他の構成は
第２の実施の形態と同様である。積分期間設定回路１０
は、水晶発振回路１の出力Ｎ１を入力するインバータ３
５およびトグルＦＦ３４と、インバータ３５の出力およ
びトグルＦＦ３４の正極出力（Ｑ出力）を入力するＡＮ
Ｄ回路３６と、水晶発振回路１の出力Ｎ１およびトグル
ＦＦ３４の正極出力（Ｑ出力）を入力するＡＮＤ回路３
７とからなる。ＡＮＤ回路３６の出力Ｎ２が、第２の実
施の形態における第１の積分期間設定回路２の出力Ｎ２
と等価となり、第１の積分回路４へ入力され、ＡＮＤ回
路３７の出力Ｎ３が、第２の実施の形態における第２の
積分期間設定回路３の出力Ｎ３と等価となり、第２の積
分回路５へ入力される。

【００３７】図６は図５の水晶発振停止検出回路の動作
を説明するためのタイミングチャートであり、各出力Ｎ
１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５，Ｎ６，Ｎ７および発振停
止検出出力Ｓ₀ は、図４の各出力Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ
４，Ｎ５，Ｎ６，Ｎ７および発振停止検出出力Ｓ₀ と同
じである。このように、第３の実施の形態における動作
は基本的に第２の実施の形態と同様であり、詳細な説明
は省略する。

【００３８】この第３の実施の形態によれば、第２の実
施の形態と同様の効果を得ることができ、さらに、第２
の実施の形態における第１の積分期間設定回路２および
第２の積分期間設定回路３を、１つの積分期間設定回路
１０としてコンパクトに構成しているため、より少ない
資源の回路で実現できる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、第１の積分期間設定回
路，第１の積分回路および第１のレベル検出回路によ
り、水晶発振回路の発振信号がＨレベルで一時発振停止
および完全発振停止となる状態や、発振信号が非正常な
長周期となるひずみ発振状態を検出することができ、ま
た、第２の積分期間設定回路，第２の積分回路および第
２のレベル検出回路により、水晶発振回路の発振信号が
Ｌレベルで一時発振停止および完全発振停止となる状態
や、発振信号が非正常な長周期となるひずみ発振状態を
検出することができ、検出したそれらの論理和をとるこ
とにより、ＨレベルおよびＬレベルでの一時・完全発振
停止や発振異常を検出することができる。さらに、第１
の積分回路および第２の積分回路の時定数を適当な値に
設定することにより、一時・完全発振停止や発振異常の
素早い検出が可能になり、本来、一時も発振停止があっ
てはいけなく、かつ、発振が停止したら即刻、異常処理
などをしなくてはならないシステムを構築する上で欠く
べからず回路を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の水晶発振停止検出
回路の構成を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態におけるタイミング
チャートである。

【図３】本発明の第２の実施の形態の水晶発振停止検出
回路の構成を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態におけるタイミング
チャートである。

【図５】本発明の第３の実施の形態の水晶発振停止検出
回路の構成を示す図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態におけるタイミング
チャートである。

【図７】従来の水晶発振停止検出回路の構成を示す図で
ある。

【図８】従来の水晶発振停止検出回路のタイミングチャ
ートである。

【図９】従来の水晶発振停止検出回路の不具合のタイミ
ングチャートである。

【図１０】従来の水晶発振停止検出回路の不具合のタイ
ミングチャートである。

【符号の説明】 １ 水晶発振回路 ２，２Ａ 第１の積分期間設定回路 ３，３Ａ 第２の積分期間設定回路 ４，４Ａ 第１の積分回路 ５，５Ａ 第２の積分回路 ６，６Ａ 第１のレベル検出回路 ７，７Ａ 第２のレベル検出回路 ８，８Ａ ＯＲ（論理和）回路 １０ 積分期間設定回路 １７ インバータ １８ トグルフリップフロップ １９ ノンインバータ ２０ ＡＮＤ回路 ２１ トグルフリップフロップ ２２ ＡＮＤ回路 ２３ インバータ ２４ 抵抗 ２５ Ｎチャンネルトランジスタ ２６ コンデンサ ２７ インバータ ２８ 抵抗 ２９ Ｎチャンネルトランジスタ ３０ コンデンサ ３１ しきい値可変インバータ ３２ しきい値可変インバータ ３４ トグルフリップフロップ ３５ インバータ ３６ ＡＮＤ回路 ３７ ＡＮＤ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水晶発振回路から正極性成分と負極性成
   分とが交互に出力される発振信号を入力し、第１の積分
   期間の後の前記発振信号の第１回目の正極性成分入力開
   始時から第ｎ回目（ｎは１以上の整数）の正極性成分入
   力終了時までの期間を前記第１の積分期間として順次設
   定する第１の積分期間設定回路と、 第１のコンデンサを有し、前記第１の積分期間設定回路
   で設定する第１の積分期間中に前記第１のコンデンサを
   充電し前記第１の積分期間後に放電させ、前記第１のコ
   ンデンサの電圧を出力とする第１の積分回路と、 前記第１の積分回路の出力が所定の検出レベルを超える
   と第１の検出信号を出力する第１のレベル検出回路と、 前記水晶発振回路から出力される前記発振信号を入力
   し、第２の積分期間の後の前記発振信号の第１回目の負
   極性成分入力開始時から第ｎ回目の負極性成分入力終了
   時までの期間を前記第２の積分期間として順次設定する
   第２の積分期間設定回路と、 第２のコンデンサを有し、前記第２の積分期間設定回路
   で設定する第２の積分期間中に前記第２のコンデンサを
   充電し前記第２の積分期間後に放電させ、前記第２のコ
   ンデンサの電圧を出力とする第２の積分回路と、 前記第２の積分回路の出力が所定の検出レベルを超える
   と第２の検出信号を出力する第２のレベル検出回路と、 前記第１の検出信号と前記第２の検出信号とを入力しそ
   の論理和を発振停止検出信号として出力する論理和回路
   とを備えた水晶発振停止検出回路。