[發明專利]電壓識別裝置以及時鐘控制裝置

有效

• 申請號: 201210020264.4
• 申請日: 2012-01-29
• 公開（公告）號: CN102622027A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 宇都野紀久生
• 申請（專利權）人: 拉碧斯半導體株式會社
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李浩;王忠忠

技術領域

本發明涉及一種識別電壓的大小的電壓識別裝置以及具備該電壓識別裝置的時鐘用控制裝置。

背景技術

秒針、分針以及時針等時鐘的針(以下，稱為“指針”。)受到由電動機生成的驅動力而進行動作。指針動作的控制是使用時鐘用LSI(Large?Scale?Integration：大規模集成電路)來進行的。時鐘用LSI為了以最小的功率使指針轉動，從對電動機開始供給驅動用電流起，在規定時間(例如，數ms)后，暫時切斷對電動機的電流供給。此時，如果指針轉動，則從電動機產生反向電壓，如果指針未轉動，則不產生反向電壓。當指針未轉動時，需要再次更長時間地向電動機供給電流。而且，時鐘用LSI為了繼續控制指針的動作，需要識別指針是否轉動。作為識別指針是否轉動的方法，已知識別從電動機產生的反向電壓的大小的方法。

如果在識別反向電壓的大小時成為比較對象的閾值比當初預定的值低，則有時因噪聲而導致發生錯誤識別。即，盡管指針未轉動，時鐘用LSI卻識別為指針已轉動。因此，不會再次向電動機供給驅動用電流，其結果，產生指針不轉動的問題。相反地，如果閾值比當初預定的值高，則盡管指針已轉動，時鐘用LSI卻識別為指針未轉動。因此，再次向電動機供給多余的驅動用電流，其結果，產生消耗電流增大的問題。因此，在識別反向電壓的大小時作為比較對象的閾值，需要設定為最佳值(當初預定的值的容許范圍)。再有，根據所使用的電動機的不同，該最佳值也會發生變化。

圖8示出了搭載于時鐘上的、為了識別反向電壓的大小而使用的NAND電路100的結構的一個例子。如同圖所示，NAND電路100構成為包含P溝道型MOS場效應晶體管(以下，稱為“PMOS晶體管”。)104、106以及N溝道型MOS場效應晶體管(以下，稱為“NMOS”晶體管。)108、110。此外，NAND電路100具備：由電源施加電源電壓的電壓線VDD、被施加用于選擇性地切換PMOS晶體管106以及NMOS晶體管108各自的導通狀態和截止狀態的電壓的使能線EN、被施加相當于對反向電壓的大小和閾值進行比較而得到的比較結果的電壓的輸出端子112。在像這樣構成的NAND電路100中，在其電源與時鐘用LSI的電源共用的情況下，通過配合所使用的電源(例如電池)以及電動機102來調整PMOS晶體管104以及NMOS晶體管108各自的柵極長度以及柵極寬度，從而調整閾值。

但是，隨著時鐘小型化的推進，例如，需要配合電池個數的減少或太陽能電池板個數的減少而造成的發電電壓大小的降低、或使用可充電的小型2次電池而造成的時鐘用LSI的電源電壓的降低來使閾值對應于較寬的電源電壓范圍。因此，像NAND電路100那樣，由于將其電源與時鐘用LSI的電源共用，故產生閾值依賴于電源電壓的大小的問題。在現有的NAND電路100中，為了將閾值設定成接近于電源電壓的大小的值，需要通過使PMOS晶體管104的柵極寬度變大，從而使PMOS晶體管104中的流過電流的能力變大，并且，通過使NMOS晶體管108的柵極長度變大，從而使NMOS晶體管108中的流過電流的能力變小，大幅度地提高在PMOS晶體管104和NMOS晶體管108之間的流過電流的能力之比，存在導致電路面積增大的問題。

因此，為了抑制電路面積的增大，本發明者研究了作為一個例子應用了圖9中示出的NAND電路100A以取代NAND電路100。在NAND電路100A中，利用調節器（regulator）114，將由電源向電壓線VDD施加的電源電壓恒壓化，將該被恒壓化而得到的基準電壓施加于電壓線VSH。由此，能夠向VSH供給不依賴于電源電壓的基準電壓，實現了具備不依賴于電源電壓的閾值的NAND電路。

但是，在應用了NAND電路100A的情況下，由于近年來時鐘用LSI的進一步小型化的要求導致難以在調節器114內應用具備充分容量的電容元件，因此，當由于在電壓線VSH(調節器114的輸出側)沒有充分容量的電容器而向PMOS晶體管104及NMOS晶體管108的各柵極端子施加反向電壓時，產生如下問題：在NAND電路100A中產生直通電流，調節器114的輸出瞬間降低，與此相伴地閾值也降低。