JPH0340356B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0340356B2 JPH0340356B2 JP57105152A JP10515282A JPH0340356B2 JP H0340356 B2 JPH0340356 B2 JP H0340356B2 JP 57105152 A JP57105152 A JP 57105152A JP 10515282 A JP10515282 A JP 10515282A JP H0340356 B2 JPH0340356 B2 JP H0340356B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- signal
- circuit
- gate
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04F—TIME-INTERVAL MEASURING
- G04F5/00—Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards
- G04F5/04—Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards using oscillators with electromechanical resonators producing electric oscillations or timing pulses
- G04F5/06—Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards using oscillators with electromechanical resonators producing electric oscillations or timing pulses using piezoelectric resonators
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electric Clocks (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、MOSトランジスタによつて構成さ
れ、モノリシツクIC化された温度測定回路を有
する温度補償付電子時計に関するものである。
れ、モノリシツクIC化された温度測定回路を有
する温度補償付電子時計に関するものである。
従来より、電子腕時計に温度検出回路を搭載
し、携帯中の温度を感知して基準信号源の温度補
償を行なう方法は数多く提案されているが実用化
に至つたものは少なく、特に温度情報をデジタル
値としてとらえ、基準信号源の温度補償だけでな
く、表示装置の温度補償あるいは単なる温度表示
にも利用できるような温度測定回路を持つた電子
時計は実現が難しかつた。しかも、この温度測定
回路を、感温素子例えばサーミスタ、又は第2の
水晶振動子などの外付け部品を一切用いず、モノ
リシツクIC化することは、さらに困難であつた。
し、携帯中の温度を感知して基準信号源の温度補
償を行なう方法は数多く提案されているが実用化
に至つたものは少なく、特に温度情報をデジタル
値としてとらえ、基準信号源の温度補償だけでな
く、表示装置の温度補償あるいは単なる温度表示
にも利用できるような温度測定回路を持つた電子
時計は実現が難しかつた。しかも、この温度測定
回路を、感温素子例えばサーミスタ、又は第2の
水晶振動子などの外付け部品を一切用いず、モノ
リシツクIC化することは、さらに困難であつた。
しかし、部品点数の削減や外付け部品選別工程
の減少などによるコスト面の効果や、時計そのも
のの商品力を大きく向上させるという効果をもつ
ため、このような温度測定回路の実現が強く求め
られていた。
の減少などによるコスト面の効果や、時計そのも
のの商品力を大きく向上させるという効果をもつ
ため、このような温度測定回路の実現が強く求め
られていた。
本発明の目的は、上記要求を達成するものであ
り、電子腕時計に用いられるMOS−IC内に一体
に構成することができ、しかもサーミスタ等の外
付け部品を必要とせず、さらに動作レベルの調整
が極めて容易な低消費電力型温度測定回路を有す
ることにより、極めて緻密で精度の高い温度補償
を行なうことのできる温度補償付電子時計を提供
することである。
り、電子腕時計に用いられるMOS−IC内に一体
に構成することができ、しかもサーミスタ等の外
付け部品を必要とせず、さらに動作レベルの調整
が極めて容易な低消費電力型温度測定回路を有す
ることにより、極めて緻密で精度の高い温度補償
を行なうことのできる温度補償付電子時計を提供
することである。
以下、図面に従つて、本発明の構成と動作につ
いて説明する。
いて説明する。
第1図は、本発明の電子時計の基本的構成を示
すブロツク図である。1は2次温度特性を有する
水晶発振回路、2は分周回路、3は時刻表示機構
を駆動するための信号を作成する表示駆動回路、
20は前記表示駆動回路3の出力信号により時刻
の表示を行なう表示機構、40は前記水晶発振回
路付近の温度を検出し、デジタル数値の形で温度
情報を出力する温度情報発生回路、50は前記温
度情報に基づいて前記水晶発振回路1あるいは前
記分周回路2の周波数を補正し、前記水晶発振回
路1の2次温度特性の温度補償を行なう周波数補
正回路である。
すブロツク図である。1は2次温度特性を有する
水晶発振回路、2は分周回路、3は時刻表示機構
を駆動するための信号を作成する表示駆動回路、
20は前記表示駆動回路3の出力信号により時刻
の表示を行なう表示機構、40は前記水晶発振回
路付近の温度を検出し、デジタル数値の形で温度
情報を出力する温度情報発生回路、50は前記温
度情報に基づいて前記水晶発振回路1あるいは前
記分周回路2の周波数を補正し、前記水晶発振回
路1の2次温度特性の温度補償を行なう周波数補
正回路である。
さらに、前記温度情報発生回路40は、温度に
依つて出力信号周波数が変化する温度検出回路4
1と、前記温度検出回路41の出力信号周波数又
は周期を前記水晶発振回路1の出力信号を基準に
して数値化し、温度変化に伴つて変化する数値情
報を出力する数値化回路42と、前記数値情報の
温度勾配を論理回路によつてデジタル的に調整す
るための温度勾配調整回路43と、前記数値情報
の温度特性のオフセツトを論理回路によつてデジ
タル的に調整するためのオフセツト調整回路44
と、さらに、前記温度勾配調整回路43のための
勾配調整値及び前記オフセツト調整回路44のた
めのオフセツト調整値を記憶しておく設定値記憶
回路45とから成つている。
依つて出力信号周波数が変化する温度検出回路4
1と、前記温度検出回路41の出力信号周波数又
は周期を前記水晶発振回路1の出力信号を基準に
して数値化し、温度変化に伴つて変化する数値情
報を出力する数値化回路42と、前記数値情報の
温度勾配を論理回路によつてデジタル的に調整す
るための温度勾配調整回路43と、前記数値情報
の温度特性のオフセツトを論理回路によつてデジ
タル的に調整するためのオフセツト調整回路44
と、さらに、前記温度勾配調整回路43のための
勾配調整値及び前記オフセツト調整回路44のた
めのオフセツト調整値を記憶しておく設定値記憶
回路45とから成つている。
上記構成の動作を説明すると、分周回路2が水
晶発振回路1の発振信号を分周して計時単位信号
を含む低い周波数の信号群を作成し、表示駆動回
路3が前記信号群の合成により時刻表示信号を作
成して表示機構20を駆動する時計としての通常
の動作と、周波数補正回路50が温度情報発生回
路40からの温度情報を参照の上分周回路2から
の信号群を用いて周波数補正信号を合成し、水晶
発振回路1あるいは分周回路2の周波数補正をす
る温度補償動作と、温度情報発生回路40によつ
て欠間的に行なわれる温度測定動作とがある。
晶発振回路1の発振信号を分周して計時単位信号
を含む低い周波数の信号群を作成し、表示駆動回
路3が前記信号群の合成により時刻表示信号を作
成して表示機構20を駆動する時計としての通常
の動作と、周波数補正回路50が温度情報発生回
路40からの温度情報を参照の上分周回路2から
の信号群を用いて周波数補正信号を合成し、水晶
発振回路1あるいは分周回路2の周波数補正をす
る温度補償動作と、温度情報発生回路40によつ
て欠間的に行なわれる温度測定動作とがある。
前記温度測定動作及び温度補償動作は本発明に
係わるものであるから、図面を用いて、さらに説
明する。
係わるものであるから、図面を用いて、さらに説
明する。
第2図は、温度情報発生回路40によつて行な
われる温度測定から温度情報の作成までの一連の
動作を示す温度特性図である。
われる温度測定から温度情報の作成までの一連の
動作を示す温度特性図である。
第2図1は前記温度情報発生回路40の有する
温度検出回路41の温度特性を示す特性図で、縦
軸は発振周期τを表わしている。第2図2は数値
化回路42によつて前記発振周期τを数値情報に
変換した様子を示し、破線は理想の温度情報の温
度特性を表わしている。理想の温度情報とは、理
想的な温度補償を行なうために周波数補正回路5
50が必要としている温度情報であり、前記周波
数補正回路50の論理構成と水晶発振回路1の温
度特性によつて決まるものである。第2図3は勾
配調整回路43によつて第2図2の数値情報の温
度勾配が調整され、理想的温度情報に近づいた様
子を表わしている。第2図4は、第2図3の数値
情報がオフセツト調整回路44によつて全温度領
域にわたつて平行移動し、理想の温度情報に一致
したときの様子を表わしている。この一連の温度
測定動作は、例えば30秒以上の比較的長い周期の
欠間動作となるように制御される。
温度検出回路41の温度特性を示す特性図で、縦
軸は発振周期τを表わしている。第2図2は数値
化回路42によつて前記発振周期τを数値情報に
変換した様子を示し、破線は理想の温度情報の温
度特性を表わしている。理想の温度情報とは、理
想的な温度補償を行なうために周波数補正回路5
50が必要としている温度情報であり、前記周波
数補正回路50の論理構成と水晶発振回路1の温
度特性によつて決まるものである。第2図3は勾
配調整回路43によつて第2図2の数値情報の温
度勾配が調整され、理想的温度情報に近づいた様
子を表わしている。第2図4は、第2図3の数値
情報がオフセツト調整回路44によつて全温度領
域にわたつて平行移動し、理想の温度情報に一致
したときの様子を表わしている。この一連の温度
測定動作は、例えば30秒以上の比較的長い周期の
欠間動作となるように制御される。
一方、周波数補正回路50による前記温度補償
動作は連続的に行なわれ、前記温度情報発生回路
40からの温度情報が常時あるいは比較的短かい
周期で参照される。このとき前記周波数補正回路
50は前記温度情報を用いて2次関数を作成し、
水晶発振回路1あるいは分周回路2に対して周波
数補正を行なうのである。
動作は連続的に行なわれ、前記温度情報発生回路
40からの温度情報が常時あるいは比較的短かい
周期で参照される。このとき前記周波数補正回路
50は前記温度情報を用いて2次関数を作成し、
水晶発振回路1あるいは分周回路2に対して周波
数補正を行なうのである。
上記のように、本発明の温度補償付電子時計
は、温度によつて発振周波数が変化する温度検出
回路41の出力信号を数値化回路42、勾配調整
回路43、オフセツト調整回路44により適正な
温度情報に変換し、周波数補正回路50によつて
前記温度情報を変数とする2次関数を作成した上
で、水晶発振回路1の温度補償を行なうものであ
り、さらに量産における前記温度検出回路41と
水晶発振回路1のバラツキを吸収するために前記
勾配調整回路43、オフセツト調整回路44に対
して調整用の設定値を供給する、外部設定可能な
設定値記憶回路45を有するものである。
は、温度によつて発振周波数が変化する温度検出
回路41の出力信号を数値化回路42、勾配調整
回路43、オフセツト調整回路44により適正な
温度情報に変換し、周波数補正回路50によつて
前記温度情報を変数とする2次関数を作成した上
で、水晶発振回路1の温度補償を行なうものであ
り、さらに量産における前記温度検出回路41と
水晶発振回路1のバラツキを吸収するために前記
勾配調整回路43、オフセツト調整回路44に対
して調整用の設定値を供給する、外部設定可能な
設定値記憶回路45を有するものである。
第3図は、第1図に示した本発明の電子時計の
基本構成に基づいた実施例を示す回路ブロツク図
で、第1図の数値化回路42とオフセツト調整回
路44に同一の回路を用いた実施例である。
基本構成に基づいた実施例を示す回路ブロツク図
で、第1図の数値化回路42とオフセツト調整回
路44に同一の回路を用いた実施例である。
水晶発振回路1、分周回路2、表示駆動回路
3、表示機構20、周波数補正回路50は第1図
と同様である。温度情報発生手段としての温度測
定回路4は、温度検出手段である感温発振器7
と、勾配調整手段であるゲート信号カウンター8
と、該ゲート信号カウンター8からの信号と前記
分周回路2からの信号Pxとを入力信号とするゲ
ート回路22と、該ゲート回路22の出力信号を
入力信号として動作する数値化手段兼オフセツト
調整手段としての比較カウンター9と、前記ゲー
ト信号カウンター8に対して勾配調整値A、前記
比較カウンター9に対してオフセツト調整値Bを
与える設定値記憶手段としての記憶回路Mとによ
り構成されている。
3、表示機構20、周波数補正回路50は第1図
と同様である。温度情報発生手段としての温度測
定回路4は、温度検出手段である感温発振器7
と、勾配調整手段であるゲート信号カウンター8
と、該ゲート信号カウンター8からの信号と前記
分周回路2からの信号Pxとを入力信号とするゲ
ート回路22と、該ゲート回路22の出力信号を
入力信号として動作する数値化手段兼オフセツト
調整手段としての比較カウンター9と、前記ゲー
ト信号カウンター8に対して勾配調整値A、前記
比較カウンター9に対してオフセツト調整値Bを
与える設定値記憶手段としての記憶回路Mとによ
り構成されている。
第4図は、第3図に示した電子時計の温度測定
回路4の構成をより詳しく示す回路ブロツク図で
あり、第3図と異なる点は、前記温度測定回路4
に比較カウンター9の最終値を記憶する温度レジ
スタ10と、温度測定動作を時系列制御する制御
部6とを追記したこと、及び、周波数補正手段を
前記温度測定回路4からの温度情報に基づいて水
晶発振回路1の発振周波数を直接制御する方式を
採用した場合に用いる補正信号合成回路5とした
ことである。また、第3図のゲート回路22の機
能は制御部6に含まれている。
回路4の構成をより詳しく示す回路ブロツク図で
あり、第3図と異なる点は、前記温度測定回路4
に比較カウンター9の最終値を記憶する温度レジ
スタ10と、温度測定動作を時系列制御する制御
部6とを追記したこと、及び、周波数補正手段を
前記温度測定回路4からの温度情報に基づいて水
晶発振回路1の発振周波数を直接制御する方式を
採用した場合に用いる補正信号合成回路5とした
ことである。また、第3図のゲート回路22の機
能は制御部6に含まれている。
8aはゲート信号カウンタ8に対して計数すべ
き数値Aすなわち勾配調整値を与えるための第1
数値情報記憶部であり、9aは比較カウンタ9に
対してあらかじめセツトしておくべき数値Bすな
わちオフセツト調整値を与えるための第2数値情
報記憶部であつて、本実施例に於いては同一IC
内の記憶回路Mにて設定値記憶手段を構成してい
るが、ICチツプ外に設けられた選択接続パター
ンを用いることもできる。
き数値Aすなわち勾配調整値を与えるための第1
数値情報記憶部であり、9aは比較カウンタ9に
対してあらかじめセツトしておくべき数値Bすな
わちオフセツト調整値を与えるための第2数値情
報記憶部であつて、本実施例に於いては同一IC
内の記憶回路Mにて設定値記憶手段を構成してい
るが、ICチツプ外に設けられた選択接続パター
ンを用いることもできる。
上記構成の温度補償動作について説明すると、
温度測定回路4が行なう温度測定は、制御部6に
設けられた後述のタイマーにより動作の時間間隔
が定められており、温度測定すべき時間がくる
と、まずゲート信号カウンタ8及び比較カウンタ
9にそれぞれ数値A及びBがセツトされ、次にゲ
ート信号カウンタ8には感温発振器7を信号源と
する周期τの信号が入力され、比較カウンタ9に
は水晶発振器1を信号源とする分周回路2からの
周波数fcの信号Pxが入力される。
温度測定回路4が行なう温度測定は、制御部6に
設けられた後述のタイマーにより動作の時間間隔
が定められており、温度測定すべき時間がくる
と、まずゲート信号カウンタ8及び比較カウンタ
9にそれぞれ数値A及びBがセツトされ、次にゲ
ート信号カウンタ8には感温発振器7を信号源と
する周期τの信号が入力され、比較カウンタ9に
は水晶発振器1を信号源とする分周回路2からの
周波数fcの信号Pxが入力される。
さらに、比較カウンタ9はカウント内容がBの
状態から計数動作を開始し、ゲート信号カウンタ
8と丁度同じ期間だけ動作するように制御部6に
よつて制御され、ゲート信号カウンタ8が周期τ
の信号をA個計数し終えた時、すなわちA×τ秒
後に停止する。この間、比較カウンタ9は何回か
オーバーフローするが、最後に残つた値が温度情
報Tとなり、制御部6によつて最適なタイミング
で温度レジスタ10に転送され記憶される。
状態から計数動作を開始し、ゲート信号カウンタ
8と丁度同じ期間だけ動作するように制御部6に
よつて制御され、ゲート信号カウンタ8が周期τ
の信号をA個計数し終えた時、すなわちA×τ秒
後に停止する。この間、比較カウンタ9は何回か
オーバーフローするが、最後に残つた値が温度情
報Tとなり、制御部6によつて最適なタイミング
で温度レジスタ10に転送され記憶される。
この結果得られる温度情報Tは、次の式で表わ
すことができる。
すことができる。
T=A×τ×fc+B−2l×m
lは比較カウンタ9のビツト数を示し、mはオ
ーバーフローの回数を示している。
ーバーフローの回数を示している。
第5図は、温度測定回路4の温度特性を示す特
性図で、第5図aは、感温発振器7の信号の周期
τを示すグラフで、縦軸は時間、横軸は温度であ
る。第5図bは、縦軸に温度レジスタ10に転送
される比較カウンタ9の計数値Tを示したもので
ある。第5図aに示されるように、本発明の感温
発振器7の発振周期τは全温度領域に渡つてほぼ
一定の傾斜をもつた直線であり、50℃での周期は
0℃での周期に対して約35%長くなるという実験
結果を得ている。
性図で、第5図aは、感温発振器7の信号の周期
τを示すグラフで、縦軸は時間、横軸は温度であ
る。第5図bは、縦軸に温度レジスタ10に転送
される比較カウンタ9の計数値Tを示したもので
ある。第5図aに示されるように、本発明の感温
発振器7の発振周期τは全温度領域に渡つてほぼ
一定の傾斜をもつた直線であり、50℃での周期は
0℃での周期に対して約35%長くなるという実験
結果を得ている。
この温度係数は、感温発振器7を構成する
FETの不純物濃度に依存しているが、製造上の
不安定要因によつて、周期の絶対値と共に若干の
バラツキを生じる。このバラツキを修正して、バ
ラツキの無い温度情報Tを得るために、先に説明
した記憶回路Mによつて与えられる第1の数値
A、及び第2の数値Bにより温度測定回路4の調
整ができるようになつているのである。
FETの不純物濃度に依存しているが、製造上の
不安定要因によつて、周期の絶対値と共に若干の
バラツキを生じる。このバラツキを修正して、バ
ラツキの無い温度情報Tを得るために、先に説明
した記憶回路Mによつて与えられる第1の数値
A、及び第2の数値Bにより温度測定回路4の調
整ができるようになつているのである。
調整用の設定値がA、Bの2種類で済むのは、
前述の如く感温発振器7の直線性が良いためであ
り、この直線性が良いことは本発明の実施例にお
ける電子時計の温度補償精度向上に大きく貢献し
ているだけでなく、周囲温度を測定するためのデ
ジタル回路を簡素化する上にも役立つている。
前述の如く感温発振器7の直線性が良いためであ
り、この直線性が良いことは本発明の実施例にお
ける電子時計の温度補償精度向上に大きく貢献し
ているだけでなく、周囲温度を測定するためのデ
ジタル回路を簡素化する上にも役立つている。
第5図bは、比較カウンタ9から温度レジスタ
10に転送される温度情報値T、具体的には複数
ビツトのパラレル出力信号の温度変化を表わして
おり、オーバーフローによつてオールゼロに複帰
する様子も点線で示してある。最大値は、比較カ
ウンタ9をlピツトとすれば、2l−1となり、温
度特性も2lステツプの階段状となるが、図では直
線で示してある。すなわち、先に示したTの式に
は整数化関数を導入することが必要であり、書き
直すと次のようになる。
10に転送される温度情報値T、具体的には複数
ビツトのパラレル出力信号の温度変化を表わして
おり、オーバーフローによつてオールゼロに複帰
する様子も点線で示してある。最大値は、比較カ
ウンタ9をlピツトとすれば、2l−1となり、温
度特性も2lステツプの階段状となるが、図では直
線で示してある。すなわち、先に示したTの式に
は整数化関数を導入することが必要であり、書き
直すと次のようになる。
T=〔A×τ×fc〕+B−2l×m
“〔 〕”は整数化を意味している。
また、前述の感温発振器7の発振周期τの温度
特性は、先の説明のようにほぼ直線と考えて良い
ので、次の式で表すことができる。
特性は、先の説明のようにほぼ直線と考えて良い
ので、次の式で表すことができる。
τ=α×θ+τp
ただし、θは温度で、τOは0℃での周期τを表
わし、αは温度係数を表わしている。したがつて
温度情報値Tは次のようになる。
わし、αは温度係数を表わしている。したがつて
温度情報値Tは次のようになる。
T=〔A×fc×(α×θ+τO)〕
+B−2l×m
第6図は、本発明の第4図に示す温度測定回路
4の具体的な回路図であり、制御部6の内部から
説明すると、6aは計時単位信号例えば1秒ある
いは2秒信号を所定個カウントする毎にネガテイ
ブエツジ信号を発生するタイマーで、6bは前記
信号を反転してポジテイブエツジに変えるインバ
ータ、6c,6dは2Hzの反転信号2Hzと前記イ
ンバータ6bの信号を入力信号とするラツチ回路
を構成するNANDゲート、6eは前記NANDゲ
ート6cの出力信号と前記インバータ6bの出力
信号を入力信号としてワンシヨツト信号Poを出
力するANDゲート、6gは前記ANDゲート6e
の信号Poのネガテイブエツジによつてトリガー
させてセツトされるフリツプフロツプ(以後、
FFという。)、6hは、後述の信号S2とS3及び512
Hz信号の反転信号と前記FF6gの反転信号とを
入力信号とするNORゲート、6iと6jは前記
NORゲート6hの出力信号のネガテイブエツジ
でトリガーされるデータタイプのFF(以後、D−
FFという。)で、D−FF6iはD−FF6jの反
転信号をD−FF6jはD−FF6iの信号をデー
タとしている。
4の具体的な回路図であり、制御部6の内部から
説明すると、6aは計時単位信号例えば1秒ある
いは2秒信号を所定個カウントする毎にネガテイ
ブエツジ信号を発生するタイマーで、6bは前記
信号を反転してポジテイブエツジに変えるインバ
ータ、6c,6dは2Hzの反転信号2Hzと前記イ
ンバータ6bの信号を入力信号とするラツチ回路
を構成するNANDゲート、6eは前記NANDゲ
ート6cの出力信号と前記インバータ6bの出力
信号を入力信号としてワンシヨツト信号Poを出
力するANDゲート、6gは前記ANDゲート6e
の信号Poのネガテイブエツジによつてトリガー
させてセツトされるフリツプフロツプ(以後、
FFという。)、6hは、後述の信号S2とS3及び512
Hz信号の反転信号と前記FF6gの反転信号とを
入力信号とするNORゲート、6iと6jは前記
NORゲート6hの出力信号のネガテイブエツジ
でトリガーされるデータタイプのFF(以後、D−
FFという。)で、D−FF6iはD−FF6jの反
転信号をD−FF6jはD−FF6iの信号をデー
タとしている。
6k,6l,6mは前記D−FF6i,6jの
出力信号からシーケンシヤルな制御のための信号
を作るNORゲートで、それぞれシーケンス信号
S1,S2,S3を出力する。
出力信号からシーケンシヤルな制御のための信号
を作るNORゲートで、それぞれシーケンス信号
S1,S2,S3を出力する。
6r,6sは前記信号S1と512Hz信号のインバ
ータ6tによる反転信号とを入力信号とするラツ
チ回路を構成するNANDゲートで、6qは前記
信号S1と前記NANDゲート6sとの論理積をと
つて信号S1′を出力するANDゲート、6pは前記
信号S2をデータ、感温発振器7の出力信号Pτを
クロツクとして、信号S2′を出力するD−FFであ
る。
ータ6tによる反転信号とを入力信号とするラツ
チ回路を構成するNANDゲートで、6qは前記
信号S1と前記NANDゲート6sとの論理積をと
つて信号S1′を出力するANDゲート、6pは前記
信号S2をデータ、感温発振器7の出力信号Pτを
クロツクとして、信号S2′を出力するD−FFであ
る。
6fは、FF6gとD−FF6i及びD−FF6
jをリセツトするためのORゲートで、本実施例
ではタイマー6aの内部の1/4Hz矩形信号と時計
リセツト信号Rを入力信号としている。
jをリセツトするためのORゲートで、本実施例
ではタイマー6aの内部の1/4Hz矩形信号と時計
リセツト信号Rを入力信号としている。
ゲート信号カウンタ8は、感温発振器7の信号
Pτと制御部6からの信号S2′との論理積信号を作
るANDゲート8bと、前記論理積信号をクロツ
ク信号とし、制御部6からの信号S1,S1′をそれ
ぞれプリセツトイネーブル信号、プリセツト信号
として記憶回路Mからの値Aを続み込み、この値
が0になるまでダウンカウントするプリセツトタ
ブル・ダウン・カウンタ8cとから成り、前記カ
ウンタ8cはカウントを終了するとエンドバルス
PENDを発生し、制御部6に送る。
Pτと制御部6からの信号S2′との論理積信号を作
るANDゲート8bと、前記論理積信号をクロツ
ク信号とし、制御部6からの信号S1,S1′をそれ
ぞれプリセツトイネーブル信号、プリセツト信号
として記憶回路Mからの値Aを続み込み、この値
が0になるまでダウンカウントするプリセツトタ
ブル・ダウン・カウンタ8cとから成り、前記カ
ウンタ8cはカウントを終了するとエンドバルス
PENDを発生し、制御部6に送る。
比較カウンタ9は、分周回路2からの8KHz信
号Pcと制御部6からの信号S2′との論理積信号を
作るANDゲート9bと、前記論理積信号をクロ
ツク信号とし、制御部6からの信号S1,S1′をそ
れぞれプリセツト・イネーブル信号、プリセツト
信号として記憶回路Mからの値Bを続み込み、こ
の値からスタートしてクロツク信号が止まるまで
カウントをつづけるプリセツタブル・カウンタ9
cとから成り、各桁の出力はバスラインで温度レ
ジスタ10に接続されている。
号Pcと制御部6からの信号S2′との論理積信号を
作るANDゲート9bと、前記論理積信号をクロ
ツク信号とし、制御部6からの信号S1,S1′をそ
れぞれプリセツト・イネーブル信号、プリセツト
信号として記憶回路Mからの値Bを続み込み、こ
の値からスタートしてクロツク信号が止まるまで
カウントをつづけるプリセツタブル・カウンタ9
cとから成り、各桁の出力はバスラインで温度レ
ジスタ10に接続されている。
温度レジスタ10は、比較カウンタ9と同じ桁
数のラツチ回路で、制御部6からの信号S3がラツ
チタイミング信号として端子φに供給されてい
る。
数のラツチ回路で、制御部6からの信号S3がラツ
チタイミング信号として端子φに供給されてい
る。
感温発振器7は、スイツチ入力端子SWにハイ
レベル信号が入力されている間だけ発振動作し、
この端子SWは、制御部6のD−FF6iに接続さ
れており、発振信号Pτは、ゲート信号カウンタ
8と制御部6に送られる。
レベル信号が入力されている間だけ発振動作し、
この端子SWは、制御部6のD−FF6iに接続さ
れており、発振信号Pτは、ゲート信号カウンタ
8と制御部6に送られる。
動作の大筋は第4図のブロツク図で説明した通
りであるが、シーケンス信号はS1,S2,S3の順に
出力され、S1の立上りは、タイマー6aの出力信
号から約0.25秒遅れるようになつており、信号Po
はそのために作られている。
りであるが、シーケンス信号はS1,S2,S3の順に
出力され、S1の立上りは、タイマー6aの出力信
号から約0.25秒遅れるようになつており、信号Po
はそのために作られている。
この理由は、本実施例が、指針表示式電子時計
用の回路であるためで、モーター駆動のタイミン
グを避けて温度測定するようになつているのであ
る。信号PoによつてFF6gがセツトされると、
512Hz信号がD−FF6i,6jにクロツク信号と
して入力されるようになり、さずD−FF6iが
セツトされる。このときシーケンス信号S1が立
ち、同時に感温発振器7が発振を始め、ゲート信
号カウンタ8及び比較カウンタ9がプリセツトイ
ネーブル状態となる。
用の回路であるためで、モーター駆動のタイミン
グを避けて温度測定するようになつているのであ
る。信号PoによつてFF6gがセツトされると、
512Hz信号がD−FF6i,6jにクロツク信号と
して入力されるようになり、さずD−FF6iが
セツトされる。このときシーケンス信号S1が立
ち、同時に感温発振器7が発振を始め、ゲート信
号カウンタ8及び比較カウンタ9がプリセツトイ
ネーブル状態となる。
次に、S1が立下がつた瞬間に、記憶回路Mに記
憶されている値A、Bがそれぞれプリセツトされ
る。次の512Hz信号でD−FF6i,6jが共にセ
ツトされ、S1が下がつてS2が立上がる。このとき
には、感温発振器7の発振は十分に安定した状態
となり、発振信号PτによつてD−FF6pがセツ
トされることによりS2′が出力され、ゲート信号
カウンタ8と比較カウンタ9に同時にクロツク信
号が入力される。
憶されている値A、Bがそれぞれプリセツトされ
る。次の512Hz信号でD−FF6i,6jが共にセ
ツトされ、S1が下がつてS2が立上がる。このとき
には、感温発振器7の発振は十分に安定した状態
となり、発振信号PτによつてD−FF6pがセツ
トされることによりS2′が出力され、ゲート信号
カウンタ8と比較カウンタ9に同時にクロツク信
号が入力される。
比較カウンタ9のクロツク信号はPτであり、
ゲート信号カウンタ8のクロツク信号はPxすな
わち本実施例では8192Hz信号である。
ゲート信号カウンタ8のクロツク信号はPxすな
わち本実施例では8192Hz信号である。
この状態は、S2がNORゲート6hに入力され
ることにより512Hz信号を止めているため、ゲー
ト信号カウンタ8からエンドパルスPENDが出力さ
れてS2信号が立下がるまで続く。
ることにより512Hz信号を止めているため、ゲー
ト信号カウンタ8からエンドパルスPENDが出力さ
れてS2信号が立下がるまで続く。
比較カウンタ9がPτをA個数えるとエンドパ
ルスPENDが出力され、制御部6のD−FF6pを
リセツトしてS2′が下がりANDゲート8b,9b
を閉じるため、ゲート信号カウンタ8へのクロツ
ク信号が止まるとともに、NORゲート6lにも
PENDが入力されてS2も下がり、NORゲート6h
が開くため再び512Hz信号がD−FF6i,6jに
印加されるようになる。そして次の512Hz信号で
D−FF6iがリセツト状態D−FF6jがセツト
状態となり、NORゲート6mの出力信号S3が立
上がる。
ルスPENDが出力され、制御部6のD−FF6pを
リセツトしてS2′が下がりANDゲート8b,9b
を閉じるため、ゲート信号カウンタ8へのクロツ
ク信号が止まるとともに、NORゲート6lにも
PENDが入力されてS2も下がり、NORゲート6h
が開くため再び512Hz信号がD−FF6i,6jに
印加されるようになる。そして次の512Hz信号で
D−FF6iがリセツト状態D−FF6jがセツト
状態となり、NORゲート6mの出力信号S3が立
上がる。
このとき、すでに比較カウンタ9には温度情報
Tが入つている訳であるが、信号S3が立下がつた
ときに温度レジスタ10に転送される。
Tが入つている訳であるが、信号S3が立下がつた
ときに温度レジスタ10に転送される。
信号S3は、S2と同様にNORゲート6hに入力
されているため512Hz信号を止めて、シーケンス
制御を停止する。この状態は、タイマー6aの内
部からの1/4Hz矩形信号がORゲート6fを通つ
て、FF6gとD−FF6i,6jをリセツトして
S3を立下げるまで続き、このリセツトが行なわれ
るのはタイマー6aがインバータ6bが立下がり
信号を送つてから2秒後、信号Poからは1.75秒後
であり、このタイミングは、後述の補正信号合成
回路5の補償サイクルに合わせるためのものであ
る。
されているため512Hz信号を止めて、シーケンス
制御を停止する。この状態は、タイマー6aの内
部からの1/4Hz矩形信号がORゲート6fを通つ
て、FF6gとD−FF6i,6jをリセツトして
S3を立下げるまで続き、このリセツトが行なわれ
るのはタイマー6aがインバータ6bが立下がり
信号を送つてから2秒後、信号Poからは1.75秒後
であり、このタイミングは、後述の補正信号合成
回路5の補償サイクルに合わせるためのものであ
る。
なお、NANDゲート6cに時計リセツトの反
転信号Rが入力されているのは、リセツト解除直
後に温度測定動作をさせるためである。また、ゲ
ート信号カウンタ8は、ダウンカウンタを用いず
とも、一致回路を用いれば所定の個数をカウント
する機能を持ち得ることは勿論である。
転信号Rが入力されているのは、リセツト解除直
後に温度測定動作をさせるためである。また、ゲ
ート信号カウンタ8は、ダウンカウンタを用いず
とも、一致回路を用いれば所定の個数をカウント
する機能を持ち得ることは勿論である。
第7図は感温発振器7の構成を示すブロツク図
で、7aは電源電圧変動に対しては安定で周囲温
度に従つてその出力電圧VRが直線的に変化する
感温型定電圧回路、7bは前記出力電圧を電流に
変換する電圧電流変換回路、7cは前記電圧電流
変換回路7bに直列に接続されたリング発振器、
7dは発振信号の波形整形回路、7eは発振周期
を適当な長さにする分周回路、7fは前記各回路
の電源を入れるためのスイツチ用インバーターで
ある。スイツチ用インバータ7fはnチヤンネル
側のトランジスタのON抵抗を低く作つてあり、
ゲートにハイレベル信号が印加されると、感温型
定電圧回路7a、電圧電流変換回路7b及び波形
整形回路7dの動作電流が通るように働く。この
スイツチ用インバータ7fはnチヤンネルFET
のみでもよい。リング発振器7cの発振周期は電
流に依存し、電流は電圧電流変換回路7bに用い
られているnチヤンネルFETのしきい値電圧
(以後、VTHという。)と前記感温型定電圧回路7
aの出力電圧VRの差に依存し、この差は温度に
依存する。
で、7aは電源電圧変動に対しては安定で周囲温
度に従つてその出力電圧VRが直線的に変化する
感温型定電圧回路、7bは前記出力電圧を電流に
変換する電圧電流変換回路、7cは前記電圧電流
変換回路7bに直列に接続されたリング発振器、
7dは発振信号の波形整形回路、7eは発振周期
を適当な長さにする分周回路、7fは前記各回路
の電源を入れるためのスイツチ用インバーターで
ある。スイツチ用インバータ7fはnチヤンネル
側のトランジスタのON抵抗を低く作つてあり、
ゲートにハイレベル信号が印加されると、感温型
定電圧回路7a、電圧電流変換回路7b及び波形
整形回路7dの動作電流が通るように働く。この
スイツチ用インバータ7fはnチヤンネルFET
のみでもよい。リング発振器7cの発振周期は電
流に依存し、電流は電圧電流変換回路7bに用い
られているnチヤンネルFETのしきい値電圧
(以後、VTHという。)と前記感温型定電圧回路7
aの出力電圧VRの差に依存し、この差は温度に
依存する。
すなわち、高温になる程、前記VTHとVRとの差
が小さくなるため、電流も小さくなり、発振周期
が長くなる。この発振周期の温度特性ついてはす
でに説明したが、受温付近での周期をロジツク設
計段階で、適当な値に近づけておくために分周回
路7eを設けており、その出力信号周期をτと定
義している。
が小さくなるため、電流も小さくなり、発振周期
が長くなる。この発振周期の温度特性ついてはす
でに説明したが、受温付近での周期をロジツク設
計段階で、適当な値に近づけておくために分周回
路7eを設けており、その出力信号周期をτと定
義している。
第7図は第6図の電子時計の構成を詳細に示す
回路図である。感温型定電圧回路7aは、拡散抵
抗と電界効果トランンジスタで成る電圧抑圧回路
6段による構成となつており、ゲートとドレイン
を接続した電界効果トランジスタをツエナーダイ
オードに似た2端子素子として用いて定電圧を得
る方法が基本となつている。
回路図である。感温型定電圧回路7aは、拡散抵
抗と電界効果トランンジスタで成る電圧抑圧回路
6段による構成となつており、ゲートとドレイン
を接続した電界効果トランジスタをツエナーダイ
オードに似た2端子素子として用いて定電圧を得
る方法が基本となつている。
ただし、第1段71だけは、Pチヤネル電界効
果トランジスタP1と拡散抵抗R1との分圧回路構
成となつているため電源電圧変動の影響を受け易
いので、ゲートとドレインの間に拡散抵抗R1′を
挿入してドレイン・ソース間電圧の定電圧性を高
めている。
果トランジスタP1と拡散抵抗R1との分圧回路構
成となつているため電源電圧変動の影響を受け易
いので、ゲートとドレインの間に拡散抵抗R1′を
挿入してドレイン・ソース間電圧の定電圧性を高
めている。
第2段以後72,73,74,73′,72′は
いずれもソースフオロア接続の電界効果トランジ
スタP2,N3,P4に対して、ゲートとドレインを
接続した電界効果トランジスタN2,P3,N4,
N4′を直列接続して定電圧を得るように構成され
た電圧抑圧回路である。
いずれもソースフオロア接続の電界効果トランジ
スタP2,N3,P4に対して、ゲートとドレインを
接続した電界効果トランジスタN2,P3,N4,
N4′を直列接続して定電圧を得るように構成され
た電圧抑圧回路である。
第5段73′、第6段72′はそれぞれ第3段7
3、第2段72と同じものである。
3、第2段72と同じものである。
また、各段のソースフオロア回路によつて電流
が絞られることにより、これに直列接続された2
端子素子としての電界効果トランジスタに発生す
るそれぞれの段の出力電圧は、段を重ねる毎に定
電圧性が良くなつていくが、次第に減衰して閾値
電圧に近づいていく。
が絞られることにより、これに直列接続された2
端子素子としての電界効果トランジスタに発生す
るそれぞれの段の出力電圧は、段を重ねる毎に定
電圧性が良くなつていくが、次第に減衰して閾値
電圧に近づいていく。
この閾値電圧は負の温度係数をもち、温度の上
昇とともに低くなつていくことは言うまでもない
が、高温に於ても前記出力電圧をある程度高く保
ち、かつ定電圧性をも良好に保つために第4段7
4のソースフオロア回路に対しては2個の電界効
果トランジスタN4,N4′を直列接続して昇圧を行
なつて、第5段以後に流れる電流を増やしてい
る。この第4段74は別の目的として温度特性の
増巾作用も持つており、具体的には、電界効果ト
ランジスタ2個分の閾値電圧が第4段の出力電圧
として出力されるのであるから、その温度特性の
勾配も約2倍となり、この結果、第4段74は温
度の上昇とともに第5段73′の電流を絞つてい
く傾向が強調され、第5段73′、第6段72′を
経て出力される電圧VRは、温度の上昇とともに
閾値電圧に近づいていく傾向をもつのである。
昇とともに低くなつていくことは言うまでもない
が、高温に於ても前記出力電圧をある程度高く保
ち、かつ定電圧性をも良好に保つために第4段7
4のソースフオロア回路に対しては2個の電界効
果トランジスタN4,N4′を直列接続して昇圧を行
なつて、第5段以後に流れる電流を増やしてい
る。この第4段74は別の目的として温度特性の
増巾作用も持つており、具体的には、電界効果ト
ランジスタ2個分の閾値電圧が第4段の出力電圧
として出力されるのであるから、その温度特性の
勾配も約2倍となり、この結果、第4段74は温
度の上昇とともに第5段73′の電流を絞つてい
く傾向が強調され、第5段73′、第6段72′を
経て出力される電圧VRは、温度の上昇とともに
閾値電圧に近づいていく傾向をもつのである。
このようにして得られたVRの温度特性は、電
源電圧変動の影響をほとんど受けずに温度変化の
みに応答して変化し、その温度に対する勾配は第
6段72′に用いられている電界効果トランジス
タ1個分の閾値電圧の温度特性に依存したもので
ありながら、特に第4段74の効果によつて閾値
電圧の温度特性よりも若干急勾配となつているの
である。
源電圧変動の影響をほとんど受けずに温度変化の
みに応答して変化し、その温度に対する勾配は第
6段72′に用いられている電界効果トランジス
タ1個分の閾値電圧の温度特性に依存したもので
ありながら、特に第4段74の効果によつて閾値
電圧の温度特性よりも若干急勾配となつているの
である。
なお、拡散抵抗R2,R3,R4は正の温度係数を
もつているため、温度の上昇とともに電流を絞る
傾向にあり、前記第4段74と同様、温度の上昇
とともに出力電圧を閾値電圧に近づけていく効果
があるが、実験によれば、貢献度はあまり高くは
ない。
もつているため、温度の上昇とともに電流を絞る
傾向にあり、前記第4段74と同様、温度の上昇
とともに出力電圧を閾値電圧に近づけていく効果
があるが、実験によれば、貢献度はあまり高くは
ない。
電圧電流変換回路7bは、感温型定電圧回路7
aの出力電圧VRを電流に変換するために備けら
れているが、単に電流を流すのではなく、VRの
温度による変化を電流の変化に変換しなければな
らない。ここでNチヤネル電界効果トランジスタ
N7の閾値電圧の持つている温度特性が問題とな
り、もしVRの温度特性と同じであれば、ゲート
電圧であるVR閾値との差が温度によつて変わら
ないので前記電流が温度によつて変化しなくなつ
てしまう。
aの出力電圧VRを電流に変換するために備けら
れているが、単に電流を流すのではなく、VRの
温度による変化を電流の変化に変換しなければな
らない。ここでNチヤネル電界効果トランジスタ
N7の閾値電圧の持つている温度特性が問題とな
り、もしVRの温度特性と同じであれば、ゲート
電圧であるVR閾値との差が温度によつて変わら
ないので前記電流が温度によつて変化しなくなつ
てしまう。
しかし、本発明に於ては、温度検出装置全体を
同一集積回路チツプ上に構成するので、前記感温
型定電圧回路7aに用いられる電界効果トランジ
スタの特性と前記電圧電流変換回路7bに用いら
れる電界効果トランジスタの特性を同じに作り込
むことは容易に行えるため、前述したVRの温度
特性が閾値よりも急勾配になるように前記感温型
定電圧回路7aを構成したことの意味が生かさ
れ、第9図に示すNチヤネル電界効果トランジス
タN7の閾値電圧VTHとVRの関係が図のような状
態に保たれるのである。
同一集積回路チツプ上に構成するので、前記感温
型定電圧回路7aに用いられる電界効果トランジ
スタの特性と前記電圧電流変換回路7bに用いら
れる電界効果トランジスタの特性を同じに作り込
むことは容易に行えるため、前述したVRの温度
特性が閾値よりも急勾配になるように前記感温型
定電圧回路7aを構成したことの意味が生かさ
れ、第9図に示すNチヤネル電界効果トランジス
タN7の閾値電圧VTHとVRの関係が図のような状
態に保たれるのである。
この第9図からわかるようにVTHとVRとの差
VR−VTHが温度によつて直線的に変化し、電解効
果トランジスタN7のドレイン電流はこれによつ
て温度特性が決まり、さらにソースフオロア抵抗
R7によつて若干の調節が可能となつている。
VR−VTHが温度によつて直線的に変化し、電解効
果トランジスタN7のドレイン電流はこれによつ
て温度特性が決まり、さらにソースフオロア抵抗
R7によつて若干の調節が可能となつている。
発振回路7cは、Pチヤネル電界効果トランジ
スタとサブストレート及びソースが共に電圧電流
変換回路7bのドレインに接続されたNチヤネル
電界効果トランジスタとにより構成された3組の
インバータ75,76,77がそれぞれ内蔵した
拡散抵抗R8とコンデンサーC8による遅延回路を
介して、リング状に連らなつたリング発振器であ
る。本実施例では3連のリング発振器を採用して
いるが、3連でなくても、3以上の奇数であれば
良いのは勿論であり、又リング発振器に固執する
必要はなく、特性として大きな電流依存性を有す
る発振回路であればよい。
スタとサブストレート及びソースが共に電圧電流
変換回路7bのドレインに接続されたNチヤネル
電界効果トランジスタとにより構成された3組の
インバータ75,76,77がそれぞれ内蔵した
拡散抵抗R8とコンデンサーC8による遅延回路を
介して、リング状に連らなつたリング発振器であ
る。本実施例では3連のリング発振器を採用して
いるが、3連でなくても、3以上の奇数であれば
良いのは勿論であり、又リング発振器に固執する
必要はなく、特性として大きな電流依存性を有す
る発振回路であればよい。
又、本実施例は、第8図からもわかるように温
度の上昇と共に電流を絞つていくように構成され
ており、発振回路7cの発振周期は温度が上昇す
るに連れて長くなり、発振振巾は小さくなつてい
くため、波形整形回路7dも温度変化に対応でき
るものである必要があり、第7図7dのように
VRをゲート電圧とするNチヤネル電解効果トラ
ンジスタN9をプルダウン抵抗のように用いて、
前記発振回路7cの出力信号をゲート入力とする
Pチヤネル電界効果トランジスタP9により増巾
し、電解効果トランジスタP10,N10によるイン
バータを介して出力するようになつている。以上
のように本発明の感温発振部2は、発振回路の電
流特性を利用したものであり、この電流に対して
適切な温度特性を与えるために電解効果トランジ
スタと拡散抵抗とで構成された温度検出回路13
及び電圧電流変換回路14を用いたことにより特
徴付けられるものである。
度の上昇と共に電流を絞つていくように構成され
ており、発振回路7cの発振周期は温度が上昇す
るに連れて長くなり、発振振巾は小さくなつてい
くため、波形整形回路7dも温度変化に対応でき
るものである必要があり、第7図7dのように
VRをゲート電圧とするNチヤネル電解効果トラ
ンジスタN9をプルダウン抵抗のように用いて、
前記発振回路7cの出力信号をゲート入力とする
Pチヤネル電界効果トランジスタP9により増巾
し、電解効果トランジスタP10,N10によるイン
バータを介して出力するようになつている。以上
のように本発明の感温発振部2は、発振回路の電
流特性を利用したものであり、この電流に対して
適切な温度特性を与えるために電解効果トランジ
スタと拡散抵抗とで構成された温度検出回路13
及び電圧電流変換回路14を用いたことにより特
徴付けられるものである。
このように、本発明の感温発振器7は、特別な
感温素子を用いることなく、従来技術の組み合せ
によつて実現されたものであるが、その性能は少
なくとも−20℃から+80℃までの温度領域に於て
温度にほぼ比例した発振周期が得られ、消費電流
も5μA以下に抑えることができ、しかも温度測定
回路4の制御部6によつて間欠動作されるため消
費電流は実用上無視できる範囲にまで減らすこと
ができる。
感温素子を用いることなく、従来技術の組み合せ
によつて実現されたものであるが、その性能は少
なくとも−20℃から+80℃までの温度領域に於て
温度にほぼ比例した発振周期が得られ、消費電流
も5μA以下に抑えることができ、しかも温度測定
回路4の制御部6によつて間欠動作されるため消
費電流は実用上無視できる範囲にまで減らすこと
ができる。
例えば、電子腕時計に於いて様々な目的に温度
情報を利用するとしても30秒に1回測温すれば実
用上十分と考えられ、1回の測温につき感温発振
器7が動作する時間は0.1秒もあれば良いので、
平均の消費電流は0.017μA以下に抑えることがで
きるのである。また、その感度は、常温時の発振
周期を基準にすると、1℃当たりの周期変化率
は、4000〜8000ppmという大きな値となるためか
なりの分解能を要求される場合にも良好な温度検
出動作が期待できるものである。
情報を利用するとしても30秒に1回測温すれば実
用上十分と考えられ、1回の測温につき感温発振
器7が動作する時間は0.1秒もあれば良いので、
平均の消費電流は0.017μA以下に抑えることがで
きるのである。また、その感度は、常温時の発振
周期を基準にすると、1℃当たりの周期変化率
は、4000〜8000ppmという大きな値となるためか
なりの分解能を要求される場合にも良好な温度検
出動作が期待できるものである。
次に、感温発振器7を備えた温度測定回路4
の、2つの設定値A、Bによる調整機能について
説明する。
の、2つの設定値A、Bによる調整機能について
説明する。
ここで、仮りに、0℃においてT=0、50℃に
おいてT=500という値を示す温度測定回路にし
たい場合、すなわち、0.1℃の分解能の温度計を
構成する場合を考えてみる。感温発振器7の特性
は、例えばα=5μsfc/℃、τO=650μsfcで、回路
構成は、fc=8192Hz、l=9ピツトとなつている
とすれば、Aを244にBを237に設定しておくこと
により、 T=〔9.994×θ+1299.3〕+237−512×m という特性の温度測定回路が得られ、20℃のとき
は、T=200となり、これに小数点を付せば
“20.0”と表示することができ、同様に40℃のと
きは、T=400となり、やはり小数点を付ければ
“40.0”と表示することができる。
おいてT=500という値を示す温度測定回路にし
たい場合、すなわち、0.1℃の分解能の温度計を
構成する場合を考えてみる。感温発振器7の特性
は、例えばα=5μsfc/℃、τO=650μsfcで、回路
構成は、fc=8192Hz、l=9ピツトとなつている
とすれば、Aを244にBを237に設定しておくこと
により、 T=〔9.994×θ+1299.3〕+237−512×m という特性の温度測定回路が得られ、20℃のとき
は、T=200となり、これに小数点を付せば
“20.0”と表示することができ、同様に40℃のと
きは、T=400となり、やはり小数点を付ければ
“40.0”と表示することができる。
勿論、電子腕時計に温度計を付加する場合に
は、これ程の分解能は必要ないと思われ、測定温
度範囲を広げて能力をアツプしたり、比較カウン
タ9及び温度レジスタ10のピツト数を減らして
回路を簡単にすることもできる。また温度レジス
タ10の最上位桁(以後、最上位桁をMSB、最
下位桁をLSBという。)を用いて符号の表示をす
ることもできる。
は、これ程の分解能は必要ないと思われ、測定温
度範囲を広げて能力をアツプしたり、比較カウン
タ9及び温度レジスタ10のピツト数を減らして
回路を簡単にすることもできる。また温度レジス
タ10の最上位桁(以後、最上位桁をMSB、最
下位桁をLSBという。)を用いて符号の表示をす
ることもできる。
すなわち、先の例において、A=122、B=119
と設定しておけば T=〔4.997×θ+649.6〕+119−512×m という特性の温度測定回路が得られる。
と設定しておけば T=〔4.997×θ+649.6〕+119−512×m という特性の温度測定回路が得られる。
このとき、25℃でのTは381となり、
MSBを除く8ピツトをデコードした値をnと
すれば、n=381−256となり、n=125である。
これを2倍して小数点を付けて表示すれば
“25.0”となる。また−10℃のときは、T=206と
なり、MSBを除いても同じでn=206であるがこ
のとき、MSBが0であることを認識して256−n
の演算を行なう回路が働くようにしておくことに
より、n′=50という値が得られ、これを2倍して
負号と小数点を付けて“−10.0”という表示がで
きるのである。
すれば、n=381−256となり、n=125である。
これを2倍して小数点を付けて表示すれば
“25.0”となる。また−10℃のときは、T=206と
なり、MSBを除いても同じでn=206であるがこ
のとき、MSBが0であることを認識して256−n
の演算を行なう回路が働くようにしておくことに
より、n′=50という値が得られ、これを2倍して
負号と小数点を付けて“−10.0”という表示がで
きるのである。
あるいは、MSBが0であることを認識して負
号を付けると同時に、MSBを除く8ピツトを反
転させたのちデコードするようにしておくことに
よつてn′=49という値を得ることができ、やはり
2倍して負号と小数点を付ければ“−9.8”とい
う表示ができる。このように本発明の温度測定回
路4は温度計として応用することもできる。
号を付けると同時に、MSBを除く8ピツトを反
転させたのちデコードするようにしておくことに
よつてn′=49という値を得ることができ、やはり
2倍して負号と小数点を付ければ“−9.8”とい
う表示ができる。このように本発明の温度測定回
路4は温度計として応用することもできる。
第1図の実施例では、水晶発振回路の温度補償
のために利用されているが、他に、、表示装置の
温度補償等にも利用できるものであり、電子時計
の機能を飛躍的に発展させ得るものである。
のために利用されているが、他に、、表示装置の
温度補償等にも利用できるものであり、電子時計
の機能を飛躍的に発展させ得るものである。
次に、本実施例のような、水晶発振回路1の温
度補償に利用する場合の設定値A及びBの条件を
考えるために、本実施例の補正信号合成回路5に
ついて説明する。
度補償に利用する場合の設定値A及びBの条件を
考えるために、本実施例の補正信号合成回路5に
ついて説明する。
第10図は、第4図に示す電子時計の補正信号
合成回路5と分周回路2の具体的構成を含むブロ
ツク図で、分周回路2は初段分周器11とそれに
続く第1分周器12とさらにそれに続く第2分周
器13とから成り、補正信号合成回路5は温度レ
ジスタ10からの温度情報Tと前記第1分周器1
2とを比較して温度情報Tに応じたパルス巾の信
号を出力する第1比較器15と、やはり温度レジ
スタ10からの温度情報Tと前記第2分周器13
とを比較して温度情報Tに応じたパルス巾の信号
を出力する第2比較器14と、前記比較器14,
15からの信号と前記温度レジスタ10からの温
度情報の一部とから周波数補正信号Pcを合成し
出力するパルス合成部16とから成つている。
合成回路5と分周回路2の具体的構成を含むブロ
ツク図で、分周回路2は初段分周器11とそれに
続く第1分周器12とさらにそれに続く第2分周
器13とから成り、補正信号合成回路5は温度レ
ジスタ10からの温度情報Tと前記第1分周器1
2とを比較して温度情報Tに応じたパルス巾の信
号を出力する第1比較器15と、やはり温度レジ
スタ10からの温度情報Tと前記第2分周器13
とを比較して温度情報Tに応じたパルス巾の信号
を出力する第2比較器14と、前記比較器14,
15からの信号と前記温度レジスタ10からの温
度情報の一部とから周波数補正信号Pcを合成し
出力するパルス合成部16とから成つている。
水晶発振回路1は、周波数切換用の入力端子を
もつており、前記パルス合成部16から印加され
た信号が論理値“1”か“0”かによつて、周波
数が切り換えられるようになつている。
もつており、前記パルス合成部16から印加され
た信号が論理値“1”か“0”かによつて、周波
数が切り換えられるようになつている。
具体的には後述するごとく発振容量の一部をス
イツチによつて切換える方法を採つている。
イツチによつて切換える方法を採つている。
また、温度レジスタ10の温度情報値Tを8ビ
ツトとすると、MSBを除く7ピツトが前記両比
較器14,15に印加され、MSBだけは直接パ
ルス合成部16に印加されるようになつており、
したがつて第1比較器15、第2比較器14及
び、第1分周器12、第2分周器13は、いずれ
も7ビツト構成になつている。
ツトとすると、MSBを除く7ピツトが前記両比
較器14,15に印加され、MSBだけは直接パ
ルス合成部16に印加されるようになつており、
したがつて第1比較器15、第2比較器14及
び、第1分周器12、第2分周器13は、いずれ
も7ビツト構成になつている。
第11図は、補正信号合成回路による発振回路
の切換動作を説明する回路図であり、水晶発振回
路1は、32768Hzの水晶振動子1a、発振インバ
ータ1b、安定化抵抗R1、負帰還抵抗R2、入力
側発振コンデンサーCin、出力側発振コンデンサ
ーCoutの他に、スイツチ1cとこれによつて切
換えられるスイツチングコンデンサーCswにより
構成されている。
の切換動作を説明する回路図であり、水晶発振回
路1は、32768Hzの水晶振動子1a、発振インバ
ータ1b、安定化抵抗R1、負帰還抵抗R2、入力
側発振コンデンサーCin、出力側発振コンデンサ
ーCoutの他に、スイツチ1cとこれによつて切
換えられるスイツチングコンデンサーCswにより
構成されている。
初段分周器11は2個のFFから成り、第1及
び第2分周器12,13は7個のFFから成つて
おり、各FFの出力は各々第1比較器15及び第
2比較器14に接続されている。
び第2分周器12,13は7個のFFから成つて
おり、各FFの出力は各々第1比較器15及び第
2比較器14に接続されている。
第1比較器15は、分周器側の入力信号7ビツ
トF0〜F6のうちのMSBF6のネガテイブエツジに
よりトリガーされて立ち上がるFF15bと、温
度レジスタ10からの信号7ビツトT0〜T6と前
記分周器側の入力信号とを比較して一致信号を出
力し、前記FF15bをリセツトする一致回路1
5aにより構成されており、第2比較器14も、
FF14bと一致回路14aによる全く同じ構成
となつている。
トF0〜F6のうちのMSBF6のネガテイブエツジに
よりトリガーされて立ち上がるFF15bと、温
度レジスタ10からの信号7ビツトT0〜T6と前
記分周器側の入力信号とを比較して一致信号を出
力し、前記FF15bをリセツトする一致回路1
5aにより構成されており、第2比較器14も、
FF14bと一致回路14aによる全く同じ構成
となつている。
パルス合成部16は、温度レジスタ10の
MSBT7と第1比較器15及び第2比較器14の
出力パルスP1及びP2とを入力信号とするANDゲ
ート16b及びNORゲート16c、前記両ゲー
トの信号を入力信号とするORゲート16aによ
り構成されている。
MSBT7と第1比較器15及び第2比較器14の
出力パルスP1及びP2とを入力信号とするANDゲ
ート16b及びNORゲート16c、前記両ゲー
トの信号を入力信号とするORゲート16aによ
り構成されている。
次に上記補正信号合成回路5の動作を説明する
と、温度レジスタ10の下位7ビツトT0〜T6が
示す値をnとし、第1分周器12のLSBF0の信
号周期を1としたとき、両比較器15,14の出
力パルスP1、P2の周期は、それぞれ128、16384
であり、信号波形のデユーテイーすなわち、周期
に対する論理“1”の時間割合は共にn/128で
ある。
と、温度レジスタ10の下位7ビツトT0〜T6が
示す値をnとし、第1分周器12のLSBF0の信
号周期を1としたとき、両比較器15,14の出
力パルスP1、P2の周期は、それぞれ128、16384
であり、信号波形のデユーテイーすなわち、周期
に対する論理“1”の時間割合は共にn/128で
ある。
パルス合成部16は、温度レジスタ10の
MSBT7が論理“1”のときは、NORゲート16
cの出力を“0”に固定し、ANDゲート16b
からP1とP2の論理積信号P1・P2を出力し、ORゲ
ート16aを通過して水晶発振回路1のスイツチ
1cに印加するように構成されている。
MSBT7が論理“1”のときは、NORゲート16
cの出力を“0”に固定し、ANDゲート16b
からP1とP2の論理積信号P1・P2を出力し、ORゲ
ート16aを通過して水晶発振回路1のスイツチ
1cに印加するように構成されている。
このとき、スイツチ1cに印加される信号を補
正信号Pcとすると、この信号Pcが16384の期間中
に論理“1”である時間はn2であり、時間割合
(以後、補正率という。)は次のようになる。
正信号Pcとすると、この信号Pcが16384の期間中
に論理“1”である時間はn2であり、時間割合
(以後、補正率という。)は次のようになる。
=n2/16384
一方、T7が論理“0”のときは、ANDゲート
16bの出力を“0”に固定し、NORゲート1
6cからはP1の反転信号1とP2の反転信号2と
の論理積信号1・2を出力し、ORゲート16′
aを通してスイツチ1cに印加するように構成さ
れている。このとき、補正信号Pcは、論理“1”
である時間が(128−n)2となる。ただし、前記
nは、温度レジスタ10の8ビツトの温度情報値
Tと次の関係にある。
16bの出力を“0”に固定し、NORゲート1
6cからはP1の反転信号1とP2の反転信号2と
の論理積信号1・2を出力し、ORゲート16′
aを通してスイツチ1cに印加するように構成さ
れている。このとき、補正信号Pcは、論理“1”
である時間が(128−n)2となる。ただし、前記
nは、温度レジスタ10の8ビツトの温度情報値
Tと次の関係にある。
n=T (0≦T<128)
n=T−128(128≦T≦255)
従つて、補正率は次のようになる。
=(T−128)2/16384 (0≦T<255)
このようにして、本発明の電子時計における補
正信号合成回路5は、温度情報Tを2次関数に変
換しているのである。
正信号合成回路5は、温度情報Tを2次関数に変
換しているのである。
なお、補正信号Pcは、1/64秒間隔のパルス列
が続く期間と静止する期間とが交互に繰り返えす
波形となつており、パルス巾及びパルス列持続時
間とが温度情報によつて変化する。そして、静止
期間との繰返し周期は2秒となつており、2秒間
の平均歩度が時計の歩度を代表する。
が続く期間と静止する期間とが交互に繰り返えす
波形となつており、パルス巾及びパルス列持続時
間とが温度情報によつて変化する。そして、静止
期間との繰返し周期は2秒となつており、2秒間
の平均歩度が時計の歩度を代表する。
次に、水晶発振回路1に補正信号Pcが印加さ
れたときの動作について説明する。
れたときの動作について説明する。
第12図は、本発明の電子時計の温度特性図
で、第12図aは水晶発振回路1の温度特性、第
12図bは補正信号Pcの論理“1”の時間割合
すなわち、補正率の温度特性、第12図cはそ
の時の温度情報Tの温度特性を示している。
で、第12図aは水晶発振回路1の温度特性、第
12図bは補正信号Pcの論理“1”の時間割合
すなわち、補正率の温度特性、第12図cはそ
の時の温度情報Tの温度特性を示している。
第12図aは、縦軸を周波数の相対偏差にとつ
たもので、水晶発振回路1の特性は図のように常
温に頂点温度を有する2本の2次曲線で表わされ
ている。すでに説明したように、水晶発振回路1
はスイツチングによつて2つの周波数をとり得る
ものであり、スイツチに印加される補正信号Pc
が“0”のときの周波数偏差がfLであり、“1”
のときの周波数偏差がfHである。
たもので、水晶発振回路1の特性は図のように常
温に頂点温度を有する2本の2次曲線で表わされ
ている。すでに説明したように、水晶発振回路1
はスイツチングによつて2つの周波数をとり得る
ものであり、スイツチに印加される補正信号Pc
が“0”のときの周波数偏差がfLであり、“1”
のときの周波数偏差がfHである。
fLは頂点温度において偏差0に調整されてお
り、それに対してfHはほぼ均等に進みとなつてい
る。fLとfHとの差をfSWとすると、fL,fHは次の式
で表わされる。
り、それに対してfHはほぼ均等に進みとなつてい
る。fLとfHとの差をfSWとすると、fL,fHは次の式
で表わされる。
fL=a×(θ−ZT)2
fH=a×(θ−ZT)2+fSW
なお、θは温度、aは2次温度係数、ZTは頂
点温度である。
点温度である。
また、図中のfWは温度補償された結果の平均周
波数偏差であり、第2分周器13のMSBの周期
内で平均した周波数偏差に等しい。
波数偏差であり、第2分周器13のMSBの周期
内で平均した周波数偏差に等しい。
補正率は、fHで発振する時間割合と考えてよ
く、すでに説明したように、第12図bのような
2次関数となる。このとき平均周波数偏差fWを式
にしてみると、 fW=fL×(1−)+fH× となる。さらに、書き直すと fW=a×(ZT−θ)2+fSW×(T−128)2/16384 となり、これが0となることが理想であるから、
そのためのTの条件を考えると、 となつたとき、fW=0となることがわかる。
く、すでに説明したように、第12図bのような
2次関数となる。このとき平均周波数偏差fWを式
にしてみると、 fW=fL×(1−)+fH× となる。さらに、書き直すと fW=a×(ZT−θ)2+fSW×(T−128)2/16384 となり、これが0となることが理想であるから、
そのためのTの条件を考えると、 となつたとき、fW=0となることがわかる。
すでに説明した温度測定回路4は、記憶回路M
に与える数値A及びBによつて、温度情報値Tの
温度特性が自由に選べるようになつているため、
fW=0となるようにTの特性を合せ込むことは、
極めて容易である。そして、この合せ込み作業は
電子計算機による自動処理が極めて容易にでき
る。
に与える数値A及びBによつて、温度情報値Tの
温度特性が自由に選べるようになつているため、
fW=0となるようにTの特性を合せ込むことは、
極めて容易である。そして、この合せ込み作業は
電子計算機による自動処理が極めて容易にでき
る。
次に前述の温度情報値Tを得るためのA及びB
を実際に計算しながら説明する。
を実際に計算しながら説明する。
前提条件としては、fLの頂点温度での偏差が0
になつていることと水晶発振回路1のスイツチ1
cを外部制御によつてON及びOFFの状態にそれ
ぞれ設定できること、及び感温発振器7の発振周
期τを測れるように出力端子を設けておくことで
ある。手順としては、温度特性の測定を行ない、
次に計算処理をして、A、Bの設定をすることに
なる。
になつていることと水晶発振回路1のスイツチ1
cを外部制御によつてON及びOFFの状態にそれ
ぞれ設定できること、及び感温発振器7の発振周
期τを測れるように出力端子を設けておくことで
ある。手順としては、温度特性の測定を行ない、
次に計算処理をして、A、Bの設定をすることに
なる。
測定の温度は2点で行ない、第1の温度θ1で
fL1、fH1、τ1をデータとして取り込み、第2の温
度θ2でfL2、fH2、τ2を取り込む。この結果、fSW1と
fSW2が測定できるが、両者はほとんど同じである
からfH1あるいはfH2の測定は省略できるものであ
る。
fL1、fH1、τ1をデータとして取り込み、第2の温
度θ2でfL2、fH2、τ2を取り込む。この結果、fSW1と
fSW2が測定できるが、両者はほとんど同じである
からfH1あるいはfH2の測定は省略できるものであ
る。
ここで、第1の温度θ1でfL1を補正するための
補正率1はfL1/fSW1であり、第2の温度θ2での補正 率2はfL2/fSW2でなければならない。すなわち、 1=fL1/fSW1 2=fL2/fSW2 =(T−128)2/16384であり、 TはT=A×fc×τ+B−256×m であるから fL1/fSW1=(A×fc×τ1+B−256×m−128)2/1
6384 fL2/fSW2=(A×fc×τ2+B−256×m−128)2/163
84 となり、θ1<ZT<θ2として、この連立方程式を
解けば、 A=128×(fL1/fSW1+fH1/fSW1)/fc×(τ2−τ
1) B=128fL1/fSW2−A×fc×τ2+256m+128 というようにA、Bが求められる。このA、Bを
設定したとき第12図cのようなTが得られ、し
たがつて第12図aのfWが得られる。
補正率1はfL1/fSW1であり、第2の温度θ2での補正 率2はfL2/fSW2でなければならない。すなわち、 1=fL1/fSW1 2=fL2/fSW2 =(T−128)2/16384であり、 TはT=A×fc×τ+B−256×m であるから fL1/fSW1=(A×fc×τ1+B−256×m−128)2/1
6384 fL2/fSW2=(A×fc×τ2+B−256×m−128)2/163
84 となり、θ1<ZT<θ2として、この連立方程式を
解けば、 A=128×(fL1/fSW1+fH1/fSW1)/fc×(τ2−τ
1) B=128fL1/fSW2−A×fc×τ2+256m+128 というようにA、Bが求められる。このA、Bを
設定したとき第12図cのようなTが得られ、し
たがつて第12図aのfWが得られる。
計算処理には温度θのデータを必要とせず、水
晶発振回路1と感温発振器7との関係を常温より
低い温度と高い温度で測定するだけで良く、従つ
て、温度を正確に知る必要も、正確な温度環境を
作り出す必要もない。
晶発振回路1と感温発振器7との関係を常温より
低い温度と高い温度で測定するだけで良く、従つ
て、温度を正確に知る必要も、正確な温度環境を
作り出す必要もない。
また他の方法として、水晶発振回路1の2次温
度係数のバラツキが小さいことと、感温発振器7
の温度変化率のバラツキが小さいことを利用し、
常温でのfLとfHとτを測定するだけで、計算処理
する方法もあるが、詳しい説明はするまでもない
と考える。
度係数のバラツキが小さいことと、感温発振器7
の温度変化率のバラツキが小さいことを利用し、
常温でのfLとfHとτを測定するだけで、計算処理
する方法もあるが、詳しい説明はするまでもない
と考える。
以上説明した補正信号合成回路5と水晶発振回
路1については、一実施例に過ぎず、本発明の温
度測定回路を利用した周波数温度補償のやり方は
数多く考えられ、場合によつては、温度レジスタ
10は温度情報TではなくTを2次変換した情報
を記憶するのに用いることも考えられる。
路1については、一実施例に過ぎず、本発明の温
度測定回路を利用した周波数温度補償のやり方は
数多く考えられ、場合によつては、温度レジスタ
10は温度情報TではなくTを2次変換した情報
を記憶するのに用いることも考えられる。
また、水晶発振回路1を直接補正するのではな
く、分周器に対してパルス挿入や間引きを行なつ
て補正する方法もあるし、また、温度情報Tを積
算し、ある程度大きな計時誤差例えば1秒あるい
は2秒になつた時、表示装置に対して補正を行な
う方法も考えられる。しかし、一般に普及してい
る電子時計用歩度測定器によつて短時間で平均歩
度が測れるという長所をもつことから、本明細書
では直接水晶発振回路1を補正する方式を実施例
とした。
く、分周器に対してパルス挿入や間引きを行なつ
て補正する方法もあるし、また、温度情報Tを積
算し、ある程度大きな計時誤差例えば1秒あるい
は2秒になつた時、表示装置に対して補正を行な
う方法も考えられる。しかし、一般に普及してい
る電子時計用歩度測定器によつて短時間で平均歩
度が測れるという長所をもつことから、本明細書
では直接水晶発振回路1を補正する方式を実施例
とした。
なお、第12図に示した本実施例の温度特性
は、a図fWのように温度補償領域外で急激に遅れ
方向になつていくが、これを避けて、温度補償領
域外ではfW=fHとすることは容易である。
は、a図fWのように温度補償領域外で急激に遅れ
方向になつていくが、これを避けて、温度補償領
域外ではfW=fHとすることは容易である。
例えば第13図に示す温度特性図は、温度測定
回路4の比較カウンター9及び温度レジスタ10
を1ビツト増設して9ビツトとし、さらに、補正
信号合成回路5のパルス合成部16の構成を若干
変更した時の温度特性を示すものである。
回路4の比較カウンター9及び温度レジスタ10
を1ビツト増設して9ビツトとし、さらに、補正
信号合成回路5のパルス合成部16の構成を若干
変更した時の温度特性を示すものである。
第13図aで第12図aと異なるところは温度
補償領域外でfW=fHとなつていることであり、こ
れは第13図bのように補正率との温度特性に
フラツトな領域を作つたことによる。
補償領域外でfW=fHとなつていることであり、こ
れは第13図bのように補正率との温度特性に
フラツトな領域を作つたことによる。
したがつて温度情報Tは第13図cのように第
12図cに比べて2倍の領域をカバーすることが
必要となつている。
12図cに比べて2倍の領域をカバーすることが
必要となつている。
第14図は、第13図の温度特性を実現するた
めの補正信号合成回路を含む回路図で、第11図
におけるパルス合成部16をゲートを追加してパ
ルス合成部16′に変更した形の回路図となつて
いる。追加されたゲートはANDゲート16dと
ORゲート16eとインバータ16fのみであ
り、ANDゲート16dには、第11図における
周波数補正信号Pcと、図示しないが1ビツト増
設された温度レジスタの9ビツト目からの信号
T8が入力され、ORゲート16eには、前記
ANDゲート16dの出力信号と、前記T8のイン
バータ16fを介した信号が入力され、出力信号
が補正信号Pc′として水晶発振回路1に印加され
ることになる。
めの補正信号合成回路を含む回路図で、第11図
におけるパルス合成部16をゲートを追加してパ
ルス合成部16′に変更した形の回路図となつて
いる。追加されたゲートはANDゲート16dと
ORゲート16eとインバータ16fのみであ
り、ANDゲート16dには、第11図における
周波数補正信号Pcと、図示しないが1ビツト増
設された温度レジスタの9ビツト目からの信号
T8が入力され、ORゲート16eには、前記
ANDゲート16dの出力信号と、前記T8のイン
バータ16fを介した信号が入力され、出力信号
が補正信号Pc′として水晶発振回路1に印加され
ることになる。
また、第13図、第14図に示した実施例は、
温度補償領域外の特性の改善を行なつたが、同様
に温度情報Tを9ビツトとして、温度補償領域内
の特性を改善することができるので説明する。
温度補償領域外の特性の改善を行なつたが、同様
に温度情報Tを9ビツトとして、温度補償領域内
の特性を改善することができるので説明する。
第15図に示するは、第11図、第14図に示
した実施例の温度補償特性を縦軸方向に拡大した
特性図で、1図は頂点温度付近での特性を示し、
2図は温度補償領域全体について示したものであ
る。
した実施例の温度補償特性を縦軸方向に拡大した
特性図で、1図は頂点温度付近での特性を示し、
2図は温度補償領域全体について示したものであ
る。
このように、温度特性には不連続性があり、図
のように一点鎖線で示した巾の不連続段差が生じ
る。これは、デジタル回路による補償の宿命であ
るが、なるべく小さく抑えることが必要であり、
一致回路14a,15aと第1及び第2分周器の
ビツト数7ビツトをそれぞれ増設してやれば、1
ビツトに付き温度分解能は2倍、不連続段差は2
分の1の割合で小さくすることができる。しか
し、単にこのようなビツト数の増設を行なえば、
2乗演算のサイクルタイムが長くなり2秒間の平
均歩度とが一致しなくなつて、2秒間で歩度を測
定することができなくなる。クロツク信号Pxを
8192Hzでなく16384Hzにしたとしても、8ビツト
の2乗を行なうには4秒もかかつてしまい、クロ
ツク信号を早めたために消費電流が増えるだけで
なく、歩度測定器による測定も迅速に行なうこと
ができない。
のように一点鎖線で示した巾の不連続段差が生じ
る。これは、デジタル回路による補償の宿命であ
るが、なるべく小さく抑えることが必要であり、
一致回路14a,15aと第1及び第2分周器の
ビツト数7ビツトをそれぞれ増設してやれば、1
ビツトに付き温度分解能は2倍、不連続段差は2
分の1の割合で小さくすることができる。しか
し、単にこのようなビツト数の増設を行なえば、
2乗演算のサイクルタイムが長くなり2秒間の平
均歩度とが一致しなくなつて、2秒間で歩度を測
定することができなくなる。クロツク信号Pxを
8192Hzでなく16384Hzにしたとしても、8ビツト
の2乗を行なうには4秒もかかつてしまい、クロ
ツク信号を早めたために消費電流が増えるだけで
なく、歩度測定器による測定も迅速に行なうこと
ができない。
温度特性の不連続段差の巾を半分にするだけで
も、時計としての他の性能を損なうことになつて
しまうという上記の問題を解決する特殊な2乗回
路を持つた実施例を次に紹介する。
も、時計としての他の性能を損なうことになつて
しまうという上記の問題を解決する特殊な2乗回
路を持つた実施例を次に紹介する。
第16図は、第11図の実施例における第1比
較器15及び第2比較器14の有する一致回路1
5a,14aをそれぞれ1ビツトづつ増設して、
第1比較器15″、第2比較器14″とした場合の
回路図である。1ビツト増設された温度レジスタ
ー(図示せず)の最下位ビツトからの信号Toは、
前記1ビツト増設された一致回路15″a,1
4″aの最下位ビツトのデータ入力側に接続され
る。そして特殊なのは、比較器の第1ビツトに入
力される信号が、各分周器の手前の信号になつて
いることである。
較器15及び第2比較器14の有する一致回路1
5a,14aをそれぞれ1ビツトづつ増設して、
第1比較器15″、第2比較器14″とした場合の
回路図である。1ビツト増設された温度レジスタ
ー(図示せず)の最下位ビツトからの信号Toは、
前記1ビツト増設された一致回路15″a,1
4″aの最下位ビツトのデータ入力側に接続され
る。そして特殊なのは、比較器の第1ビツトに入
力される信号が、各分周器の手前の信号になつて
いることである。
すなわち、第1比較器15″の最上位ビツトに入
力される信号と、第2比較器14″の最下位ビツ
トに入力される信号とは同じ64Hz信号となつてお
り、第2比較器14″の最上位ビツトに入力され
る信号は第11図と同じ1/2Hzとなつているので
ある。したがつて2乗演算は2秒間で終了するこ
とになる。この2つの比較器からの出力信号P1′,
P2′を合成して作られる信号P′cは、次の式で表わ
される補正率′を与える。
力される信号と、第2比較器14″の最下位ビツ
トに入力される信号とは同じ64Hz信号となつてお
り、第2比較器14″の最上位ビツトに入力され
る信号は第11図と同じ1/2Hzとなつているので
ある。したがつて2乗演算は2秒間で終了するこ
とになる。この2つの比較器からの出力信号P1′,
P2′を合成して作られる信号P′cは、次の式で表わ
される補正率′を与える。
′=(T′−256)2/65536(T′偶数のとき)
′=|(T′−256)2+|128−|T′−256|||/65
536 (T′が奇数のとき) ただし、T′は9ビツトの温度情報である。
536 (T′が奇数のとき) ただし、T′は9ビツトの温度情報である。
このときの、温度補償特性を、第15図と同じ
座標軸上に示すと第17図のようになる。
座標軸上に示すと第17図のようになる。
第17図1のように温度分解能は2倍になり、
2図のように最大の不連続段差巾は、第15図2
の2分の1となる。
2図のように最大の不連続段差巾は、第15図2
の2分の1となる。
また、第3図から第17図で説明した実施例は
第1図に示した本発明の基本的構成に基づいた一
実施例であり、数値化手段とオフセツト調整手段
とを同一のカウンターによつて実現した例であつ
たが、この他にも、いくつかの実施例があるので
簡単に紹介する。
第1図に示した本発明の基本的構成に基づいた一
実施例であり、数値化手段とオフセツト調整手段
とを同一のカウンターによつて実現した例であつ
たが、この他にも、いくつかの実施例があるので
簡単に紹介する。
第18図は第2の実施例における電子時計の基
本構成を示すブロツク図である。第3図と異なる
部分は、周波数補正回路51の2乗変換方式が簡
単になつていることと、温度測定回路4′に、分
周回路2からの信号を設定値記憶回路Mの設定値
Bに従つて計数し、基準となるゲート信号を作成
する第2のゲート信号カウンター24が追加さ
れ、第3図と同じゲート信号カウンター8からの
ゲート信号と前記基準ゲート信号との排他的論理
和をゲート回路22に送るイクスクルースイブオ
ア23が追加されていることである。また、比較
カウンター92もプリセツトの必要が無いため簡
単な構成となる。この実施例の温度測定動作は、 T=|A×τ×fc−B′| で表現できるものであり、第3図の実施例と異な
り、周波数補正回路51の2乗変換は、(T−
128)2とする必要は無く、T2でよいことが特長で
あり、一方設定値Bは第3図の実施例の設定値B
よりも大きな値となり、それだけ第2のゲート信
号カウンター24も大きな回路となるのが欠点と
いえる。
本構成を示すブロツク図である。第3図と異なる
部分は、周波数補正回路51の2乗変換方式が簡
単になつていることと、温度測定回路4′に、分
周回路2からの信号を設定値記憶回路Mの設定値
Bに従つて計数し、基準となるゲート信号を作成
する第2のゲート信号カウンター24が追加さ
れ、第3図と同じゲート信号カウンター8からの
ゲート信号と前記基準ゲート信号との排他的論理
和をゲート回路22に送るイクスクルースイブオ
ア23が追加されていることである。また、比較
カウンター92もプリセツトの必要が無いため簡
単な構成となる。この実施例の温度測定動作は、 T=|A×τ×fc−B′| で表現できるものであり、第3図の実施例と異な
り、周波数補正回路51の2乗変換は、(T−
128)2とする必要は無く、T2でよいことが特長で
あり、一方設定値Bは第3図の実施例の設定値B
よりも大きな値となり、それだけ第2のゲート信
号カウンター24も大きな回路となるのが欠点と
いえる。
さらに、第19図は、第3の実施例における電
子時計の基本構成を示すブロツク図である。第1
8図と異なる点は、第2のゲート信号カウンタ−
24′に入力される信号を分周回路2からの信号
群と記憶回路Mからの設定値Bを入力とするレー
トマルチプライヤー25により作成している点
と、前記第2のゲート信号カウンター24′が設
定値Aに従つて基準ゲート信号を作成するため、
ゲート信号カウンター8と全く同一の回路となる
点である。前記レートマルチプライヤー25は、
比較的均一な間引きを行なう回路であり、その桁
数をlとすれば、2l個のパルス列からB個のパル
スを選び出して出力する。
子時計の基本構成を示すブロツク図である。第1
8図と異なる点は、第2のゲート信号カウンタ−
24′に入力される信号を分周回路2からの信号
群と記憶回路Mからの設定値Bを入力とするレー
トマルチプライヤー25により作成している点
と、前記第2のゲート信号カウンター24′が設
定値Aに従つて基準ゲート信号を作成するため、
ゲート信号カウンター8と全く同一の回路となる
点である。前記レートマルチプライヤー25は、
比較的均一な間引きを行なう回路であり、その桁
数をlとすれば、2l個のパルス列からB個のパル
スを選び出して出力する。
したがつて、その動作は、周波数を2l分のBに
減ずると考えてよい。このような構成の温度測定
回路4″においては、ゲート回路22に入力され
るクロツク信号に、分周回路2からの周波数fcの
信号をそのまま使用するか、あるいは前記レート
マルチプライヤー25によつて2l分のBの周波数
になつた出力信号を使用するかに依つて、温度測
定動作に違いがあり、それぞれに特長があるので
簡単に説明する。
減ずると考えてよい。このような構成の温度測定
回路4″においては、ゲート回路22に入力され
るクロツク信号に、分周回路2からの周波数fcの
信号をそのまま使用するか、あるいは前記レート
マルチプライヤー25によつて2l分のBの周波数
になつた出力信号を使用するかに依つて、温度測
定動作に違いがあり、それぞれに特長があるので
簡単に説明する。
イクスクルースイブオア23で作成されるゲー
ト信号の時間的長さtは次のようになる。
ト信号の時間的長さtは次のようになる。
t=A×(τ−2l/B×fc)
これを、周波数fcのクロツク信号で数値化した場
合と、周波数fc×B/2lのクロツク信号で数値化し た場合の温度情報T及びT′はそれぞれ次のよう
になる。
合と、周波数fc×B/2lのクロツク信号で数値化し た場合の温度情報T及びT′はそれぞれ次のよう
になる。
T=A×(τ×fc−2l/B)
T′=A×(τ×fc×B/2l−1)
前者は、オフセツト調整と勾配調整が完全に独
立しており、第3図に示した実施例において設定
値Aを変更した勾配調整をやり直すと、オフセツ
トがずれ、設定値Bも変更しなければならないの
と異なつている。
立しており、第3図に示した実施例において設定
値Aを変更した勾配調整をやり直すと、オフセツ
トがずれ、設定値Bも変更しなければならないの
と異なつている。
そして後者は、τの製品毎のバラツキが絶対値
のみで、温度による変化率が安定している場合
に、設定値Aを外部設定する必要がなくなり、マ
スクROM等によつて固定しても良い可能性があ
る。
のみで、温度による変化率が安定している場合
に、設定値Aを外部設定する必要がなくなり、マ
スクROM等によつて固定しても良い可能性があ
る。
以上説明した様に、本発明の温度補償付電子時
計における温度測定回路は、感温発振器からの温
度情報信号の温度勾配や絶対値のバラツキの補正
を単純なデジタル回路構成によつて行なつている
ため、MOS−ICに一体的にモノリシツク化する
ことが可能になるとともに、調整値が計算によつ
て正確に求められ、かつ、単純なデジタル設定が
可能なため、完全自動による調整が可能となつ
た。さらに、本発明の温度補償付電子時計は、上
記構成の温度測定回路により温度測定を極めて緻
密に行なうことができると共に、温度測定に要す
る電流消費は、平均0.02μA以下と極めてわずか
であり、また、補正信号合成回路が行なう温度補
償動作により極めて細かな周波数補正ができるた
め、小型薄形の高精度時計が実現できるものであ
る。
計における温度測定回路は、感温発振器からの温
度情報信号の温度勾配や絶対値のバラツキの補正
を単純なデジタル回路構成によつて行なつている
ため、MOS−ICに一体的にモノリシツク化する
ことが可能になるとともに、調整値が計算によつ
て正確に求められ、かつ、単純なデジタル設定が
可能なため、完全自動による調整が可能となつ
た。さらに、本発明の温度補償付電子時計は、上
記構成の温度測定回路により温度測定を極めて緻
密に行なうことができると共に、温度測定に要す
る電流消費は、平均0.02μA以下と極めてわずか
であり、また、補正信号合成回路が行なう温度補
償動作により極めて細かな周波数補正ができるた
め、小型薄形の高精度時計が実現できるものであ
る。
第1図、第3図、第4図、第10図は本発明の
実施例における電子時計の基本構成を示すブロツ
ク図、第6図、第7図、第8図、第11図、第1
4図、第16図は本発明の実施例における電子時
計の要部回路ブロツク図、第2図、第5図、第9
図、第12図a,b,c、第13図、第15図、
第17図は、本発明の電子時計の動作を説明する
ための温度特性図、第18図、第19図は本発明
の電子時計の別の実施例を示すブロツク図であ
る。 4……温度測定回路、5……補正信号合成回
路、6……制御部、7……感温発振器、8……ゲ
ート信号カウンタ、9……比較カウンタ、10…
…温度レジスタ。
実施例における電子時計の基本構成を示すブロツ
ク図、第6図、第7図、第8図、第11図、第1
4図、第16図は本発明の実施例における電子時
計の要部回路ブロツク図、第2図、第5図、第9
図、第12図a,b,c、第13図、第15図、
第17図は、本発明の電子時計の動作を説明する
ための温度特性図、第18図、第19図は本発明
の電子時計の別の実施例を示すブロツク図であ
る。 4……温度測定回路、5……補正信号合成回
路、6……制御部、7……感温発振器、8……ゲ
ート信号カウンタ、9……比較カウンタ、10…
…温度レジスタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 2次温度特性を有する水晶発振回路、該水晶
発振回路の発振信号から、計時単位信号を含むよ
り低い周波数の信号群を作成する分周回路、該分
周回路の出力信号群を合成して表示駆動信号を作
成する表示駆動回路、該表示駆動回路の出力信号
により時刻を表示する表示機構および前記水晶発
振回路付近の温度を検出して温度情報を出力する
温度情報発生手段、前記温度情報に基づいて前記
水晶発振回路の出力周波数の温度補正を行う温度
補正回路を備えることにより、 前記水晶発振回路の温度特性に起因する前記計
時単位信号の2次温度特性の温度補償を行なう電
子時計に於いて、 前記温度情報発生手段は温度に依つて出力信号
が略直線的に変化する感温発振器と、該感温発振
器から出力される感温信号を計数してゲート信号
を作成するゲート信号カウンターと、前記ゲート
信号と前記分周回路からの分周信号とを入力とす
るゲート手段と、該ゲート手段からの出力信号を
入力信号として計数動作を行い温度情報を出力す
る比較カウンターと、 前記ゲート信号カウンターに対して前記感温信
号に対する勾配調整値A、前記比較カウンターに
対してオフセツト調整値Bを与える設定値記憶手
段、 とにより構成されることを特徴とする温度補償付
電子時計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10515282A JPS58223088A (ja) | 1982-06-18 | 1982-06-18 | 温度補償付電子時計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10515282A JPS58223088A (ja) | 1982-06-18 | 1982-06-18 | 温度補償付電子時計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58223088A JPS58223088A (ja) | 1983-12-24 |
| JPH0340356B2 true JPH0340356B2 (ja) | 1991-06-18 |
Family
ID=14399740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10515282A Granted JPS58223088A (ja) | 1982-06-18 | 1982-06-18 | 温度補償付電子時計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58223088A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0631731B2 (ja) * | 1984-08-13 | 1994-04-27 | セイコーエプソン株式会社 | 温度補償機能付時計装置 |
| JP2510415B2 (ja) * | 1986-04-08 | 1996-06-26 | セイコー電子工業株式会社 | 電子時計 |
| JPS63152223A (ja) * | 1986-12-17 | 1988-06-24 | Toyo Commun Equip Co Ltd | デジタル温度補償発振器 |
| JPS6444122A (en) * | 1987-08-11 | 1989-02-16 | Toyo Communication Equip | Digital temperature compensated oscillator |
| JP2676081B2 (ja) * | 1987-09-14 | 1997-11-12 | 東洋通信機株式会社 | デジタル温度補償型発振器 |
| US5255247A (en) * | 1988-04-06 | 1993-10-19 | Seiko Epson Corporation | Electronic timepiece including integrated circuitry |
| US5253229A (en) * | 1988-04-06 | 1993-10-12 | Seiko Epson Corporation | Electronic timepiece including integrated circuitry |
| JPH0729513Y2 (ja) * | 1988-04-06 | 1995-07-05 | セイコーエプソン株式会社 | 電子時計用回路 |
| DE69316967T2 (de) * | 1992-11-30 | 1998-07-30 | Koninkl Philips Electronics Nv | Farbbildröhre mit Konvergenzkorrekturanordnung |
| JP6658112B2 (ja) | 2016-03-04 | 2020-03-04 | セイコーエプソン株式会社 | 温度補償機能付き時計 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5388762A (en) * | 1976-12-27 | 1978-08-04 | Seiko Epson Corp | Electronic watch with temperature compensation |
-
1982
- 1982-06-18 JP JP10515282A patent/JPS58223088A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58223088A (ja) | 1983-12-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4453834A (en) | Electronic timepiece with temperature compensation | |
| US4443116A (en) | Electronic timepiece | |
| US4159622A (en) | Electronic timepiece having a main oscillator circuitry and secondary oscillator circuitry | |
| JPS6161283B2 (ja) | ||
| JPH0340356B2 (ja) | ||
| US4272840A (en) | Semiconductor integrated circuit for a timepiece | |
| US4864255A (en) | Oscillator capable of quickly supplying a stable oscillation signal | |
| JPS587584A (ja) | 温度補償付電子時計 | |
| US4473303A (en) | Electronic timepiece | |
| US4114363A (en) | Electronic timepiece | |
| JPS586430A (ja) | 温度測定回路 | |
| JPH0631731B2 (ja) | 温度補償機能付時計装置 | |
| JPS5866892A (ja) | 温度補償付電子時計 | |
| JPS6018956B2 (ja) | 電子時計の規正装置 | |
| JPS6318691B2 (ja) | ||
| JPH07244540A (ja) | 高精度時計装置 | |
| JPS61104233A (ja) | 測温回路 | |
| JPH0352590B2 (ja) | ||
| JPS6124956Y2 (ja) | ||
| JP3281757B2 (ja) | 電子時計に於ける発振誤差の自動補正装置 | |
| JPH058995B2 (ja) | ||
| JPH0245837Y2 (ja) | ||
| US4062178A (en) | Electronic timepiece | |
| JPS6130763B2 (ja) | ||
| JP2756462B2 (ja) | 電子時計 |