JPH06342088A - 計時方式、半導体装置、計時装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】水晶発振を用いて計時する場合、発振周波数の
温度補正を高精度に行うことを目的とする。 【構成】水晶発振回路と、分周段と、１Ｈｚタイマ割り
込み回路と、温度測定回路と、水晶発振周波数偏差の温
度特性データと、計時データの構成よりなり、計時毎に
温度変動により生じた発振周波数の遅れを計時データに
補正演算する手段を有する。 【効果】安価で小型の装置により、ｐｐｍオーダーの高
精度で、かつ、リアルタイムに、計時データの温度補正
ができ、精度の高い計時装置が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＰＵ方式による時計
やリアルタイムクロック等を高精度に温度補正するもの
である。通常、ＣＰＵソフトウェアで処理される計時デ
ータは、原振の水晶発振周波数を分周回路で分周した信
号を基にして、その周期毎に、ＣＰＵで管理されるメモ
リ上の計時データバッファへ、計時データの最小単位が
加算される方式を取る。例えば、分周回路の最終段が１
Ｈｚ信号の場合は、その１Ｈｚ信号から発生した１Ｈｚ
タイマ割り込み信号をＣＰＵが認識し、１Ｈｚタイマ割
り込み発生毎に計時データバッファの１秒桁に１加算さ
れることになる。ただし、水晶発振子及び発振回路は、
発振周波数温度特性を有するため、高精度な計時を行う
ためには、発振周波数温度特性による計時データの補正
を行う必要がある。本発明では、計時データの最小単位
が加算される周期で、単数または複数の温度センサ及び
温度測定回路により温度測定を行い、測定温度に対応し
た水晶発振子の発振周波数偏差の温度特性データを、メ
モリから読み出し、または演算により算出し、発振周波
数偏差の温度特性データより計時データ補正値を算出
し、その計時データ補正値を計時データバッファに加算
することを特徴とする温度補正された計時手段、及び、
その温度補正された計時手段を実現するための、温度セ
ンサと水晶振動子を外付け部品とする半導体装置、及
び、計時装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の計時装置における計時の温度補正
方法としては、温度測定結果を基にして、容量緩急等の
手段により水晶発振子の原振調整を行うか、または、プ
ログラマブル分周器による分周比調整や、温度補正用追
加パルス挿入等の手段により原振の分周段で調整を行う
か、による方法が用いられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来技術では、
以下の問題点がある。容量緩急等の手段により水晶発振
子の原振調整を行う方法では、発振回路内の容量を、各
温度に対する発振周波数誤差を補正すべく微調整する必
要があり、パルスデューティー制御や複数並列結合容量
のスウィッチング制御等の複雑なハードウェア構成が要
求され、容量素子の部品毎の特性ばらつきに対する調整
等の問題も残る。従って、容量緩急等の手段により水晶
発振子の原振調整を行う従来技術では、高精度な計時装
置が安価には実現できない問題点を有す。

【０００４】また、分周段で調整する方法では、分周比
調整の手段でも補正パルス挿入の手段でも、補正の最小
単位が原振周波数以下にできないため、補正精度に限界
が生じる。例えば、水晶発振周波数が３２．７６８ＫＨ
ｚの場合では、分周器で調整できる最小単位は３０．５
μｓｅｃとなり、１秒周期で補正する場合は、補正精度
の最小単位は３０．５μｓｅｃ／１ｓｅｃ＝３０．５ｐ
ｐｍとなり、年差時計等を実現するためには十分な補正
精度が得られない。また、補正を行う周期を長くするこ
とにより、見かけ上の補正精度は良くなるが、１周期の
間は温度変化が無いと仮定された手法であるため、温度
変化が生じる毎に、実質の精度は悪化する。例えば、補
正周期を１００秒とすると、補正精度の最小単位は３
０．５μｓｅｃ／１００ｓｅｃ＝０．３０５ｐｐｍとな
るものの、１００秒間温度一定が前提となり、一般の時
計やリアルタイムクロック等の計時装置の使用環境を想
定した場合、現実的でない。従って、分周段で調整を行
う従来技術の方式では、十分高精度な計時の温度補正が
行えない問題点を有す。

【０００５】そこで、本発明はこのような問題を解決す
るもので、計時装置の使用環境を考慮した適当な周期で
温度測定を行い、温度測定毎にメモリ呼出し、または、
演算算出による高精度な発振周波数の温度補正データ
を、未補正の計時データに加算することにより、高精度
に温度補正された計時を実現する手段、半導体装置、計
時装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の計時方式は、 ａ）水晶発振子、発振周波数調整用容量及び水晶発振回
路と、 ｂ）温度センサ及び温度測定回路と、 ｃ）前記水晶発振回路からの信号を計時信号に変換する
分周回路と、 ｄ）前記水晶発振子の発振周波数偏差の温度特性データ
を内蔵した記憶装置と、 ｅ）前記計時信号が発生する
毎に、前記温度測定回路により温度測定を行う手段と、 ｆ）前記温度測定後に、前記記憶装置より読み出した測
定温度に対応する発振周波数偏差と、前記分周回路より
出力される常温時の計時信号周期との乗算演算を行い、
計時信号周期の温度補正値を求める手段と、 ｇ）前記計時信号周期の温度補正値を求めた後に、前記
常温時の計時信号周期と、前記計時信号の温度補正値と
を計時値に加算演算を行う手段と、を有することを特徴
とする。

【０００７】また、本発明の半導体装置は、 ａ）水晶発振子、発振周波数調整用容量を外付け部品と
して必要とする水晶発振回路と、 ｂ）温度センサを外付け部品として必要とする温度測定
回路と、 ｃ）前記水晶発振回路からの信号を計時信号に変換する
分周回路と、 ｄ）前記外付け水晶発振子の発振周波数偏差の温度特性
データを内蔵した記憶装置と、 ｅ）前記計時信号が発生する毎に、前記温度測定回路に
より温度測定を行う手段と、 ｆ）前記温度測定後に、前記記憶装置より読み出した測
定温度に対応する発振周波数偏差と、前記分周回路より
出力される常温時の計時信号周期との乗算演算を行い、
計時信号周期の温度補正値を求める手段と、 ｇ）前記計時信号周期の温度補正値を求めた後に、前記
常温時の計時信号周期と、前記計時信号の温度補正値と
を計時値に加算演算を行う手段と、を有することを特徴
とする。

【０００８】また、本発明の計時方式は、 ａ）水晶発振子、発振周波数調整用容量及び水晶発振回
路と、 ｂ）温度センサ及び温度測定回路と、 ｃ）前記水晶発振回路からの信号を計時信号に変換する
分周回路と、 ｄ）前記水晶発振子の発振周波数偏差の温度特性データ
を演算により算出する手段と、 ｅ）前記計時信号が発生する毎に、前記温度測定回路に
より温度測定を行う手段と、 ｆ）前記温度測定後に、前記演算により算出した測定温
度に対応する発振周波数偏差と、前記分周回路より出力
される常温時の計時信号周期との乗算演算を行い、計時
信号周期の温度補正値を求める手段と、 ｇ）前記計時信号周期の温度補正値を求めた後に、前記
常温時の計時信号周期と、前記計時信号の温度補正値と
を計時値に加算演算を行う手段と、を有することを特徴
とする。

【０００９】また、本発明の半導体装置は、 ａ）水晶発振子、発振周波数調整用容量を外付け部品と
して必要とする水晶発振回路と、 ｂ）温度センサを外付け部品として必要とする温度測定
回路と、 ｃ）前記水晶発振回路からの信号を計時信号に変換する
分周回路と、 ｄ）前記外付け水晶発振子の発振周波数偏差の温度特性
データを演算により算出する手段と、 ｅ）前記計時信号が発生する毎に、前記温度測定回路に
より温度測定を行う手段と、 ｆ）前記温度測定後に、前記演算により算出した測定温
度に対応する発振周波数偏差と、前記分周回路より出力
される常温時の計時信号周期との乗算演算を行い、計時
信号周期の温度補正値を求める手段と、 ｇ）前記計時信号周期の温度補正値を求めた後に、前記
常温時の計時信号周期と、前記計時信号の温度補正値と
を計時値に加算演算を行う手段と、を有することを特徴
とする。

【００１０】また、本発明の計時方式は、 ａ）水晶発振子、発振周波数調整用容量及び水晶発振回
路と、 ｂ）使用温度範囲の異なる複数の温度センサ及び各々に
対応した複数の温度測定回路と、 ｃ）前記水晶発振回路からの信号を計時信号に変換する
分周回路と、 ｄ）前記水晶発振子の発振周波数偏差の温度特性データ
を内蔵した記憶装置、または前記水晶発振子の発振周波
数偏差の温度特性データを演算により算出する手段と、 ｅ）前記計時信号が発生する毎に、前記使用温度範囲の
異なる複数の温度センサ及び各々に対応した複数の温度
測定回路から最も精度の高い温度測定値を選択して温度
測定を行う手段と、 ｆ）前記温度測定後に、前記記憶装置より読み出した測
定温度に対応する発振周波数偏差と、前記分周回路より
出力される常温時の計時信号周期との乗算演算を行い、
計時信号周期の温度補正値を求める手段と、 ｇ）前記計時信号周期の温度補正値を求めた後に、前記
常温時の計時信号周期と、前記計時信号の温度補正値と
を計時値に加算演算を行う手段と、を有することを特徴
とする。

【００１１】また、本発明の半導体装置は、 ａ）水晶発振子、発振周波数調整用容量を外付け部品と
して必要とする水晶発振回路と、 ｂ）使用温度範囲の異なる複数の温度センサを外付け部
品として必要とする各々に対応した複数の温度測定回路
と、 ｃ）前記水晶発振回路からの信号を計時信号に変換する
分周回路と、 ｄ）前記水晶発振子の発振周波数偏差の温度特性データ
を内蔵した記憶装置、または前記水晶発振子の発振周波
数偏差の温度特性データを演算により算出する手段と、 ｅ）前記計時信号が発生する毎に、前記使用温度範囲の
異なる複数の温度センサ及び各々に対応した複数の温度
測定回路から最も精度の高い温度測定値を選択して温度
測定を行う手段と、 ｆ）前記温度測定後に、前記記憶装置より読み出した測
定温度に対応する発振周波数偏差と、前記分周回路より
出力される常温時の計時信号周期との乗算演算を行い、
計時信号周期の温度補正値を求める手段と、 ｇ）前記計時信号周期の温度補正値を求めた後に、前記
常温時の計時信号周期と、前記計時信号の温度補正値と
を計時値に加算演算を行う手段と、を有することを特徴
とする。

【００１２】また、本発明の計時装置は、 ａ）上記の半導体装置と、 ｂ）水晶発振子及び発振周波数調整用容量と、 ｃ）使用温度範囲の異なる複数の温度センサと、 ｄ）操作用入力装置と、 ｅ）計時値の表示装置及び出力装置と、より構成され、 ｆ）上記の計時方式を利用することを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明の作用について説明する。原振の水晶発
振周波数をｆ、計時データバッファに計時データの最小
単位をＣＰＵにより加算する周期をτ₀、その計時デー
タ加算時の測定温度をＴ、その温度での発振周波数偏差
をΔｆ（Ｔ）／ｆとすると、計時データ補正値Δτは
（−τ₀×Δｆ（Ｔ）／ｆ）となる。従って、計時デー
タバッファに加算される補正された計時データτはτ₀
＋Δτ＝τ₀（１−Δｆ（Ｔ）／ｆ）により得られる。
計時データ加算周期毎、あるいは、その整数倍の周期で
使用環境を考慮し温度変化が無視できる周期毎、に温度
測定を行うことにより、高精度に温度補正された計時が
可能となる。

【００１４】

【実施例】以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づ
き説明する。

【００１５】図１に本発明の実施例であるマイクロコン
ピュータ制御による１センサー方式の温度補正計時機能
を持つデジタル時計のブロック図を示す。

【００１６】図２に本発明の実施例であるマイクロコン
ピュータ制御による２センサー方式の温度補正計時機能
を持つデジタル時計のブロック図を示す。

【００１７】図３に温度より水晶発振周波数偏差をデー
タテーブル変換によって求める温度補正計時機能の制御
フローチャートを示す。

【００１８】図４に温度より水晶発振周波数偏差を２乗
演算によって求める温度補正計時機能の制御フローチャ
ートを示す。

【００１９】図５に低温用と高温用との２センサー方式
による温度補正計時機能の制御フローチャートを示す。

【００２０】図６に水晶発振周波数精度温度特性のグラ
フを示す。

【００２１】図７にデータＲＡＭ上の計時データの構成
図を示す。

【００２２】図８に温度センサ（サーミスタ）の抵抗値
温度特性のグラフを示す。

【００２３】まず、図１の説明を行う。基本的計時機能
については、デジタル時計用マイクロコンピュータ（１
００）ＬＳＩに内蔵された水晶発振回路（１６０）と外
付け水晶発振子（１６１）及び発振周波数調整用外付け
コンデンサＣ０（１６２）とで発生する３２．７６８Ｋ
Ｈｚの原振を発生する。発振周波数調整用外付けコンデ
ンサＣ０（１６２）の調整により、外付け水晶発振子
（１６１）及び内蔵の水晶発振回路（１６０）の持つ部
品特性のばらつきを取り除くことが出来る。この原振を
分周段（１７０）で分周して得られる信号を、ＣＰＵ
（１１０）で処理できる程度の低速の計時データ最小単
位時間τ₀を発生するタイマ割り込み発生回路（１７
２）用タイマ０（１７１）に供給する。ＣＰＵは周期τ
₀の割り込み発生毎に、ＲＯＭ（１２０）に内蔵された
プログラムにより、温度測定、計時データの温度補正値
演算、及び、積算計時データへの加算処理を行い、ＲＡ
Ｍ（１３０）上にマッピングされた計時データバッファ
に高精度時計用データとして保存される。ただし、温度
測定及び計時データの温度補正値演算は、使用環境の温
度変化の割合を考慮して、温度変化が穏やかな場合に
は、割り込み周期τ₀の整数倍のタイミングで１回測定
し、その期間の平均温度として温度補正演算するよう、
ＲＯＭ（１２０）内にプログラムすることも可能であ
る。温度測定には、内蔵のタイマ１（１８１）、ＣＲ発
振カウンタ１（１８２）、ＣＲ発振回路１（１８３）、
及び、外付けの温度センサであるサーミスタ（１８
４）、コンデンサＣ（１８５）、基準抵抗１（１８６）
が用いられる。それらで構成された温度測定回路１（１
８０）及び外付け部品より得られた測定温度を用いて、
水晶発振子（１６１）の発振周波数の温度特性の補正を
行う。補正は予め設定されたＲＯＭ（１２０）内の変換
データまたは変換演算プログラムによって行われる。ま
た、内蔵の水晶発振回路（１６０）に関しても、内蔵定
電圧回路等により、動作電圧特性による水晶発振発振周
波数偏差を、ある程度押え込むことが出来るものの、温
度特性をやはり持つため、予め予測できる場合は、水晶
発振子（１６１）の温度特性に、水晶発振回路（１６
０）の温度特性を付加した温度補正用の変換データまた
は変換演算プログラムをＲＯＭ（１２０）内に設定する
ことができる。ほぼリアルタイムに温度補正されたＲＡ
Ｍ（１３０）上の高精度時計用データは内蔵のＬＣＤド
ライバ（１５０）を介して外付けのＬＣＤパネル（１５
１）に時刻、及び、年月日データとして表示される。さ
らに、Ｉ／Ｏ（１４０）を介してリアルタイムクロック
用の計時データ出力（１４１）として他の機器へ通信さ
れる。また、外付け入力装置ＳＷ（１４２）は、Ｉ／Ｏ
を介してマイクロコンピュータに取り込まれ、時計デー
タ修正やモード変更処理等に用いられる。

【００２４】次に、温度測定の方法、及び、計時データ
の温度補正をテーブルデータ変換により制御する方法
を、図１、図３で説明する。図３で、タイマ０割り込み
ＩＮＴ，τ₀（３００）処理に入ると、まず、温度測定
処理を行う。温度測定回路１（１８０）内のＣＲ発振回
路１（１８３）をＯＮし（３１０）、タイマ１（１８
１）に初期値をセットする。タイマ１（１８１）をスタ
ート（３１１）した直後に、ＣＲ発振周波数カウンタ１
（１８２）をカウントアップし（３１２）、タイマ１
（１８１）がオーバーフローするまで継続してカウント
アップして待つ（３１３）。タイマ１（１８１）がオー
バーフローした直後にＣＲ発振周波数カウンタ１（１８
２）をストップし（３１４）、一定時間内で外付けのサ
ーミスタ１（１８４）とコンデンサＣ１（１８５）とで
ＣＲ発振したカウント値が得られる。

【００２５】ここで、タイマ１（１８１）に一定時間を
設定するために、ＣＲ発振周波数カウンタ１（１８２）
に初期設定された一定のカウント値：ＣＮＴinitがオー
バーフローするまで基準抵抗１（１８６）：Ｒ１refと
コンデンサＣ１（１８５）：Ｃ１とでＣＲ発振させ、そ
の時間をタイマ１（１８１）のダウンカウントにて測定
する方法で初期値：ｔinitのセットを行う。この場合、
基準抵抗１（１８６）：Ｒ１refとコンデンサＣ１（１
８５）：Ｃ１とのＣＲ発振周波数：ｆC1-R1refは、次の
式で表される。

【００２６】 ｆC1-R1ref＝Ｋ／（Ｃ１×Ｒ１ref） ・・・（１８００） ここで、ＫはＣＲ発振回路固有の発振係数である。タイ
マ１（１８１）の初期値：ｔinitとＣＲ発振周波数カウ
ンタ１（１８２）の初期値：ＣＮＴinitとの関係は、次
式で与えられる。

【００２７】 ｔinit＝ＣＮＴinit／ｆC1-R1ref ・・・（１８０１） ここに、式（１８００）を代入すると、 ｔinit＝ＣＮＴinit×（Ｃ１×Ｒ１ref）／Ｋ ・・・（１８０２） となる。

【００２８】その後、サーミスタ１（１８４）：Ｒ１th
erとコンデンサＣ１（１８５）：Ｃ１とのＣＲ発振をス
タートし、先ほど得られたタイマ１（１８１）の初期
値：ｔinitより、今度は逆に、アップカウントし、タイ
マ１（１８１）がオーバーフローするまでの時間、ＣＲ
発振周波数カウンタ１（１８２）をカウントアップ（３
１２）してカウント値：ＣＮＴtherを求める方法を用い
る。この場合、サーミスタ１（１８４）：Ｒ１therとコ
ンデンサＣ１（１８５）：Ｃ１とのＣＲ発振周波数：ｆ
C1-R1therは、次の式で表される。

【００２９】 ｆC1-R1ther＝Ｋ／（Ｃ１×Ｒ１ther） ・・・（１８０３） また、カウント値：ＣＮＴtherはタイマ１（１８１）の
初期値：ｔinitとＣＲ発振周波数：ｆC1-R1refとから、
次式で与えられる。

【００３０】 ＣＮＴther＝ｔinit×ｆC1-R1ref ・・・（１８０４） ここに、式（１８０２）、（１８０３）を代入すると、 ＣＮＴther＝｛ＣＮＴinit×（Ｃ１×Ｒ１ref）／Ｋ｝ ×｛Ｋ／（Ｃ１×Ｒ１ther）｝ ＝ＣＮＴinit×Ｒ１ref／Ｒ１ther ・・・（１８０５） となり、部品個別ばらつきを持つＣＲ発振係数：Ｋ、及
び、外付けコンデンサ：Ｃ１が消去され、サーミスタ１
（１８４）の抵抗値Ｒ１therの値が、ＣＲ発振周波数カ
ウンタ１（１８２）のカウント値：ＣＮＴther、初期
値：ＣＮＴinit、及び、基準抵抗１（１８６）の抵抗値
Ｒ１refによって得られる。式（１８０５）より、 Ｒ１ther＝Ｒ１ref×ＣＮＴinit／ＣＮＴther ・・・（１８０６） この方法により、温度測定回路１（１８０）やコンデン
サ１（１８５）が持つ部品特性のばらつきを、温度測定
手段の中から取り除くことが出来る。従って、基準抵抗
１（１８６）の特性のみを合わせ込めば、サーミスタ１
（１８４）の精度向上が、温度測定精度向上に結びつ
く。温度測定が完了後、パワーセーブのためにＣＲ発振
回路１（１８３）をＯＦＦする。

【００３１】ここで得られたカウント値：ＣＮＴther
を、ＲＯＭ（１２０）内にあらかじめ準備された変換テ
ーブルに従って温度データ（Ｔ）に変換する（３２
０）。この変換テーブルデータは、式（１８０６）、及
び、サーミスタ１（１８４）の抵抗温度特性データから
作成することができる。更に、別の変換テーブルに従っ
て測定温度より水晶発振周波数偏差（Δｆ（Ｔ）／ｆ）
を求める（３３０）。一般に水晶発振子の周波数温度特
性は図６の様な負の２次関数特性を持つが、水晶発振子
の種類によっては３次関数特性のものもある。また、発
振回路の周波数温度特性を無視することができない場合
もある。このような単純演算では近似しきれない周波数
温度特性の場合、補正処理はＲＯＭ（１２０）内にあら
かじめ準備された変換テーブル方式が有利である。ま
た、中間の、測定温度データが不要の場合は、カウンタ
値：ＣＮＴtherから直接、水晶発振周波数偏差に変換す
る事も可能である。水晶発振周波数偏差（Δｆ（Ｔ）／
ｆ）とタイマ０の割り込み周期（τ₀）の積算演算結果
のマイナス値を、タイマ０割り込み周期の補正値Δτ
（Ｔ）として求める。

【００３２】 Δτ＝−τ₀×Δｆ（Ｔ）／ｆ ・・・（３４００） ＲＡＭ（１３０）上の計時データバッファに保存されて
いる以前の計時値（ｔpre（Ｔ））に、タイマ０割り込
み周期（τ₀）と、タイマ０割り込み周期の補正値Δτ
（Ｔ）とを加算演算することによって、温度補正された
新しい計時値（ｔnew（Ｔ））が得られる。 ｔnew（Ｔ）＝ｔpre（Ｔ）＋τ₀＋Δτ（Ｔ） ・・・（３５００） 以上で、タイマ０割り込みサブルーチンが完了する（３
６０）。

【００３３】式（３４００）を式（３５００）に代入す
ると、下式になる。

【００３４】 ｔnew（Ｔ）＝ｔpre（Ｔ）＋τ₀（１−Δｆ（Ｔ）／ｆ） ・・・（３５０１） ここで、τ₀（１−Δｆ（Ｔ）／ｆ）は温度補正された
タイマ０の割り込み周期τ（Ｔ）を意味する。

【００３５】 τ（Ｔ）＝τ₀（１−Δｆ（Ｔ）／ｆ） ・・・（３５０２） この制御フローでは、タイマ０割り込み周期（τ₀）毎
に、毎回、温度測定する場合を示したが、使用環境を考
慮し温度変化が穏やかな場合には、パワーセーブするた
めに、温度がほぼ一定と想定される期間をタイマ０割り
込み周期（τ₀）の整数倍で設定し、その期間に１回の
み温度測定を行い、その期間の平均測定温度Ｔaverage
として扱う。その場合、補正演算も１回のみ行い、演算
結果τ₀（１−Δｆ（Ｔaverage）／ｆ）をその期間の温
度補正されたタイマ０の割り込み周期τ（Ｔaverage）
としてＲＡＭ（１３０）上に保存し、定数として計時演
算に使用する。

【００３６】 ｔnew（Ｔ）＝ｔpre（Ｔ）＋τ（Ｔaverage） ・・・（３５０３） 例えば、一般的な時計の場合、計時データの最小単位は
１秒であることが多い。その場合、タイマ０の割り込み
周期τ₀＝１Ｈｚとなり、式（３４００）の積算演算が
省略できる。つまりΔτ（Ｔ）＝−Δｆ（Ｔ）／ｆとな
る。その時計の使用環境の温度変化が穏やかで、例え
ば、１０秒間は温度一定とみなしても、誤差が無視でき
るなら、１０秒間隔で温度測定及び補正演算を行いメモ
リ上に保存し、その１０秒間の計時データ補正定数とし
て使用する。そうすることで、温度測定及び補正演算処
理の動作デューティーを１／１０に減らすことができ、
パワーセーブできる。温度測定周期を１秒間隔にする
か、１０秒間隔にするか、あるいは、３０秒間隔にする
かは、計時装置が使用される環境に依存する。ただし、
一般的に、本発明で利用したサーミスタのＣＲ発振によ
る温度測定では、０．５秒程度以上時間をかけないと、
精度の高い温度測定が行えないため、温度測定周期は１
秒以上となる。また、計時装置の使用環境の温度変化に
対して、温度測定周期の最小値が１秒であることで、ほ
とんどの場合、実用上の問題は生じない。

【００３７】水晶発振周波数精度の温度特性の例を図６
で説明する。横軸が温度（６１０）、縦軸が周波数精度
Δｆ／ｆ（６００）で、Ｔ＝２５℃のところで周波数精
度Δｆ／ｆ＝０のピークを持つ（６２０）。Ｔ＝２５℃
のピークから温度が上がっても、下がっても、温度の二
次関数に比例して発振周波数は遅くなる特性を持つ（６
３０）。従って、周波数精度Δｆ／ｆ（２３０）は、下
記数式で表現できる。

【００３８】 Δｆ（Ｔ）／ｆ＝−ａ（Ｔ−２５）² ・・・（６０００） 図３の温度（Ｔ）／水晶発振周波数偏差（Δｆ（Ｔ）／
ｆ）のデータテーブル変換（３３０）の代わりに、上記
数式の演算を実行する方法も可能である。図１のデジタ
ル時計のブロック図及び図４のフローチャートで、測定
温度より水晶発振周波数偏差を自乗演算によって求める
場合の温度補正制御の説明を行なう。図１のデジタル時
計の及びマイクロコンピュータ（１００）のブロック図
は、データテーブル変換の場合と全く同じである。異な
るのは、ＲＯＭ（１２０）に内蔵されている温度（Ｔ）
／水晶発振周波数偏差（Δｆ（Ｔ）／ｆ）変換プログラ
ムのみである。図４のフローチャート内で、割り込み周
期τ₀のタイマ０割り込みルーチン（４００）から温度
測定（４１０〜４２０）までは、同等で、測定温度
（Ｔ）と標準温度（Ｔ_O）の差の自乗演算によって水晶
発振周波数偏差（Δｆ（Ｔ）／ｆ）を求める処理（４３
０）が異なる。それ以降の、温度補正された計時値を算
出する処理（４５０）までも全く同等である。

【００３９】温度／水晶発振周波数偏差の変換で、デー
タテーブル方式と演算方式との比較を行なうと、データ
テーブル変換方式は、変換処理実行時間が速いメリット
がある。また、温度／水晶発振周波数偏差が二次関数に
比例しない水晶発振子にもデータテーブルの内容変更の
みで容易に対応できるメリットもある。しかしながら、
ＲＯＭ容量が多く必要で、データテーブルを構成するデ
ータ数もＲＯＭ容量の制約をうけるため、データテーブ
ルの温度ピッチ間隔があき、量子化誤差が発生する。特
に、Ｔ＝２５℃を中心とした場合の高温域または低温域
においては、その量子化誤差の影響を受ける度合が大き
くなる。

【００４０】一方、演算により水晶発振周波数偏差（Δ
ｆ（Ｔ）／ｆ）を求める方法では、変換のための自乗演
算実行時間が、データテーブル変換より遅いというデメ
リットがあるが、ＲＯＭ容量は少なくて実現でき、ま
た、量子化誤差も基本的には存在しない。

【００４１】次に、図７のデータＲＡＭ上の計時データ
の構成について説明する。図１のＲＡＭ（１３０）内に
格納されるデータは、図３のテーブルデータ変換方式の
場合も、図４の演算方式の場合も、同等の構成である。
まず、温度測定回路１（１８０）内のＣＲ発振周波数カ
ウンタ１（１８２）上の１６ビットバイナリカウンタデ
ータから、最小１／１００℃単位までのＢＣＤ４桁の測
定温度データ（７１０）に変換される。図３のテーブル
データ変換方式、あるいは、図４の演算方式によって、
１／１００ｐｐｍ単位までのＢＣＤ４桁の水晶発振周波
数偏差（７２０）に変換する。

【００４２】例えば、測定温度 Ｔ＝３０．００℃ ・・・（７１００） の場合で、水晶発振子温度特性が、下記の場合は、 Δｆ（Ｔ）／ｆ＝−ａ（Ｔ−２５）² ・・・（７２００） ａ＝０．０３３ ・・・（７２０１） 演算により水晶発振周波数偏差Δｆ（Ｔ）／ｆを求める
と、下記のようになる。

【００４３】 Δｆ（３０．００）／ｆ＝−０．０３３×（３０．００−２５）²＝−０．８２ ５ ・・・（７２０２） ここでは、水晶発振周波数偏差（７２０）は１／１００
ｐｐｍ単位までのＢＣＤ４桁のメモリのため、四捨五入
処理されて、実際にメモリに格納される値は、 Δｆ（３０．００）／ｆ＝−０．８３ ・・・（７２０３） となる。

【００４４】更に、計時割り込み周期τ₀との積算演算
によって、最小０．０１μｓｅｃ単位のＢＣＤ９桁の計
時割り込み周期の温度補正値（７３０）を求める。

【００４５】τ₀＝１ ［ｓｅｃ］ ・・・（７３００） の場合には、積算演算は、実質上省略される。

【００４６】 Δτ（３０．００）＝−τ₀×Δｆ（３０．００）／ｆ ＝−１×（−０．８３） ＝０．８３ ［μｓｅｃ］ ＝０．００００００８３ ［ｓｅｃ］ ・・・（７３０１） 計時割り込みが発生する毎に更新する計時値データは
（７４０）、ＢＣＤ４桁の年データ、ＢＣＤ２桁の月デ
ータ、ＢＣＤ２桁の日データ、ＢＣＤ２桁の時データ、
ＢＣＤ２桁の分データ、ＢＣＤ２桁の秒データ、ＢＣＤ
８桁の温度補正データよりなる計ＢＣＤ２２桁データで
構成される。この計時データに、計時割り込み周期（７
５０）と、計時割り込み周期の温度補正値を加算するこ
とにより、温度補正された計時値（７７０）が求められ
る。

【００４７】 更新以前の計時値（７４０）と、更新後の新しい計時値
（７７０）とは、同等のデータ構成で、同一アドレスの
ＲＡＭに上書きされる形で格納される。この更新後の新
しい計時値（７７０）の、温度補正部分を除いた秒桁以
上のデータが、デジタル時計用表示データ（７８０）と
して、表示バッファに転送され表示処理される。

【００４８】1993 01 01 00 00 00 (7800) ここでは、四捨五入処理は行われず、新しい計時値（７
７０）の表示部分のみが転送され、データそのものは、
小数点以下８桁まで、メモリ上に保存され、次の計時値
更新時に、新たな計時割り込み周期とその補正値が加算
される。

【００４９】精度に関しては、測定温度精度（７００、
７１０）、水晶発振子温度特性精度（７２０）、計時割
り込み周期の温度補正値精度（７３０）とに分解して考
慮する必要がある。

【００５０】測定温度精度（７００、７１０）に関して
は、サーミスタそのものは、使用温度範囲を限れば±
０．０３℃のもまで市販されている。また、広い温度範
囲を高精度で温度測定する方法として複数の特性の異な
るサーミスタを併用する方法がある。温度測定回路での
誤差要因として、ＣＲ発振周波数、ＣＲ発振周波数カウ
ンタのビット数、温度測定に要する時間、等がある。従
って、測定温度精度は、測定温度範囲、使用するサーミ
スタ、価格制約で許容される温度測定回路規模、消費電
流制約で許容される温度測定時間等によりさまざまであ
るが、一般的には、±１．０℃〜±０．０５℃程度は、
測定可能である。

【００５１】水晶発振子温度特性精度（７２０）に関し
ては、水晶発振子の部品ばらつき、演算式からの実特性
のずれ、テーブルデータ変換による量子化誤差、演算及
び格納メモリのビット数制約、演算時間制約、及び、水
晶発振回路の温度特性等の誤差要因がある。水晶発振子
の部品ばらつきは、常温時の発振周波数はトリマコンデ
ンサ調整等の初期調整で取り除け、温度特性の部品ばら
つきは無視できる程度に小さい。テーブルデータ変換に
よる量子化誤差、演算及び格納メモリのビット数制約
は、マイクロコンピュータのメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ）
をどの程度使用可能かで決まる。演算方式の場合の演算
時間は、上記の例のＢＣＤ４桁の２乗演算（７２０）及
びＢＣＤ９桁の加算演算（７６０）の場合、３２．７６
８ＫＨｚで動作するマイクロコンピュータで、１００ｍ
ｓｅｃ程度で完了できる。温度測定時間５００ｍｓｅｃ
〜１ｓｅｃ程度に比べ十分短時間で、演算処理と温度測
定とは並列処理可能であるため、演算処理時間は一般に
制約にはならない場合が多い。

【００５２】水晶発振回路の温度特性は、１次関数近似
を行い、水晶発振子の温度特性演算式２次または３次関
数に付加する形の１つの演算式にまとめて演算処理可能
である。また、水晶発振回路と水晶発振子の温度特性を
付加したテーブルデータ変換を用いれば、１つのテーブ
ルデータ変換にまとめることもできる。以上のように、
水晶発振温度特性精度は、メモリの使用規模の制約に依
存するものの、理論上は限りなく０に近付けることがで
きる。

【００５３】計時割り込み周期の温度補正値演算精度
（７３０）は、演算規模も小さく、ここでの誤差は０と
考えられる。上記の計算例（７３０）では、ＢＣＤ２桁
とＢＣＤ４桁の積算と小数点位置の６桁左シフトを行っ
ているのみである。

【００５４】以上より、水晶発振子温度特性精度や温度
補正値演算精度は温度測定精度に比べ十分高精度なた
め、ほぼ無視できる。従って、全体の計時精度はほぼ温
度測定精度によって決まる。

【００５５】次に、図２のブロック図及び図５のフロー
チャートに示すマイクロコンピュータ制御による２セン
サー方式の温度補正計時機能を持つデジタル時計につい
て説明する。図１の１センサー方式のブロック図と、図
２の２センサー方式のブロック図との相違点は、（１）
温度測定回路２（２９０）、サーミスタ２（２９４）、
Ｃ２（２９５）、基準抵抗２（２９６）が追加になって
いることと、（２）サーミスタ１、サーミスタ２に各々
高温用、低温用の限られた範囲内で高精度の特性をもつ
センサーが使用されていることと、（３）ＲＯＭ（２２
０）に内蔵された制御プログラムが図５のフローチャー
トに示すように、温度測定時に、より高精度に温度測定
が可能なサーミスタを選択した後に、計時値の温度補正
処理を行っている点である。

【００５６】追加された温度測定回路２（２９０）は、
温度測定回路１（２８０）と同様の構成になっており、
ＣＲ発振回路２（２９３）、ＣＲ発振周波数カウンタ２
（２９２）、及び、タイマ２（２９１）よりなる。図１
の１センサー方式の場合のサーミスタ（１８４）は、１
センサーで測定温度範囲を全てカバーする必要があるた
め、低温、高温の両方の領域でも、ある程度精度が得ら
れる特性をもつサーミスタを使用せざるを得ない。図８
に、サーミスタ抵抗値の温度特性のグラフを示す。横軸
が温度（８１０）、縦軸がサーミスタ抵抗値（８００）
である。測定温度範囲（８５０）を−４０℃から＋７０
℃とすると、１センサー方式の場合の例として、サーミ
スタＢ（８３０）を使用する。この場合、２５℃周辺の
常温域では温度測定に関する問題は無いが、低温域、高
温域共に測定精度上の問題が生じる。低温域では、サー
ミスタの抵抗値が急激に大きくなり、抵抗値の逆数に比
例するＣＲ発振周波数は低くくなる。タイマ１（１８
１）に設定された一定時間は、ＣＲ発振周波数カウンタ
１（１８２）が、最もＣＲ発振周波数が高い場合でも、
カウンタオーバーフローが発生しないように設定されて
いるため、ＣＲ発振周波数が低い領域では、ＣＲ発振周
波数カウンタ１（１８２）のカウント値が小さくなり、
測定誤差の相対的比率が大きくなる。一方、高温域で
は、ＣＲ発振周波数カウンタ１（１８２）のカウント値
は大きいため、測定誤差の相対比率は無視できるほど小
さくなるが、サーミスタＢ（８３０）のグラフの＋５０
℃以上で示されているように、温度変化量に対するサー
ミスタ抵抗値の変化量が著しく小さくなり、その結果、
測定誤差が大きくなる。更に、図６の水晶発振周波数温
度特性のグラフに示すように、＋２５℃を中心とする温
度の２次関数となっており、測定温度から水晶発振周波
数精度に変換する場合、温度測定誤差の自乗に比例して
水晶発振周波数誤差が生じるため、低温域及び高温域へ
行くほど、温度測定誤差の影響が大きくなる。従って、
計時値の温度補正精度も、低温域及び高温域で著しく低
下する欠点を持つ。この欠点を補うために、２センサー
方式の温度補正が有効となる。本発明の実施例として、
図８の低温域用サーミスタＣ（８４０）を、サーミスタ
１（２８４）に使用し、高温域用サーミスタＡ（８２
０）を、サーミスタ２（２９４）に使用する。サーミス
タ切り換え温度Ｔ_S＝＋１５℃（８６０）と設定する
と、測定温度範囲（８５０）は、−４０℃〜＋１５℃の
低温域と、＋１５℃〜＋７０℃の高温域の２つの範囲に
分けられる。低温用サーミスタＣ（８４０）は−４０℃
〜＋１５℃の低温域内で精度の高い測定が可能で、同様
に、高温用サーミスタＡ（８２０）は、＋１５℃〜＋７
０℃の高温域で精度の高い測定ができる。図５のフロー
チャートで、まず、低温用サーミスタ１（２８４）と温
度測定回路１（２８３）で温度測定を行い（５１０、５
１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５２０）、測
定温度とセンサー切り換え温度との比較を行なう（５２
１）。測定温度がセンサー切り換え温度より高い場合
は、高温用サーミスタ２（２９４）と温度測定回路２
（２９３）で、温度の再測定を行なう（５３０、５３
１、５３２、５３３、５３４、５３５、５４０）。測定
温度がセンサー切り換え温度より低い場合は、再測定を
行なわない。以上で得られた高精度の測定温度より、水
晶発振周波数偏差を求め（５５０）、割り込み周期の補
正値を算出し（５６０）、温度補正された計時値を算出
して（５７０）、タイマ割り込みサブルーチンを完了す
る（５８０）処理は、１センサー方式の場合と全く同等
である。図５のフローチャートでは、温度から水晶発振
周波数偏差を求める手法としてデータテーブル変換を用
いた例（５５０）であるが、演算方式による変換を用い
ることも可能である。

【００５７】以上の制御により、高精度に温度補正され
た計時値を得ることが出来る。一般的によく使用される
比較的安価なサーミスタを用いても、±１℃程度の温度
測定は、容易に実現できる。図６の水晶発振周波数温度
特性の例で、測定温度誤差が計時値の誤差に与える影響
を試算してみる。まず、水晶発振周波数温度特性のグラ
フは、下記の２次関数式で与えられる。

【００５８】 Δｆ（Ｔ）／ｆ＝−ａ（Ｔ−２５）² ・・・（６０００） ａ＝０．０３３ ・・・（６００１） これを温度Ｔで微分すると、グラフの傾きが求めらる。

【００５９】 Δ（Δｆ（Ｔ）／ｆ）／ΔＴ＝−２ａ（Ｔ−２５） ・・・（６００２） タイマ０の割り込み周期τ₀が１Ｈｚの場合は τ₀＝１ ［ｓｅｃ］ ・・・（６００４） となるため、 Δτ（Ｔ）＝−τ₀×Δｆ（Ｔ）／ｆ ・・・（３４
０） 式（３４０）に代入すると Δτ（Ｔ）＝−Δｆ（Ｔ）／ｆ ・・・（６００５） となる。従って、測定温度誤差によるタイマ０割り込み
周期の補正値Δτ（Ｔ）の誤差、つまり、温度補正を行
った計時値の誤差Δｔ（Ｔ）は、下記演算式で求められ
る。

【００６０】 Δｔ（Ｔ）＝ΔＴ×Δ（Δτ（Ｔ））／ΔＴ ・・・（６００６） ここに、式（６００５）を代入すると Δｔ（Ｔ）＝ΔＴ×Δ（−Δｆ（Ｔ）／ｆ）／ΔＴ ・・・（６００７） 更に、式（６００２）を代入すると Δｔ（Ｔ）＝２ａ（Ｔ−２５）ΔＴ ・・・（６００８） となり、この例の係数（６００１）を代入すると、 Δｔ（Ｔ）＝０．０６６（Ｔ−２５）ΔＴ ・・・（６００９） が得られる。

【００６１】温度測定誤差ΔＴ＝±１℃の場合、式（６
００９）より、 Δｔ（Ｔ）＝±０．０６６（Ｔ−２５） ・・・（６０１０） となり、式（６０１０）に各温度での温度補正後の計時
値誤差Δｔ［ｐｐｍ］を計算すると、下記の値になる。

【００６２】 従来の方式で分周段で温度補正する方法では、水晶発振
周波数の温度補正のために、３２．７６８ＫＨｚの 水
晶発振クロックを、温度によって１秒毎に、１または２
パルス追加していたが、１パルス幅が、３０．５μｓｅ
ｃであるため、計時値の温度補正精度は、３０．５ｐｐ
ｍ（３０．５μｓｅｃ／１ｓｅｃ）が限界であった。本
発明の実施例で、水晶発振周波数温度特性が上記式（６
０００）で２次関数演算近似できる場合は、温度補正自
体の誤差はほぼ０、温度測定誤差ΔＴ＝±１℃による計
時値の誤差は、最悪でも、±４．３ｐｐｍ（Ｔ＝−４０
℃）の高精度計時装置が実現できる。更に、高精度サー
ミスタで上記複数センサー方式を用いることにより、±
０．０５℃程度まで温度測定することも可能である。そ
の場合の計時値の温度補正は、さらに高精度に実現でき
る。

【００６３】温度測定誤差ΔＴ＝±０．０５℃の場合、
式（６００９）より、 Δｔ（Ｔ）＝±０．００３３（Ｔ−２５） ・・・（６０１１） となり、式（６０１１）に各温度での温度補正後の計時
値誤差Δｔ［ｐｐｍ］を計算すると、下記の値になる。

【００６４】 この場合、ΔｔのＭＡＸ．値±０．２１４５［ｐｐｍ］
（Ｔ＝−４０℃）となり、非常に高精度の計時誤差が実
現できる。この値を年差換算すると、 ３６５［日］×２４［時］×６０［分］×６０［秒］ ×（±０．２１４５［ｐｐｍ］）＝±６．７６［秒］ となり、−４０［℃］から７０［℃］までの広い温度範
囲で使用できる、最大年差約±７秒の計時装置が比較的
安価に、かつ、携帯性を損なわず実現できる。

【００６５】

【発明の効果】本発明の計時装置は、上記のように、計
時カウント毎に、その時点での温度測定を行い、温度変
化による水晶発振周波数精度の変動を、高精度に、か
つ、リアルタイムに補正しながら計時データを算出でき
るため、また、それを実現するための追加部品及び回路
が、安価で小型のサーミスタ、基準抵抗、、水晶発振
子、コンデンサ、時計用マイクロコンピュータとマイク
ロコンピュータに内蔵された水晶発振回路とＣＲ発振回
路とで実現できるため、安価で、小型計量で、高精度に
計時データが温度補正された、計時装置が実現できる。

【００６６】さらに、計時データ補正のために測定した
温度を、表示または出力する事により、計時装置に温度
計の機能を付加することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であるマイクロコンピュータ制
御による１センサー方式の温度補正計時機能を持つデジ
タル時計のブロック図。

【図２】本発明の実施例であるマイクロコンピュータ制
御による２センサー方式の温度補正計時機能を持つデジ
タル時計のブロック図。

【図３】温度より水晶発振周波数偏差をデータテーブル
変換によって求める温度補正計時機能の制御フローチャ
ート。

【図４】温度より水晶発振周波数偏差を自乗演算によっ
て求める温度補正計時機能の制御フローチャート。

【図５】低温用と高温用との２センサー方式による温度
補正計時機能の制御フローチャート。

【図６】水晶発振周波数精度温度特性のグラフ。

【図７】データＲＡＭ上の計時データの構成図。

【図８】温度センサ（サーミスタ）の抵抗値温度特性の
グラフ。

【符号の説明】

１００・・・マイクロコンピュータ １１０・・・ＣＰＵ １１１・・・バス １２０・・・ＲＯＭ １３０・・・ＲＡＭ １４０・・・Ｉ／Ｏ １４１・・・計時データ出力 １４２・・・操作ＳＷ １５０・・・ＬＣＤドライバ １５１・・・ＬＣＤパネル １６０・・・水晶発振回路 １６１・・・水晶発振子 １６２・・・Ｃ０ １７０・・・分周回路 １７１・・・タイマ０ １７２・・・１Ｈｚ割り込み発生回路 １８０・・・温度測定回路１ １８１・・・タイマ１ １８２・・・ＣＲ発振周波数カウンタ１ １８３・・・ＣＲ発振回路１ １８４・・・サーミスタ１ １８５・・・Ｃ１ １８６・・・基準抵抗１ ２００・・・マイクロコンピュータ ２１０・・・ＣＰＵ ２１１・・・バス ２２０・・・ＲＯＭ ２３０・・・ＲＡＭ ２４０・・・Ｉ／Ｏ ２４１・・・計時データ出力 ２４２・・・操作ＳＷ ２５０・・・ＬＣＤドライバ ２５１・・・ＬＣＤパネル ２６０・・・水晶発振回路 ２６１・・・水晶発振子 ２６２・・・Ｃ０ ２７０・・・分周回路 ２７１・・・タイマ０ ２７２・・・１Ｈｚ割り込み発生回路 ２８０・・・温度測定回路１ ２８１・・・タイマ１ ２８２・・・ＣＲ発振周波数カウンタ１ ２８３・・・ＣＲ発振回路１ ２８４・・・サーミスタ１ ２８５・・・Ｃ１ ２８６・・・基準抵抗１ ２９０・・・温度測定回路１ ２９１・・・タイマ２ ２９２・・・ＣＲ発振周波数カウンタ２ ２９３・・・ＣＲ発振回路２ ２９４・・・サーミスタ２ ２９５・・・Ｃ２ ２９６・・・基準抵抗２ ３００・・・ＩＮＴ，τ₀ ３１０・・・ＣＲ・ＯＳＣ：ｏｎ ３１１・・・タイマ１ ：ｓｔａｒｔ ３１２・・・ＣＲ・ＣＮＴ：ｕｐ ３１３・・・タイマ１ ：ＯＶＦ ３１４・・・ＣＲ・ＣＮＴ：ｓｔｏｐ ３１５・・・ＣＲ・ＯＳＣ：ｏｆｆ ３２０・・・ＣＮＴ（Ｔ）−＞Ｔ ３３０・・・Ｔ−＞Δｆ（Ｔ）／ｆ ３４０・・・Δτ（Ｔ）＝−τ₀×Δｆ（Ｔ）／ｆ ３５０・・・ｔnew（Ｔ）＝ｔpre（Ｔ）＋τ₀＋Δτ
（Ｔ） ３６０・・・ＲＥＴ ４００・・・ＩＮＴ，τ₀ ４１０・・・ＣＲ・ＯＳＣ：ｏｎ ４１１・・・タイマ１ ：ｓｔａｒｔ ４１２・・・ＣＲ・ＣＮＴ：ｕｐ ４１３・・・タイマ１ ：ＯＶＦ ４１４・・・ＣＲ・ＣＮＴ：ｓｔｏｐ ４１５・・・ＣＲ・ＯＳＣ：ｏｆｆ ４２０・・・ＣＮＴ（Ｔ）−＞Ｔ ４３０・・・Δｆ（Ｔ）／ｆ＝−ａ（Ｔ−Ｔ₀）² ４４０・・・Δτ（Ｔ）＝−τ₀×Δｆ（Ｔ）／ｆ ４５０・・・ｔnew（Ｔ）＝ｔpre（Ｔ）＋τ₀＋Δτ
（Ｔ） ４６０・・・ＲＥＴ ５００・・・ＩＮＴ，τ₀ ５１０・・・ＣＲ・ＯＳＣ１：ｏｎ ５１１・・・タイマ１ ：ｓｔａｒｔ ５１２・・・ＣＲ・ＣＮＴ１：ｕｐ ５１３・・・タイマ１ ：ＯＶＦ ５１４・・・ＣＲ・ＣＮＴ１：ｓｔｏｐ ５１５・・・ＣＲ・ＯＳＣ１：ｏｆｆ ５２０・・・ＣＮＴ（Ｔ）−＞Ｔ ５２１・・・Ｔ＞Ｔ_s ５３０・・・ＣＲ・ＯＳＣ２：ｏｎ ５３１・・・タイマ２ ：ｓｔａｒｔ ５３２・・・ＣＲ・ＣＮＴ２：ｕｐ ５３３・・・タイマ２ ：ＯＶＦ ５３４・・・ＣＲ・ＣＮＴ２：ｓｔｏｐ ５３５・・・ＣＲ・ＯＳＣ２：ｏｆｆ ５２０・・・ＣＮＴ（Ｔ）−＞Ｔ ５５０・・・Ｔ−＞Δｆ（Ｔ）／ｆ ５６０・・・Δτ（Ｔ）＝−τ₀×Δｆ（Ｔ）／ｆ ５７０・・・ｔnew（Ｔ）＝ｔpre（Ｔ）＋τ₀＋Δτ
（Ｔ） ５８０・・・ＲＥＴ ６００・・・周波数精度 Δｆ／ｆ（ｐｐｍ） ：縦軸 ６１０・・・温度（℃） ：横軸 ６２０・・・２５℃ 中央点 ６３０・・・温度特性グラフ ７００・・・ＣＮＴ（温度測定用ＣＲ発振周波数カウン
タ） ７１０・・・Ｔ（測定温度） ７２０・・・Δｆ／ｆ（水晶発振周波数偏差） ７３０・・・Δτ（計時割り込み周期の温度補正値） ７４０・・・ｔpre（以前の計時値） ７５０・・・τ₀（計時割り込み周期の常温値） ７６０・・・Δτ（計時割り込み周期の温度補正値） ７７０・・・ｔnew（新しいの計時値） ７８０・・・デジタル時計用表示データ ８００・・・サーミスタ抵抗（ＫΩ） ：縦軸 ８１０・・・温度（℃） ：横軸 ８２０・・・Ａ ８３０・・・Ｂ ８４０・・・Ｃ ８５０・・・測定温度範囲 ８６０・・・サーミスタ切り換え温度 Ｔ_Ｓ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ａ）水晶発振子、発振周波数調整用容量及
   び水晶発振回路と、 ｂ）温度センサ及び温度測定回路と、 ｃ）前記水晶発振回路からの信号を計時信号に変換する
   分周回路と、 ｄ）前記水晶発振子の発振周波数偏差の温度特性データ
   を内蔵した記憶装置と、 ｅ）前記計時信号が発生する
   毎に、前記温度測定回路により温度測定を行う手段と、 ｆ）前記温度測定後に、前記記憶装置より読み出した測
   定温度に対応する発振周波数偏差と、前記分周回路より
   出力される常温時の計時信号周期との乗算演算を行い、
   計時信号周期の温度補正値を求める手段と、 ｇ）前記計時信号周期の温度補正値を求めた後に、前記
   常温時の計時信号周期と、前記計時信号の温度補正値と
   を計時値に加算演算を行う手段と、を有することを特徴
   とする計時方式。
2. 【請求項２】ａ）水晶発振子、発振周波数調整用容量を
   外付け部品として必要とする水晶発振回路と、 ｂ）温度センサを外付け部品として必要とする温度測定
   回路と、 ｃ）前記水晶発振回路からの信号を計時信号に変換する
   分周回路と、 ｄ）前記外付け水晶発振子の発振周波数偏差の温度特性
   データを内蔵した記憶装置と、 ｅ）前記計時信号が発生する毎に、前記温度測定回路に
   より温度測定を行う手段と、 ｆ）前記温度測定後に、前記記憶装置より読み出した測
   定温度に対応する発振周波数偏差と、前記分周回路より
   出力される常温時の計時信号周期との乗算演算を行い、
   計時信号周期の温度補正値を求める手段と、 ｇ）前記計時信号周期の温度補正値を求めた後に、前記
   常温時の計時信号周期と、前記計時信号の温度補正値と
   を計時値に加算演算を行う手段と、を有することを特徴
   とする半導体装置。
3. 【請求項３】ａ）請求項２の半導体装置と、 ｂ）水晶発振子及び発振周波数調整用容量と、 ｃ）使用温度範囲の異なる複数の温度センサと、 ｄ）操作用入力装置と、 ｅ）計時値の表示装置及び出力装置と、より構成され、 ｆ）請求項１の計時方式を利用することを特徴とする計
   時装置。
4. 【請求項４】ａ）水晶発振子、発振周波数調整用容量及
   び水晶発振回路と、 ｂ）温度センサ及び温度測定回路と、 ｃ）前記水晶発振回路からの信号を計時信号に変換する
   分周回路と、 ｄ）前記水晶発振子の発振周波数偏差の温度特性データ
   を演算により算出する手段と、 ｅ）前記計時信号が発生する毎に、前記温度測定回路に
   より温度測定を行う手段と、 ｆ）前記温度測定後に、前記演算により算出した測定温
   度に対応する発振周波数偏差と、前記分周回路より出力
   される常温時の計時信号周期との乗算演算を行い、計時
   信号周期の温度補正値を求める手段と、 ｇ）前記計時信号周期の温度補正値を求めた後に、前記
   常温時の計時信号周期と、前記計時信号の温度補正値と
   を計時値に加算演算を行う手段と、を有することを特徴
   とする計時方式。
5. 【請求項５】ａ）水晶発振子、発振周波数調整用容量を
   外付け部品として必要とする水晶発振回路と、 ｂ）温度センサを外付け部品として必要とする温度測定
   回路と、 ｃ）前記水晶発振回路からの信号を計時信号に変換する
   分周回路と、 ｄ）前記外付け水晶発振子の発振周波数偏差の温度特性
   データを演算により算出する手段と、 ｅ）前記計時信号が発生する毎に、前記温度測定回路に
   より温度測定を行う手段と、 ｆ）前記温度測定後に、前記演算により算出した測定温
   度に対応する発振周波数偏差と、前記分周回路より出力
   される常温時の計時信号周期との乗算演算を行い、計時
   信号周期の温度補正値を求める手段と、 ｇ）前記計時信号周期の温度補正値を求めた後に、前記
   常温時の計時信号周期と、前記計時信号の温度補正値と
   を計時値に加算演算を行う手段と、を有することを特徴
   とする半導体装置。
6. 【請求項６】ａ）請求項５の半導体装置と、 ｂ）水晶発振子及び発振周波数調整用容量と、 ｃ）使用温度範囲の異なる複数の温度センサと、 ｄ）操作用入力装置と、 ｅ）計時値の表示装置及び出力装置と、より構成され、 ｆ）請求項４の計時方式を利用することを特徴とする計
   時装置。
7. 【請求項７】ａ）水晶発振子、発振周波数調整用容量及
   び水晶発振回路と、 ｂ）使用温度範囲の異なる複数の温度センサ及び各々に
   対応した複数の温度測定回路と、 ｃ）前記水晶発振回路からの信号を計時信号に変換する
   分周回路と、 ｄ）前記水晶発振子の発振周波数偏差の温度特性データ
   を内蔵した記憶装置、または前記水晶発振子の発振周波
   数偏差の温度特性データを演算により算出する手段と、 ｅ）前記計時信号が発生する毎に、前記使用温度範囲の
   異なる複数の温度センサ及び各々に対応した複数の温度
   測定回路から最も精度の高い温度測定値を選択して温度
   測定を行う手段と、 ｆ）前記温度測定後に、前記記憶装置より読み出した測
   定温度に対応する発振周波数偏差と、前記分周回路より
   出力される常温時の計時信号周期との乗算演算を行い、
   計時信号周期の温度補正値を求める手段と、 ｇ）前記計時信号周期の温度補正値を求めた後に、前記
   常温時の計時信号周期と、前記計時信号の温度補正値と
   を計時値に加算演算を行う手段と、を有することを特徴
   とする計時方式。
8. 【請求項８】ａ）水晶発振子、発振周波数調整用容量を
   外付け部品として必要とする水晶発振回路と、 ｂ）使用温度範囲の異なる複数の温度センサを外付け部
   品として必要とする各々に対応した複数の温度測定回路
   と、 ｃ）前記水晶発振回路からの信号を計時信号に変換する
   分周回路と、 ｄ）前記水晶発振子の発振周波数偏差の温度特性データ
   を内蔵した記憶装置、または前記水晶発振子の発振周波
   数偏差の温度特性データを演算により算出する手段と、 ｅ）前記計時信号が発生する毎に、前記使用温度範囲の
   異なる複数の温度センサ及び各々に対応した複数の温度
   測定回路から最も精度の高い温度測定値を選択して温度
   測定を行う手段と、 ｆ）前記温度測定後に、前記記憶装置より読み出した測
   定温度に対応する発振周波数偏差と、前記分周回路より
   出力される常温時の計時信号周期との乗算演算を行い、
   計時信号周期の温度補正値を求める手段と、 ｇ）前記計時信号周期の温度補正値を求めた後に、前記
   常温時の計時信号周期と、前記計時信号の温度補正値と
   を計時値に加算演算を行う手段と、を有することを特徴
   とする半導体装置。
9. 【請求項９】ａ）請求項８の半導体装置と、 ｂ）水晶発振子及び発振周波数調整用容量と、 ｃ）使用温度範囲の異なる複数の温度センサと、 ｄ）操作用入力装置と、 ｅ）計時値の表示装置及び出力装置と、より構成され、 ｆ）請求項７の計時方式を利用することを特徴とする計
   時装置。