JPS5860278A - 周波数温度補償システム - Google Patents
周波数温度補償システムInfo
- Publication number
- JPS5860278A JPS5860278A JP56159040A JP15904081A JPS5860278A JP S5860278 A JPS5860278 A JP S5860278A JP 56159040 A JP56159040 A JP 56159040A JP 15904081 A JP15904081 A JP 15904081A JP S5860278 A JPS5860278 A JP S5860278A
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- JP
- Japan
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- tuning fork
- vibration
- tuning
- frequency
- temperature
- Prior art date
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- Pending
Links
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 10
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 3
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04G—ELECTRONIC TIME-PIECES
- G04G3/00—Producing timing pulses
- G04G3/02—Circuits for deriving low frequency timing pulses from pulses of higher frequency
- G04G3/027—Circuits for deriving low frequency timing pulses from pulses of higher frequency by combining pulse-trains of different frequencies, e.g. obtained from two independent oscillators or from a common oscillator by means of different frequency dividing ratios
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electric Clocks (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
動子を用（・た周波数温度補償システムの改良に関する
。
。
従来このようなシステムは既に提案されており、例えば
特開昭５ １ − ６ ４ ３ ５ ３、同５３−１、
２ ２ ５ ５等の如く、周波数温度特性のやや異な
る２つの水晶振動子を用いてそれぞれ独立に発振させ、
その一方を基準発振器とし、一方で両発撮器の周波数出
力の差（ビート周期）をとり、これが温度の関数である
ので、ビート周期と一定の関係にある補正パルスを周期
的に論理回路で作り、これを基準発振器の周波数に加算
することにより発振周波数の温度補償をするものがあっ
た。殊に音叉型屈曲水晶振動子を用いたものは、個々の
振動子の温度特性はかなり純粋な２次曲線で、補償パル
ス作成の論理回路も複雑でないので実用化されている。
特開昭５ １ − ６ ４ ３ ５ ３、同５３−１、
２ ２ ５ ５等の如く、周波数温度特性のやや異な
る２つの水晶振動子を用いてそれぞれ独立に発振させ、
その一方を基準発振器とし、一方で両発撮器の周波数出
力の差（ビート周期）をとり、これが温度の関数である
ので、ビート周期と一定の関係にある補正パルスを周期
的に論理回路で作り、これを基準発振器の周波数に加算
することにより発振周波数の温度補償をするものがあっ
た。殊に音叉型屈曲水晶振動子を用いたものは、個々の
振動子の温度特性はかなり純粋な２次曲線で、補償パル
ス作成の論理回路も複雑でないので実用化されている。
しかし水晶振動子の音叉水晶片を水晶結晶から極力一定
の角度で切出すことに如何に努力しても、振動子の温度
特性の代表値の１つである２次曲線のＺＴＣ温度（頂点
温度）が２〜３℃はばらつく。
の角度で切出すことに如何に努力しても、振動子の温度
特性の代表値の１つである２次曲線のＺＴＣ温度（頂点
温度）が２〜３℃はばらつく。
温度補償が論理的に正確に行われるためには、前記１組
の水晶振動子の温度特性の差、就中ＺＴＣ温度の差のバ
ラツキは高度に一定でなければならぬが、従来は全く別
々の母材から切り出した水晶片を用いていたので、ＺＴ
Ｃ温度の差のパラツキを少くするためには、ＺＴＣ温度
の低いグループも高見・グループも振動片１個１個の温
度特性をわざわざ測定し、選別組合せしなければならず
、そのコスｉ・のため普及型の時計に対して温度補償を
とり入れることが出来なかった。そこで第２の従来例と
して特開昭５３−３６１９３に示すように、前記１組の
音叉型水晶片（ベア振動子）を一枚の水晶ウェハーから
エツチングで同時に成型してしまおうという提案がある
。これを第１図に示した。
の水晶振動子の温度特性の差、就中ＺＴＣ温度の差のバ
ラツキは高度に一定でなければならぬが、従来は全く別
々の母材から切り出した水晶片を用いていたので、ＺＴ
Ｃ温度の差のパラツキを少くするためには、ＺＴＣ温度
の低いグループも高見・グループも振動片１個１個の温
度特性をわざわざ測定し、選別組合せしなければならず
、そのコスｉ・のため普及型の時計に対して温度補償を
とり入れることが出来なかった。そこで第２の従来例と
して特開昭５３−３６１９３に示すように、前記１組の
音叉型水晶片（ベア振動子）を一枚の水晶ウェハーから
エツチングで同時に成型してしまおうという提案がある
。これを第１図に示した。
これはＺＴＣ温度の値が、結晶内の音叉の方位によるこ
とを利用し、基部１を共通にし、音叉２．６を同時一体
成形することによってＺＴＣ温度のバラツキを押えよう
とするものである。しかるにこの従来例は２つの欠点を
有する。その１つは。
とを利用し、基部１を共通にし、音叉２．６を同時一体
成形することによってＺＴＣ温度のバラツキを押えよう
とするものである。しかるにこの従来例は２つの欠点を
有する。その１つは。
音叉が開いているためウエノ・−内でのベア振動子の占
有面積が大きく、無駄が多くて収率が小さいことである
。その２は、いわゆる＋５＠Ｚカツト板であるウェハー
内において、脚の方向が正規のＹ′軸方向に一致してい
る方の音叉に対し、ずれている方の音叉は水晶の異方性
のため圧電特性が低下し、ＣＩ値が悪くなり発振し難く
なる点である。
有面積が大きく、無駄が多くて収率が小さいことである
。その２は、いわゆる＋５＠Ｚカツト板であるウェハー
内において、脚の方向が正規のＹ′軸方向に一致してい
る方の音叉に対し、ずれている方の音叉は水晶の異方性
のため圧電特性が低下し、ＣＩ値が悪くなり発振し難く
なる点である。
本発明においては、はＶ同じ方位で切出された音叉の一
方には基本モード即ち最も固有振動数の低い屈曲振動を
させ、他方の音叉には高次の屈曲振動をさせ、振動の次
数によりＺＴＣ温度が変化することを利用し、これを温
度補償のためのベア振動子とすることによって上記の欠
点を解消することを目的とする。第２図は本発明に用い
るベア振動子を示す。４は共通基部、５は基本振動をす
る音叉、６−は高次振動をする音叉ではｙ平行にされて
いる。７は全体を囲む枠で、その両面に板が接着され、
（図示表省略）振動子の気密容器を構成する。音叉の最
も低い高次振動の周波数は、振動膜を片持梁とみなして
近似した場合、基本振動の６．２６７３となる。２つの
音叉５−１６０周波数（あるいは振動の位相）を比較し
て温度情報を得るわけだが、そのためには両者の振動数
が整数比に近い（たとえば使用温度範囲でのある温度点
では完全な整数比になる）ことが望ましい。そのために
両音叉の脚の巾又は長さを変えて発振周波数を整数比と
する。図示の場合、音叉乙の脚長をやや短くして高次振
動の周波数を上げ、音叉５０基本振動゛数の８倍として
いる。整数比の値をいくらにするかは、温度特性への影
響、補償用論理回路構成の容易さ、消費電流、その他の
特性を考慮して実験的に定められることになる。次に、
第３図はこのような音叉対を用いた高精度温度補償時計
のシステムのブロック線図の一例である。８は基本振動
をする音叉を発振させる発振器で、時刻系の基準発振器
となっている。即ちこの信号出力は９で示す分周器１を
通過し、計時・表示回路１１（計時又は表示の一方のみ
でもよい）によって時刻表示される。１２は他の音叉に
高次振動をさせる発振器２であり、その出力を発振器１
のそれと等しく分周するための１３で示す分周器２をそ
なえている。両発振器の出力は、差検出・温度補償回路
１４に入力され、ビートを起す頻度に従って一定時間内
に基準計時信号に追加すべきパルス数を演算し、その出
力されたパルスは加算回路１５によって時刻系の信号に
加算された上で計時・表示回路１１に加えられ、周波数
温度補償は完了する。尚本実施例・では高次振動の発振
出力を分周し、基本振動の発振出力を分周せずに差検出
回路に加えているが、両者とも分周してから差検出して
もよいし、また両者の出力周波数を等しくせず、整数比
をなすままで差検出するようにしても、位相比較したり
ビートをとったりすることは可能であるから差支えない
。要は両者の発振周波数を比較し、その結果に基づいて
補償を行５回路構成になっていればよい。
方には基本モード即ち最も固有振動数の低い屈曲振動を
させ、他方の音叉には高次の屈曲振動をさせ、振動の次
数によりＺＴＣ温度が変化することを利用し、これを温
度補償のためのベア振動子とすることによって上記の欠
点を解消することを目的とする。第２図は本発明に用い
るベア振動子を示す。４は共通基部、５は基本振動をす
る音叉、６−は高次振動をする音叉ではｙ平行にされて
いる。７は全体を囲む枠で、その両面に板が接着され、
（図示表省略）振動子の気密容器を構成する。音叉の最
も低い高次振動の周波数は、振動膜を片持梁とみなして
近似した場合、基本振動の６．２６７３となる。２つの
音叉５−１６０周波数（あるいは振動の位相）を比較し
て温度情報を得るわけだが、そのためには両者の振動数
が整数比に近い（たとえば使用温度範囲でのある温度点
では完全な整数比になる）ことが望ましい。そのために
両音叉の脚の巾又は長さを変えて発振周波数を整数比と
する。図示の場合、音叉乙の脚長をやや短くして高次振
動の周波数を上げ、音叉５０基本振動゛数の８倍として
いる。整数比の値をいくらにするかは、温度特性への影
響、補償用論理回路構成の容易さ、消費電流、その他の
特性を考慮して実験的に定められることになる。次に、
第３図はこのような音叉対を用いた高精度温度補償時計
のシステムのブロック線図の一例である。８は基本振動
をする音叉を発振させる発振器で、時刻系の基準発振器
となっている。即ちこの信号出力は９で示す分周器１を
通過し、計時・表示回路１１（計時又は表示の一方のみ
でもよい）によって時刻表示される。１２は他の音叉に
高次振動をさせる発振器２であり、その出力を発振器１
のそれと等しく分周するための１３で示す分周器２をそ
なえている。両発振器の出力は、差検出・温度補償回路
１４に入力され、ビートを起す頻度に従って一定時間内
に基準計時信号に追加すべきパルス数を演算し、その出
力されたパルスは加算回路１５によって時刻系の信号に
加算された上で計時・表示回路１１に加えられ、周波数
温度補償は完了する。尚本実施例・では高次振動の発振
出力を分周し、基本振動の発振出力を分周せずに差検出
回路に加えているが、両者とも分周してから差検出して
もよいし、また両者の出力周波数を等しくせず、整数比
をなすままで差検出するようにしても、位相比較したり
ビートをとったりすることは可能であるから差支えない
。要は両者の発振周波数を比較し、その結果に基づいて
補償を行５回路構成になっていればよい。
以上述べたところから明らかな如く、本発明に用いたベ
ア型音叉振動子はほぼ平行であるため、水晶ウェハーか
ら同時に切出す場合、密に並べることができて一無駄が
なくて収率が良く、また方向が揃っているので励振も十
分強力にすることができ′、また当然両者の相対的な特
性が高度ｒ（一定になるので、温度補償の個別合せ込み
が不要又は極度に減少し、高精度の時計が安価に提供で
きるものである。尚一方の音叉の高次振動の励振を効率
よくするには、高次振動の振動歪が最大になる部分を中
心とした励振電極の配置や、発振回路定数を高次振動発
生に適するように設定することが知られている。またベ
アになる音叉の配置は、図示の如く並列とは限らず、例
えば基部を共通化するかあるいは振動脚先端を対向させ
て一直線上に並べてもよい。
ア型音叉振動子はほぼ平行であるため、水晶ウェハーか
ら同時に切出す場合、密に並べることができて一無駄が
なくて収率が良く、また方向が揃っているので励振も十
分強力にすることができ′、また当然両者の相対的な特
性が高度ｒ（一定になるので、温度補償の個別合せ込み
が不要又は極度に減少し、高精度の時計が安価に提供で
きるものである。尚一方の音叉の高次振動の励振を効率
よくするには、高次振動の振動歪が最大になる部分を中
心とした励振電極の配置や、発振回路定数を高次振動発
生に適するように設定することが知られている。またベ
アになる音叉の配置は、図示の如く並列とは限らず、例
えば基部を共通化するかあるいは振動脚先端を対向させ
て一直線上に並べてもよい。
第１図は従来例のベア振動子の平面図、第２図は本発明
の一実施例のベア振動子の平面図、第３図は本発明の一
実施例の回路プロンク線図である。 ５・・・・・・基本振動をする音叉 ６・・・・・・高次振動をする音叉 ８・・・・・・基本振動発振器 １２・・・・・・高次振動発振器 １４・・・・・・差検出・温度補償回路′ｌ Ｊ３図
の一実施例のベア振動子の平面図、第３図は本発明の一
実施例の回路プロンク線図である。 ５・・・・・・基本振動をする音叉 ６・・・・・・高次振動をする音叉 ８・・・・・・基本振動発振器 １２・・・・・・高次振動発振器 １４・・・・・・差検出・温度補償回路′ｌ Ｊ３図
Claims (1)
- 基本モードで振動する第１の音叉と高次モードで振動す
る第、２の音叉を同一水晶ウエノ・−よりほぼ平行に切
出すことによって前記２つの音叉の周波数温度特性を異
ならしめ、前記第１の音叉の発振周波数と前記第２の音
叉の発振周波数とを比較することによって温度情報を得
、該温度情報に基づ（・て前記いずれかの音叉の発振周
波数の温度補償を行うように構成したことを特徴とする
周波数温度補償システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56159040A JPS5860278A (ja) | 1981-10-06 | 1981-10-06 | 周波数温度補償システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56159040A JPS5860278A (ja) | 1981-10-06 | 1981-10-06 | 周波数温度補償システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5860278A true JPS5860278A (ja) | 1983-04-09 |
Family
ID=15684919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56159040A Pending JPS5860278A (ja) | 1981-10-06 | 1981-10-06 | 周波数温度補償システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5860278A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60127015U (ja) * | 1984-02-03 | 1985-08-27 | キンセキ株式会社 | 水晶発振器 |
| JPH0468903A (ja) * | 1990-07-07 | 1992-03-04 | Asahi Denpa Kk | 温度検知機能を有する発振器および水晶発振素子並びに温度検出方法 |
| JP2012100150A (ja) * | 2010-11-04 | 2012-05-24 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | デュアルモード発振器 |
-
1981
- 1981-10-06 JP JP56159040A patent/JPS5860278A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60127015U (ja) * | 1984-02-03 | 1985-08-27 | キンセキ株式会社 | 水晶発振器 |
| JPH0468903A (ja) * | 1990-07-07 | 1992-03-04 | Asahi Denpa Kk | 温度検知機能を有する発振器および水晶発振素子並びに温度検出方法 |
| JP2012100150A (ja) * | 2010-11-04 | 2012-05-24 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | デュアルモード発振器 |
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