JPS5866892A - 温度補償付電子時計 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ＭＯＳ）ランジスタによって構成され、モノ
リシック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ったものは少なく、
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った
電子時計は実現が難しかった。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
子などの外付は部品を−・切用いず、モノリシックＩＣ
化することは、さらに困難であった。

しかし、部品点数の削減や外付は部品選別工程の減少な
どによるコスト面の効果や、時計そのものの閤品力をも
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−１Ｃ内に−体に構成するこ
とができ、しかもサーミスタ等の外付は部品を必要とせ
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。

第１図は、本発明の実施例における電子時計の基本構成
を示すブロック図で、１は基準発振器としての水晶発振
回路、２は分周回路、６は表示機構とそれを駆動するた
めの回路を含む表示装置、４は温度測定回路であり、感
温発振器７と、この感温発振器７の出力信号を所定個数
だけ数えるゲート信号カウンタ８と、あらかじめ所定の
値にセットされたのち前記ゲート信号カウンタ８と同じ
期間だけ計数動作して水晶発振器１の発振信号あるいは
その分周信号を計数する比較カウンタ９と、この比較カ
ウンタ９の最終値を記憶する温度レジスタ１０と、前記
各構成部分の動作を時系列制御する制御部６とから成る
。

５は前記温度測定回路４の信号に基づいて水晶発振回路
１の温度補償をするための周波数補正信号を発生する補
正信号合成回路である。

８ａはゲート信号カウンタ８に対して計数すべき数値Ａ
を与えるだめの第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ットしておくべき数値
Ｂを与えるだめの第２数値情報記憶部であって、本実施
例に於いては同−工Ｃ内の記憶回路Ｍにて構成されてい
るが、ＩＣチッ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。

上記構成の動作を説明すると、水晶発振回路１の発振信
号を分周回路２にて分周し、計時単位信号を作って表示
装置乙により時刻表示する通常の動作と、補正信号合成
回路５が温度測定回路４の温度情報を基に分周回路２の
信号を用いて補正信号を合成し、水晶発振回路１の周波
数補正をする温度補償動作とが平行して行なわれる。

後者の温度補償動作は、本発明によるものであるから、
さらに説明すると、温度４（１１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がセットされ、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乙によって制御され、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、最後に残った値が
温度情報Ｔとなり、制御部６によっ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。

Ｔ＝ＡｘｒＸｆｃ十Ｂ−２２×ｍ Ｌは比較カウンタ９のビット数を示し、ｍはオーバーフ
ローの回数を示している。

第２図は、温度測定回路４の温度特性を示す特性図で、
第２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２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２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
度領域に渡ってほぼ一定の傾斜をもった直線であり、５
０゛Ｃでの周期はＯ′Ｃ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ＦＩＴ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って
、周期の絶対値と共に若干のバラツキを生じる。このバ
ラツキを修市して、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によって与えられる第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っているのである。

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
っている。

なお、この感温発振器７の構成については、本出願人よ
りすでに提案しである。

第２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、具体的には複数ピットのパ
ラレル出力信号の温度変化を表わしており、オーバーフ
ローによってオールゼロに復帰する様子も点線で示しで
ある。最大値は、比較カウンタ９を１ビツトとすれば、
２Ｊ−１となり、温度特性も２Ｊ−ステップの階段状と
なるが、図では直線で示しである。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＝（ＡＸＴＸｉ’ｅ、）＋１３１３−２Ｊｘ〔〕１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。

τ＝ｄ１×θ＋τ０ ただし、θは温度で、τ０は０°Ｃでの周期τを表わし
、αは温度係数を表わしている。しだがって温度情報値
Ｔは次のようになる。

Ｔ−〔ＡｘｆＣ×（α×θ＋ｒｏ））＋Ｂ−２１−×ｍ
第３図は、本発明の第１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、６
ａ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ィ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ボジテイプエソジに
変えるインバータ、６Ｃ１６ｄは２砒の反転信号２七と
前記インバータ６ｂの信号を入力信号とするラッチ回路
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
信号としてワンンヨット信号Ｐｏを出力するＡＮＤゲー
ト、６ｇは前記ＡＮＤゲート６ｅの信号Ｐｏのネガティ
ブエツジによってトリガーさせてセットされるフリップ
フロップ（以後、ＦＦという。）、６ｈは、後述の信号
Ｓ２とＳ３及び５１２七信号の反転信号と前記Ｆ７６ｇ
の反転信号とを入力信号とするＮＯＲゲート、６１と６
ｊは前記ＮＯＲゲート６ｈの出力信号のネガティブエツ
ジでトリガーされるデータタイプのＦＦ（以後、Ｄ−Ｆ
Ｆという。）で、Ｄ−ＦＦ６１はＤ−ＦＦ６ｊの反転信
号を、Ｄ−Ｆｊ６ｊｉｊＤ−ＦＦ６１の信号をデータと
している。

６に、６１．６ｍは前記Ｄ−ＦＦ６１．６ｊの出力信号
からシーケンシャ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。

６ｒ１６Ｂは前記信号Ｓ１と５１２七信号のインバータ
６ｔによる反転信号とを入力信号とするラッチ回路を構
成するＮＡＮＤゲートで、６ｑは前記信号Ｓ１と前記Ｎ
ＡＮＤゲー′）６８との論理積をとって信号Ｓｌｌ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をクロックとして、信号Ｓ２
＋を出力するＤ−ＦＦである。

６ｆは、ＦＦ６ｇとＤ−ＦＦ６ｉ及びＤ−ＦＦ６ｊをリ
セットするだめのＯＲゲートで、本実施例ではタイマー
６ａの内部の１／４七矩形信号と時計リセット信号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ＡＮＤＮ
Ｏゲートと、前記論理積信号をクロック信号とし、制御
部６からの信号ｓ１、ｓ１’をそれぞれプリセットイネ
ーブル信号、プリセット信号として記憶回路Ｍからの値
Ａを絖み込み、この値がＯになるまでダウンカウントす
るプリセッタブル・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パルス
Ｐｚｎｎ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１３ＫＨｚ信号Ｐ
ｃと制御部６からの信号８２１との論理積信号を作るＡ
ＮＤＮＯゲートと、前記論理積信号をクロック信号とし
、制御部６からの信号ｓ１、ｓ１’をそれぞれプリセッ
ト・イネーブル信号、プリセッ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ッ
ク信号が止まるまでカウントをつづけるプリセッタブル
・カウンタ９Ｃとから成り、各桁の出力はパスラインで
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と同じ桁数のラッ
チ回路で、制御部６からの信号Ｓ３がラッチタイミング
信号として端子げに供給されている。

感温発振器７は、スイッチ入力端子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−ＦＦ６１に接続されておシ、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１図のブロック図で説明した通りである
が、シーケンス信号はＳｌ、Ｓ２、ｓ３の順に出力され
、Ｓｌの立上りは、タイマー６ａの出力信号から約０．
２５秒遅れるよう罠なっており、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っているのである。

信号ＰｏＫよってＦ７／）ｇがセットされると、５１２
豫信号がり、−ＦＦ６１．６ｊにクロック信号として入
力されるようになり、まずＤ−ＦＦ６１がセットされる
。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がプリセットイネーブル状態となる。

次に、Ｓ’１１が立下がった瞬間に、記憶回路Ｍに記憶
されている値Ａ１Ｂがそれぞれプリセットされる。次の
５１２七信号でＤ−ＦＦ６１．６ｊが共にセットされ、
Ｓｌが下がって８２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によってＤ−ＦＦ６ｐがセット
されることによりＳ２１が出力され、ゲート信号カウン
タ８と比較カウンタ９に同時にクロック信号が入力され
る。

比較カウンタ９のクロック信号はＰτであり、ゲート信
号カウンタ８のクロック信号はＰｘすなわち本実施例で
は８１９２）ＩＺ倍信号ある。

この状態は、Ｓ２がＮＯＲゲー）６ｈに入力されること
により５１２豫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ＰｆｆｉＮＤ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Ｐ１
１！ＮＤが出力され、制御部６のＤ−ＦＦ６ｐをリセッ
トしてＳ２１が下がりＡＮＤＮＯゲート６１９ｂじるた
め、ゲート信号カウンタ８へのクロック信号が止まると
ともに、ＮＯＲゲート６１にもＰＥＮＤが入力されてＳ
２も下がり、ＮＯＲゲート６ｈが開くため再び５１２七
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−ＦＦ６１がリセット状態
Ｄ−ＦＦ６ｊがセット状態となり、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が入っ
ている訳であるが、信号Ｓ３が立下がったときに温度レ
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５１２七信号を止めて、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１７４
矩形信号がＯＲゲート６ｆを通って、ＦＦ６ｇとＤ−Ｆ
Ｆ６１．６ｊをリセットしてＳ３を立下げるまで続き、
このリセットが行なわれるのはタイマー６ａがインバー
タ６ｂに立下がり信号を送ってから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に時計リセットの反転信号Ｒ
が入力されているのは、リセッ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、−数回路を用いれば所
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４図は感温発振器７の構成を示すブロック図で、７ａ
は周囲温度に従ってその出力電圧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７
ｂ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、７θ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ッチ
用インバーターである。

感温発振器７の詳しい動作については省略するが、スイ
ッチ用インバータ７ｆはｎチャネル側のトランジスタの
ＯＮ抵抗を低く作ってあり、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。このスイッチ用インバータ７ｆはｎチャネルＦＦＸ
Ｔ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７ｂＫ用いられている
ｎチャネルＦＥＴのしきい値電圧（以後、ＶＴＲという
。）と前記感温型定電圧回路７ａの出力電圧ＶＲとの関
係に依存し、この差は温度に依存する。

すなわち、高温になる程、前記ＶＴＲ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ｎｌｈ度特性についてはすでに説明し
たが、常温付近での周期をロジック設計段階で、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。

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Ａ１Ｂによる調整機能について説明する。

ここで、仮りに、ｏ”ｃにおいてＴ＝Ｑ、５０’Ｃにお
いてＴｍ２Ｏ３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°Ｃ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−
５ｆｉ”／’Ｃｓ　Ｔ　Ｏ＝　６５　Ｑ　ｐｔｙｃで、
回路構成は、ｆＱ＝８１９２Ｈｚ、ＪＶ、−９ビツトと
なっているとすれば、Ａを２４４にＢを２３７に設定し
ておくことにより、 Ｔ−〔９，９９４×θ＋１２９９．３３＋２３７−５１
２Ｘｍという特性の温度測定回路が得られ、２０’Ｃの
ときは、Ｔｍ２Ｏ３となり、これに小数点を付せば”２
０．０’と表示することができ、同様に４０°Ｃ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
力をアップしたり、比較カウンタ９及び温度レジスタ１
０のビット数を減らして回路を簡単にす木こともできる
。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＝（４，９９７Ｘθ＋６４９．６　）＋１ｌ１９−５
１２Ｘという特性の温度測定回路が得られる。

このとき、−２５°ＣでのＴは３８１となり、ＭＳＢを
除く８ビツトをデコードした値をｎとすれば、ｎ＝３８
１−２５６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ｎまた一１０°Ｃ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Ｏ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Ｏ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ビ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って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ｌ　　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。

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。

第５図は、第１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ック図で、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１６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１２とを比較して温度情報Ｔに応じたパルス中
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１６とを比較
して温度情報Ｔに応じたパルス中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
っている。

水晶発振回路１は、周波数切換用の入力端子をもってお
り、前記パルス合成部１６から印加された信号が論理値
１１″か”Ｏｌかによって、周波数が切り換えられるよ
うになっている。

具体的には後述するごとく発振容量の一部をスイッチに
よって切換える方法を採っている。

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ビ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
加されるようになっており、したがって第１比較器１５
、第２比較器１４及び、第１分周器１２、第２分周器１
６は、いずれも７ビツト構成になっている。

第６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、３２７６
８Ｈｚ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〇
ｉｎ、出力側発振コンデンサーＣｏｕｔの他に、スイッ
チＩＣとこれによって切換えられるスイッチングコンデ
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１２．１６は７個の１′″Ｆから成っており、各Ｆ
Ｆ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Ｆｏ−
ＰａのうちのＭ８ＢＦ６のネガティ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）　Ｔ　ｏ〜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ｐＦ１５ｂ
をリセットする一致回路１５ａ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
全く同じ構成となっている。

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−４１６１）及びＮ
ＯＲゲート１６０、前記両ゲートの信号を入力信号とす
るＯＲゲー）１６ａにより構成されている。

次に上記補正信号合成回路すの動作を説明すると、温度
レジスタ１０の下位７ピツ）Ｔｏ−Ｔ。

が示す値をｎとし、第１分周器１２のＬＳＢＦ　。

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１２８．１６３８
４であり、信号波形のデユーライ−すなわち、周期に対
する論理“１“の時間割合は共にｎ７１２８である。

パルス合成部１６は、温度レジスタ１００Ｍ５ＢＴ７が
論理”１“のときは、ＮＯＲゲート１６Ｃの出力をｌ　
□　ｌに固定し、ＡＮＤゲート１６ｂからＰｌ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のスイッチ１Ｃに印加するように
構成されている。

このとき、スイッチ１Ｃに印加される信号を補正信号Ｐ
ｃ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ψ（以後、補
正率という。）は次のようになる。

２ ψ＝ 　６３８４ 一方、Ｔ７が論理“ＯＩのときは、ＡＮＤゲート１６ｂ
の出力を”０”に固定し、ＮＯＲゲート１６ｃからはＰ
ｌの反転信号Ｔ丁とＰ２の反転信号ｒｚとＶ嗣埋棟１呂
方ｒｌ’ｒｌτ山力し、Ｕｎゲート１６Ｉａを通してス
イッチ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ｅｊｗである時間が（１２８−
ｎ）ｆｆｉとなる。

ただし、前記ｎは、温度レジスタ１０の８ピツトの温度
情報値Ｔと次の関係にある。

ｎ＝Ｔ　　　　　　（Ｑ≦Ｔ＜１２８）ｎ＝Ｔ−１２８
（１２８≦Ｔ≦２５５）従って、補正率ψは次のように
なる。

６３８４ 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。

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っ
ており、パルス巾及びパルス列持続時間とが温度情報に
よって変化する。そして、静止期間との繰返し周期は２
秒となっており、２秒間の平均歩度が時計の歩度を代表
する。

まだ、前記比較器１４．１５を構成する一致回路１４ａ
、１５ａは誤動作を避けるために特別に設計されたもの
であるから説明する。従来、パスライン同志の一致回路
はイクスクル−７ブオアゲートを各ビット毎に用意し、
それらの出力をＮ。

Ｒゲート等に入力して一致信号を得るように構成される
。しかし、一方のパスラインの値が固定され、一方のバ
ス゛ラインはランニング状態でしかも何度もオーバーフ
ローするような場合には問題が生じる。

すなわち、例えば固定される側の値がＭＳＢのみ１１１
で他のビットが１０１のとき、ランニング状態いるパス
ラインがオーバーフローしてオール１１′からオール１
０１に移行する際に、−瞬ではあるがＭＳＢがＩｌｌで
他のビットが１０１という瞬間があり、このときヒゲ状
の一致信号が発生するのである。本発明の比較器１４．
１５のようにランニング中のパスラインのＭＳＢのネガ
ティブエツジをトリガー信号として用い、ＦＰ１５’ｂ
１４ｂをセットしようとすると、前述のヒゲ状一致信号
がトリガー信号と隣接してしまうためセットできないで
ある。

この問題を解決するために一致検出のタイミングを規制
してパスラインのランニング動作中の瞬間的一致を避け
ることが考えられるが、このためには、一致信号のズレ
を覚悟しなければならぬ上、クロック信号回路を追加し
なければならない。

本発明の電子時計はこのような問題を解決′シ、イクス
クルースイプオアゲートよりも素子数が少なくて済む一
致回路を用いている。

第７図は、本発明の電子時計に用いた一致回路１４ａの
詳細な回路図であり、一致回路１ｂも同じ構成である。

ＦＯ〜Ｆ６は第１分周期１２あるいは第２分周器１６か
らのパスライン信号を示し、ＴＯ〜Ｔ６は温度レジスタ
１ｕがらのパスライン信号を示している。

１４８〜１４ｙはインバータであるが、説明上設けたも
ので、実際にはＴｏ−Ｔ６を引き出す際に温度レジスタ
１０のＱ出力端子を用いることにより省略できるもので
ある。

ｉ４ａ〜１４ｊは前に説明したＦ’Ｆｊ４ｂの出力とＴ
Ｏ〜Ｔ６の反転信号が入力される２人力ＡＮＤゲートで
、１４に〜１４ｒは前記ＡＮＤゲート１４ａ〜１４ｊの
出力信号と第２分周器１６の出力信号Ｆｏ−Ｆａが入力
される２人力ＮＯＲゲートである。１４ｃはＮＯＲゲー
ト１４に〜１４ｑの信号が入力される７人力ＮＯＲゲー
トで、この出力信号が一致信号ＴＬＱで、ＦＦ１４ｂを
リセットするのに用いられる。なお、ＡＮＤゲート１４
ｄ〜１４ｊとＮＯＲゲート１４に〜１４ｑは、素子数を
減ラスためにコンプレックスゲートになっている。

動作を説明すると、ＦＯ〜Ｆ６が示す値をＦｌＴｏ−Ｔ
ａが示す値をｎとしたとき、ＦＦ１４ｂの出力Ｑが“１
＠であったとすれば、０≦Ｆ　＜　ｎのときＮＯＲゲー
）１４ｃの出力信号は１０１である。すなわち、ＦＦ１
４ｂはリセットされない。

ｎ≦Ｆ≦１２７のときニハ、ＮＯＲゲート１４ｃが＠１
１となるようなＦとｎの組合せがいくつもあり得るが、
特にＦ　＝　ｎとＦ＝１２７のときは必ずＩｌｌとなる
。しかし、Ｆは増加する方向にう／ユング中なので、Ｆ
　＝　ｎとなった時に一致信号が出力されてＦＦ１４ｂ
をリセットしてしまうため、ＡＮＤゲート１４ｄ〜１４
ｊがオールＩＯｌとなって、ｎ＝１２７と同じ状況にな
る。

したがって、Ｆ＝１２７以外では、ＥＱが１１１になる
ことはないという状況が作り出される。

オーバーフローによってＦ＝１２７からＦ＝Ｑに移行す
る際には、Ｆｏ−Ｆａはオール１１１だったものがＦｏ
から順に１０“となってゆくため、Ｆ’ｏが１１Ｗから
１０″になった時にすぐにＢＱは１０１となり、Ｆａが
１１１から＃０１に移行してＦＦ１４ｂをトリガーする
瞬間には、ＩＩＣＱは必ず１０１を保つことになる。す
なわち、一致信号が出力されたのちは、ｎ＝１２７に固
定し、ＭＳＢのみが１１″の状態すなわちｎ＝６４のと
きの不都合を解消したのである。

この一致回路の動作はＦＦの遅延時間によって保証され
る性質のものであるが、さらに安全を期すため、７人力
ＮＯＲゲート１４ｃはＩＣパターン設計段階でゲートを
分割して１ゲート当りの入力数を減らしスピードアップ
することも考えられる。

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。

第８図は、本発明の電子時計の温度特性図で、第８図（
ａ）は水晶発振回路１の温度特性、第８図（ｂ）は補正
信号Ｐｃの論理”１１の時間割合すなわち、補正率ψの
温度特性、第８図（Ｃ）はその時の温度情報値Ｔの温度
特性を示している。

第８図（ａ）は、縦軸を周波数の相対偏差にとったもの
で、水晶発掘回路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はスイッチングによって２
つの周波数をとり得るものであり、スイッチに印加され
る補正信号Ｐｃが１０１のときの周波数偏差がｆＬであ
り、′１１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っている、ｆＬとｆ
Ｈとの差をｆ８Ｗとすると、ｆＬｌ　ｆＨは次の式で表
わされる。

ｆＬ＝ａｘ　（θ−ＺＴ）Ｂ ｆＨ＝＝ａｘ（θ−ＺＴ）！４−ｆ８゜なお、θは温度
、ａは２次温度係数、ＺＴは頂点温度である。

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。

補正率ψ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８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、 ｆ　ｙ−ｆ　ＬＸ　（１−ψ）＋ｆＨｘ９’となる。さ
らに、書き直すと となり、これがＯとなることが理想であるから、そのだ
めのＴの条件を考えると、 となったとき、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によって、温度情報値Ｔの温度特性が自由
に選べるようになっているため、ｆｗ＝Ｑ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。

前提条件としては、ｆＩ、の頂点温度での偏差が０にな
っていることと水晶発振回路１のスイッチ１Ｃを外部制
御によって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θｌでｆＩＪＩ
Ｓ　ｆＨ１％　τｌをデータとして取り込み、第２の温
度θ２でｆＬｌ１％　ｆＨ２、τ２を取シ込む。この結
果、ｆ　Ｓ　、Ｗ、、、　１とｆＳＷ２が測定できるが
、両者はほとんど同じであるからｆＨｌあるいはｆＨｌ
ｌの測定は省略できるものである。

ここで、第１の温度θｌでｆＬｌを補正するためすなわ
ち ＥＩＷ１ ｓｗｚ ψ＝　（Ｔ−１２８）　２／１６３８４であり、ＴはＴ
＝Ａｘｆｃｘｒ＋Ｂ−２５６ｘｍであるから ｆＬｌ　　　（Ａｘｆｃｘｒｌ＋Ｂ−２５６Ｘｍ−１２
８）”ｆｓｗｌｌ　６３８４ ｆＨ２（Ａｘｆｃ、ｘｒｇ＋Ｂ−２５６Ｘｍ　　１２８
）ｌｌｆｓｗ２１６３８４ となり、θｌ＜ＺＴ＜０２として、この連立方程式を解
けば、 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８図（Ｃ）のようなＴが得られ、したがって第
８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、水晶発揚回
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、従って、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、水晶発掘回路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を一測定するだけで、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ｌ＃１５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、
場合によっては、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って補正する方法
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秒になった時、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って短時間で
平均歩度が測れるという長所をもつことから、本明細簀
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８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敏に遅れ方向になって
いくが、これを避けて、温度補償領域外ではｆＷ＝ｆＩ
（とすることは容易である。

例えば第９図に示す温度特性図は、温度測定回路４の定
数器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１
６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９図（ａ）で第８図（ａ）と異なるところは温度補償
領域外でｆＷ””ｆＨとなっていることであり、これは
第９図（１））のように補正率ψの温度特性にフラット
な領域を作ったことによる。

したがって温度情報Ｔは第９図（Ｃ）のように第８図（
Ｃ）に比べて２倍の領域をカバーすることが必要となっ
ている。

第１０図は、第９図の温度特性を実現するだめの補正信
号合成回路を含む回路図で、第６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
た形の回路図となっている。

追加されたゲートはＡＮＤゲート１６ｄとＯＲゲート１
６ｅとイアバーｐ　１６　ｆノミテあり、ＡＮＤゲート
１６ｄには、第６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′１”８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Ｐｃｔとして水晶発振回路１に印加されること
になる。

また、第９図、第１０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ったが、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１１図に示すのは、第６箇、第１０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。

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分周器のビット数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、単にこのようなビッ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って、２秒間で歩度を測定すること
ができなくなる。クロック信号Ｐｘを８１９２）（ｚ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、クロック信号を早め
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ってしまうという上
記の問題を解決する特殊な２乗回路を持った実施例を次
に紹介する。

第１２図は、第６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１５ａ１４ａをそれ
ぞれ１ビツトづつ増設して、第１比較器１５１、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）の最下位ビットからの
信号ＴＯは、前記１ビツト増設された一致回路１５　”
　ａ、　１４’ａの最下位ビットのデータ入力狽＋１に
接続される。

そして特殊なのは、分周器に入力される信号が、各分局
器の手前の信号になっていることである。

すなわち、第１比較器１５”の最上位ビットに入力され
る信号と、第２比較器１４”の最下位ビットに入力され
る信号とは同じ５４Ｈ２信号となっており、第２比較器
１４１の最上位ビットに入力される信号は第６図と同じ
１／２Ｈ２となっているのである。したがって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ＰＩ
Ｃは、次の式で表わされる補正率ψ１を与える。

（ＴＩが奇数のとき） ただし、ＴＩ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１１図と同じ座標軸上
に示すと第１３図のようになる。

第１３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ｍは、第１１図（２）の
０２分の１となる。

また、さらに第１０図と第１２図を合わせた実施例も考
えられ、そのためには温度レジスタ及び比較カウンター
を１０ビツトにすることが必要である。

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１＋ｌＪ：のバラツキの補正を単純なデジ
タル回路構成によって行なっているため、Ｍ、ＯＳ−工
Ｃに一体的にモノリシック化することが可能になるとと
もに、調整値が計算によって正確に求められ、かつ、単
純なデジタル設定が可能なだめ、完全自動による調整が
可能となった。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。

【図面の簡単な説明】

第１図、第５図は本発明の実施例における電子時計の基
本構成を示すブロック図、第３図、第４図、第６図、第
７図、第１０図、第１２図は本発明の実施例における電
子時計の要部回路ブロック図、第２図、第８図、゛第９
図、第１１図（１）（２）、第１３図（１）（２）は、
本発明の電子時計の動作を説明するだめの温度特性図で
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
第１図 第４図 ７− 第５図 第７図 第８図 （Ｇ） （ｂ） （Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水晶発振器を時間基準とする電子時計に於いて、温度に
   比例して変化する感温発振器、外部よりセットされた第
   １及び第２の数値情報を記憶する記憶回路、前記感温発
   振器の発振信号を入力とし、かつ前記記憶回路からの第
   １数値情報によって指定された計数動作によりゲート信
   号を発生するゲート信号カウンタ、前記水晶発振器の発
   振信号又はその分周信号を入力とし、かつ前記ゲート信
   号に従って計数動作を行う比較カウンタ、該比較カラ／
   りの計数値と前記第２数値情報とを加算する加算手段、
   該加算手段の出力を２乗変換して温度補正信号を発生す
   る補正信号合成回路とを設け、前記温度補正信号によっ
   て水晶発振回路の温度補償を行うことを特徴とする温度
   補償付電子時計。