JPS5892885A - 温度補償電子時計 - 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】 本発明は温度補償電子時計に関するものであシ、さらに
詳しくは水晶発振回路の発振周波数の温度補償に関する
ものである。

時計の永遠のテーマは正しい時を刻むことである。古く
からの機櫨式時計から水晶発振子を用いた電子時計に代
シ、精度は飛躇的に同上したことはまだ記憶に新しい。

そして現在で祉水晶発振式電子時計が主流となシ、月差
±１５秒の精度を誇るまでになった。しかしながら、永
遠のテーマあ追求は依然続けらｎてお）、よ〕高精度に
同って多くの試みがなさｎて来ている。

水晶発振回路の発振周波数のずｒｔ、Ｆｉ水晶振動子の
温度特性によるものであって、温度による変化ないかに
最小にするかという問題が亮精度化の主題である。従来
から表されている温度補償の方法は大きく２つに分類す
ることができる。第１図は発振周波数そのものの温度依
存性を改善する方法、第２＃ｉ発振周波数の変化を分局
比を変えることによ〕補償しようとするものである。第
１の方法として、水晶振動子そのものの改良、温度特性
の異なる複数個の水晶発振子を用いた方法、水晶発振子
の電気特性の変化を発振回路中のコンテンｔの変化に吸
収させて発振周波数を補正する方法等が行わｎている。

しかし、水晶発振子そのものの改良と言っても温度範囲
は限定さｎｌかり高価になるのはやむを得ない、複数個
の水晶を用いた場合では水晶の選択が１しく高価となる
。ｔた水晶の温度特性に曾わせて容量を変化させる方法
としては、特性の合ったトリマコンデンサを用いる方法
とコンデンサを温度により切シ換える方法が考えら詐る
が、前者はコンデンサの選択が厳しすぎて現実的ではな
く、後者は複雑で高価となる。を九分周比を変化させる
第２の方法は回路が複雑でｔｏ＃）、動作確認が面倒で
あった。

本発明は発振周波数の補償をしようとい５第１の分類中
にあって、水晶の温度による電気特性の変化をコンデン
サの容量変化に吸収させる方法の１つとして、温度の変
化を検出し、通常のトリマコンデンサの代ルに用いらｌ
ｒＬ九半導体可変容量素子にパルスｔ−加えることによ
りその容量を変化させ、発振周波数の温度補償をするこ
とを目的としている。

以下本発明を添附図面に基づいて説明する。

第１図は通常用いられている水晶発振子・の温度特性を
示したものである。温度特性は二次曲線を示し、２０度
前後で周波数の極大が来る様に経験的に決めらｎている
。第２図は発振周波数と外付コンデンサの容量の関係で
あシ、容量が増加するに従って発振周波数が低下する。

第１図及び第２図かられかる様に、二次曲線の極大とな
る設定温度からずｎるにつｎて周波数の変化に見合う分
だけコンデンサの容量を増減すｎば良い。第３図は温度
計付デジタル時計としての本発明の実施例である。発振
回路６には、通常用いらｎているトリマコンデンサの代
りに牛導体可Ｋｇ量素子４が用いらｎておシ、その注入
電極４ｈにパルス発生回路３からのパルスが印加さｎる
ことにより容量が変化し、水晶発振子５の温度による特
性の変化を補償するものである。温度センサ１の出力は
演算回路２に入シ、温度変化の情報がパルスの数、幅、
高さく電圧】等の情報に変換さｎパルス発生回路３に伝
達さｎる。演算回路２には記憶回路が含まｎておシ、温
度を記憶していなけｎば奉らない。

発振回ｊｌｉ６の出力は通常の時計機能のための回路７
を経て表示装置９に時刻等として表示さｎる。

一方温度七ンサ１の出力は、温度表示の九めの変換回路
８により温度表示の信号に変換さｎｌさきの表示装置９
に温度として表示さｎる。

第４図は半導体可変容量素子４の原理構造の断面図を示
したものである。シリコン基板４ｄは日４ｏ、で覆わｎ
ておル、その中に浮遊電極４ｃがある。法会電極４ｈに
パルスｔ−加えることにょ）、浮遊電極４ｃに電荷が蓄
積さｎる。電荷量の変化は電位の変化となって、そのた
めに電極４ａとシリコン基板４ｄとの間の容量の変化と
して取り出さｎる０通常、シリコン基板４ｄは正の電位
に保たｎ′″Ｃおシ、接地電極となっている。

第５図は半導体可変容量素子４の注入電極４ｂに正極性
パルスを印加した場曾のパルス数と容量変化の一例を示
したものである。印加パルスが増〆 加するに従って容量は増加する。またパルスの高さｃ′
ｔ＆圧〕が高くなるにつｎて増加量が大きくなる。第６
図は半導体可変容量素子４の注入電極４ｂに負極性パル
スを印加し九場酋のパルス数ト容量変化の一例であって
、第５図の場合と同様に、加えられるパルスの数が多い
程、或は高さく電圧の絶対値〕が高い程、容量減少の割
り甘いが大きい。またパルスの幅（時間ンに対しても、
パルス幅が大きい程変化の割９合いが大きくなる。

こうして加えるパルスの数、幅、高さく電圧）などによ
ル９容量を決定することができる。半導体可変容量素子
４の浮遊電極４ｃに蓄えら扛た電荷はｓ（ｏ、−６通し
ては逃げることはなく、定期的に電荷を注入する必要は
ない。

本発明は半導体可変容量素子４チ有効に利用したもので
あシ、原理的にはいくらでも細かく温度変化を補償する
ことができ、補償の範囲も広い。

ｔた分局比が一定であるので動作確認が容易である。本
発明による最大め効果は、発振周波数の調整用として半
導体可変容量素子４を使用し３ようとする回路において
、何ら発振回路ｉｆ更することもなく温度補償をするこ
とができるという点にある０発振回路６を含めた時計回
路と温度補償のための付加回路とは全く独立しているた
めに、設計、製作、調整が容易で６！り、少ない費用で
広範囲の温度補償が得らｎる。温度計付電子時計では僅
かの付加回路により温度補償が得らｎ１効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は通常の水晶発振周波数の温度特性、第２図は発
揚回路中の外付コンデンサ対発振周波数偏差、第３図は
半導体可変容量素子を使用した温度針付温度補償電子実
施付のブロック図、第４図は半導体可変容量菓子の原理
構造の断面図、第５、図番よ半導体可変容量素子の注入
電極に正極性パルスを印加した場合のパルス数と容量変
化の一例図、第６図は半導体可変容量素子の注入電極に
負極性パルスを印加した場合のパルス数と容量変化の一
例図である。 １０．温度センサ、２０．演算回路、３０．パルス発生
回路、４０．半導体可変容量素子４Ｇ、、［極、４ｂ０
．注入電極、４Ｇ０．浮遊′＃ＩＬ極、４ｄ、、シリコ
ン基板、５０．水晶発振子、６．。発振回路、７０１通
常の時計機能のための回路、８０．温度表示のための変
換回路、９゜、表示回路 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 温度センナを備えた温度補償電子時計において、水晶発
   振周波数補正用として半導体可変゛容量素子を用いた発
   振回路と°、前記半導体可変容量素子Ｋ　２ｍ　、ｔ　
   、６　パルスを作り出すためのパルス発生回路、及び前
   記温度センナの温度検出出方管前記印加パルスの、数、
   幅、４さく電圧】等の値に変換するｔめの演算回路から
   成り、前記印加パルスによｐｌＩｌｒ記半導体可変容量
   素子の容量を変化させ、前記発振回路の発振周波数の温
   度補償をすることを特徴とする温度補償電子時計。