JPS5912151B2 - 時刻信号発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水晶発振器などよりなる基準発振器出力を分周
器を用いて分周し、秒信号などの時刻信号を得る時刻信
号発生装置、さらに詳しくいえばそのような時刻信号発
生装置の時刻信号をＪＪＹ電波等の標準電波により得ら
れた校正信号で校正した時刻信号を発生する時刻信号発
生装置に関する。

水晶発振器等の出力を分周器で逓降して表示装置を駆動
する水晶時計等が既に市販されている。

このような時計は月差数秒というように極めて高い精度
を有するものであるが、さらに高い精度を与えるために
はＪＪＹ信号とかその他の標準信号により校正する必要
がある。

そのため種々の提案、例えば分周器をリセットすること
により、時刻信号を校正させようとする提案がされてい
る。

しかしこの方法ではどのような修正がなされたかという
ことがわからない。

また本件発明者は、ＪＪＹ電波等から校正信号を発生す
る装置について既に発明を行なっている。

この発明は標準電波出力のパルスストレインを一定の条
件下で選別して、この選別されたパルストレインを他の
基準パルストレインと比較して、比較の結果が特定の条
件を満足する場合のみ受信出力のパルストレインの最初
のパルスを標準電波の秒信号とみなして、その時点に基
づいて校正信号を発生するようにしたものである。

したがってこの場合の出力信号は毎秒発生するのではな
く電波伝搬状態が良い時において、例えば６秒間に１個
というように相当の間隔を保って信号を発生するもので
ある。

これは誤まった信号で時計を校正することは、校正しな
い場合よりもかえって時刻を狂わすことに着目し、受信
された電波が誤まりなく標準電波であると確認された時
にのみ、しかもその場合においても例えば６秒間隔で１
個というように校正信号を発生しようとしたものである
。

本発明の目的は前述の校正信号発生装置を用いて時刻信
号を校正するとともにその校正量の表示も可能にする時
刻信号発生装置を提供することにある。

前記目的を達成するために本発明による時刻信号発生装
置は、標準電波等に基づいて複数単位時間以上の間隔で
校正信号を発生する校正信号発生器と、基準発振器と、
前記基準発振器出力を分周して単位時間の１／２毎に反
転してζ単位時刻内を第１のレベルと第２のレベルに分
けて示す単位時刻信号を発生する分周器と、常時は前記
基準発振器の出力を前記分周器に接続する第１ゲートと
、前記基準発振器の周波数よりも高い周波数の修正信号
を発生する修正信号発振器と、第１および第２のフリッ
プフロップをもち前記分周器出力と校正信号発生器出力
が接続されており、校正信号発生時に前記分周器出力が
前記第１のレベルのときは前記第１のフリップフロップ
をセットして遅れと判定し、前記第２のレベルのときは
前記第２のフリップフロップをセットして進みと判定し
て判定結果を出力する判定回路と、前記分周器の出力が
前記第２のレベルに変化したことを検出して出力を発生
し前記判定回路の第１のフリップフロップをリセットす
るレベル変化検出回路と、前記修正信号発振器の出力と
前記判定回路の第１のフリップフロップの出力が接続さ
れており前記第１のフリップフロップがセットされてい
る期間前記修正信号発振器の出力を前記分周器に接続す
る第２ゲートと、前記判定回路の第２のフリップフロッ
プの出力が接続されており第２のフリップフロップがセ
ットされた時から単位時間経過した時に出力を発生する
単位時間カウンタと、前記判定回路出力、前記単位時間
カウンタ出力および、レベル変化検出回路出力が接続さ
れており、前記判定回路の第２のフリップフロップがセ
ットされたのち前記レベル変化検出回路出力が現れた時
点から、前記レベル変化検出回路出力が現れるまで前記
第１ゲートを閉じる禁止信号を発生する禁止信号発生回
路とから構成されている。

前記構成によれば、時刻信号が遅れていたときは前記第
２のゲートを通過した修正発振器のパルスを計数するこ
とにより、校正量を表示できる。

また時刻信号が進んでいたときは前記禁止信号発生回路
の動作時間を測定することにより、同様に校正量を表示
できる。

前記校正は、分周器の出力、例えば分周器を形成するカ
ウンタの内容を直接的に変化させるものではないから、
分周器の途中から信号を取り出して、５０Ｈｚ、６０Ｈ
ｚの入力信号で動作させられる時計用のＬＳＩ等の使用
が可能となる。

以下図面等を参照して本発明による時刻信号発生装置を
さらに詳しく説明する。

第１図は本発明による時刻信号発生装置の実施例を示す
回路図である。

第２図は前記回路の動作を説明するための波形図である
。

水晶振動子を含む基準発振器１の発振出力はインバータ
２、ゲート３、ゲート４を介して分周器５に供給される
。

この実施例においては、基準発振器の出力周波数をＩＫ
Ｈｚにしてあり、分周器５によってＩＨｚの分周出力を
取り出すようにしである。

前記ゲート４は常時は前記基準発振器１の出力を前記分
周器５に接続する第１ゲートを形成している。

基準発振器１の出力は常時は前記分周器５により１／２
秒毎に反転する秒時刻信号に変換される。

分周器５の出力はアンドゲート９を介してフリップフロ
ップ１２に、またインバータ８、アンドゲート１０を介
してフリップフロップ１３に接続されている。

アンドゲート９，１０の一方の入力端子には校正信号発
生器２８の出力が微分回路１１を介してそれぞれ結合さ
れている。

これ等のゲート９，１０、インバータ８、フリップフロ
ップ１２，１３は、秒時刻信号と校正信号を比較して校
正信号発生時の秒時刻信号のレベルにより秒時刻信号が
遅れているか進んでいるかを判定する判定回路を形成し
ている。

この校正信号発生器は先に説明したようにこの実施例で
はＪＪＹ電波を受信し、その電波がＪＪＹ信号であるこ
とが確認された場合にのみ秒信号に対応する校正信号を
発生するように構成されている。

フリップフロップ１２の出力はゲ゛−ト１４に接続され
ており、ゲート１４の他方の入力端子には修正信号発振
器２７の出力が結合されている。

この実施例においては修正信号発振器２７はＩＭＨｚの
出力を発生するように構成されている。

これは基準発振器１の発振出力ＩＫＨｚの１０００倍の
周波数になっている。

前記ゲート１４は、前記判定回路が秒時刻信号が遅れて
いると判定し判定回路のフリップフロップ１２からから
ハイレベルの信号が接続されたときから前記秒時刻信号
が反転するまで前記修正信号発振器２７の出力を前記分
周器５に接続する第２ゲートを形成している。

ゲート１４の出力はノアゲ゛−ト３の一方の入力端子お
よびカウンタドライバ２５に結合されており、カウンタ
ドライバ２５の出力はデ′イスプレイ２６に結合されて
いる。

このディスプレイ２６は時刻信号が遅れていた場合にど
れだけ修正したか表示するためのディスプレイである。

フリップフロップ１３の出力は基準発振器出力が一方の
入力端子に接続されているナントゲート１７の他方の入
力端子およびインバータ８の出力が微分回路１５を介し
て供給されるアンドゲート１６の他方の入力端子に接続
されている。

この微分回路１５は、分周器５の出力がローレベルに変
化したときに微分出力を発生するレベル変化検出回路を
形成し、フリップフロップ１２のリセット信号源、フリ
ップフロップ１３のセット信号源となる。

ナントゲート１７の出力端子はＩＫＨｚの基準発振器出
力を受けてこれを分周し、ＩＨｚになった時に出力を発
生するＩＨｚカウンタ１９に供給されている。

ＩＨｚカウンタの出力は微分回路２１、インバータ２０
を介してフリップフロップ１３のリセット端子、ＩＨｚ
カウンタ１９のリセット端子およびフリップフロップ１
８のリセット端子にそれぞれ接続されている。

フリップフロップ１８は先に説明した分周器５の入力端
に接続されているナンドゲーＮ８（第１のケート）を制
御するフリップフロップであって、前述した判別回路が
秒時刻信号が進んでいると判定したときに、校正信号の
発生後、秒時刻信号が２回反転してから前記１秒カウン
タの出力が発生するまで前記第１ゲートを閉じる禁止信
号を発生する禁止信号発生回路を形成している。

またこのカウンタの他の出力はナントゲート２２に結合
されており、このゲート２２を制御することによりカウ
ンタドライバ２３を駆動し、ディスプレイ２４を動作さ
せる。

このディスプレイ２４は時刻信号が進んでいた場合の修
正量を表示するためのディスプレイである。

以上のように構成されている実施例回路の動作を第２図
を参照して説明する。

第２図最上段に示した波形図は時刻信号を校正信号によ
って修正する状態を示す概略図である。

点線で示すＩの部分は時刻信号を進める状態、点線で示
す■の部分は時刻信号を遅らせる場合の状態を示してい
る。

図においてｄは校正信号パルスａによって修正された時
刻信号波形、ｄは修正されない状態の波形を示している
。

この点線で示す■の時点における動作を中段Ｉの示す部
分に拡大して詳細に示しである。

下段■の示す部分は上段点線で示す■を拡大しさらに詳
細に説明するための波形図である。

なおこの図において、時刻信号の立下がりの部分が秒の
時点に対応するようにしである。

まず時刻信号が遅れていてこれを校正信号ａによって修
正する状態Ｉの部分を先に説明した第１図の回路に関連
してさらに詳しく説明する。

第２図中段のｔ、の時点において、校正信号が発生した
とするとこの時の時刻信号ｄ′に示すε１だけ遅れてい
ることになる。

校正信号の微分波形ａがゲート９に印加されると、この
とき時刻信号ｄ′またはｄはハイレベルであるのでフリ
ップフロップ１２がセットされＱ１出力がハイレベルに
なる。

第２図中段すはフリップフロップ１２の出力変化を示す
波形図である。

ｂがハイレベルになるとゲート１４に加えられる修正信
号発振器からの出力がゲート１４の出力端子に現われる
。

第２図Ｃはゲート１４の出力端子波形を示すものである
。

このＩ ＭＨｚの修正信号はゲート３、ゲート４を介し
て、分周器５に印加される。

したがって分周器５はこのＩＭＨｚのカウントにより進
められる。

そしてカウント数は急激に増加して分周器５の出力は急
激に立下る。

その立下りはインバータ８により反転され、微分回路１
５により微分されて前記フリップフロップ１２をリセッ
トしゲート１４を閉じる。

その結果修正信号発振器２７の出力はカウンタ５に供給
されないことになる。

すなわち時刻信号が遅れているときは修正信号発振器か
らの冒い周波数の信号をカウンタ５に送り、カウンタ５
を進めることにより修正を行なうものである。

なおこの時ゲート１４の出力Ｃはカウンタドライバ２５
で計数され、ディスプレイ２６で表示される。

すなわち時刻ｔ１からＩＭＨｚの修正パルスを何個送出
したかということをディスプレイ２６で表示するのであ
る。

もしｔｌの時点が第２図中段で示す位置よりもさらに右
側によっていればＩＭＨｚの修正信号発振器からのパル
スはより多く分周器に供給されることになり、ディスプ
レイ２６の表示も大きくなり、大きな修正をしたことを
表示することになるう次に最下段■を参照して、時刻信
号がε２だけ進んでいた場合について説明する。

この場合は校正信号が発生した時点において、時刻信号
はＬレベルであるのでゲート１０に出力が生じ、フリッ
プフロップ１３をセットし出力Ｑ２をハイレベルにする
。

第２図下段のｅはフリップフロップ１３のＱ２の出力を
示している。

Ｑ２がハイレベルになるとゲート１７は基準発振器１か
らのＩＫＨｚの出力をＩＨｚカウンタ１９に供給する。

第２図ｆはゲート１１の出力波形を示している。

すなわち時間ｔ２からＩ Ｈｚカウンタ１９は基準発振
器からの信号の計数を開始する。

ｔ２からある時間が経過し時刻信号の最初の立下り時点
ｔ３における時刻信号の立下りはインパーク８で反転さ
れ、微分回路１５で微分されアンドゲート１６に印加さ
れる。

そして時刻ｔ３にＦＦ１８をセットする。

そのためフリップフロップ１８のＱ３３出力はＬレベル
になる。

その結果分周器５の入力に接続されているナントゲート
４は閉じ、分周器への基準発振器からの送出は阻止され
る。

ＩＨｚカウンタがｔ２の時点から１秒経過すると出力Ｑ
が発生する。

この出力は微分回路２１で微分され、インバータ２０を
介してフリップフロップ１３およびＩＨｚカウンタ１９
およびフリップフロップ１８をリセットする。

フリップフロップ１８がリセットされるとフリップフロ
ップ１８のＱ３出力はＨレベルとなり分周器５に接続さ
れているゲート４は開き、基準発振器１からの出力が再
び分周器５に供給されることになる。

すなわち分周器５は時点ｔ３からｔ４の間だけ基準発振
器１からの信号供給が阻止される。

この状態をｈに示しである。つまりｔ３からｔ４の時間
だけ分周器５の出力は遅らされたことになる。

この時点ｔ３から１４までの時間はフリップフロップ１
８のＱ３出力に接続されているゲート２２がその期間開
き、ＩＫＨｚの周波数をカウンタドライバ２３に供給し
ディスプレイ２４によってその時間の表示を行なうよう
にしである。

以上説明したように本発明による時刻信号発生装置は時
刻信号が遅れている場合にはその遅れを修正するために
基準発振器とは異なった発振出力を分周器に供給し、急
激に分周器を進めると共に時刻信号が進んでいるときは
その進んでいる期間だけ分波器に供給される基準発振器
出力を阻止するようにしてあり、分周器をリセットする
という従来の方法によらず時刻信号を校正信号によって
校正することができるのである。

このような構成によれば、前述したように進み遅れの修
正の絶対量表示が可能になるとともに分周器５の中間の
出力を取り出してその出力を利用することができる。

第１図の分周器５の途中つまり５０Ｈｚに１つづつパル
スが発生する時点から出力を取り出して交流電源同期の
ために作られている時計用Ｉ０６を直接駆動し、このＩ
Ｃにより時計用ディスプレイを簡単に制御することがで
きる。

このような時計用ＩＣの実施例の一例として現在市販さ
れているＭＭ５３１１Ｎを挙げることができる。

このＩＣの中にはディスプレイをドライブする回路もす
べて挿入されており、出力をディスプレイに接続するだ
けでデジタル表示を行なうこ吉ができる。

さらにまた本発明による時刻信号発生装置では修正量を
その符号とともに取り出すことができるのでこの信号を
利用して基準発振器１の発振周波数の微調整をすること
ができ、高価な水晶振動子を利用しなくても随時水晶の
特性を補正することにより時刻信号自身を狂わない方向
に修正することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による時刻信号発生装置の実施例を示す
回路図、第２図は前記回路の動作を説明するための波形
図である。 １・・・・・・基準発振器、２，２０・・・・・・イン
バータ、３・・・・・・ノアゲート、４，１４，１７，
２２・・・・・・ナントゲート、５・・・・・・分周器
、６・・・・・・時計用ＩＣ１７・・・・・・時計用デ
ィスプレイ、９，１０，１６・・・・・・アンドゲート
、１１，１５，２１・・・・・・微分回路、１２．１３
，１８・・・・・・フリップフロップ、１９・・・・・
・ＩＨｚカウンタ、２３，２５・・・・・・カウンタド
ライバ、２４，２６・・曲修正表示ディスプレイ、２１
・・・・・・修正信号発振器、２８・・開校正信号発生
器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 標準電波等に基づいて複数単位時間以上の間隔で校
   正信号を発生する校正信号発生器と、基準発振器と、前
   記基準発振器出力を分周して単位時間の１／２毎に反転
   して、単位時刻内を第１のレベルと第２のレベルに分け
   て示す単位時刻信号を発生する分周器と、常時は前記基
   準発振器の出力を前記分周器に接続する第１ゲートと、
   前記基準発振器の周波数よりも高い周波数の修正信号を
   発生する修正信号発振器と、第１および第２のフリップ
   フロップをもち前記分周器出力と校正信号発生器出力が
   接続されており、校正信号発生時に前記分周器出力が前
   記第１のレベルのときは前記第１のフリップフロップを
   セットして遅れと判定し、前記第２のレベルのときは前
   記第２のフリップフロップをセットして進みと判定して
   判定結果を出力する判定回路と、前記分周器の出力が前
   記第２のレベルに変化したことを検出して出力を発生し
   前記判定回路の第１のフリップフロップをリセットする
   レベル変化検出回路と、前記修正信号発振器の出力と前
   記判定回路の第１のフリップフロップの出力が接続され
   ており前記第１のフリップフロップがセットされている
   期間前記修正信号発振器の出力を前記分周器に接続する
   第２ゲートと、前記判定回路の第２のフリップフロップ
   の出力が接続されており第２のフリップフロップがセッ
   トされた時から単位時間経過した時に出力を発生する単
   位時間カウンタと、前記判定回路出力、前記単位時間カ
   ウンタ出力および、レベル変化検出回路出力が接続され
   ており、前記判定回路の第２のフリップフロップがセッ
   トされたのち前記レベル変化検出回路出力が現れた時点
   から、前記レベル変化検出回路出力が現れるまで前記第
   １ゲートを閉じる禁止信号を発生する禁止信号発生回路
   とから構成した時刻信号発生装置。