JPS5931474A - 水晶時計の温度補償回路 - 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】 本発明はサーミスタを温度センサーとして水晶時削の時
間、清度の温度補償を行なう技術に係わるものであり、
サーミスタの抵抗値変化をＣＲ発振回路の周波数変化に
変換し、該周波数の変化を温度依存誤差補正量を示すデ
ジタル値て変換して温度補償を行なう水晶時計の温度補
償回路を提案するものである。

本発明の目的Ｃｔ幅ＩＷセンザ−として極めてＣ９れた
！Ｉｙｆ微乞有するサーミスタによって温度乞正確に映
出すること（′シｌ、り水晶娠＋ＩｉＪ＋子のイ１する
温［垢！１、ν性を油噴することでル）す、そのために
２曲も経済的でかつ高１１＋７段な回路ケ実現すること
である。

従来、−リーミスタで水晶時言１０１甚度補償を行なう
場合、水晶発振回路のバイアス抵抗値をザーミスタ乞陰
んた回路網に１δき換えろ等の直接的な方法が多く採用
されていた。しかしこのような方法ではサーミスタの粘
度−抵抗特性を自由にぎぶことができ々いことによる精
度の悪さや、調整手法の復雑さによる調整コストの上列
が避けられないと云う大きな欠点ケ持っていた。

一万〇−ミスタの抵抗値をアナログテジタル変換した後
、デジタル的な演算処理によって水晶発振回路の温度依
存誤差補正量を算出した上でデジタル的手法により誤差
を補正する方法が提案されているが、その演算手段にお
いて具体的でかつ効果的な開示が未だなされていない。

本発明はサーミスタの抵抗値’（＜ＣＲ発振回路によっ
て周波数信号に変換してテジタル数値化する過程におい
て、該周波数信号の温度特性と水晶発振回路の帛度躬性
とから求めらシ１．る両発振回路の発振周波数の関数関
係を演殉処理する方法を提案するものである。

サーミスタ乞時定数抵抗に含むＣＲ発振回路の発４辰周
波数ｆはサーミスタの抵抗値ＲのＩ’Ａ数であり、抵抗
値Ｒ７−１：温度Ｔの関数として与えられる。

したがって発振周波数ｆは温度Ｔの関数゛となる。

ｆ　＝　ｆ　（Ｔ）　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　・・・　・・ＦＡ）式・一方、水晶発振回路の
発振周波数Ｆの温度依存誤差ΔＦも又温度Ｔの関数形で
表現できる。

ＪＦ　＝　ｇ　ｆＴ）　　　　　　　　　　　　　・・
・・・（Ｂ１式（Ａ１式と（Ｂ１式からＴｉ消去するこ
とにより水晶発振回路の温度依存誤差ΔＦはＣＲ発振回
路の発振周波数ｆの関数形として与えられる。

Ｆ　＝　Ｇ　（、／’）　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　・・・・・（Ｃ）式（Ｃ）式の関数は
サーミスターの特性、ＣＲ発振回路の構造、水晶振動子
の形式等てより様々な形になるのであるが、どのような
場合に粋いてもＪＦの館はｆの館に利して一意に定−ま
りかつ連続である。

このことはＣＩｔ発振回路の発振周波数ｆの人力に対し
くＣ）式で求められる割数結果を生ずる関数カラ／り回
路が実現できることを示唆している。

」メ丁図面に従っ−Ｃ本発明の具体的な実施例について
詳細な説明をする。

第１図は本発明の温度補償回路に使用されるＣ　Ｒ発振
回路の実施例を示す回路図である。本実施例はサーミス
タ１とコンデンサ２と２個のＣ−ＭＯＳインバータ６及
び４とＣ−ＭＯＳ−ＮＡＮＤゲート５とから構成され、
ＮＡＮＤゲート５の出力端子がインバータ４０入力端子
と−、該インバータ４の出力端子がインバータ乙の入力
端子とそれぞれ接続されている。インバータ乙の出力端
子Ｐ２からはこのＣＲ発振回路の出力信号であるパルス
信号が出力されるように構成されており、ＮＡＮＤゲー
１ター５の第１の入力端子Ｐ、　Ｋ１−１制御信号が入
力されるようになっている。ＮＡＮＤゲート５の第２の
入力端子にはサーミスタ１とコンデンサ２の一端が同時
に接ＦＭ、−ａれており、サーミスターの他端はインバ
ータ乙の出力躊子Ｐ２と、又コンデンサ２の他端はイン
バータ４の出力端子とそれぞれ接続されている。

このような回路構成（（おいて入力端子Ｐ１に印の時、
ＣＲ発振回路は動作を停市し、出力端子Ｐ２の信号は論
理Ｈ（以下単に［■と表す）を保ち、電力の消費は殆ど
ない。制御信号がＨになるとＣＲ発振回路は動作を開始
するが、その時の出力信号の周波数ｆ（ｄ、サーミスタ
１の抵抗ｆ石’ｘ　Ｒ、コンデンサの容量値をＣとして
次のように表わされる。

絶対温度Ｔ（：Ｋ）におけろサーミスタの抵抗値Ｒは基
準の温度Ｔ。［Ｋ］におけるサーミスタの抵抗値ｉＲ６
、サーミスタ定数をＢとして次のように決められる。

１１　　　　　　　・・・・・（２）式％式％） （２）式を（１）式・＼代入し次式乞得る。

ま たたし ２．２ＣＲｎ （３）式より周波数ｆを知ってその時の温度Ｔを求めろ
式は次のようになる。

一方、一定時間ｔ。の間にＣＲ発振回路の７Ｊｊ力信号
に含まれるパルス数Ｎは次の通りである。

Ｎ”ｆｔｎ　　　　　　　　　　　　　　・・・・（６
）式（５）、（６）式より次式を得る。

（力式は一定時間ｔ。の間にＣＲ発振回路から出力され
るパルス数Ｎを知って温度Ｔ乞求めるための４算式であ
る。

次に、このような温度４１４件を有−す”るＣ　Ｒ発振
回路により温度補償される時ｄ１用水晶発振回路につい
てその特性を考察１−ろ。

今日、電子詩語の時［ＩＪ１基準信号を与えろ水晶発振
回路Ｋに、固有振動数が３２７６８１１ｚの音叉型水晶
振動子が最も普通に使用さね、ている。このような水晶
振動子を使用した発振間１路の発振用（伎数Ｆの、温度
特性を、中心・周波数Ｆ　０（＝３２７６８１１ｚ　）
からの偏差ΔＦとして表現１−ると次のようになる。

ΔＦ＝−Ａ（Ｔ−Ｔｚ　）２＋Ｆｚ−Ｆｏ　　　　　・
・・−（８）式ここにＡ及びＴｚは水晶振動子に固有の
定数であり、それぞれ「二次７ｍ度係数」及び「頂点温
度Ｊと呼ばれる。又Ｆｚは［頂点用（Ｊ！、数−１と呼
ばれ、温度Ｔが頂点温度ＴＺに等しい時の発振周波数Ｆ
の値であり、水晶１辰動子に固有の値と発振回路の回路
定数とによって定まるものである。

一般に時計用水晶振動子では、頂点温＃：、Ｔ　Ｚが２
０℃から２５℃の間の呟乞とるように設計きれているが
、この温度範囲は時計て与えられる環境として最も普通
の状態であるから、頂点温度ＴＺにおける周波数、１−
なわち頂点周波数ｐｚを中心周波級１＝”　ＯＫ等しく
なるように発振回路の回路定数ケ調・修１−ろ。その結
束（８）式は次のようになる。

ΔＦ、−−Ａ（Ｔ−ＴＺ）２　　　　　・・・・（９）
式（１））式に４つ・い−（コｌｒは温度Ｔが頂点温度
Ｔｚからす力、ることによって生ずる周波数の誤差を示
している。

したがって以後ΔＦを「水晶発振回路の温度依存誤差」
又は単に「温度依存誤差」と称する。温度依存誤差ΔＦ
は第２図のグラフ（ａ）に示されるよりなトに凸の放物
線になる。この。Ｌうな温度依存誤差を袖＋Ｉし、温度
に対して安定な時間基塾信号を得るためりこけ、補正量
Ｑは第２図のグラフ（ｂ）のような下に凸の放物線でな
ければならない。このグラフは次式で示される。

Ｑ　＝　Ａ　（Ｔ　−−Ｔ　ｚ　）　２　　　　　　　
　　・・・・（１０）式（１０）式に（７）式を代入し
て次式を得る。

（１１）式は第１図のようなＣ，Ｒ発振回路から時間１
ｏの間Ｖｃｉｆ；力さハ、るパルス数Ｎによって、水晶
発振回路の、温度依存誤差の補正量Ｑを算出するための
計算式である。今日、このような割算はデジタル計算機
によって容易に行なうことができるのであるが、電子時
網の中に対数６１算丑でも可能な高級なデジタル計算回
路ケ内蔵した」−に、パルス数Ｎを割数して数１直化す
る手段をも併せて内蔵することは大変に不経済である。

本発明でｒ／″；ｆ（１１１式のパルス数Ｎを数値化す
る手段を工夫して（１１）式の演算そのものを行なうよ
ってしたものである。

（１１）式？グラフに表わすと第３図のようになる。

第：３図のグラフＶｉ縦輔に袖ｉ１ｉ　＠Ｑをとり横軸
にＣＲ発振回路から出力さｈるパルス数Ｎｉとっである
が、パルス数Ｎの増加につ力、て補正量Ｑの値は急速に
小さくなり、０に達すると一転して単調に増加する。こ
のようなＱの値の変化をパルス数Ｎを計数てるカウンタ
回路の割数結果の変化として求める方法を、以下に説明
する。

第４図は本発明の温度補償回路の−実施例暑示づ−ブ１
コック紳図であり、上記第１図に示したようなＣＲ発振
回路から一定時間ｔ。の間に出力されるパルス数Ｎを語
数し、上記（１１）式の演算を行なって補正量Ｑ　ｗ　
’ｔ９出し、その補正量に従って時間基準信号の補ＩＥ
を行なう方法を示している。ＣＲ発振回路６から出力さ
れるｆなる周波数を持ったパルス信号は、分周比がＸで
与えら江る可変分周回路７によって分周されてｆｘなる
周波数のパルス信号となってアップダウンカウンタ８に
伝えられろ。

アップダウンカウンタ８の内容数１直は８売み出し専用
メモリー（以下「ＲＯＭＪと称す）９のアルス選択を行
なうと同時に、頂点検出回路である０検出回路１０に伝
えられてその内容数値がＯになったことを検出さね、る
。

該Ｏ検出回路１０の出力［信号は］ビットの記憶手段１
１に伝えられて記憶保持され、該記憶手段１１の出力信
号はアップダウンカウンタ８の割数方向（７）制御とＲ
ＯＭ９のアドレス選択とを行なう。

ＲＯＭ９の出力信号は可変分周回路７に伝達され。

前１１α分周比ｘｙ指定するようになっている。

アップダウンカウンタ８の計数値の最終結果は時間基準
信号調整回路１２に伝えられ、該時開基部信号調整回路
には特訓回路１６に含まれる水晶発振回路（図示されて
いない）から出力される時間基準信号の温度依存誤差を
補正する。タイミング信号発生回路１４は、詩語回路１
６から必要な周波数の信号を受は取って二種類の信号Ｒ
，Ｇ、及びＣを発生して温度補償回路の動作を開側１す
る。

このような回路構成において、先ずタイミング信号発生
回路１４からリセノ］・信号Ｒが出力されると、可変分
周回路７、アップダウンカウンタ８、及び記憶手段１１
が初期状態・となる。該初期状態（でおいてアップダウ
ンカウンタ８には初期値Ｓ１がプリセットされており、
記憶手段１１の初期値てよってアップダウンカウンタ８
の計数方向はダウンモードに指定されている。

また、アップダウンカウンタ８の初期値Ｓ、と記憶手段
の初期値によってＲＯＭ９の初期アドレスが決定され、
その結果ＲＯＭ９の出力データは初１υ］分周［ヒＸ、
ｆ指定している。

次にタイミング信号発生回路１４から出力さ）する発振
ｉｌｉ１１ｍｌ−Ｉ’５Ｆ３Ｇが論理■（になると、Ｃ
Ｒ発振回路６は発振を開始し、可変分周回路７に周波Ｆ
ｌｆのパルス信号を印ＩＪＩする。該可変分周回路７か
ら出力キノ］、ろパルス信号はｆｘ、　なる周波数を有
し、アップダウンカウンタ８に伝達さハ１、ダウンカウ
ントさ八ろ。該記数の結果、アップダウンカウンタ８の
内容値がＳ、に変化すると、ｌ’ｔＯＭ９のア］・レス
が更ＹＪｒさノ１１、新しい分周比Ｘ、が設定される。

これにより可変分周回路７の出力パルス信号のＶ！８波
数はｆｘ、に変化する。

更にアップダウンカウンタ８がダウンカウントを続行し
、内容数値が次々と変ｆｌＳ″′１″ろ毎に、ＲＯＭ９
により設定される分周比も又次々と変化していく。やが
てアップダウンカウンタ８の内容値がＯＫなるとＯ検出
回路１０が動作して、記憶手段１１に０が検出されたこ
とを記憶させろ。

その結果ＲＯＭ９のアドレスが更新され、分周比がＸＮ
となると同時にアップダウンカウンタ８の計数方向はア
ンプモードに切り換えられる。その後はアップダウンカ
ウンタ８が割数を続行して、内容値がＳ　Ｎ＋ｌ、ＳＮ
４□、・・・・　と変化すると同時に分周比も捷たＸＮ
４１．ＸＮ＋２、・・・・・と変化する。

１以上のようなアップダウンカウンタ８の内容数値の変
ｆヒを縦用１にＳとして示し、ＣＲ発振回路６から出力
されろパルスの数を１黄１１＋にＮとして表わすと、第
５図のような折れ純グラフを書くことができるが、この
ノ斤り、ｆｔＡグラフは（１１）式のグラフである第３
図のグラフに近似している。すなわちこのような割数特
性を持たせたアップダウ・ンカウンタ８の内容数１百Ｓ
の変化に、水晶発振回路の温度依存誤差の補正量Ｑの変
化と概略等しくなる。

したがって一定の時間ｔＩｌの間たけＣＲ発振回路６を
動作させた後に、アップダウンカウンタ８の内容数（直
として定寸る数値Ｓけ、補正＠Ｑとして時間基準信号調
整回路１２に伝えられる。該時間基準信号調整回路１２
は、伝えられた補正量Ｑによって時計回路１６に含ま力
、ろ水晶発振回路又は分周回路を適宜調整し、時開の時
間基準信号暑補ｒｌＥ−ｒる。この調：Ｒ＋＜動作はタ
イミング信号発生回路１４から出力をれる修正信号ＣＫ
よって制〈１１ｊ−さ九るのである。

以上に第４図のブロック線図の説明を行なったが次ｉＺ
コより具体的な回路構成を説明する。

第６図は（８）式に示した温［Ｗ特性を有する水晶振動
子を時間基鵡信弓発生、源として使用した水晶時計にお
いて、本発明による温度補償回路を具備した場合を示す
回ｈ′、？１図である。

以下に第６図ケこついて説明する。（８）式のような温
度特性を有する水晶振動子によって構成さノ′した水晶
発振回路１５によって発生される約３２７６８１１Ｚの
周波数を有Ｉ−る時−量基準信号は、波形整形回路１６
によって波形整形された後、エクスクル−シブオアゲー
ト１７を介して分周回路１８に伝達されろ。積分周回路
１８は前記時間基準信号を分周し、低周波の時間信号に
変換してこれを計数し、その結果得らね、る時刻情報を
表示手段１９によって表示する一方、タイミング信号発
生回路２０に対して１２８１１ｚ、］　６　ｔ−１ｚ　
、　４　Ｈｚ及び０．１　Ｈｚの信号ン供給する。タイ
ミング信号発生回路２ｏは該４種類の信号を受けてリセ
ット信号Ｒ１発振制御信号Ｇ及び修正信号Ｃを出力し、
温度補償回路の動作な制つ１１する。該３種類の制御信
号Ｒ１Ｇ及びＣはそれぞれ第７図の波形（ａ）、（ｂ）
及び（ｃ）に示される。

波形（ａ）に示されるす十ノド信号Ｒは］７１２８秒の
パルス中を有する正のパルスであり、１０秒間に１回出
力さハ、て、可変分周回路７を構成するレートマルチプ
ライヤ２２と１ｚ８分周回路２６、アップダウンカウン
タ２８、及び記憶手段１１としてのラッチ回路乞構成す
る２人カッアゲート３１とに印加される。

波形（ｂ）　Ｋ示されろ発振側、御信号Ｇはリセット信
号の後に引き続き出力される正のパルスであり、そのパ
ルス中は１ｚ１６秒でやはり１０秒間に１回出力される
。該発振制御信号Ｇは第１図に示したようなＣＲ発振回
路６０制御信号入力端子と２個の３人カアンドゲート２
５及び２７の第１の入力端子とに印加されている。

波形（Ｃ）に示される修正信号Ｃはパルス中が１　／′
Ｉ　２８秒の１Ｆのパルスで４１１Ｚの繰返しイに号で
あり、前記−二つの匍１１１１ｊｌ信号Ｒ及びＧのどち
らとも重ならないタイミングで出力されて、２人カアン
ドゲート６４の第１の入力端子に伝達でれている。

−ノ）ＣＲ発振回路６の出力信号はインバータ２１を介
して可変分周回路７に伝えられ、８ビツト２進のレート
マルチプライヤ２２と１ｚ８分周回路２３によって分周
さｔ’する。レートマルチプライＡ・２２の分周比は、
ＲＯＭ２９から与えらｔｚる８　（＋＆　）信号ａ、ｂ
、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、及びｈにより定−よる２　ｒｉ
ｂ数Ｘによって決定され、その帥はｘ　／　２５６であ
る。したがって可変分周回路７全体の分周比は一２０４
□１となる。

可変分周回路７の出力信号はインパルス整形回路２４に
より＋ｉ＋のせ捷い正のパルスに変換された後、２個の
３人カアントゲート２５及び２７の第２の入力端予圧伝
達される。該２個の３人カアンドタート２５及び２７の
各組３の入力端子には記憶手段１１を構成する２個の２
人カッアゲート６２及び６１の出力がそれぞれ印ＩＪ［
されている。

３人カアンドゲート２５の出力信号はオアゲルト２６を
介しアップダウンカウンタ２８のダウンカウント入力端
子に伝達され、３人カアンドゲート２７の出力信号はア
ップダウンカウンタ２８のアップカウント入力端子に接
続されている。

アップダウンカウンタ２８は５ビットの２進カウンタで
あり、ダウンカウント入力端子Ｋ　、ｉＥのパルスの後
縁（立Ｆがり）が入るとダウンカウントをし、アンプカ
ウント入力端子に正のパルスの後縁（立下がり）が入る
とアップカウントを行なう。

またリセット信号入力端子Ｒに正のパルスを印加するこ
とにより、内容数値があらかじめ定められた値の初期値
にセットされる。該アップダウンカウンタ２８の内容数
値Ｓは、２進数情報として５個の出力端子Ｑ、　、Ｑ、
、Ｑ、　、Ｑ、、及びＱ５から出力され、ＲＯＭ２９の
アドレス信号入力端子のうちの５個Ａ、、Ａ２、Ａ、３
．Ａ、、、及びＡ５にそれぞれ伝達されると共に、０検
出回路１０としての機能を有する５人カッアゲート６０
の５個の入力端子にそ凡ぞれ伝達される。該５人カッア
ゲート６０の出力信号は記憶手段１１どしてのラッチ回
路を構成する２人カッアゲート６２の第１の入力端子に
伝達されると共に、インバータ３３を介して２人カアン
ドター１・３４の第２の人力Ｍ：ａ子に伝達さノする。

、該２人カアノトゲート６４の出力信号は、オアゲート
２６を介してアップダウンカウンタ２８のダウンカウン
ト入力端子に伝達されろ一方、１個のフリップフロップ
回路からなろ】／２分周回路３５に伝達される。該１／
２分周回路６５の出力信号は。エクスクル−７ブオアゲ
ート１７の第２の入力端子に伝達され、波形整形回路１
６から第１の入力端子て伝建される時間基準信号にパル
スを加算するように構成されている。

以」二に第６図の回路図の構成について説明したが次に
その温度補償動作について説明を行なう。

エクスクル−シブオアゲート１７Ｉｒｉ、水晶発振回路
１５によって作られて波形整形回路１６によって波形整
形された時間基準信号のパルス列に対し、１／２分周回
路６５から出力されるパルスを割り込まぜるように作用
１−る。今、１／２分周回路６５に入力するパルスが１
０秒間［ｎ個の割合であったとづ−れば、１／２分周回
路３５の出力パルスは２０秒間にｎ個の割合で出力され
ることになり、このパルスが時間法（ＩＡ倍信号パルス
列に加算さ〕１．ることになる。水晶発振回路１５の発
振局ｎｋ　ａ　ｕ　ｒｑｉＪ述の通りほぼ３２７６８１
１Ｚであり、２０秒間には６５５３６０個のパルスが出
力されるから、ｎ個のパルスによる平均用１１ツ数の増
加は１、５２６　ｎ　１１１１１１である。づ−なわち
１／２分周回路ろ５に対し１０秒間に１個パルスが入力
するとエクスクル−７ブオアゲー　ｌ−１７の出刃１言
周波数は約１．　５　２　６　ｐｐｍ大きい方へ修正さ
れるのである。

この修正量を温「変依存誤差補市の最小単位として使う
ならば、毎１０秒毎に１／２分周回路６５に入力するパ
ルス（以下Ｕ補正パルスｑと称す）の数ｎを適宜定める
ことによって温度依存誤差を±０．７６３１１Ｆ１以内
の範囲に補正することができる。

このようにして温度補償された時間基準信号は、分周’
ｔ！’ｒ’；　１　８によって分周され１時刻情報に変
換されて表７Ｆ手段１９に伝達されることは前述した通
りである。

次にＬ記の補１１ーパルスの数を決定して出力′する本
発明の温度補償回路の主要部分の動作について説明１−
ろ。

タイミング仁褐発生回路２０からリセット信÷づＲが出
力さノ１，イ）ことにより、可変分周回路７　ｋ　ｌｉ
＋￥成−ツーろレートマルチプライヤ２２と１／８分周
回路２３に含まｔ７，る全フリップフロップをす十ノ）
・して初期化ずろと共に、アップダウンカウンタ２８の
５個のフリップフロップを全てプリセットして内容教師
Ｓの初期値を５１（１０進数値）てセットする。同時て
記憶手段１１を構成するランチ回路を初期化し、２人カ
ッアゲート３１の出力とする。この後、発振制御信号Ｇ
がＨＫなると、ＣＲ発振回路６は（３）式及び（４）式
によって与えられる温度に依存した周波数の信号を出力
する。該信号ｌｒｉインバータ２１を介して可変分周回
路７を構成するレートマルチプライヤ２２及び１／８分
周回路２６で分周される。Ｃ　Ｒ発振回路６が発振を開
始した直後において、可変分周回路７０分子Ｍ比はＲＯ
Ｍ２　９によって指定される数ｆｌｌ′Ｉ’，　Ｙ　Ｘ
　＋　　とし変分周回路７から最初の１個の・ぐルスが
ｌｊカされパルスが供給さノ］，なければならない。該
可変分周回路７からの雇初のパルスはインパルス整形回
路２４を介し３人カアントゲート２５及び２７に伝えら
れる。

この時、記憶手段１１の出力信号により３人力アンドヶ
ート２５が信号通過状態となっているから、オアゲ−　
ト２６′ｆ；Ｙ：介してアップダウンカウンタ２８のダ
ウンカウント入力端子にパルスが１個印υ目され、該カ
ウンタの内容数値Ｓは６０となる。

この結果ＲＯＭ２　９のアドレスが更新され，該ＲＯＭ
２　９が新らしく指定する数値ｘ２てより、可変分周回
路７の分周比は一勘）］−どなる。可変　　−分周回路
７から第２のパルスが出力されるまでには、ＣＲ発４辰
回路６からは２−０４８　個のパルスがｘ２ 出力されるのであるが、この結束アップダウンカウンタ
２８の内容数値Ｓは更に１減じて新しい分周圧下量、□
が指定される。このようにして可変分周回路７からパル
スが出力される毎にアップダウンカウンタ２８の内容数
値Ｓは減小し、その都度新しい分周比が指定埒れるが、
その間にＣＲ発振回路６から供給されろパルスの数はΣ
４２０４８とに−Ｉ　　　Ｘｋ なる。

発振副側１信８ＧがＩ７になるまでにアップダウンカウ
ンタ２８に人力するパルスの数が３１個以上である時、
すなわちＣＲ発振回路６から出力されるパルス数がｆｉ
１２０／１８□以上の時は、３１個目のに＝＋Ｘｋ パルスがアップダウンカウンタ２８に入力することによ
り、該カウンタの内容数値は０になり、０検出回路１０
としての５人カッアゲート３０の出力信号がＨになって
記憶手段１１のラッチ回路を反転させる。

この結果３人力アンドゲート２５は信号通過状態になり
、３人力アンドゲート２７が信号通過状態となるので、
以後インパルス整形回路２４がら出力されるパルスはア
ップダウンカウンタ２８のアップカウント入力端子に印
加され、該カウンタの内容数値Ｓが増大するようになる
。同時（ＣＲ’０Ｍ２９の第６番目のアドレス信号へ６
が反転し、夕゛ウンカウントの時とは異なる分周比が指
定される。

ＣＲ発振回路６から出力されるパルスの数Ｎｙ７４ｊ％
＋ＩＱＩ＋にとり、アップダウンカウンタ２８の内容数
（ｌＴｉＳを縦軸にとって両者の関係をグラフに示すと
、第８図のような階段形グ。ラフになる。これｒｊ″ｉ
第５図に示した折れ線グラフを有限な分解能を持ったデ
ジタル回路で実現したものであり、各１段を１個の折れ
＃ｉＩＫ対応させることができる。

発振制御信号ＧがＨになっている１／６秒間に、ＣＲ発
振回路６から出力されるパルス数Ｎは温度によって変ｒ
ヒするが、発振が伴出した時にアンプダウンカウンタ２
ＢＫはそのパルス数ＮＫ対応した数値が保持されている
。

この状態においてタイミング信号発生回路２ＱからＱ！
ｉ；　＋−１巳信ｉ　Ｃのパルス列が２人力アンドゲー
ト６４に印加されると、該パルス列は補正パルスとして
１／２分周回路３５に伝達されると同時て、オアケ−ト
２６　’を介してアップダウンカウンタ２８のダウンカ
ウント入力端子に伝達され、該アップダウンカウ７々２
８の内容数値Ｓを減じろ。

このダウン力ウノｌ−によってアップダウンカウンタ２
８の内容数値ＳがＯになると、０検出回路１０としての
５人カッアゲート６０の出力がインバータ６３を介して
２人力アンドゲート３４の第２の入力端子に伝えられ、
該ゲート６４乞信号禁止状態と−［ろ。

このよう−にしてＣＲ発振回路６を動作することによっ
てアップダウンカウンタ２８に設定された数値に等しい
数のパルスが２人カアンドタート６４から出力され、補
正パルスとして］／２分周回路３５に伝達されるのであ
る。

以−Ｌ、温度に関する２次関数で与えられる温度特性を
有する水晶発振回路を例にとって本発明の温度補償回路
について詳細な説明を行なったが、この温度補償回路を
少々発展させることにより温度の３次関数で与えられる
湯度特性ン有するＡＴ板型水晶振動子による水晶発振回
路の温度補償を行なうことができる。以下にその説明を
行なう。

第９図（ａ）はＡＴ板型水晶振動子を発振子とする水晶
発振回路の温度特性を示すグラフであり、横軸（（温度
Ｔをとり縦軸に発振周波数の温度依存誤差ΔＦを示しで
ある。第９図（ａ）のグラフに示されろ通りＡＴ板ｆｌ
、！Ｉ水晶振動子によろ水晶発振回路の温度特性は温度
Ｔ１における極大値ＦＰ。

と温度Ｔ２における極小値Ｉｉ’　Ｐ　、、どを有し、
概略３次関数となる。

第９図（ｂ）は、第９図（ａ）のような温度特性を有す
る水晶発振回路を塩度補償する場合の補正値Ｑを縦軸に
とり、温度Ｔを横軸（（とった温度補償プログラムを示
すグラフである。第９図の（ａ）と（ｂ）のグラフは横
軸（Ｔ軸）に関し線対称であり、温度特性の１参大値Ｆ
Ｐ、に対して補正値Ｑは袷小値ＱＰ１をとり、塩度特性
の極小値ＦＰ２に対して補正値Ｑは極大値Ｑ　Ｐ　２を
とる。

第１０図は、第９図（ｂ）の横軸を示す温度Ｔヲ（７）
式で与えらＪ′１．る関１系の下にＣＲＲ振回路から一
定時間内て出力されるパルス数ＮＶＣ変換して表わした
グラフである。ここでパルス数Ｎ１及びＮ２はそノＬそ
れ補正値Ｑの極小値ＱＰ、及び陰火ｈｌＩＱ　ｐ　、を
与える乙］ｉ＾度Ｔ１及びＴ２においてＣＲ発発註回路
一定時間内に出力するパルスの数である。第１０図のよ
うにＡＴ板型水晶振動子による発振回路の補正値ＱはＣ
ＲＲ振回路の出力パルス数ＮＫ対して一意て定まるので
、パルス数Ｎ乞計数するカウンタに折れ線特性を持たせ
ることにより、該カウンタの語数結果を補正値Ｑに近似
させることができる。

第１１図は、ＡＴ板型水晶振動子による発振回路を時間
基鋸信号発生源とする水晶時計の温度補償回路を示すブ
ロック線図であり、本発明の第２の実施例である。本実
施例においてＣＲＲ振回路６、可変分周回路７、アップ
ダウンカウンタ８、ＲＯＭ９、時間基準信号調整回路１
２、時計回路１６、及びタイミング信号発生回路１４は
第４図の実施例に示したものと同様の機能を有する。た
たしＲＯＭ９の記憶内容はＡＴ板水晶振動子て見合って
プログラムされたデータｙが保持され、ており、又時計
回路１３は水晶振動子の違いｒともなう若干の相違点を
有する。

電力、８１３４図の実施例におけるＯ検出回路１０は２
個の極値検出回路（頂点検出回路）６６及び６８に置換
えられており、それぞれアップダウンカウンタ８の内容
数値が極小値ＱＰ、及び極大値ＱＰ２に達したことを検
出するようになって°いる。

極小値検出回路６６の出力１言号は第１の記憶手段３７
に伝えられて、アップダウンカウンタ８の内容数値カー
′極小値ＱＰ、を通過したことが記憶される。

又極大値検出回路３８の出力信号は第２の記憶手段３９
に伝えられて、アップダウンカウンタ８の内容数値が極
大値ＱＰ２を通過したことが記憶される。Ｒ＊　２個の
記憶手段６７及び６９の出力信号はＲＯＭ９のア、ドレ
ス信号として可変分周回路７０分周比設定に関与すると
同時に、エクスクル−／ブオア４０を′介してアップダ
ウンカウンタ８の、□１敗）Ｊ向設定人力瑞子に印加さ
れ、該アップダウンカウンタ８のｔ１数方向をダウンモ
ードからアップモードて変え更にもう一度ダウンモート
に変える」、うに作用する。このｄｌ−数方向の切り換
えは、第１　（１図のグラフに示さ凡るように１パルス
数Ｎに対１−る補正値Ｑの変化の勾配が、負の値から正
の飴に変ずヒし、更にもう一問負の１直に変化するのに
対応して抄り、温度て関する３次関数特性を発生するこ
とを可能としているのである。

以上に本発明による水晶時唱の篇ｊＷ袖償回路について
詳細な説明をしたが、本発明によれば温度センサーとし
て４１反めて優７′１．た特長を有するサーミスタを温
度センサーとして使用することが大変容易ｉＣ）＋−る
上て、水晶振動子の種類が音叉型であってもＡＴ板型で
あっても、そルそり、の特性知見合った温度補償回路が
容易に達成できる。しかも本発明の温度補償回路はサー
ミスタ以外の全ての要素を、時言」用Ｃ−ＭＯ８ＬＳＩ
と同一チップ上圧構成することが容易であり、したがっ
て回路の小型化と低価格化が達成できるのである。

又一般てビード型サーミスタと呼ばれる小球状のサーミ
スタは直径が１ｍｍ、Ｌｌ下であり、腕特訓の、Ｌうに
部品収納スペースが極めて大きな制約を受ける場合にお
いても大きな問題とならないのである。更如本発明の温
度補償回路においては、補正量を求めろためにＣＲＲ振
回路が動作づ−る時間は１／１６秒程度の短時間である
−にに、該ＣＲ発振回路とその周辺回路の消費電流の動
作時電流を最大１０μＡ８度に制限することができるの
で平均消費電力を０．１μＷ以下にすることができる。

このような数々の優り、　７′？：特徴を有する本発明
の温度補償回路に応用した水晶時計は、温度に対して極
めて安定な時間精度を有することは勿論であるが、同時
て、安価であり、電池寿命が長く、しかも小型でかつ薄
型の美しいテザインにすることができるのである。

−４、図面の簡単な説明 第１図は本発明に使用されるサーミスタを時定数抵抗に
含むＣＲＲ振回路の実施例を示す回路図でル〕す、ム”
　２　＋２（ａ）と第９図（ａ）はそれそノ主音叉Ｊ罵
す水晶振動子とＡＴ板板氷水晶振動子θ１清度特性を示
す各グラフであって横軸に温度を示し縦軸に周波数の？
’ｌＡ度依存誤差を示しており、第２図（ｂ）と第９図
（ｂ）はそれぞれ音叉型水晶振Ｑｉ！＋子とＡＴ板１ｆ
、ＩＪ水晶振動子とを用いた水晶発振回路の温度（へ存
課差の補正量と温度との関係７示す各グラフであって４
１４軸に温１．１を示し縦１１＋に補正はを示しており
、第３図と第１０図とはそ）１．そノを音叉型水晶振動
子とＡＴ板型水晶振動子とを用いた水晶発振回路の渦電
依存誤差の補正量とＣＲ発振回路から一定時間に出力さ
れるパルス数との関係を示す各グラフであって横軸如パ
ルス数を示し樅’１ｌｌｉ　ｖｃ補正量を示しており、
第７１図と第１１図とはそノ］、それ音叉型水晶振動子
とＡＴ板型水晶振動子とを用いた水晶時泪の、温度補償
回路の構成を示す各ブロック線図であり、第５図は第４
図のブロック線図の温度補償回路によって求められる温
度補償データを示すグラフであって横軸（Ｃパルス数＆
示り縦軸て温度補償データ７示し、第６図は第４図のグ
ロック線図馨より具体的に示した回路図であって本発明
の具体的実施例であり、第７図は第６図の回路の動作を
説明するための信号波形であり、第８図は第６図の回路
によって求めらｉｚる温１ｉ補償データを示すグラフで
あって横軸ｒパルス数ヲ示し縦ｌ１ｉ１１１に温１ｉ補
償データを示している。

１・・　ザーミスタ、 ２・・・・コンデンサ、 １１・・・記１意手段、 １５・・・水晶発振回路、 １６・・波形整形回路、 ２０・・タイミング信号発生回路、 ２２・・・レー　トマルチフライヤ、 ２６・・・］／８分周回路、 ２４・・・インパルス整形回路、 ２８・・・アップダウンカウンタ。

第１図 （Ｏ）（ｂ） 第２図 第３図 第４図 采５図 第７図 ５ 第８図 第１０図 第１１囚

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　水晶娠動了により副側１さｎた時間基？ｐ倍
   信号有−４−る電子時ｔ１において、すくなくとも、サ
   ーミスタを時定級↓１（抗に含むＣＲ発振回路と、該Ｃ
   Ｒ発振回路から出力でれる）Ｚレス信号を分周１−る可
   変分周回路と、該可変分周回路の分周比を指定する数値
   データを１１′ｌ力する読み出し専用メモリーと、前記
   可変分周回路から１１３力される／＜　）レス信号を計
   数してその内容数値乞前記読み出し専用メモＩＪ　−の
   アドレスデータとして出力するカウンタ回路と、時間２
   ！８阜信号調整回路と乞有し、前記ＣＲ発振回路を間歇
   的に動作させ、その動作中に該ＣＲ発振回路から出力さ
   ハ、ろパルス信号を、前記読み出し専用メモリーによっ
   て指定される分周比を有する前記可変分周回路によって
   分周Ｌ７、前記カウンタ回路ｆ　ｉｔ数し、核カウンタ
   回路の計数結果に基づいて前記時間基準信号調整回路に
   よって前記時間基準信号の温Ｈｙ依存誤差を補正するよ
   う如した水晶時開の温度補償回路。 （２、特許請求の範囲第１項記載の可変分周回路は７ビ
   ノト以トのデータ入力端子を有するレートマルチプライ
   ヤであることを特徴とした水晶時開の温度補償回路。 （３）！１、テ許請求の範囲第１項記載のカウンタ回路
   は、初期値をプリセットできるアップダウンカウンタと
   該アップダウンカウンタの計数方向を指定するメモリ一
   手段と、前記アップダウンカウンタの内容数値の゛侍定
   の値乞検出して前記メモリ一手段の情報を更新する頂点
   横用回路とを有していることを特徴とした水晶時計の淵
   度補償回路。