CN103412472B - 模拟电子钟 - Google Patents

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Abstract

提供一种模拟电子钟，其即使在电机负载时电池电压下降，水晶振荡电路也不会误工作。一种模拟电子钟，其特征在于，具备水晶振动器、振荡电路、分频电路、生成外接电机驱动脉冲的输出控制电路、定电压电路以及电池，定电压电路和输出控制电路由电池提供电源，振荡电路和分频电路是由定电压电路提供电源，定电压电路可将输出切换为第一定电压和第二定电压，第一定电压为绝对值小于电池电压的电压，第二定电压为低于电池电压的电压且为绝对值大于第一定电压的电压，在通常振荡时，定电压为第一定电压，在输出电机驱动脉冲期间，将定电压切换为第二定电压。

Description

模拟电子钟
技术领域
本发明涉及模拟电子钟，特别涉及电机驱动时的振荡电路的稳定工作。
背景技术
采用了在手表等中使用的水晶振荡电路的模拟电子钟，一般如图6所示，由水晶振动器60、半导体装置61、电机62以及电池63构成。还有，半导体装置61由以下组件构成：通过与外接水晶振动器60相组合而可以以稳定的频率振荡的振荡电路611，将从振荡电路611获得的基准时钟信号分频为期望频率的时钟信号的分频电路612，驱动振荡电路611和分频电路612的定电压电路610，以及用于使电机62工作的输出控制电路613。
在图7示出现有的模拟电子钟工作时的节点的波形。图7示出设VDD为接地电压的负电源的情况。因为在电池63和电机62中有电阻成份，所以在电机脉冲输出时，电池电压VSS下降由电机负载电流和电池内部电阻的乘积所决定的电压量ΔVSS。结束电机旋转并放开电机负载时，电池电压恢复到原来的电压，但在下次电机旋转时，同样地发生电压下降，以后将定期地重复电压下降。由于该电压下降ΔVSS，在驱动振荡电路611和分频电路612的定电压电路610的输出电压VREG也产生过渡性的电压下降ΔVREG。输出电压VREG为使振荡电路611和分频电路612的消耗电流变小，设定为尽量接近振荡电路611的振荡停止电压VDOS。输出电压VREG由于电压下降△VREG而以绝对值低于振荡停止电压VDOS时，振荡变成不稳定，最差的情况下会停止振荡。
对该问题，通过缓和电池电压的变动(200μs以上)，并且通过使电机等价电阻RL和电池内部电阻RB之比RL/RB为2以上，如图8所示，电池电压下降时的变动变得缓和，从而能够缓和输出电压VREG的变动量(例如，参照专利文献1)。
先行技术文献
专利文献1：日本特开昭63-182591号公报。
发明内容
但是，电池电压变动的缓和度是由电池自身的容量和内部电阻RB的时间常数来决定，因此，不能使用时间常数200μs以下的电池。还有，必须使电机等价电阻RL和电池内部电阻RB之比RL/RB为2以上，因此，所使用的电机和电池的组合受到限制。还有，上述定量值(电池变动时 )是基于实测结果的，但是，由于振荡电路的设计值的差异、半导体制造条件的差异等，也考虑到有必要重新核定上述定量值，不能一概而论地决定定量值。
本发明提供一种水晶振荡电路，其不限制所使用的电机和电池的组合，即使产生电机负载时的电池电压变动，也可得到稳定的振荡。本发明的特征在于，具备水晶振荡电路，该水晶振荡电路具备：产生基准时钟信号的振荡电路，将基准时钟信号分频为任意频率的时钟信号的分频电路，组合任意频率的时钟信号来生成用于驱动外接电机的电机脉冲的输出控制电路，以及输出定电压的定电压电路；定电压电路和所述输出控制电路由外接电池提供电源，振荡电路和分频电路由定电压电路提供电源，定电压可切换为第一定电压和第二定电压，第一定电压为绝对值小于电池电压的电压，第二定电压为低于电池电压且绝对值大于第一定电压的电压，在通常振荡时，定电压为第一定电压，在从即将输出电机脉冲之前到刚输出之后的期间，将定电压切换为所述第二定电压。
在本发明中，即使在施加了电机旋转时的电机负载的状态下，也得到稳定的振荡，而且不限制电池和电机的组合。
附图说明
图1是本实施方式的模拟电子钟电路的框图；
图2是本实施方式的模拟电子钟电路的工作说明图；
图3是本实施方式的定电压电路的电路图的一个例子；
图4是本实施方式的模拟电子钟电路的工作说明图；
图5是本实施方式的定电压电路的电路图的其它例子；
图6是现有的模拟电子钟电路的框图；
图7是现有的模拟电子钟电路的工作说明图；
图8是现有的模拟电子钟电路的工作说明图。
标号说明
10 水晶；11 半导体装置；12 电机；13 电池；110 定电压电路；111 振荡电路；112分频电路；113 输出控制电路；30、50 电流源。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。
图1是本发明的模拟电子钟电路的框图。该模拟电子钟电路由水晶10、半导体装置11、电机12以及电池13构成。还有，半导体装置11由以下组件构成：振荡电路111，将从振荡电路111获得的基准时钟信号分频为期望频率的时钟信号的分频电路112，驱动振荡电路111和分频电路112的定电压电路110，以及用于使电机12工作的输出控制电路113。另外，输出控制电路113输出使电机12工作的电机脉冲，并在电机脉冲输出期间前后，向定电压电路110输出用于切换定电压电路110的输出电压VREG的电压值的控制信号φ1。
接着，对模拟电子钟电路的工作进行说明。图2为与模拟电子钟电路工作有关的节点的波形，示出将VDD作为接地电压的负电源的情况。
时间t<t1的期间为不驱动电机而在内部进行计时工作的通常工作时间。在此时，电池电压VSS为VSS1，定电压电路110的输出电压VREG为VREG1。为了振荡电路111和分频电路112的低消耗电流化，VREG1设定为绝对值略大于振荡电路111的振荡停止电压VDOS的电压值（|VREG1|>|VDOS|）。
t1<t<t2期间为即将输出电机脉冲的期间。在t1时机，通过使控制信号φ1从低电平变为高电平，将VREG切换为VREG2。VREG2为绝对值大于VREG1且绝对值小于VSS1的电压（|VSS1| > |VREG2| > |VREG1|）。
t2<t<t3期间为输出电机脉冲的期间。通过输出电机脉冲，产生由电机12的负载电流和电池13的内部电阻的乘积所决定的电压下降ΔVSS，从而VSS下降到VSS2（|VSS2|＝|VSS1|－|ΔVSS|）。通过VSS的从VSS1向VSS2急剧变化，定电压电路110的响应延迟，从而在VREG产生过渡性的电压下降ΔVREG。VREG2通过设定为满足|VREG2|－|ΔVREG|>|VDOS丨，即使产生ΔVREG也保证振荡电路111继续进行稳定的振荡。
t3<t<t4期间为刚输出电机脉冲之后的期间。在t4时机，通过控制信号φ1从高电平变为低电平，将VREG从VREG2切换为VREG1。由此，振荡电路111和分频电路112以低消耗进行工作，直到伴随下次电机脉冲输出的输出电压VREG的切换为止。
以后，在输出电机脉冲的时机持续地重复一系列上述工作。
在t1<t<t4期间，将VREG临时从VREG1切换到VREG2。在此影响下，在t1<t<t4期间振荡电路111和分频电路112的工作电流将增加，振荡频率也发生变化，虽然变化微小。但是，例如电机脉冲输出的周期为1s、切换到VREG2的期间为数ms，因此，其影响消减到1/100~1/1000，几乎能够忽略。在图2中设t1<t<t2的期间来进行了工作说明，但是，也可省略t1<t<t2期间，并在t2时机将VREG从VREG1切换为VREG2。还有，在图2中设t3<t<t4的期间来进行了工作说明，但是，也可省略t3<t<t4的期间，并在t3时机将VREG从VREG2切换到VREG1。
在图3示出本实施方式的定电压电路110的结构例。控制信号φ1X为控制信号φ1的反相信号。在控制信号φ1为低电平时，由晶体管N36和P36构成的开关成为导通，晶体管N34短路。VREG成为由晶体管P31的栅极-源极间电压和晶体管N33的栅极-源极间电压之和来决定的VREG1。另一方面，在φ1控制信号为高电平时，由晶体管N36和P36构成的开关成为截止，晶体管N34不短路。VREG成为由晶体管P31的栅极-源极间电压和晶体管N33的栅极-源极间电压以及N34的栅极-源极间电压之和来决定的VREG2。
另外，在模拟电子钟中，作为使振荡电路111启动振荡的一种方法，有对振荡电路111施加振荡开始电压VBUP的方法，该振荡开始电压VBUP的绝对值大于用于以低消耗继续振荡的VREG。在具备VBUP产生电路的情况下，也能够使VBUP作为VREG2而利用。此时，能够更加简化电路。
还有，能够设定电压电路110的输出电压VREG的第二输出电压VREG2为VSS。在图4示出与该情况的工作有关的节点的波形。
在图5示出本实施方式的定电压电路110的其它结构例。控制信号φ1X为控制信号φ1的反相信号。在控制信号φ1为低电平时，由晶体管N55和P56所构成的开关成为导通，晶体管P57成为截止。VREG成为由晶体管P51的栅极-源极间电压和晶体管N53栅极-源极间电压之和来决定的VREG1。
另一方面，在φ1控制信号为高电平时，由晶体管N55和P56所构成的开关成为截止，晶体管P57成为导通，晶体管N54为全面导通，从而VREG2成为VSS。

Claims (3)

1.一种模拟电子钟，其特征在于，
具备水晶振动器、振荡电路、分频电路、定电压电路、电机、输出电机驱动脉冲的输出控制电路以及电池；
所述定电压电路和所述输出控制电路由所述电池提供电源，
所述振荡电路和所述分频电路由所述定电压电路所产生的定电压来提供电源，
所述定电压可切换为第一定电压和第二定电压，
所述第一定电压为绝对值小于电池电压的绝对值的电压，
所述第二定电压为绝对值大于所述第一定电压的绝对值且绝对值小于所述电池电压的绝对值的电压，
在通常振荡时，所述定电压为第一定电压，
在所述电机驱动脉冲输出时，将所述定电压切换为所述第二定电压。
2.如权利要求1所述的模拟电子钟，其特征在于，所述定电压在所述电机驱动脉冲的输出开始时间之前，从所述第一定电压切换为所述第二定电压。
3.如权利要求1或权利要求2所述的模拟电子钟，其特征在于，所述定电压在所述电机驱动脉冲的输出结束时间之后，从所述第二定电压切换为所述第一定电压。
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