JP2009038432A

JP2009038432A - 温度補償型発振回路、リアルタイムクロック装置および電子機器

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Publication number: JP2009038432A
Application number: JP2007198513A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Ogiwara; 勤荻原
Original assignee: Miyazaki Epson Corp
Current assignee: Miyazaki Epson Corp
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2027-07-31
Also published as: JP5228392B2

Abstract

【課題】不具合の発生を記録する温度補償型発振回路、リアルタイムクロック装置および電子機器を提供する。
【解決手段】温度補償型発振回路１０は、圧電振動子１４と、これに接続されクロック信号を出力する発振回路１２と、圧電振動子１４の周囲温度の測定結果をディジタル信号である周囲温度ディジタル信号に変換し出力するＡＤＣ２４と、周囲温度ディジタル信号に基づいて発振回路１２のクロック信号の発振周波数を調整する補償回路３８と、温度補償フラグ４４を保持するレジスタ４０と、外部から供給される供給電圧が予め設定された基準電圧以下であることを検出する第１低電圧検出回路２８とを備えている。温度補償型発振回路１０は、第１低電圧検出回路２８で基準電圧以下の供給電圧を検出した場合、補償回路３８の発振周波数を調整する動作を停止させるとともに、温度補償フラグ４４の値を補償回路３８による補償動作が停止したことを示す値に変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度補償型発振回路、リアルタイムクロック装置および電子機器に関するものである。

リアルタイムクロック装置は、発振器から入力したクロック信号を分周して１［Ｈｚ］の周波数を得て、これを計時に利用している。発振器は、圧電振動子と発振回路を備えており、発振回路から圧電振動子に電気信号を供給して圧電振動子を振動させ、発振回路と圧電振動子の間で信号を増幅することにより発振して、クロック信号として出力している。

ところで圧電振動子は、周囲温度が変わると振動する周波数が変化するので、圧電振動子の周囲温度の変化に伴って発振周波数も変化することになる。このためリアルタイムクロック装置では、時計精度を向上するために、圧電振動子の周囲温度にかかわらず一定の発振周波数を出力するよう温度補償型発振器を用いることがある。ここで、一般に、圧電振動子として音叉型振動子を用いるリアルタムクロック装置の場合、７０℃環境下では月に３分程度の遅れを生じるが、温度補償を行える音叉型振動子を用いれば誤差は数秒以下に抑えられる。なお温度補償型発振器を用いたリアルタイムクロック装置について開示したものには、特許文献１，２がある。

そして、このようなリアルタイムクロック装置を搭載した電子機器では、このシステムがダウンしても正確な計時動作を維持する必要があるため、メイン電源が落ちてもリアルタイムクロック装置がバックアップ電源で駆動するようになっているものがある。
特開２００７−６７６７５号公報特開２００７−６７６７６号公報

リアルタイムクロック装置や温度補償型発振器に供給される電源電圧が低下して、リアルタイムクロック装置や温度補償型発振器が正常に動作できなくなると、周波数の温度補償を正確に行えなくなったり、温度補償動作が止まったりすることになる。このときには、発振周波数が温度に対して一定でなくなるので、リアルタイムクロック装置で計時している時刻が狂ってしまい、正確な時刻を得られなくなっていた。

また温度補償型発振器がディジタル方式の場合、ディジタルで表された周囲温度の測定結果に１対１に対応した補正値を利用して、周波数を調整している。このときに圧電振動子の周囲温度が温度補償を行える温度の範囲外であると、この温度補償範囲の上限または下限の補正値を適用していたので、結果的に温度補償が不可能な状態になっていた。したがって、リアルタイムクロック装置で計時している時刻が狂ってしまい、正確な時刻を得られなくなっていた。

ところで、前述したように正確な時刻が得られなくなった場合でも、リアルタイムクロック装置単独では、現在の計時している時刻が正しいのか否かを判断できない。すなわち、以前に、リアルタイムクロック装置に前述した不具合が発生して、正確な計時ができなくなった場合でも、現在では不具合が復旧して再度計時している場合もある。このときには、過去に生じた不具合の分だけ、現在計時している時刻がずれることになるが、リアルタイムクロック装置には過去に生じた不具合が記録されていないので、現在計時している時刻が正確なのか否かを判断できない。

また前述したものと同様のことは温度補償型発振器に対しても当てはまる。すなわち温度補償型発振器は、様々な電子機器に利用されているが、温度補償を行えなかったときには、一定の周波数のクロック信号を出力できなくなる。この場合、他の電子部品に影響を与えることになるが、温度補償型発振器単独では、温度補償を行えなかった時があるのか否か判断できず、他の電子部品に悪影響を及ぼしていた可能性があることを検出できなかった。

本発明は、不具合の発生を記録する温度補償型発振回路、リアルタイムクロック装置および電子機器を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］外部から供給される供給電圧により動作する温度補償型発振回路であって、圧電振動子と、前記圧電振動子に接続されクロック信号を出力する発振回路と、前記圧電振動子の周囲温度の測定結果をディジタル信号である周囲温度ディジタル信号に変換し出力するアナログ／ディジタル変換器と、前記周囲温度ディジタル信号に基づいて前記発振回路の前記クロック信号の発振周波数を調整する補償回路と、温度補償フラグを保持するレジスタと、前記供給電圧が予め設定された基準電圧以下であることを検出する第１低電圧検出回路と、を備え、前記第１低電圧検出回路で前記基準電圧以下の前記供給電圧を検出した場合、前記補償回路の前記発振周波数を調整する動作を停止させるとともに、前記温度補償フラグの値を前記補償回路による補償動作が停止したことを示す値に変更することを特徴とする温度補償型発振回路。

これにより供給電圧が低電圧になって温度補償動作が停止等したときに、不具合の発生を記録できる。そしてユーザが温度補償フラグを確認することにより、過去に温度補償を行っていないときが有れば、その温度補償を行っていなかったことを確認できる。なお本適用例における第１低電圧検出回路は、外部からの供給電圧が予め設定された基準電圧以下であることを検出しているが、この形態には、外部からの供給電圧が予め設定された基準電圧よりも小さいことを検出する形態も含まれる。

［適用例２］適用例１に記載の温度補償型発振回路であって、前記アナログ／ディジタル変換器は、前記周囲温度が温度補償範囲外であることを検出し、前記レジスタは、温度補償範囲外フラグを更に保持し、前記アナログ／ディジタル変換器で前記周囲温度が前記温度補償範囲外であることを検出した場合、前記温度補償範囲外フラグの値を前記周囲温度が前記温度補償範囲外であることを示す値に変更することを特徴とする温度補償型発振回路。
これにより圧電振動子の周囲温度が温度補償を行える温度範囲外になったときに、不具合の発生を記録できる。そしてユーザが温度補償範囲外フラグを確認することにより、過去に温度補償を行っていないときが有れば、その温度補償を行っていなかったことを確認できる。

［適用例３］適用例１または２に記載の温度補償型発振回路であって、前記クロック信号を入力し、前記クロック信号の周波数に合わせて間欠的に前記発振周波数を調整させてなる制御部を更に備えたことを特徴とする温度補償型発振回路。
これにより補正値決定回路の消費電流を低減できるので、温度補償型発振回路を低消費電力化できる。

［適用例４］適用例１ないし３のいずれかに記載の温度補償型発振回路を備えたリアルタイムクロック装置であって、前記発振回路の後段に接続され、前記クロック信号を分周する分周器と、前記分周器の後段に接続した時計・カレンダー回路と、前記供給電圧が予め設定された基準電圧以下であることを検出する第２低電圧検出回路と、前記レジスタは、低電圧フラグを更に保持し、前記第２低電圧検出回路に設定された前記基準電圧以下の前記供給電圧を検出した場合、前記低電圧フラグの値を前記基準電圧以下の前記供給電圧を検出したことを示す値に変更することを特徴とするリアルタイムクロック装置。
これにより圧電振動子の周囲温度が温度補償を行える温度範囲外になったときに、またリアルタイムクロック装置の各部へ供給される電源電圧が低電圧になったときに、それぞれの不具合の発生を記録できる。そしてユーザが各フラグを確認することにより、過去に温度補償を行っていないときが有れば、その温度補償を行っていなかったことを確認できる。なお本適用例における第２低電圧検出回路は、外部からの供給電圧が予め設定された基準電圧以下であることを検出しているが、この形態には、外部からの供給電圧が予め設定された基準電圧よりも小さいことを検出する形態も含まれる。

［適用例５］圧電振動子と、前記圧電振動子に接続されクロック信号を出力する発振回路と、前記発振回路の後段に接続し、前記クロック信号を分周し、互いに周期の異なる複数の分周信号を生成する分周器と、前記分周器の後段に接続し、計時を行う時計・カレンダー回路と、前記圧電振動子の周囲温度を測定してこの結果をディジタル信号である周囲温度ディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換器を有し、前記周囲温度ディジタル信号に１対１に対応した前記クロック信号の発振周波数の補正値を出力する補正値決定回路と、前記補正値決定回路から前記補正値を入力して、前記発振回路から出力する前記クロック信号の周波数を温度に対して一定に保つ周波数調整手段と、外部からの供給電圧が予め設定された第１基準電圧以下であることを検出する第１低電圧検出回路と、外部からの供給電圧が予め設定された第２基準電圧以下であることを検出する第２低電圧検出回路と、前記分周器の複数の前記分周信号を入力し、いずれか１つの前記分周信号を出力するセレクタと、前記セレクタおよび前記第１低電圧検出回路の後段に接続し、前記セレクタから入力した前記分周信号の周波数に合わせて前記補正値決定回路を間欠的に動作させる制御部であって、前記第１低電圧検出回路で前記第１基準電圧以下の前記供給電圧を検出した結果を入力すると前記補正値決定回路から前記補正値の出力を停止させる制御を行う制御部と、温度補償範囲外フラグ、温度補償フラグおよび低電圧フラグを保持するレジスタと、を備え、前記アナログ／ディジタル変換器は、前記周囲温度が温度補償範囲外であることを検出し、該検出の結果を補償範囲外信号として出力し、前記アナログ／ディジタル変換器で前記周囲温度が前記温度補償範囲外であることを検出した場合、前記温度補償範囲外フラグの値を前記周囲温度が前記温度補償範囲外であることを示す値に変更し、前記第１低電圧検出回路で前記給電電圧が前記第１基準電圧以下であることを検出した場合、前記温度補償フラグの値を前記第１基準電圧以下になったことを示す値に変更し、第２低電圧検出回路で前記供給電圧が前記第２基準電圧以下であることを検出した場合、前記低電圧フラグの値を前記第２基準電圧以下になったことを示す値に変更することを特徴とするリアルタイムクロック装置。

制御部は、第１低電圧検出回路で第１基準電圧以下であることを検出した場合、温度補償を停止させているので、温度補償フラグは、初期値から第１基準電圧以下になったことを示す値に変わると、供給電圧が低電圧になって温度補償動作が停止したことを示すことにもなる。これにより圧電振動子の周囲温度が温度補償を行える温度範囲外になったときに、またリアルタイムクロック装置の各部へ供給される電源電圧が低電圧になったときに、それぞれの不具合の発生を記録できる。そしてユーザが各フラグを確認することにより、過去に温度補償や計時を行っていないときが有れば、その温度補償や温度補償を行っていなかったことを確認できる。またフラグは事象毎に設けてあるので、計時が正確に行われなかった理由を判別でき、容易且つ迅速に不具合の理由を特定できる。なお本適用例における第１低電圧検出回路および第２低電圧検出回路は、外部からの供給電圧が予め設定された基準電圧以下であることを検出しているが、この形態には、外部からの供給電圧が予め設定された基準電圧よりも小さいことを検出する形態も含まれる。

［適用例６］適用例４または５に記載のリアルタイムクロック装置を備えた電子機器であって、前記リアルタイムクロック装置の外部に演算処理装置を設けて、前記レジスタおよび前記時計・カレンダー回路と前記演算処理装置とが通信可能に接続しており、前記演算処理装置は、前記レジスタが保持する前記温度補償範囲外フラグ、温度補償フラグおよび低電圧フラグのうち少なくともいずれか１つのフラグが初期値から変更した値を検出すると、タイムサーバから時刻情報を入力して、この時刻情報を前記時計・カレンダー回路に設定してなることを特徴とする電子機器。
これによりリアルタイムクロック装置で計時している時刻がずれたとしても、フラグの値が初期値から変更されていることを確認したユーザは、時計・カレンダー回路に正しい時刻情報を設定できるので、時刻のずれを修正できる。

以下に、本発明に係る温度補償型発振回路、リアルタイムクロック装置および電子機器の実施形態について説明する。まず第１の実施形態について説明する。第１の実施形態では、温度補償型発振回路について説明する。図１は温度補償型発振回路の構成を説明するブロック図である。温度補償型発振回路１０は、発振回路１２、補正値決定回路２０、ラッチ１６、制御部１８およびレジスタ４０を主に備えている。

発振回路１２は、圧電振動子１４に接続されている。この圧電振動子１４は、発振回路１２から電気信号を入力すると、一定の周波数で振動する。そして発振回路１２は、圧電振動子１４との間で信号を増幅して発振することにより、圧電振動子１４が振動している周波数と同一の周波数のクロック信号を出力する。この発振回路１２には、周波数調整手段が接続している。この周波数調整手段は、発振回路１２から出力するクロック信号の周波数を温度に対して一定に保つように動作している。このような温度補償を行う周波数調整手段の一例としては、容量アレイがある。

図２は容量アレイの説明図である。容量アレイ３０は、コンデンサ３２とスイッチ３４を直列に接続して、その一端を接地したものを複数有し、各他端をそれぞれ接続した構成となっている。そして前記他端は、圧電振動子１４に接続している。このような容量アレイ３０に設けられるコンデンサ３２は、互いの容量値が異なるようになっている。またスイッチ３４には補正値が入力するようになっており、補正値によって各スイッチ３４がオンまたはオフするようになっている。このためスイッチ３４がオンになると、このスイッチ３４に直列接続したコンデンサ３２が圧電振動子１４に接続することになる。このように補正値によって、各スイッチ３４のオン／オフを制御して、所望のコンデンサ３２を圧電振動子１４（発振回路１２）に接続することにより、発振回路１２の付加容量が変わり発振周波数を変えている。

また図１に示す補正値決定回路２０は、温度センサ２２、アナログ／ディジタル変換器２４（以下「ＡＤＣ２４」という。）、記憶部２６および第１低電圧検出回路２８を備えている。温度センサ２２は、圧電振動子１４の温度（周囲温度）を測定して、この測定結果をアナログ信号で出力している。ＡＤＣ２４は、温度センサ２２からアナログ信号を入力すると、これをディジタル信号である周囲温度ディジタル信号に変換して出力している。このときＡＤＣ２４は、温度センサ２２で測定した温度が補正値決定回路２０で温度補償を行える温度範囲外の場合、補償範囲外信号を出力している。

記憶部２６は、アドレス値と補正値を１対１に対応付けた補正テーブルを予め記憶している。そして記憶部２６は、アドレス値として、ＡＤＣ２４から周囲温度ディジタル信号を入力すると、このアドレス値に対応した補正値を補正テーブルから読み出して、この補正値を出力している。

また補正値決定回路２０は、第１低電圧検出回路２８を備えている。第１低電圧検出回路２８は、温度補償型発振回路１０の外部から供給された電源電圧ＶＤＤが、予め設定されている基準電圧Ｖｔｈ１以下であることを検出して、この検出結果を出力している。この基準電圧Ｖｔｈ１は、温度補償型発振回路１０の動作電圧に応じて適宜設定すればよい。例えば、供給電圧ＶＤＤがある電圧値以下になって、補正値決定回路２０の動作が不安定になるときの前記電圧値を基準電圧Ｖｔｈ１として設定すればよい。

このような補正値決定回路２０の後段には、ラッチ１６、レジスタ４０および制御部１８が接続している。ラッチ１６は、記憶部２６に接続しており、この記憶部２６から補正値を入力して記憶するようになっている。そしてラッチ１６は、記憶した補正値を、新たな補正値が入力されるまで保持し続けている。このラッチ１６は、容量アレイ３０に接続しており、記憶した補正値を容量アレイ３０に出力している。なお記憶部２６、ラッチ１６および容量アレイ３０（周波数調整手段）は、補償回路３８を構成している。この補償回路３８は、周囲温度ディジタル信号に基づいて、クロック信号の発振周波数を調整するものである。

またレジスタ４０は、ＡＤＣ２４および制御部１８に接続しており、温度補償範囲外フラグ４２および温度補償フラグ４４を保持している。この温度補償範囲外フラグ４２は、ＡＤＣ２４から補償範囲外信号を入力するようになっており、この補償範囲外信号を入力すると温度補償範囲外フラグ４２を立てるようになっている。また温度補償フラグ４４は、制御部１８を介して、第１低電圧検出回路２８の判断結果を入力するようになっており、第１低電圧検出回路２８において供給電圧ＶＤＤが基準電圧Ｖｔｈ１以下になったときに温度補償フラグ４４を立てるようになっている。具体的には、制御部１８が、第１低電圧検出回路２８の検出結果に応じて、温度補償フラグ４４を変更する。そして温度補償範囲外フラグ４２が立った場合の一例としては、予め初期値として設定されている値「０」が、圧電振動子１４の周囲温度が温度補償範囲外であることを示す値「１」に変わればよい。また温度補償フラグ４４が立った場合の一例としては、予め初期値として設定されている値「０」が、補償回路３８による補償動作が停止したことを示す値「１」に変わればよい。

また制御部１８は、第１低電圧検出回路２８に接続している。そして制御部１８は、第１低電圧検出回路２８において供給電圧ＶＤＤが基準電圧Ｖｔｈ１以下になったときに、補正値決定回路２０で補正値を決定しないようにしている。例えば、制御部１８は、温度センサ２２、ＡＤＣ２４および記憶部２６の動作をさせないようにして、記憶部２６から補正値が出力しないようにしている。すなわち補償回路３８の発振周波数を調整する動作を停止させている。

また制御部１８は、タイミング信号を入力して、このタイミング信号の周波数に合わせて補正値決定回路２０を間欠的に動作させるとともに、ラッチ１６を制御している。このタイミング信号には、発振回路１２が出力したクロック信号を用いることができ、またクロック信号を分周したものを用いることもできる。具体的な一例としては、圧電振動子１４が３２．７６８［ｋＨｚ］で振動する音叉型振動子の場合、３２．７６８［ｋＨｚ］のクロック信号を１［Ｈｚ］まで分周して、この１［Ｈｚ］の信号をタイミング信号として用いればよい。しがたって、この具体例では、補正値決定回路２０が１秒毎に間欠的に動作して、この間欠的に動作したときの補正値がラッチ１６に記憶され、この補正値に基づいて容量アレイ３０が調整されて発振回路１２の発振周波数が温度補償される。

次に、温度補償型発振回路１０における不具合を記録する動作について説明する。温度補償型発振回路１０は、外部から電圧ＶＤＤの供給を受けて動作している。制御部１８は、タイミング信号を入力して、このタイミング信号の周波数に合わせて、補正値決定回路２０を構成する少なくともＡＤＣ２４および記憶部２６を間欠的に動作させて、補正値を間欠的に出力している。すなわち補正値決定回路２０は、温度センサ２２で圧電振動子１４の周囲温度を測定して、この測定結果をＡＤＣ２４に入力して、温度の測定結果を示す周囲温度ディジタル信号を出力している。

このときＡＤＣ２４は、記憶部２６に記憶してある補正テーブルの温度範囲よりも外側の測定結果を入力すると、その温度範囲の上限または下限の補正値を適用して、これを補償範囲外信号として出力する。すなわち周囲温度の測定結果が補正テーブルの温度範囲よりも大きければ、この温度範囲の上限の補正値を適用し、周囲温度の測定結果が補正テーブルの温度範囲よりも小さければ、この温度範囲の下限の補正値を適用して、これを補償範囲外信号として出力する。そして補償範囲外信号がレジスタ４０内の温度補償範囲外フラグ４２に入力すると、この温度補償範囲外フラグ４２が立つ。温度補償範囲外フラグ４２は一度セットされると、外部からクリア操作されなければ立ったままとなる。

また第１低電圧検出回路２８は、温度補償型発振回路１０に供給された電圧ＶＤＤの一部を入力して、この供給電圧ＶＤＤが基準電圧Ｖｔｈ１以下であるか否かを判断している。この判断は、補正値決定回路２０が動作すると、すなわち温度補償動作が起動すると、第１低電圧検出回路２８も起動するので、少なくともこの起動時に行えばよい。そして第１低電圧検出回路２８における判断の結果、供給電圧ＶＤＤが基準電圧Ｖｔｈ１以下になっていれば、温度補償フラグ４４を立てる。温度補償フラグ４４は一度セットされると、外部からクリア操作されなければ立ったままとなる。

そして温度センサ２２で測定した圧電振動子１４の周囲温度が、補正テーブルの温度範囲外になったとき、および第１低電圧検出回路２８で供給電圧ＶＤＤが基準電圧Ｖｔｈ１以下のときには、補正値決定回路２０から補正値が出力しないので、ラッチ１６には新しい補正値が記憶されることはない。すなわち圧電振動子１４の周囲温度に追従して、補償回路３８が発振回路１２の発振周波数を調整する動作を停止している。したがって温度補償型発振回路１０は、前回ラッチ１６に記憶した補正値を用いて発振周波数の調整を行うので、圧電振動子１４の周囲温度に追従して調整されていないクロック信号を出力する。

このように温度補償型発振回路１０が不具合の発生を記録するようになっているので、ユーザが温度補償型発振回路１０のレジスタ４０へフラグチェックに行けば、一度でも温度補償動作に失敗したか否かを判別できる。そして温度補償型発振回路１０において温度補償の不具合の発生を確認したユーザは、各フラグ４２，４４のクリア操作をすれば、次に不具合が発生したときにこれを確認することができる。

このような温度補償型発振回路１０は、圧電振動子１４の周囲温度が温度補償を行える温度範囲外になったときに、また供給電圧ＶＤＤが低電圧になったときに、不具合の発生を記録できる。このためユーザが温度補償型発振回路１０に接続したときに温度補償を行っていたとしても、過去に温度補償を行っていないときが有れば、温度補償を行っていなかったことを確認できる。

また温度補償型発振回路１０は、温度補償範囲外フラグ４２および温度補償フラグ４４を備えているので、温度補償できなかった理由として、温度補償範囲外の温度が測定されたことと、補正値決定回路２０を動作させる電圧が供給されなかったことの理由を判別できる。よって容易且つ迅速に、不具合箇所を特定できる。

また温度補償型発振回路１０が電子機器に搭載された場合、電子機器から温度補償型発振回路１０へのメイン電源の供給が停止しても、温度補償型発振回路１０を動作させてクロック信号を出力させたいときがある。このようなときは、温度補償型発振回路１０へ供給される電源電圧を、メイン電源からバックアップ電源に切り替えればよい。ところがバックアップ電源には、一次電池や二次電池等が用いられる場合があり、これらの電池を使用していると、徐々に電圧が降下していき、バックアップ電源の供給を受けている電子部品の動作が停止してしまう。このような場合でも、本実施形態に係る温度補償型発振回路１０では、不具合の発生を記録できる。すなわちメイン電源からバックアップ電源に移行して後に、バックアップ電源の電源電圧が基準電圧Ｖｔｈ１以下になるときでも、温度補償フラグ４４を立てて不具合の発生があったことを知らせることができる。
また温度補償型発振回路１０は、補正値決定回路２０が間欠的に動作するので、消費電力を低減できる。

次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、リアルタイムクロック装置および電子機器について説明する。なお第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の構成部分に同番号を付し、その説明を省略または簡略する。図３はリアルタイムクロック装置の構成を説明するブロック図である。リアルタイムクロック装置５０は、温度補償型発振回路１０およびリアルタイムクロック回路５２を備えており、源振に容量緩急による周波数調整を用いた形態となっている。図３に示す温度補償型発振回路１０は、第１の実施形態で説明した温度補償型発振回路１０と同様の構成であるが、レジスタを備えていない点で異なっている。

またリアルタイムクロック回路５２は、第２低電圧検出回路５４、レジスタ４０、計時回路６０、セレクタ５６およびインターフェース５８を備えている、第２低電圧検出回路５４は、リアルタイムクロック装置５０の外部からリアルタイムクロック回路５２に供給された電源電圧ＶＤＤが、予め設定されている基準電圧（第２基準電圧）Ｖｔｈ２以下であることを検出して、この検出結果を出力している。この基準電圧Ｖｔｈ２は、リアルタイムクロック回路５２の動作電圧に応じて適宜設定すればよい。例えば、供給電圧ＶＤＤがある電圧値以下になって、リアルタイムクロック回路５２の動作が不安定になるときの前記電圧値を基準電圧Ｖｔｈ２として設定すればよい。また基準電圧Ｖｔｈ２として、発振回路１２の発振停止電圧近傍の値に設定してもよい。これにより、リアルタイムクロック装置５０のユーザは、計時データにずれが生じた原因を特定することができる。

レジスタ４０は、温度補償範囲外フラグ４２、温度補償フラグ４４および低電圧フラグ４６を保持している。温度補償範囲外フラグ４２は、温度補償型発振回路１０のＡＤＣ２４の後段に接続している。この温度補償範囲外フラグ４２は、補償範囲外信号を入力するとフラグを立てるようになっている。また温度補償フラグ４４は、温度補償型発振回路１０の制御部１８を介して第１低電圧検出回路２８の後段に接続している。この温度補償フラグ４４は、リアルタイムクロック装置５０の外部から温度補償型発振回路１０に供給された電源電圧ＶＤＤが基準電圧（第１基準電圧）Ｖｔｈ１以下になったときにフラグを立てるようになっている。

なお温度補償型発振回路１０は、リアルタイムクロック回路５２よりも動作電圧が大きい場合がある。この場合の一例としては、温度補償型発振回路１０に約２［Ｖ］の電源電圧が供給され、リアルタイムクロック回路５２に約１［Ｖ］の電源電圧が供給される。したがって、この場合、第１低電圧検出回路２８に設定される基準電圧Ｖｔｈ１は、第２低電圧検出回路５４に設定される基準電圧Ｖｔｈ２よりも大きな値に設定してあればよい。

さらにレジスタ４０の低電圧フラグ４６は、リアルタイムクロック回路５２の第２低電圧検出回路５４の後段に接続している。この低電圧フラグ４６は、第２低電圧検出回路５４から判断結果を入力するようになっており、第２低電圧検出回路５４において供給電圧ＶＤＤが基準電圧Ｖｔｈ２以下になったときにフラグを立てるようになっている。そして低電圧フラグ４６が立った場合の一例としては、予め初期値として設定されている値「０」が、第２基準電圧以下の供給電圧を検出したことを示す値「１」に変わればよい。この低電圧フラグ４６は一度セットされると、外部からクリア操作されなければ立ったままとなる。

計時回路６０は、分周回路６２および時計・カレンダー回路６４を備えている。分周回路６２は、発振回路１２の後段に接続しており、発振回路１２からクロック信号を入力して分周している。例えば、分周回路６２は、発振周波数が３２．７６８［ｋＨｚ］のクロック信号を入力する場合、これを複数の段階に分けて分周を行い、１［Ｈｚ］の分周信号を出力している。分周の具体的な一例としては、分周回路６２に直列に接続した複数の１／２分周回路を形成することにより、３２．７６８［ｋＨｚ］のクロック信号が、１６．３８４［ｋＨｚ］、８．１９２［ｋＨｚ］、・・・６４［Ｈｚ］、３２［Ｈｚ］、１６［Ｈｚ］、８［Ｈｚ］、４［Ｈｚ］、２［Ｈｚ］、１［Ｈｚ］というように互いに周波数の異なる複数の分周信号を生成する。そして時計・カレンダー回路６４は、分周回路６２から分周信号を入力して、時刻の計時を行っている。例えば、時計・カレンダー回路６４は、１［Ｈｚ］の分周信号を入力して、秒、分、時、曜、日、月、年の時刻を計時して、これを記憶している。

またセレクタ５６は、分周回路６２に接続しており、この分周回路６２においてクロック信号を複数の段階に分周した分周信号の一部を入力している。具体的な一例としては、発振周波数が３２．７６８［ｋＨｚ］のクロック信号を分周して、１［Ｈｚ］の分周信号を得ている場合、２［Ｈｚ］の分周信号および１［Ｈｚ］の分周信号をセレクタ５６に入力するようになっている。なおセレクタ５６が入力する分周信号は、２つに限定されることはなく３つ以上の異なる周波数の分周信号を入力してもよく、隣り合う周波数の分周信号だけでなく、離れた周波数の分周信号を入力してもよい。この一例としては、セレクタ５６は、１６［Ｈｚ］、４［Ｈｚ］、１［Ｈｚ］の各分周信号を入力する構成であってもよい。

そしてセレクタ５６は、レジスタ４０によって、入力した複数の分周信号のうちからいずれか１つを選択するようになっている。なおレジスタ４０は、リアルタイムクロック装置５０の外部からインターフェース５８を介して入力された選択設定によって、セレクタ５６に入力する分周信号を選択するようになっている。この選択設定は、ユーザが適宜設定できるようになっていればよい。そしてレジスタ４０の後段は、温度補償型発振回路１０の制御部１８に接続しており、レジスタ４０によって選択された分周信号がタイミング信号として制御部１８に入力する。
インターフェース５８は、リアルタイムクロック装置５０の外部との通信を行う回路となっており、時計・カレンダー回路６４およびレジスタ４０に接続している。

そしてリアルタイムクロック装置５０が搭載される電子機器には、演算処理装置７０（以下「ＣＰＵ７０」という。）を備えている。このＣＰＵ７０は、インターフェース５８を介して、時計・カレンダー回路６４やレジスタ４０と通信できるようになっている。また前記電子機器の内部に、または前記電子機器とネットワークを介して接続した、現在時刻を備えたタイムサーバ７２が設けてある。なお図３に示す場合では、ＣＰＵ７０、すなわち電子機器とタイムサーバ７２とは、ネットワーク７４を介して接続している。

次に、リアルタイムクロック装置５０における不具合を記録する動作について説明する。まずリアルタイムクロック回路５２で不具合が発生した場合、すなわち第２リアルタイムクロック回路５２に供給される電圧ＶＤＤが第２低電圧検出回路５４に設定されている基準電圧Ｖｔｈ２以下になると、これを第２低電圧検出回路５４が検出して、低電圧フラグ４６を立てる。そしてリアルタイムクロック回路５２では、これに供給される電圧ＶＤＤが低下しても、そのまま計時回路６０で時刻の計時を行うことになる。

また温度補償型発振回路１０で不具合が発生した場合は、第１の実施形態と同様の処理を行えばよい。すなわち温度補償範囲外フラグ４２を立てたり、温度補償フラグ４４を立てたりすればよい。そして温度補償型発振回路１０では、この内部で不具合が発生すると、第１の実施形態で説明したように、補正値決定回路２０から補正値を出力することがなく、ラッチ１６に記憶してある補正値を利用して温度補償を行うことになる。

そして前述したように、リアルタイムクロック回路５２および温度補償型発振回路１０で不具合が発生した場合は、リアルタイムクロック回路５２で計時している時刻にずれが生じる。しかし不具合が発生した場合、少なくともいずれか１つのフラグを立てて不具合の発生を記録しているので、インターフェース５８を介してレジスタ４０にアクセスしたＣＰＵ７０が各フラグ４２，４４，４６を確認することにより、不具合の発生があったことを確認できることになる。

なおリアルタイムクロック装置５０は電子機器に搭載されて、それに時刻データを供給しているので、電子機器が何らかの理由によりシステムダウンしたときでも、リアルタイムクロック装置５０は計時を行っている必要がある。したがって電子機器に電源電圧が供給されなくなってシステムダウンしたときでも、リアルタイムクロック装置５０は、電子機器に搭載されたバックアップ電源から電源電圧が供給されるようになっている。ところがバックアップ電源には、一次電池や二次電池等が用いられる場合があり、これらの電池を使用していると、徐々に電圧が降下していき、バックアップ電源の供給を受けている電子部品の動作が停止してしまう。このような場合でも、本実施形態に係るリアルタイムクロック装置５０では、不具合の発生を記録できる。

図４は温度補償フラグおよび低電圧フラグが立つときの説明図である。図４の上側に示すグラフは、バックアップ電源からリアルタイムクロック装置５０に供給される電源電圧ＶＤＤと、時間ｔとの関係を示している。図４に示す場合、メイン電源からバックアップ電源に切り替わった初期段階では、バックアップ電源からリアルタイムクロック装置５０に供給される電圧ＶＤＤは、リアルタイムクロック装置５０の全体を動作させるのに十分な電圧値なので、第１低電圧検出回路２８および第２低電圧検出回路５４のどちらにおいても設定電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２よりも大きくなっている。したがって温度補償フラグ４４および低電圧フラグ４６はどちらも立ってなく、初期値「０」になっている。このときには温度補償型発振回路１０で温度補償が行われており、またリアルタイムクロック回路５２で計時が行われている。

そして時間が経過して、バックアップ電源の電圧値が降下して行くと、第１低電圧検出回路２８に設定してある基準電圧Ｖｔｈ１以下になる。これを第１低電圧検出回路２８が検出して、温度補償フラグ４４が立つ。これにより補正値決定回路２０から補正値が出力されなくなり、ラッチ１６に記憶される補正値が変更されなくなるので、圧電振動子１４の周囲温度に追従した正確な温度補償が行えなくなる。またリアルタイムクロック回路５２には、計時を確実に行える電源電圧ＶＤＤが供給されているが、温度補償されていない発振周波数のクロック信号が供給されるので、時刻の精度が低くなる可能性がある。

さらに時間が経過して、バックアップ電源の電圧値が降下して行くと、第２低電圧検出回路５４に設定してある基準電圧Ｖｔｈ２以下になる。これを第２低電圧検出回路５４が検出して、低電圧フラグ４６が立つ。これにより温度補償型発振回路１０およびリアルタイムクロック回路５２の動作も不安定になり、リアルタイムクロック回路５２において高精度でない計時を行い、さらには計時動作も停止する可能性もある。すなわちリアルタイムクロック装置５０の時刻データにずれが生じている可能性がある。このような不具合が発生した場合でも、リアルタイムクロック装置５０は、フラグ４２，４４，４６を立てて不具合の発生を記録している。したがってＣＰＵ７０は、バックアップ電源からメイン電源へ復帰した時に、インターフェース５８を介してレジスタ４０にアクセスして各フラグ４２，４４，４６を確認し、バックアップ電源が供給されているときに不具合の発生があったことを確認できることになる。すなわちＣＰＵ７０は、各フラグ４２，４４，４６を確認することにより、計時が高精度に保たれているかどうかを判断できることとなる。

そしてＣＰＵ７０は、各フラグ４２，４４，４６のうち１つでも立っていたときは、リアルタイムクロック装置５０が計時をして得た時刻について、修正が必要であるとする警告処理を行うことが可能になる。またＣＰＵ７０は、ネットワーク７４を介してタイムサーバ７２に接続して、タイムサーバ７２から現在時刻を入力し、インターフェース５８を介して時計・カレンダー回路６４に現在時刻を書き込み、リアルタイムクロック装置５０が計時している時刻を修正することができる。

このようなリアルタイムクロック装置５０は、圧電振動子１４の周囲温度が温度補償を行える温度範囲外になったときに、また温度補償型発振回路１０やリアルタイムクロック回路５２への供給電圧ＶＤＤが低電圧になったときに、それぞれ不具合の発生を記録できる。このためＣＰＵ７０がリアルタイムクロック装置５０に接続したときに計時を行っていたとしても、過去に温度補償や計時を行っていないときが有れば、この温度補償や計時を行っていなかったことを確認できる。またフラグ４２，４４，４６を確認することにより、温度補償可能な温度範囲外にリアルタイムクロック装置５０がさらされたのか、またバックアップ電源の交換が必要なのかを判別できる。

そして低電圧フラグ４６は、発振が停止するような電圧までの低下や発振そのものの停止を示している。しがたって、この低電圧フラグ４６が立つと、リアルタイムクロック回路５２の内容、例えばカレンダーや時刻、アラーム等の割り込み設定、付随するメモリ内容が消去されたことを示すので、即再設定が必要であることがわかる。

また温度補償フラグ４４は、不具合が発生すれば、低電圧フラグ４６よりも前の段階で立つことになる。そして温度補償フラグ４４が立ち、低電圧フラグ４６が立っていない状態では、リアルタイムクロック回路５２で計時している時刻が高精度ではないが、時刻がある程度の精度で計時されているので、電子機器はこの時刻データを利用できる。したがって温度補償フラグ４４を立てることによって警告を出しつつ、時刻データを記憶することに意味がある。さらにリアルタイムクロック装置５０は、温度補償範囲外フラグ４２を備えている。したがって計時が正確に行われなかった理由を判別できるので、容易且つ迅速に不具合箇所を特定できる。
なお本実施形態のリアルタイムクロック装置５０でも、温度補償型発振回路１０の補正値決定回路２０が間欠的に動作するので、消費電力を低減できる。

またレジスタ４０は、リアルタイムクロック回路５２内に設ける形態に限定されることはない。例えば、温度補償範囲外フラグ４２と温度補償フラグ４４を保持するレジスタを温度補償型発振回路１０に設けておき、低電圧フラグ４６を保持するレジスタをリアルタイムクロック回路５２に設けておいてもよい。また温度補償範囲外フラグ４２、温度補償フラグ４４および低電圧フラグ４６を保持するレジスタを温度補償型発振回路１０に設けておいてもよい。そしてこれらの場合でも、レジスタは、リアルタイムクロック装置５０の外部に設けたＣＰＵ７０等と通信できるようになっていればよい。

またリアルタイムクロック装置５０は、論理緩急方式を利用して計時を行うこともできる。図５は論理緩急方式のリアルタイムクロック装置の構成を説明するブロック図である。このリアルタイムクロック装置５０は、温度補償型発振回路１０およびリアルタイムクロック回路５２を備えている。温度補償型発振回路１０は、圧電振動子１４を備えた発振回路１２、補正値決定回路２０および制御部１８を備えている。そして補正値決定回路２０は、温度センサ２２、ＡＤＣ２４、記憶部２６および第１低電圧検出回路２８を備えている。この温度補償型発振回路１０は、周波数調整手段である容量アレイを備えていない。

またリアルタイムクロック回路５２は、計時回路６０、第２低電圧検出回路５４、レジスタ４０、セレクタ５６およびインターフェース５８を備えるとともに、ラッチ１６および周波数調整手段を備えている。レジスタ４０は、温度補償範囲外フラグ４２、温度補償フラグ４４および低電圧フラグ４６を保持している。

計時回路６０は、分周回路６８および時計・カレンダー回路６４を備えている。この分周回路６８は、発振回路１２の後段に接続しており、発振回路１２からクロック信号を入力して分周している。そして分周回路６８は、ラッチ１６に記憶された補正値を入力し、この補正値に応じて分周数を調整している。すなわち分周回路６８は、発振周波数のクロック信号を発振回路１２から入力するとともに、ラッチ１６から補正値を入力して、この補正値に１対１に対応した分周数でクロック信号を分周している。したがって分周回路６８が周波数調整手段を兼ねている。なお記憶部２６、ラッチ１６および前記周波数調整手段が補償回路を構成している。そして時計・カレンダー回路６４は、分周回路６８から入力した分周信号を利用して、計時を行っている。
このようなリアルタイムクロック装置５０でも、前述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

温度補償型発振回路の構成を説明するブロック図である。容量アレイの説明図である。リアルタイムクロック装置の構成を説明するブロック図である。温度補償フラグおよび低電圧フラグが立つときの説明図である。論理緩急方式のリアルタイムクロック装置の構成を説明するブロック図である。

符号の説明

１０………温度補償型発振回路、１２………発振回路、１４………圧電振動子、１８………制御部、２０………補正値決定回路、２４………アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）、２８………第１低電圧検出回路、３０………容量アレイ、４０………レジスタ、４２………温度補償範囲外フラグ、４４………温度補償フラグ、４６………低電圧フラグ、５０………リアルタイムクロック装置、５２………リアルタイムクロック回路、５４………第２低電圧検出回路、６０………計時回路、６２，６８………分周回路、７０………演算処理装置（ＣＰＵ）、７２………タイムサーバ。

Claims

外部から供給される供給電圧により動作する温度補償型発振回路であって、
圧電振動子と、
前記圧電振動子に接続されクロック信号を出力する発振回路と、
前記圧電振動子の周囲温度の測定結果をディジタル信号である周囲温度ディジタル信号に変換し出力するアナログ／ディジタル変換器と、
前記周囲温度ディジタル信号に基づいて前記発振回路の前記クロック信号の発振周波数を調整する補償回路と、
温度補償フラグを保持するレジスタと、
前記供給電圧が予め設定された基準電圧以下であることを検出する第１低電圧検出回路と、
を備え、
前記第１低電圧検出回路で前記基準電圧以下の前記供給電圧を検出した場合、前記補償回路の前記発振周波数を調整する動作を停止させるとともに、前記温度補償フラグの値を前記補償回路による補償動作が停止したことを示す値に変更することを特徴とする温度補償型発振回路。
請求項１に記載の温度補償型発振回路であって、
前記アナログ／ディジタル変換器は、前記周囲温度が温度補償範囲外であることを検出し、
前記レジスタは、温度補償範囲外フラグを更に保持し、
前記アナログ／ディジタル変換器で前記周囲温度が前記温度補償範囲外であることを検出した場合、前記温度補償範囲外フラグの値を前記周囲温度が前記温度補償範囲外であることを示す値に変更することを特徴とする温度補償型発振回路。
請求項１または２に記載の温度補償型発振回路であって、
前記クロック信号を入力し、前記クロック信号の周波数に合わせて間欠的に前記発振周波数を調整させてなる制御部を更に備えたことを特徴とする温度補償型発振回路。
請求項１ないし３のいずれかに記載の温度補償型発振回路を備えたリアルタイムクロック装置であって、
前記発振回路の後段に接続され、前記クロック信号を分周する分周器と、
前記分周器の後段に接続した時計・カレンダー回路と、
前記供給電圧が予め設定された基準電圧以下であることを検出する第２低電圧検出回路と、
前記レジスタは、低電圧フラグを更に保持し、
前記第２低電圧検出回路に設定された前記基準電圧以下の前記供給電圧を検出した場合、前記低電圧フラグの値を前記基準電圧以下の前記供給電圧を検出したことを示す値に変更することを特徴とするリアルタイムクロック装置。
圧電振動子と、
前記圧電振動子に接続されクロック信号を出力する発振回路と、
前記発振回路の後段に接続し、前記クロック信号を分周し、互いに周期の異なる複数の分周信号を生成する分周器と、
前記分周器の後段に接続し、計時を行う時計・カレンダー回路と、
前記圧電振動子の周囲温度を測定してこの結果をディジタル信号である周囲温度ディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換器を有し、前記周囲温度ディジタル信号に１対１に対応した前記クロック信号の発振周波数の補正値を出力する補正値決定回路と、
前記補正値決定回路から前記補正値を入力して、前記発振回路から出力する前記クロック信号の周波数を温度に対して一定に保つ周波数調整手段と、
外部からの供給電圧が予め設定された第１基準電圧以下であることを検出する第１低電圧検出回路と、
外部からの供給電圧が予め設定された第２基準電圧以下であることを検出する第２低電圧検出回路と、
前記分周器の複数の前記分周信号を入力し、いずれか１つの前記分周信号を出力するセレクタと、
前記セレクタおよび前記第１低電圧検出回路の後段に接続し、前記セレクタから入力した前記分周信号の周波数に合わせて前記補正値決定回路を間欠的に動作させる制御部であって、前記第１低電圧検出回路で前記第１基準電圧以下の前記供給電圧を検出した結果を入力すると前記補正値決定回路から前記補正値の出力を停止させる制御を行う制御部と、
温度補償範囲外フラグ、温度補償フラグおよび低電圧フラグを保持するレジスタと、
を備え、
前記アナログ／ディジタル変換器は、前記周囲温度が温度補償範囲外であることを検出し、該検出の結果を補償範囲外信号として出力し、
前記アナログ／ディジタル変換器で前記周囲温度が前記温度補償範囲外であることを検出した場合、前記温度補償範囲外フラグの値を前記周囲温度が前記温度補償範囲外であることを示す値に変更し、
前記第１低電圧検出回路で前記給電電圧が前記第１基準電圧以下であることを検出した場合、前記温度補償フラグの値を前記第１基準電圧以下になったことを示す値に変更し、
第２低電圧検出回路で前記供給電圧が前記第２基準電圧以下であることを検出した場合、前記低電圧フラグの値を前記第２基準電圧以下になったことを示す値に変更することを特徴とするリアルタイムクロック装置。
請求項４または５に記載のリアルタイムクロック装置を備えた電子機器であって、
前記リアルタイムクロック装置の外部に演算処理装置を設けて、前記レジスタおよび前記時計・カレンダー回路と前記演算処理装置とが通信可能に接続しており、
前記演算処理装置は、前記レジスタが保持する前記温度補償範囲外フラグ、温度補償フラグおよび低電圧フラグのうち少なくともいずれか１つのフラグが初期値から変更した値を検出すると、タイムサーバから時刻情報を入力して、この時刻情報を前記時計・カレンダー回路に設定してなることを特徴とする電子機器。