JP3066724B2 - 論理緩急回路及び論理緩急回路付き電子機器 - Google Patents

論理緩急回路及び論理緩急回路付き電子機器

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    • G04G3/02Circuits for deriving low frequency timing pulses from pulses of higher frequency

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Electric Clocks (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、時間精度の微調整
を論理回路的に行う論理緩急回路、及びその論理緩急回
路を用いて高い時間精度を達成する電子時計等の電子機
器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、発振回路の原振として使用される
水晶振動子の、製造上のバラツキに起因する発振周波数
のズレを補償するために、図6に示すような回路を用い
て分周クロックの一周期単位で論理緩急を行う方法が行
われていた。その論理緩急動作を図6及びタイミングチ
ャートを示した図7をもとに簡単に説明する。
【0003】水晶発振回路601から出力される基準ク
ロックaはT型フリップフロップ(以後TFFと称す)
602〜608で構成される分周回路に入力され順次分
周される。論理緩急動作を行わない場合は図7のタイミ
ングAからタイミングBの区間のように正確に1/2分
周される。
【0004】論理緩急制御信号であるVCWXと、論理
緩急データ信号であるVCWD1〜VCWD4を入力と
するORゲート609〜612の出力はTFF603〜
606のセット入力SXに接続され、VCWD5とVC
WXが入力されるORゲート613の出力はTFF60
7、608のリセット入力RXに接続されている。
【0005】論理緩急動作は通常10秒周期で実行され
るが、そのとき図7のタイミングBでTFF607Q出
力の立上りに同期して、“L”レベルのパルス信号VC
WXが発生する。信号VCWXのパルス幅は基準クロッ
クの周期の半分である。この“L”レベルのパルス信号
VCWXによって、TFF603〜608のうちの所定
のTFFを強制的にプリセットすることにより、所定の
量の論理緩急動作が行われる。
【0006】例えば、緩急データVCWD1〜VCWD
5が、各々“L”、“H”、“H”、“H”、“H”レ
ベルの場合、信号VCWXに同期して、ORゲート60
9〜612の出力信号c、d、e、f、gが、各々
“L”、“H”、“H”、“H”、“H”レベルで出力
される。従って、この場合TFF603のセット入力S
Xに“L”レベルのパルス信号が印加され、TFF60
3のQ出力は強制的に“H”レベルとなる(タイミング
B)。
【0007】TFF602の分周クロックbは連続して
TFF603に入力されるため、図7のタイミングCで
TFF603のQ出力信号は立ち下がり、以降通常の1
/2分周が行われる。この一連の動作によりTFF60
3のQ出力の“L”レベルの一区間、つまりTFF60
2の分周クロックの一周期分の時間が省略されたことに
なる。TFF606のQ出力信号の立ち上がりタイミン
グで見れば、本来、図7のタイミングEで立ち上がるは
ずであったものが、図7のタイミングDで立ち上がるこ
とになる。よって、結果的にTFF602のQ出力の一
周期分の時間だけ進み方向に緩急されたことになる。
【0008】以上のような方式により、所定のタイミン
グで分周回路の状態を適宜操作することによって、遅れ
又は進み方向の論理緩急を行うことが知られていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来の論理緩急方式で
は、論理緩急データ入力手段として用意される信号線の
数によって、緩急範囲あるいは緩急分解能が決ってしま
うため、水晶振動子の製造バラツキが大きい場合には、
論理緩急回路の緩急範囲を越える水晶振動子が大量に発
生してしまう。
【0010】例えば、32kHzの水晶発振回路を用い
た場合、5本の論理緩急データ信号で、8kHz、4k
Hz、2kHz、1kHz、512Hzを出力する分周
段を制御して論理緩急を行うと、その緩急範囲は±8.
4375sec/day(±97.665PPM)とな
る。よって、発振周波数ズレがこの範囲を越える水晶振
動子は上述したような論理緩急回路では補償しきれない
ことになり、水晶振動子の歩留りが低下するという課題
があった。
【0011】この時、従来の論理緩急方式のまま、緩急
範囲を広げようとした場合、論理緩急データ信号の本数
を増やす方法があるが、ICの入力端子を増やす必要が
あり、結果的にICの面積が大幅に増えるためにコスト
アップにつながるという新たな課題が生じる。
【0012】また、従来の論理緩急方式のまま、緩急デ
ータ信号の本数を増やさずに論理緩急範囲を広げようと
した場合、緩急分解能が低下するため所定の歩度に合わ
せ込むことが難しくなるという新たな課題が生じる。本
発明は、発振周波数のズレが大きな水晶振動子でも調整
可能なように、調整範囲の広い論理緩急回路を、ICの
端子数を増やすことなく実現することを目的としてい
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、基準クロックを出力する発振手段と、
基準クロックが入力され順次分周する分周手段と、所定
の論理緩急データを設定する論理緩急データ設定手段
と、論理緩急データ設定手段に設定された論理緩急デー
タをもとに所定の周期毎に分周手段の状態を操作するた
めの論理緩急手段と、論理緩急手段の緩急範囲を任意に
シフトする論理緩急シフト手段とで論理緩急回路を構成
した。
【0014】また、基準クロックを出力する発振手段
と、基準クロックが入力され順次分周して時間基準信号
を生成する分周手段と、所定の論理緩急データを設定す
る論理緩急データ設定手段と、論理緩急データ設定手段
に設定された論理緩急データをもとに所定の周期毎に分
周手段の状態を操作して時間基準信号の時間精度を調整
するための論理緩急手段と、論理緩急手段の緩急範囲を
任意にシフトして時間基準信号の時間精度の調整範囲を
シフトする論理緩急シフト手段と、分周手段の出力する
時間基準信号をもとに表示駆動出力信号を出力する表示
駆動手段と、表示駆動出力信号を入力して時間情報を表
示するための表示手段とで論理緩急回路付き電子機器を
構成した。
【0015】
【発明の実施の形態】上記構成による本発明の実施の形
態を図1に基づいて説明する。水晶等の振動子を原振と
する発振手段1が基準クロックを出力し、分周手段2は
その基準クロックを順次2分の1の周波数に分周する。
論理緩急データ設定手段3は、振動子の発振周波数のズ
レを論理回路で補償するための論理緩急データを設定す
る。論理緩急手段4は、設定された論理緩急データをも
とに所定の周期毎に分周手段2の状態を操作して、分周
手段2の分周出力信号の周期を所望の周期に一致するよ
うに制御する。論理緩急シフト手段5は、設定した論理
緩急データでは分周出力信号の周期を所望の周期に一致
させることが不可能な場合、論理緩急範囲を振動子の発
振周波数特性に合わせてシフトさせる。この論理緩急シ
フト手段5により、従来は合わせ込みが難しく歩留りの
悪かった、発振周波数バラツキの大きい水晶振動子群で
も、論理緩急で合わせ込むことが可能となった。
【0016】また、分周手段2の分周出力信号を時間基
準信号として、その時間基準信号をもとに表示駆動手段
6により、指針、あるいは液晶表示装置、発光ダイオー
ド等の光学的表示装置を含む表示手段7を駆動するため
の表示駆動出力信号を生成する。この構成により、時刻
あるいは経過時間のような時間情報を、論理回路的手段
により正確に調整可能な、電子時計等の電子機器を得る
ことができる。
【0017】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図2は、水晶発振回路293は基準クロック信
号を出力する。本実施例では基準クロックの周波数を3
2kHzとする。
【0018】分周回路298は、10段のTFF201
〜210で構成する。実際には表示駆動回路等を動作さ
せるための制御信号を合成するために、TFF210の
後ろに数段のTFFが接続されるが、ここでは省略す
る。論理緩急回路299は、論理緩急データ保持回路2
94から出力されるVCWD1〜VCWD5と、分周回
路298の出力信号から合成した制御信号であるVCW
Xとを入力信号とし、VCWD1〜VCWD5のいずれ
か1つ以上の信号が“L”レベルのとき、VCWXに同
期して分周回路298内のTFF202〜210をプリ
セットするための論理緩急動作信号S8KX、S4K
X、S2KX、S1KXと、論理緩急シフト信号S51
2X、S256X、S128X、R64Xを出力する。
【0019】マスクオプションスイッチ297は入力信
号VCWH、VCWL、VCWPZ、VCWPZXと論
理緩急シフト信号S512X、S256X、S128
X、R64Xとで構成する。論理緩急シフト信号S51
2X、S256X、S128X、R64Xの各々の信号
線は、入力信号VCWH、VCWL、VCWPZ、VC
WPZXのいずれか一つの信号線とIC製造工程の中で
接続される。
【0020】図3は、マスクオプションスイッチ297
の接続方法によって選択可能な緩急範囲のモードを示し
ている。緩急量は8.4375sec/dayを1単位
として示している。モードAの場合、緩急範囲は±1単
位(±8.4375sec/day)で、従来の技術で
説明した構成と同じ緩急範囲となる。さらにマスクオプ
ションスイッチ297を適宜選択することにより、モー
ドKの−6〜−4単位の緩急範囲から、モードFの+4
〜+6単位の緩急範囲まで、水晶振動子の周波数バラツ
キに応じて任意に設定できる。
【0021】例えば、論理緩急シフト信号S512X、
S256X、S128X、R64Xの信号線を、マスク
オプションスイッチ297の黒丸で示すようにすべてV
CWPZの信号線に接続すると、緩急範囲は図3のモー
ドAとなる。また、論理緩急シフト信号S512X、S
256X、S128X、R64Xの信号線を、マスクオ
プションスイッチ297の白丸で示すように各々入力信
号VCWPZX、VCWH、VCWL、VCWHの各信
号線に接続すると、緩急範囲は図3のモードFとなる。
【0022】図4は本実施例の論理緩急動作のタイミン
グチャートであり、図4(a)は緩急範囲がモードA
で、論理緩急データ信号VCWD1、VCWD2、VC
WD3、VCWD4を各々“H”、“H”、“L”、
“L”レベルとしたときのものである。論理緩急データ
信号は、図示しない外部端子等から設定した値を、図2
の論理緩急データ保持回路294が保持している。
【0023】信号VCWXは10秒周期でQ64立上り
に同期したタイミングAで“L”レベルのパルスが入力
される。論理回路ブロック295はORゲート211、
212、213、214で構成され、信号VCWXに同
期して信号VCWD1、VCWD2、VCWD3、VC
WD4のデータを、論理緩急動作信号、S8KX、S4
KX、S2KX、S1KXとして各々出力する。論理回
路ブロック296はORゲート215、216とNAN
Dゲート217で構成され、信号VCWXに同期して信
号VCWD5のデータをVCWPZとして出力し、信号
VCWD5のデータの反転値をVCWPZXとして出力
する。またVCWLは、信号VCWXに同期して“L”
レベルを出力し、VCWHは常時“H”レベルとなって
いる。
【0024】論理緩急シフト信号S512X、S256
X、S128X、R64Xは、各々マスクオプションス
イッチ297の接続状態に対応して、信号VCWH、V
CWL、VCWPZ、VCWPZXのいずれか一つの信
号を出力する。論理緩急動作信号S8KX、S4KX、
S2KX、S1KXおよび、論理緩急シフト信号S51
2X、S256X、S128Xが“L”レベルのパルス
信号を出力した時、各々TFF202、203、20
4、205、206、207、208をプリセットし、
R64Xが“L”レベルのパルス信号を出力した時TF
F209、210をリセットして、論理緩急を行う。
【0025】例えば、論理緩急データ信号VCWD1、
VCWD2、VCWD3、VCWD4、VCWD5を各
々“H”、“H”、“L”、“L”、“H”レベルと
し、マスクオプションスイッチの設定については、論理
緩急シフト信号S512X、S256X、S128X、
R64XをすべてVCWPZと接続した、モードAの場
合、図4(a)に示したタイミングチャートに従った論
理緩急動作を行う。すなわち、図4(a)のQ64の立
ち上がり(タイミングA)に同期して出力される“L”
レベルのパルス信号VCWXにより、TFF204、2
05がセットされ、Q2K、Q1Kが“H”レベルとな
る。以降、通常の分周動作を継続してタイミングBでQ
64は立ち下がる。
【0026】また、論理緩急シフト信号S512X、S
256X、S128X、R64Xを各々VCWPZX、
VCWH、VCWL、VCWHと接続した、モードFの
場合、図4(b)に示したタイミングチャートに従った
論理緩急動作を行う。すなわち、図4(b)のQ64の
立ち上がり(タイミングC)に同期して出力される
“L”レベルのパルス信号VCWXにより、TFF20
4、205と同時にTFF206、208がセットさ
れ、Q2K、Q1KとともにQ512、Q128が
“H”レベルとなる。以降、通常の分周動作を継続して
タイミングDでQ64は立ち下がる。
【0027】この場合、タイミングDはタイミングBよ
りQ1Kの5周期分早く立ち下がっており、この間隔
が、図3に示すモードAとモードFの緩急範囲のシフト
量に対応する。図5は通常の製造プロセスによる水晶振
動子群の発振周波数の分布図である。この発振周波数の
分布に対して、図示した1つの論理緩急モードの論理緩
急範囲を外れる水晶振動子を、別の論理緩急モードで調
整することにより、従来使用できなかった範囲の水晶振
動子も使用することが可能となる。その結果、水晶振動
子の利用効率が上がり、総合的なコストの低減を実現す
ることができる。
【0028】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。論
理緩急シフト手段により、水晶振動子の発振周波数の分
布に応じて論理緩急範囲をシフトすることができるた
め、製造上のバラツキに起因する発振周波数のズレが大
きな水晶振動子群でも、その殆どすべての水晶振動子を
調整できるため、総合的なコストの低減が可能となる。
【0029】また論理緩急シフト手段をIC化する場
合、マスクオプションスイッチを用いることで、ICの
端子数を増やすことなく緩急範囲のシフト機能を実現で
きるため、ICの面積増が抑えられ、低コストを実現す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本的構成の一例を示す機能ブロック
回路である。
【図2】本発明の論理緩急回路の実施例の回路図であ
る。
【図3】本発明の論理緩急回路の実施例の緩急モードと
緩急範囲を示した図である。
【図4】本発明の論理緩急回路の実施例の論理緩急動作
のタイミングチャートである。
【図5】水晶の発振周波数分布例と論理緩急範囲を例示
した図である。
【図6】従来の論理緩急回路の回路図である。
【図7】従来の論理緩急回路の論理緩急動作のタイミン
グチャートである。
【符号の説明】
201〜210 TFF 211〜216 ORゲート 217 NANDゲート 293 水晶発振回路 295、296 論理回路ブロック 297 マスクオプションスイッチ 298 分周回路 299 論理緩急回路 601 水晶発振回路 602〜608 TFF 609〜613 ORゲート

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準クロックを出力する発振手段(1)
    と、前記基準クロックが 下位ビット分周部に入力するように
    接続し、前記下位ビット分周部の出力が上位ビット分周
    に入力するように接続され、前記基準クロックが入力
    され順次分周する分周手段(2)と、 所定の論理緩急データを設定する論理緩急データ設定手
    段(3)と、 論理緩急データ設定手段(3)に設定された論理緩急デ
    ータをもとに所定の周期毎に分周手段(2)の前記下位
    ビット分周部の状態を操作するための論理緩急手段
    (4)と、 第二の論理緩急データ設定手段を備え、概第二の論理緩
    急データ設定手段に設定された第二の論理緩急データを
    もとに前記論理緩急手段(4)と同期した前記所定の周
    毎に分周手段(2)の前記上位ビット分周部の状態を
    操作することによって、複数の緩急範囲のうちから1つ
    の前記緩急範囲を選択し、前記論理緩急手段(4)の
    緩急範囲をシフトし、かつ、前記緩急範囲を保持する
    論理緩急シフト手段(5)と、 を有することを特徴とする論理緩急回路。
  2. 【請求項2】 基準クロックを出力する発振手段(1)
    と、前記基準クロックが 下位ビット分周部に入力するように
    接続し、前記下位ビット分周部の出力が上位ビット分周
    に入力するように接続され、前記基準クロックが入力
    され順次分周する分周手段(2)と、 所定の論理緩急データを設定する論理緩急データ設定手
    段(3)と、 論理緩急データ設定手段(3)に設定された論理緩急デ
    ータをもとに所定の周期毎に分周手段(2)の前記下位
    ビット分周部の状態を操作して時間基準信号の時間精度
    を調整するための論理緩急手段(4)と、 第二の論理緩急データ設定手段を備え、概第二の論理緩
    急データ設定手段に設定された第二の論理緩急データを
    もとに前記論理緩急手段(4)と同期した前記所定の周
    毎に分周手段(2)の前記上位ビット分周部の状態を
    操作することによって、複数の緩急範囲のうちから1つ
    の前記緩急範囲を選択し、前記論理緩急手段(4)の
    緩急範囲をシフトし、かつ、前記緩急範囲を保持して
    時間基準信号の時間精度の調整範囲をシフトする論理緩
    急シフト手段(5)と、 分周手段(2)の出力する時間基準信号をもとに表示駆
    動出力信号を出力する表示駆動手段(6)と、 表示駆動出力信号を入力して時間情報を表示するための
    表示手段(7)と、 を有することを特徴とする論理緩急回路付き電子機器。
JP7282159A 1995-10-30 1995-10-30 論理緩急回路及び論理緩急回路付き電子機器 Expired - Lifetime JP3066724B2 (ja)

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DE69631017T DE69631017T2 (de) 1995-10-30 1996-10-29 Vorlauf-Nachlauf Schaltung und elektronische Vorrichtung damit
EP96307797A EP0772105B1 (en) 1995-10-30 1996-10-29 Loss-gain circuit and electronic device having such a circuit
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