JPH02132905A - 水晶発振器と電子時計 - Google Patents
水晶発振器と電子時計Info
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- JPH02132905A JPH02132905A JP28711288A JP28711288A JPH02132905A JP H02132905 A JPH02132905 A JP H02132905A JP 28711288 A JP28711288 A JP 28711288A JP 28711288 A JP28711288 A JP 28711288A JP H02132905 A JPH02132905 A JP H02132905A
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- Japan
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- oscillator
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- compensating
- crystal
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- 239000010453 quartz Substances 0.000 title abstract 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 50
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Electric Clocks (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、水晶振動子の振動数を補償する構成をもつ水
晶発振器と電子時計に関する．〔従来の技術１ 本来，時間基準発生源としての水晶振動子の振動数は、
時計のおかれる環境のいかなる温度変化によってもその
振動数偏差が狭い許容範囲内で維持されなければならな
い． しかしながら、一般に前記振動子の振動数は、環境の温
度変化により固有共振振動数が変化してしまう．その変
化量は前記時計用振動子が本来必要とする共振振動数の
安定性よりはるかに太き《、電子時計の精度の狂いは大
部分環境の温度変化が原因である． たと＾ば第１図は、−ＭＵ的に電子時計に使用されるＸ
Ｃｕ ｔ板水晶で作った音叉型水晶振動子の温度一振動
数特性を示す．図中ｆは基準設定振動数、△ｆは振動数
変化量である．ＸＣｕｔ板の場合振動数と温度の関係は
２次曲線で表わされ，その２次係数は約−３． Ｏ ｘ
１ ０−’／ （”Ｃ） ”である．すなわち △ｆ／ｆ＝−３．ＯＸＩＣＩ’（θ−θ。）２・・・（
１）式 で表わされる．ここでθ。は２次曲線の頂２屯温度、θ
は水晶振動子の環境温度である。これより、たとえばθ
＝２５℃の時、０〜５０℃の温度範囲では、振動数変化
量は２０ｐｐｍにも及び、電子時計としての精度は高精
度とは呼べないものである．この対策として従来は、温
度制御された恒温槽を設け、前記振動子を一定の温度順
境に保つ方法がとられたり、前記振動子とは別の惑？昌
素子等を用いて、前記素子等の信号により温度一振動数
特性を補償する構成がとられていた．［発明が解決しよ
うとする課題１ しかし、前述の従来技術に於で、前記振動子の温度を一
定に保つ方法では，温度制御された順温｛曹が必要とな
る為，大きなスペースが必要であったり、電力量が多い
という様な問題点があった６また、前記振動子とは別の
感温素子等を用いて前記素子等の信号により、温度一振
動数特性を補償する方法では，感温素子の経年変化の大
きなものが多く，補償安定性において劣る為，電子時計
の精度が劣化したりスペース的にも太き《なるという問
題点を有していた． そこで本発明は、この問題点を解決するもので、その目
的とするところはサイズが大きくなく安定性を有した高
精度の水晶発振器と電子時計を提供するところにある． ［課題を解決するための手段１ 本発明の水晶発振器と電子時計は、次の各項を特徴とす
る． １）水晶振動子の振動数を補償する横成をもつ水晶発振
器と電子時計において、前記振動子の振動数を前記振動
子の有する振動数以外の電気信号により補償する構成を
もつこと． ２）水晶発振器と電子時計が、水晶振動子からなる発振
回路と，前記水晶振動子のインピーダンス検出回路と，
前記インビーグンスの検出電圧をＡ／Ｄ変換した後、前
記水晶振動子の振動数を補償するためのデータを作成す
るデータ記憶回路と，前記記・障データにもとづき、前
記発振回路の出力周波数を補正する回路手段を有するこ
と。
晶発振器と電子時計に関する．〔従来の技術１ 本来，時間基準発生源としての水晶振動子の振動数は、
時計のおかれる環境のいかなる温度変化によってもその
振動数偏差が狭い許容範囲内で維持されなければならな
い． しかしながら、一般に前記振動子の振動数は、環境の温
度変化により固有共振振動数が変化してしまう．その変
化量は前記時計用振動子が本来必要とする共振振動数の
安定性よりはるかに太き《、電子時計の精度の狂いは大
部分環境の温度変化が原因である． たと＾ば第１図は、−ＭＵ的に電子時計に使用されるＸ
Ｃｕ ｔ板水晶で作った音叉型水晶振動子の温度一振動
数特性を示す．図中ｆは基準設定振動数、△ｆは振動数
変化量である．ＸＣｕｔ板の場合振動数と温度の関係は
２次曲線で表わされ，その２次係数は約−３． Ｏ ｘ
１ ０−’／ （”Ｃ） ”である．すなわち △ｆ／ｆ＝−３．ＯＸＩＣＩ’（θ−θ。）２・・・（
１）式 で表わされる．ここでθ。は２次曲線の頂２屯温度、θ
は水晶振動子の環境温度である。これより、たとえばθ
＝２５℃の時、０〜５０℃の温度範囲では、振動数変化
量は２０ｐｐｍにも及び、電子時計としての精度は高精
度とは呼べないものである．この対策として従来は、温
度制御された恒温槽を設け、前記振動子を一定の温度順
境に保つ方法がとられたり、前記振動子とは別の惑？昌
素子等を用いて、前記素子等の信号により温度一振動数
特性を補償する構成がとられていた．［発明が解決しよ
うとする課題１ しかし、前述の従来技術に於で、前記振動子の温度を一
定に保つ方法では，温度制御された順温｛曹が必要とな
る為，大きなスペースが必要であったり、電力量が多い
という様な問題点があった６また、前記振動子とは別の
感温素子等を用いて前記素子等の信号により、温度一振
動数特性を補償する方法では，感温素子の経年変化の大
きなものが多く，補償安定性において劣る為，電子時計
の精度が劣化したりスペース的にも太き《なるという問
題点を有していた． そこで本発明は、この問題点を解決するもので、その目
的とするところはサイズが大きくなく安定性を有した高
精度の水晶発振器と電子時計を提供するところにある． ［課題を解決するための手段１ 本発明の水晶発振器と電子時計は、次の各項を特徴とす
る． １）水晶振動子の振動数を補償する横成をもつ水晶発振
器と電子時計において、前記振動子の振動数を前記振動
子の有する振動数以外の電気信号により補償する構成を
もつこと． ２）水晶発振器と電子時計が、水晶振動子からなる発振
回路と，前記水晶振動子のインピーダンス検出回路と，
前記インビーグンスの検出電圧をＡ／Ｄ変換した後、前
記水晶振動子の振動数を補償するためのデータを作成す
るデータ記憶回路と，前記記・障データにもとづき、前
記発振回路の出力周波数を補正する回路手段を有するこ
と。
［作 用］
本発明の上記構成によれば、水晶振動子のもつ振動数以
外の電気信号により振動数を補償する構成をもつ事によ
り、前記振動子の他には旧ｌ温槽や、感温素子等が必要
なく，また前記振動子自体の振動数以外の電気信号を利
用する為、スペースも小さく、また安定性もよく高精度
な振動数が補償できるのである。
外の電気信号により振動数を補償する構成をもつ事によ
り、前記振動子の他には旧ｌ温槽や、感温素子等が必要
なく，また前記振動子自体の振動数以外の電気信号を利
用する為、スペースも小さく、また安定性もよく高精度
な振動数が補償できるのである。
［実 施 例］
ＸＣｕ ｔ板水晶で作った音叉型水晶振動子で、前記振
動子の振動故以外の電気信号として、前記振動子の直列
共振インピーダンスを用いた本発明の水晶発振器と電子
時計の実施例について説明する。
動子の振動故以外の電気信号として、前記振動子の直列
共振インピーダンスを用いた本発明の水晶発振器と電子
時計の実施例について説明する。
第１図は、前述の様に前記振動子の温度一振動数特性を
示す．また第２図には、前記振動子の温度一直列共振イ
ンピーダンス特性を示す．Ｒは基準設定直列共振インビ
ーグンス、△Ｒは直列共振インピーダンスの変化量であ
る．ＸＣｕｔｉの場合直列共振インピーダンスと温度の
関係は２次曲線で表わされ、その２次係数は，約２ ０
×１０−’／じＣＭである。すなわち， △Ｒ／Ｒ＝２．ＯｘｌＯ−’（θ−０１）２・・・（２
）式 で表わされる。ここでθ，は２次曲線の頂点温度、θは
前記振動子の環境温度である。
示す．また第２図には、前記振動子の温度一直列共振イ
ンピーダンス特性を示す．Ｒは基準設定直列共振インビ
ーグンス、△Ｒは直列共振インピーダンスの変化量であ
る．ＸＣｕｔｉの場合直列共振インピーダンスと温度の
関係は２次曲線で表わされ、その２次係数は，約２ ０
×１０−’／じＣＭである。すなわち， △Ｒ／Ｒ＝２．ＯｘｌＯ−’（θ−０１）２・・・（２
）式 で表わされる。ここでθ，は２次曲線の頂点温度、θは
前記振動子の環境温度である。
さて今、水晶振動片のＣｕｔ角あるいは，電極材の膜厚
等を変化させて、θ。をθ１と一致させるか、あるいは
，電極膜の構造あるいは、振動片の形状を変久ることに
よりθ，とθ。と一致させると、θ０＝０１及び（１）
式と（２）式から次式の関係が得られる． △ｆ／ｆ＝−１．５Ｘ１０−”△Ｒ／Ｒ・・・（３）式 これより振動数の変化率は温度の関係でなく直列共振イ
ンピーダンスの変化率で表わされるのである．第３図に
はこの関係を示した。また第４図には前記振動片の直列
共振インピーダンスの経年変化量を示した．これより直
列共振インビーグンスは、ほとんど経年変化のないこと
がわかる．いずれにしても、前記振動子の共振周波数の
温度変化分△ｆ／ｆに、直列共振インピーダンスの変化
分△Ｒ／Ｈに１．５Ｘ１０−”の定数をかけて得られる
補償項（△ｆ／ｆ）ｃ ”ｌ．５Ｘ１０△Ｒ／Ｒを加λ
れば、全体の振動数は温度に対して一定となる，こうし
て直列共振インビーグンスで振動数を補償した構成をも
つ水晶発振器と電子時計の温度一振動数特性を第５図に
示した。これより、振動数の温度による変化はほとんど
なく、極めて高精度の水晶発振器と電子時計となった。
等を変化させて、θ。をθ１と一致させるか、あるいは
，電極膜の構造あるいは、振動片の形状を変久ることに
よりθ，とθ。と一致させると、θ０＝０１及び（１）
式と（２）式から次式の関係が得られる． △ｆ／ｆ＝−１．５Ｘ１０−”△Ｒ／Ｒ・・・（３）式 これより振動数の変化率は温度の関係でなく直列共振イ
ンピーダンスの変化率で表わされるのである．第３図に
はこの関係を示した。また第４図には前記振動片の直列
共振インピーダンスの経年変化量を示した．これより直
列共振インビーグンスは、ほとんど経年変化のないこと
がわかる．いずれにしても、前記振動子の共振周波数の
温度変化分△ｆ／ｆに、直列共振インピーダンスの変化
分△Ｒ／Ｈに１．５Ｘ１０−”の定数をかけて得られる
補償項（△ｆ／ｆ）ｃ ”ｌ．５Ｘ１０△Ｒ／Ｒを加λ
れば、全体の振動数は温度に対して一定となる，こうし
て直列共振インビーグンスで振動数を補償した構成をも
つ水晶発振器と電子時計の温度一振動数特性を第５図に
示した。これより、振動数の温度による変化はほとんど
なく、極めて高精度の水晶発振器と電子時計となった。
次に第６図に前述の水晶発振器と電子時計の構成につき
、具体的実施例をブロック図で示した。
、具体的実施例をブロック図で示した。
図中各部位の名称と機能は、６００は前記水晶振動子を
用いた水晶発振回路、６０３は前記水晶振動子の直列共
振インビーグンスＲの検出回路、６０４は検出電圧をア
ナログからデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、６０
５は６０４でＡ／Ｄ変換されたデジタルデータより前記
振動子の振動数の温度変化を補償するためのデータを作
成し記憶しておくための記慢回路、６０１は６００の水
晶発振回路の周波数を６０５の袖｛貫データにもとづき
補正するための論理的な回路手段である．さらに電子時
計には６０２の温度補償された周波数から計時信号を作
成して時刻を表示するための表示回路を有する．以上の
構成により前記水晶振動子自体の温度は自分自身の直列
共振インビーグンスＲの変化として検出されデジタル信
号に変換された（品度情報となり、さらに該温度情報よ
り前記水晶振動子の振動数の温度補償データが作成され
て振動数の温度補償が行なわれる。
用いた水晶発振回路、６０３は前記水晶振動子の直列共
振インビーグンスＲの検出回路、６０４は検出電圧をア
ナログからデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、６０
５は６０４でＡ／Ｄ変換されたデジタルデータより前記
振動子の振動数の温度変化を補償するためのデータを作
成し記憶しておくための記慢回路、６０１は６００の水
晶発振回路の周波数を６０５の袖｛貫データにもとづき
補正するための論理的な回路手段である．さらに電子時
計には６０２の温度補償された周波数から計時信号を作
成して時刻を表示するための表示回路を有する．以上の
構成により前記水晶振動子自体の温度は自分自身の直列
共振インビーグンスＲの変化として検出されデジタル信
号に変換された（品度情報となり、さらに該温度情報よ
り前記水晶振動子の振動数の温度補償データが作成され
て振動数の温度補償が行なわれる。
以上、本実施例は前記振動片の直列共振インビダンスを
振動数以外の電気信号として使用したが、これに限らず
消費電流、励振電力、振動の振巾等を振動数以外の電気
信号として用いても同様である。なお本実施例では，振
動数を補償される振動子の袖｛賞信号は同一の振動子か
ら取り出される例を示したが、補償信号をとり出す振動
子を別に設けて補償しても良い． ［発明の効果］ 以上述べたように本発明の水晶発振器と電子時計によれ
ば、水晶振動子の振動数を前記振動子の有する振動数以
外の電気信号により、温度補償する購成をもつ事により
、前記振動子の他には，恒ｒ？Ａ ｔＷや、感温素子等
が必要なく、スペースが小さくてよい。また、前記水晶
振動子の振動数を含めた、直列共振インピーダンス、消
費電流、励振電力、振動の振中等の経年変化は極めて小
さい為、このような構成をもつ水晶発振器と電子時計は
非常に安定性があり、高精度の電子時計が得られるとい
う効果を有する。
振動数以外の電気信号として使用したが、これに限らず
消費電流、励振電力、振動の振巾等を振動数以外の電気
信号として用いても同様である。なお本実施例では，振
動数を補償される振動子の袖｛賞信号は同一の振動子か
ら取り出される例を示したが、補償信号をとり出す振動
子を別に設けて補償しても良い． ［発明の効果］ 以上述べたように本発明の水晶発振器と電子時計によれ
ば、水晶振動子の振動数を前記振動子の有する振動数以
外の電気信号により、温度補償する購成をもつ事により
、前記振動子の他には，恒ｒ？Ａ ｔＷや、感温素子等
が必要なく、スペースが小さくてよい。また、前記水晶
振動子の振動数を含めた、直列共振インピーダンス、消
費電流、励振電力、振動の振中等の経年変化は極めて小
さい為、このような構成をもつ水晶発振器と電子時計は
非常に安定性があり、高精度の電子時計が得られるとい
う効果を有する。
第１図は音叉型水晶振動子の温度一振動数特性を示す図
。第２図は音叉型振動子の温度一直列共振インビーグン
ス特性を示す図．第３図は音叉型振動子の直列共振イン
ピーダンスと振動数との関係を示す特性図．第４図は，
音叉型水晶振動子の直列共振インピーダンスの経年変化
量を示す図．第５図は本発明の電子時計の温度一振動数
特性を示す図． 第６図は本発明の電子時計の具体的実施例の構成を示す
ブロック図である。 ６００ ・ ・水晶発振回路 ６０３ ・ ・直列共賑インビーグンスの険出回路 以 上
。第２図は音叉型振動子の温度一直列共振インビーグン
ス特性を示す図．第３図は音叉型振動子の直列共振イン
ピーダンスと振動数との関係を示す特性図．第４図は，
音叉型水晶振動子の直列共振インピーダンスの経年変化
量を示す図．第５図は本発明の電子時計の温度一振動数
特性を示す図． 第６図は本発明の電子時計の具体的実施例の構成を示す
ブロック図である。 ６００ ・ ・水晶発振回路 ６０３ ・ ・直列共賑インビーグンスの険出回路 以 上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）水晶振動子の振動数を補償する構成をもつ水晶発振
器において、前記振動子の振動数を前記振動子の有する
振動数以外の電気信号により補償する構成をもつ事を特
徴とする水晶発振器。 ２）水晶振動子の振動数を補償する構成をもつ水晶発振
器において、前記振動子の振動数を他の振動子の有する
振動数以外の電気信号により補償する構成をもつ事を特
徴とする水晶発振器。 ３）請求項１、２記載の水晶発振器が、水晶振動子から
なる発振回路と、前記水晶振動子のインピーダンス検出
回路と、前記インピーダンスの検出電圧をＡ／Ｄ変換し
た後、前記水晶振動子の振動数を補償するためのデータ
を作成するデータ記憶回路と、前記記憶データにもとづ
き前記発振回路の出力周波数を補正する回路手段を有す
ることを特徴とする水晶発振器。 ４）水晶振動子の振動数を補償する構成をもつ電子時計
において、前記振動子の振動数を前記振動子の有する振
動数以外の電気信号により補償する構成をもつ事を特徴
とする電子時計。 ５）水晶振動子の振動数を補償する構成をもつ電子時計
において、前記振動子の振動数を他の振動子の有する振
動数以外の電気信号により補償する構成をもつ事を特徴
とする電子時計。 ６）請求項４、５記載の電子時計が、水晶振動子からな
る発振回路と、前記水晶振動子のインピーダンス検出回
路と、前記インピーダンスの検出電圧をＡ／Ｄ変換した
後、前記水晶振動子の振動数を補償するためのデータを
作成するデータ記憶回路と、前記記憶データにもとづき
前記発振回路の出力周波数を補正する回路手段を有する
ことを特徴とする電子時計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28711288A JPH02132905A (ja) | 1988-11-14 | 1988-11-14 | 水晶発振器と電子時計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28711288A JPH02132905A (ja) | 1988-11-14 | 1988-11-14 | 水晶発振器と電子時計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02132905A true JPH02132905A (ja) | 1990-05-22 |
Family
ID=17713216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28711288A Pending JPH02132905A (ja) | 1988-11-14 | 1988-11-14 | 水晶発振器と電子時計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02132905A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007010675A (ja) * | 1999-11-02 | 2007-01-18 | Eta Sa Manufacture Horlogere Suisse | マイクロ機械的リング振動子の温度補償機構 |
-
1988
- 1988-11-14 JP JP28711288A patent/JPH02132905A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007010675A (ja) * | 1999-11-02 | 2007-01-18 | Eta Sa Manufacture Horlogere Suisse | マイクロ機械的リング振動子の温度補償機構 |
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