JPS586430A - 温度測定回路 - 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、ＭＯＳ）う／ジスタによって構成され、モノ
リフツクＩＣ化された温度測定回路に関するものである
。

従来より、電子腕時計等の小型電子装置に温度検出回路
を搭載し、携帯中の温度を感知して基準信号源の温度補
償を行なう方法は数多く提案されているが実用化に至っ
たものは少ない。

特に温度情報をデジタル値としてとらえ、基準信号源の
温度補償だけでなく、表示装置の温度補償を行ったりあ
るいは単なる温度計として温度表示に利用できるような
温度測定回路の実現は難しく特にこの温度測定回路を、
感温素子例えばサーミスタ、又は第２の水晶振動子など
の外付は部品を一切用いず、モノリシックＩＣ化するこ
とは、さらに困難であった。しかし、部品点数の削減や
外付は部品選別工程の減少などによるコスト面の効果や
、時計そのものの商品力をも大きく向上させるという効
果をもつため、このような温度測定回路の実現が強く求
められていた。

本発明の目的は、上記要求を達成するものであり、電子
腕時計等に用いられるＭＯＳ−ＩＣ内に一体に構成する
ことができ、しかもサーミスタ等の外付は部品を必要と
せず、さらに動作Ｖベフレの調整が極めて容易な低消費
電力型温度測定回路を提供することである。

第１図は、本発明の実施例における電子時計の基本構成
を示すブロック図で、１は基準発振器としての水晶発振
回路、２は分周回路、６は表示機構とそれを駆動するた
めの回路を含む表示装置、４は温度測定回路であり、感
温発振器７と、この感温発振器７の出力信号を所定個数
だけ数えるゲート信号カウンタ８と、あらかじめ所定の
値にセットされたのち前記ゲート信号カウンタ８と同じ
期間だけ計数動作して水晶発振器１の発振信号あるいは
その分周信号を計数する比較カウンタ９と、この比較カ
ウンタ９の最終値を記憶する温度レジスタ１０と、前記
各構成部分の動作を時系列制御する制御部６とから成る
。５は前記温度測定回路４の信号に基づいて水晶発振回
路１の温度補償をするための周波数補正信号を発生する
補正信号合成回路である。

８ａはゲート信号カウンタ８に対して計数すべき数値Ａ
を与えるための第１数値情報記憶部であり、９ａは比較
カウンタ９に対してあらかじめセットしておくべき数値
Ｂを与えるための第２数値情報記憶部であって、本実施
例に於いては同−ＩＣ内の記憶回路Ｍにて構成されてい
るが、ＩＣチップ外に設けられた選択接続パターンを用
いることもできる。

次に動作を説明すると、水晶発掘回路１の発振信号を分
周回路２で分周し計時単位信号を作って表示装置３によ
り時刻表示する通常の動作と、補正信号合成回路５が温
度測定回路４の温度情報を基に分周回路２の信号を用い
て補正信号を合成し水晶発振回路１の周波数補正をする
温度補償動作とが平行して行なわれ、特にここでは後者
の動作について説明する。温度測定回路４内の制御部６
に設けられた後述するタイマーにより温度測定の時間間
隔が定められており、温度測定すべき時間がくると、ま
ずゲート信号カウンタ８及び比較カウンタ９にそれぞれ
数値Ａ及びＢがセットされ、次にゲート信号カウンタ８
には感温発振器７を信号源とする周期τの信号が入力さ
れ、比較カウンタ９には水晶発振器１を信号源とする分
周回路２からの周波数ｆｃの信号Ｐｘが入力される。

さらに比較カウンタ９はカウント内容がＢの状態から計
数動作を開始し、ゲート信号カウンタ８と丁度同じ期間
だけ動作するように制御部６によって制御され、ゲート
信号カウンタ８が周期τの信号をＡ個計数し終えた時、
すなわちＡ×τ秒後に停止する。この間、比較カウンタ
９は何回がオーバーフローするが、最後に残った値が温
度情報Ｔとなり、制御部６によって最適なタイミングで
温度レジスタ１０に転送され記憶される。

この結果得られる温度情報Ｔは、次の式で表わすことが
できる。

Ｔ　＝　Ａ　Ｘ　ｒ　Ｘ　’ｆ　ｃ　＋　Ｂ　−２’　
Ｘ　ｍ１１Ａ＾１１９のビット数を示し、ｍはオーバー
フローの回数を示している。

第２図は、温度測定回路４の温度特性を示す特性図であ
り、第２図（ａ）は感温発振器７の信号の周期τを示す
グラフで、縦軸は時間、横軸は温度である。第２図（ｂ
）は、縦軸に温度レジスタ１０に転送される比較カウン
タ９の計数値Ｔを示したものである。

第２図（ａ）に示されるように、本発明の感温発振器７
の発掘周期τは全温度領域に渡ってほぼ一定の傾斜をも
った直線であり、５０’Ｃ，での周期は０℃での周期に
対して約３５チ長くなるという実験結果を得ている。こ
の温度係数は、感温発振器７を構成するＦＥＴの不純物
濃度に依存しているが、製造上の不安定要因によって、
周期の絶対値と共に若干のバラツキを生じる。このバラ
ツキを修正して、バラツキの無い温度情報Ｔを得るため
・に、先に説明した記憶回路Ｍによって与えられる第１
の数値Ａ、及び第２の数値Ｂにより温度測定回路４の調
整ができるようになっているのである。

調整用の設定値がＡ、Ｈの２種類で済むのは、前述の如
く感温発振器７の直線性が良いためであり、この直線性
が良いことは本発明の実施例に示す電子時計の温度補償
精度向上に大きく貢献しているだけでなく、周囲温度を
測定するためのデジタル回路を簡素化する上にも役立っ
ている。

なお、この感温発振器７の構成については、本出願人に
よりすでに提案されている。

第２図（ｂ）は、比較カウンタ９から温度レンスタ１０
に転送される温度情報値′ｒ、具体的には複数ビットの
パラレル出力信号の温度変化を表わしており、オーバー
フローによってオールゼロに復帰する様子も点線で示し
である。

最大値は、比較カウンタ９をｌビットとすれば、２１−
１となり、温度特性も２１ステ７プの階段状となるが、
図では直線で示しである。

すなわち、先に示したＴの式には整数化関数を導入する
ことが必要であり、書き直すと次のようになる。

’ｒ＝（ＡｘｙＸｆｃ）−１−Ｂ−２’Ｘｍ〔〕は整数
化を意味している。また、前述の感温発振器７の発振周
期τの温度特性はく先の説明のようにほぼ直線と考えて
良いので、次の式で表すことができる。

τ＝α×θ＋τ。

ただし、θは温度で、τ。はＯｏＣでの周期τを表わし
、αは温度係数を表わしている。したがって温度情報値
Ｔは次のようになる。

Ｔ＝［ＡＸｆｃＸ（αＸθ十τｏ）］＋Ｂ≠＝　２　’
　Ｘ　ｍ 第３図は、第１図に示す温度測定回路４の具体的な回路
図であり、制御部６の内部から説明すると、６ａは計時
単位信号例えば１秒あるいは２秒信号を所定個カウント
する毎にネガティブエツジ信号を発生するタイマーで、
６ｂは前記信号を反転してポジティブエツジに変えるイ
ンバータ、６Ｃ。

６ｄは２Ｈｚの反転信号２１１ｚと前記インバータ６ｂ
の信号を入力信号とするランチ回路を構成する　゛ＮＡ
ＮＤＮＯＲゲート前記ＮＡＮＤゲー１−６ｃの出力信号
と前記インバータ６ｂの出力信号を入力信号としてワン
ショット信号Ｐ。を出力するＡＮＤゲート、６ｇは前記
ＡＮＤゲート６ｅの信号Ｐｏのネガティブエツジによっ
てトリガーされてセットされるクリップフロップ（以後
、ＦＦという。）、６ｈは、後述の信号Ｓ２とＳ３及び
５１２Ｉｌｚ信号の反転信号と前記ＦＦ６ｇの反転信号
とを入力信号とするＮＯＲゲート、６１と６Ｊは前記Ｎ
ＯＲゲー１−６ｈの出力信号のネガティブエツジでトリ
ガーされるデータタイプＩ”　Ｆ　（以後、Ｄ−Ｆ　ｌ
”という。）で、Ｄ−ＦＦ６ＩはＤ−ＦＦ６ｊの反転信
号を、Ｉ）−ＦＦ６ｊはＩ）　−ｆ”　Ｆ　６　ｉの信
号をデータとしている。

６ｋ、６１．６ｍは前記Ｄ−ＦＦ６　ｉ、６ｊの出力信
号からシーケンシャルな制御のための信号を作るＮＯＲ
ゲートで、それぞれシーケンス信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を
出力する。

６ｒ、６ｓは前記信号Ｓ１と５１２１１ｚ信号のインバ
ータ６ｔによる反転信号とを入力信号とするラッチ回路
を構成するＮＡＮＤゲートで、６ｑは前記信号Ｓ１と前
記ＮＡＮＤゲート６ｓとの論理積をとって信号８１／を
出力するＡＮＤゲート、６ｐは前記信号Ｓ２をデータ、
感温発振器７の出力信号Ｐτをり０．７りとして、信号
＄２′を出力するＤ−ＦＦである。

６ｆは、ＦＦ６ｇとＤ＝ＦＦ６ｉ及びＤ−Ｆｉｌ”６Ｊ
をリセットするためのＯＲゲートで、本実施例ではタイ
マー６ａの内部の１　／　４　Ｈｚ矩形信号と時計リセ
ゾト信号Ｒを入力信号としている。

ゲート信号カウンタ８は、感温発振器７の信号Ｐτと制
御部６からの信号８２’との論理積信号を作るＡＮＤＮ
Ｏゲートと、前記論理積信号をクロック信号とし、制御
部６からの信号Ｓ１．３１　　／をそれぞれプリセット
イネーブル信号、プリセット信号として記憶回路Ｍから
の値Ａを読み込み、この値がＯになるまでダウンカウン
トするプリセッタブル・ダウン・カウンタ８Ｃとから成
り、前記カウンタ８Ｃはカウントを終了するとエンドパ
ルスＰＥＮＤを発生し、制御部６に送る。

比較カウンタ９は、分周回路２からの８Ｌ９２１１ｚ信
号Ｐｃ（約８Ｋ　Ｈｚ　）と制御部６からの信号Ｓ　２
　／との論理積信号を作るＡＮＤゲー）９ｂと、前記論
理積信号をクロック信号とし、制御部６からの信号Ｓ１
．８１　′をそれぞれプリセット・イネーブル信号、プ
リセット信号として記憶回路Ｍからの値Ｂを読み込み、
この値からスタートしてクロック信号が止まるまでカウ
ントをつづけるプリセッタブル・、カウンタ９ｃとから
成り、各桁の出力はパスラインで温度レジスタ１０に接
続されている。

温度レジスタ１０は、比較カウンタ９と同じ桁数のラン
チ回路で、制御部６からの信号Ｓ３がラッチタイミング
信号−として端子戸に供給されている。

感温発振器７は、スイッチ入力端子ＳＷにハイレベル信
号が入力されている間だけ発振動作し、この端子ＳＷは
、制御部６のＤ−ＦＦ６ｉに接続されており、発条信号
Ｐτは、ゲート信号カウンタ８と制御部６に送られる。

動作の大筋は第１図のブロック図で説明した通りである
が１、シーケンス信号は、Ｓｌ、Ｓ２、Ｓ３の順に出力
され、Ｓｌの立上りは、タイマー６ａの出力信号から約
０．２５秒遅れるようになっており、信号Ｐ。はそのた
めに作られている。

この理由は、本実施例が１、指針表示式電子時計用の回
路であるためで、モーター駆動のタイミングを避けて温
度測定するようになっているのである。

信号Ｐ。によってＦＦ６ｇがセントされると、５１．２
Ｈｚ信号がＤ−ＦＦ６Ｉ、６Ｊにクロック信号として入
力されるようになり、まずＤ−ＦＦ６１がセントされる
。このときシーケンス信号Ｓ１が立ち、同時に感温婁発
振器７が発振を始め、ゲート信号カウンタ８及び比較カ
ウンタ９がプリセットイネーブル状態となる。

次に、８１　′が立下がった瞬間に、記憶回路Ｍに記憶
されている値Ａ、Ｂがそれぞれプリセットされる。次の
５１２Ｈｚ信号で１）−Ｆ’Ｆ６ｉ、６Ｊが共にセント
され、Ｓｌが下がって８２が立上がる。このときには、
感温発掘器７の発振は十分に安定した状態となり、発振
信号ＰτによってＤ　−ＦＦ’６ｐがセットされること
により８２／が出力され、ゲート信号カウンタ８と比較
カウンタ９に同時にクロック信号が入力される。

比較カウンタ９のクロック信号はＰτであり、ゲート信
号カウンタ８のクロック信号はＰｘすなゎち本実施例で
は８１９２　ｔ（ｚ信号である。

この状態は、Ｓ２がＮＯＲ，ゲート６ｈに入力されるこ
とにより５１２　Ｈｚ倍信号止めているため、ゲート信
号カウンタ８からエンドパルスＰＥＮＤが出力されてＳ
２信号が立下がるまで続く。

比較カラ／り９がＰτをＡ個数えるとエンドパルスＰＦ
、ＮＤが出力され、制御部６のＤ−ＦＦ６ｐをリセット
して８２′が下がり、ＡＮＤゲート８ｂ、９ｂを閉じる
ため、ゲート信号カウンタ８へのクロック信号が止まる
とともに、Ｎ　ＯＲゲート６１にもＰＥＮＤが入力され
てＳ２も下がり、ＮＯＲゲート６ｈが開くため再び５１
２１１ｚ信号が１）−ＦＦ６ｉ、６ｊに印加されるよう
になる。

そして次の５１２　Ｈｚ倍信号Ｄ　−Ｆ　Ｆ　６ｉがリ
セット状態、Ｄ−Ｆ１’６ｊがセット状態となり、ＮＯ
ＯＲゲート６ｆ出力信号Ｓ３が立上がる。

このとき、すでに比較カウンタ９には温度情報Ｔが入っ
ている訳であるが、信号Ｓ３が立下がったときに温度レ
ジスタ１０に転送される。信号Ｓ３は、Ｓ２と同様にＮ
ＯＲゲー）６ｈに入力されているため５１２Ｈｚ信号を
止めて、シーケンス制御を停止する。この状態は、タイ
マー６ａの内部からの１／４矩形信号がＯＲゲート６ｆ
を通って、ＦＦ６ｇとＤ−ＦＦ６ｉ、６Ｊをリセットし
てＳ３を立下げるまで続き、このリセットが行なわれる
のはタイマー６ａがインバータ６ｂに立下がり信号を送
ってから２秒後、信号Ｐ。からは１．７５秒後であり、
このタイミングは、後述の補正信号合成回路５の補償サ
イクルに合わせるためのものである。

なお、Ｎ　ＡＶＤゲート６ｃに時計リセットの反転信号
Ｒが入力されているのは、リセット解除直後に温度測定
動作をさせるためである。またゲート信号カウンタ８は
ダウンカウンタを用いずとも、一致回路を用いれば所定
の個数をカウントする機能を持たすことができるのは勿
論である。

第４図は感温発振器７の構成を示すブロック図で、７ａ
は周囲温度に従ってその出力電圧■。が直線的に変化す
る感温型定電圧回路、７ｂは前記出力電圧を電流に変換
する電圧電流変換回路、７ｃは前記電圧電流変換回路７
ｂに直列に接続されたリング発振器、７ｄは発振信号の
波形整形回路、７ｅは発振周期を適当な長さにする分周
回路、７「は前記各回路の電源を入れるためのスイッチ
用インバーターである。

感温発振器７の詳しい動作については省略するが、スイ
ッチ用インバータ７ｆはｎｆ、、ｔ−ネル側のトランジ
スタのＯＮ抵抗を低く作ってあり、ゲートにハイレベル
信号が印加されると、感温型定電圧回路７ａ、電圧電流
変換回路７ｂ及び波形整形回路７ｄの動作電流が通るよ
うに働く。このスイッチ用インバータ７ｆはｎチャネル
ＦＥＴのみでもよ％％。

リング発振器７Ｃの発振周期は電流に依存し、電流は電
圧電流変換回路７ｂに用いられているｎチャネルＦＥＴ
のしきい値電圧（以後、ｖＴＨという。）と前記感温型
定電圧回路７ａの出力電圧゛■８との関係に依存し、こ
の差は温度に依存する。

すなわち、温度が高くなる程、前記ｖＴＨとｖＲとの差
が小さくなるため電流も小さくなり、発振周期が長くな
る。

この発振周期の温度特性についてはすでに説明したが、
常温付近での周期をロジゾク設計段階で、適当な値に近
づけておくために分周回路７ｅを設けており、その出力
信号周期をτと定義している。

次に、感温発振器７を備えた温度測定回路４の２つの設
定値Ａ、Ｈによる調整機能について説明する。

ここで、仮りに、０℃においてＴ＝Ｑ、５０℃において
Ｔｍ２Ｏ３という値を示す温度測定回路にしたい場合、
すなわち、０．１　℃の分解能の温度計を構成する場合
を考えてみる。

感温発振器７の特性は、゛例えばα＝５μｓ　ｅ　ｃ　
／’Ｃ１τｏ＝６５０μｓｅｃで、回路構成は、ｆｃ＝
８１９２Ｈｚ、　ｌ＝９ビットとなっているとすれば、
Ａを２４゛４にＢを２３７に設定しておくことにより、
　　’Ｉ’＝Ｃ９，ｃ＋ｃ＋４ｘθ＋１２９９．３１本
＋２　３　７−５　１　２Ｘｍ という特性の温度測定回路が得られ、２０℃のときは、
Ｔｍ２Ｏ３となり、これに小数点を付せば”　２０．０
”と表示することができ、同様に４０パＣのときは、Ｔ
　＝　４００となり、やはり小−数点を付ければ’４０
．０”と表示することができる。

勿論、電子腕時計に温度計を付加する場合には、これ程
の分解能は必要ないと思われ、測定温度範囲を広げて能
力をアップしたり、比較カシ／夕９及び温度レジスタ１
０のビット数を減らして回路を簡単にすることもできる
。

また、温度レジスタ１０の最上位桁（以後、最上位桁を
ＭＳＢ最下位桁をＬＳＢという。）を用いて符号の表示
をすることもできる。すなわち、先の例において、Ａ＝
１２２、Ｂ＝１１９と設定しておけば、 ’ｒ＝［４，９９７Ｘθ＋６４９．６）＋１１９−５１
２Ｘｍ という特性の温度測定回路が得られる。このとき、２５
℃でのＴは３８１となり、ＭＳＢを除く８ビツトをデコ
ードした値をｎとすれば、ｎ　＝　３８１−２５６とな
り、ｎ＝１２５である。これを２倍して小数点を付けて
表示すれば”２５．０”となる。

また−１０℃のときは、Ｔ＝２０６となり、ＭＳＢを除
いても同じでｎ＝２０６であるが、′のとき、ＭＳＢが
Ｏであることを認識して２５６−Ｈの演算を行なう回路
が働くようにしておくことにより、ｎ’＝ｓｏという値
が優られ、これを２倍して負号と小数点を付けて”−１
０，０”という表示ができるのである。あるいは、ＭＳ
ＢがＯであることを認識して負号を付けると同時に、Ｍ
ＳＢを除く８ピツトを反転させたのちデコードするよう
にしておく仁とによってｎ’＝４９という値を得ること
ができ、やはり２倍して負号と小数点を付ければ−９，
８”という表示ができる。

このように本発明の温度測定回路４は温度計として応用
することもできる。

第１図の実施例では、水晶発振回路の温度補償のために
利用されているが、他に、表示装置の温度補償等にも利
用できるものであり、′電子時計の機能を飛躍的に発展
させ得るものである。

次に、本実施例のような、水晶発振回路１の温度補償に
利用する場合の設定値Ａ及びＢの条件を考えるために、
本実施例の補正信号合成回路５について説明する。

第５図は、第１図に示す′電子時計の補正信号合成回路
５と分周回路２の具体的構成を含むブ０．７り図で、分
周回路２は初段分周器１１とそれに続く第１分周器１２
とさらにそれに続（第２盆周器１６とから成り、補正信
号合成回路５は温度レジスタ１０からの温度情報Ｔと前
記第１分周器１２とを比較して温度情報Ｔに応じたパル
ス巾の信号を出力する第１比較器１５と、やはり温度レ
ジスタ１０からの温度情報Ｔと前記第２分周器１６とを
比較して温度情報Ｔに応じたパルス巾の信号を出力する
第２比較器１４と、前記両比較器１４．１５からの信号
と前記温度レジスタ１０からの温度情報の一部とから周
波数補正信号Ｐｃを合成し出力するパルス合成部１６と
から成っている。

水晶発振回路１は、周波数切換用の入力端子をもってお
り、前記パルス合成部１６から印加された信号が論理値
”１″か６０”かによって、周波数が切り換えられるよ
うになっている。

具体的には後述するごとく発振容量の一部をスイッチに
よって切換える方法を採っている。

また、温度レジスタ１０の温度情報値Ｔを８ビツトとす
ると、ＭＳＢを除く７ビツトが前記両比較器１４．１５
に印加され、ＭＳＢだけは直接パルス合成部１６に印加
されるようになっており、したがって第１比較器１５、
第２比較器１４及び、第１分周器１２、第２分周器１６
は、いずれも７ビノト構成となっている。

第６図は、補正信号合成回路による発振回路の切換動作
を設問する回路図であり、水晶発振回路１は、３２７６
８　）ｌｚの水晶振動子１ａ、発振インバータ１ｂ、安
定化抵抗Ｒ１、負帰還抵抗Ｒ２、入力側発根コンデンサ
ーＣｉｎ、出力側発振コンデンサーＣｏｕｔの他に、ス
イッチＩＣとこれによって切換えられるスイッチングコ
ンデンサーＣｓｗにより構成されている。

初段分周器１１は２個のＦＦから成り、第１及び第２分
周器１２．１６は７個ＯＦＦから成っており、各ＦＦの
出力（主谷々第１比較器１５及び第２比較器１４に接続
されている。

第１比較器１５は、分周器側の入力信号７ビノト１、Ｎ
、　、　ｐ６のうちのＭＳＢＦ６のネガティブエツジに
よりトリガーされて立ち上がるＦＦ１５ｂと、′　　温
度レジスタ１０からの信号７ビ、ノドＴ。−Ｔ。

と前記分周器側の入力信号とを比較して一致信号を出力
し、前記Ｆ’ＦＪ５ｂをリセットする一致回路１５ａに
より構成されており、第２比較器１４も、ＦＦ１４ｂと
一致回路１４ａによる全く同じ構成となっている。

パルス合成部１６は、温度レジスタ１０のＭＳＢＴ７と
第１比較器１５及び第２比較′ａ１４の出力パルスＰ１
及びＰ２とを入力信号とするＡＮＤゲート１６ｂ及びＮ
０ＩＬゲート１６ｃ、前記両ゲートの信号を入力信号と
する０　１（、ゲート１６ａにより構成されている。

次に上記補正信号合成回路５の動作を説明すると、温度
レジスタ１０の下位７ビノトＴ。−Ｔ−６が示す値をｎ
とし、第１分周器１２のＬＳＢＦ。

の信号周期を１としたとき、両比較器１５．１４の出力
パルスｐ　ｌ、Ｐ　２の周期は、それぞれ１２８．１６
３８４であり、信号波形のデユーティ″−すなわち、周
期に対する論理″１“の時間割合は共に１／１２８であ
る。

パルス合成部１６は、温度レジスタ１ｏのＭＳＢＴ７が
論理″１”のときは、ＮＯＲゲー’）　１６ｃの出力な
０”に固定し、ＡＮＤゲート１６ｂがらＰｌとＰ２の論
理積信号Ｐ−１・Ｐ２を出力し、ＯＲ，ゲート１６ａを
通過して水晶発振回路１のスイッチ１ｃに印加するよう
に構成されている。

このとき、スイッチ１ｃに印加される信号を補正信号Ｐ
ｃとすると、この信号Ｐｃが１６３８４の期間中に論理
″１”である時間はｎ２であり、時間割合ψ（以後、補
正率という。）は次のようになる。

６３８４ 一方、Ｔ７が論理″０”のときは、ＡＮＤゲート１−６
ｂの出力を”０”に固定し、ＮＯＲ，ゲート１６ｃから
はＰｌの反転信号ｖ１とＰ２の反転信号Ｐ２との論理積
信号Ｐ１・Ｐ２を出力し、０１（。

ゲート１６ａを通してスイッチ１Ｃに印加するように構
成されている。このとき、補正信号Ｐｃは、論理″１”
である時間が（１２８−ｎ）２となる。

ただし、前記ｎは、温度レジスタ１０の８ピツトσ）温
度情報値Ｔと次の関係にある。

ｎ＝Ｔ　　　　　　（Ｑ≦’ｒ（１２８）ｎ＝Ｔ−１２
８（１２８≦′ｒ≦２５５）従って、補正率ψは次のよ
うになる。

６３８４ このようにして、本発明の゛電子時計における補正信号
合成回路５は、温度情報Ｔを２次関数に変換しているの
である。

また、前記比較器１４．１５を構成する一致回路１４ａ
、１５ａは誤動作を避けるために特別に設計されたもの
であるから次に説明する。

従来、パスライン同志の一致回路はイクスクルーシブオ
アゲートを各ビット毎に用意し、それらの出力をＮＯＲ
ゲート等に入力して一致信号を得るように構成される。

しかし、一方のパスラインの値が固定され、一方のパス
ラインはランニング状態でしかも何度もオーバフローす
るような場合には問題が生じる。

すなわち、例えば固定される側の値がＭＳＢのみ１”で
他のビットが０”のとき、ランニングしているパスライ
ンがオーバーフローしてオール“１”からオール”０”
に移行する際に、−瞬ではあるがＭＳＢが１”で他のビ
ットがＯｎと〜・５瞬間があり、このときヒゲ状の一致
信号が発生するのである。

本発明の比較器１４．１５のようにランニング中のバス
ライゝンのＭＳＢのネガティブエツジをトリガー信号と
じて用い、ＦＦ１５ｂ、１４ｂをセットしようとすると
、前述のヒゲ状一致信号がトリガー信号と隣接してしま
うためセットできないのである。この問題を解決するた
めに一致検出のタイミングを規制してパスラインのラン
ニング動作中の瞬間的一致を避けることが考えられるが
、このためには、一致信号のズレを覚悟しなければなら
ぬ上、クロック信号回路を追加しなければならない。本
発明の電子時計はこのような問題を解決し、イクスクル
ースイブオアゲートよ′りも素子数が少なくて済む一致
回路を用いている。

第７図は、本発明の螺子時計に用いた・−数回路１４の
詳細な回路図であり、−数回路１５も同じ構成である。

、、Ｆｏ−Ｆ６は、第１分周器１２あるいは第２分周器
１６からのバスクイ、ン信号を不し、′ｒｏ〜ｌｐ、は
温度レジスタ１０がものパスライン信号を示している。

１４５〜１４ｙはインバータであるが、説明上設けたも
ので、実際にはｒ０〜ｔｒ、を引き出丁際に温度レジス
タ１０のＱ出力端子を用いることにより省略できるもの
である。１４ｄ〜１４」はｌｌＴに説明したＦＦ１４ｂ
の出力とＴ。〜１゛６の反転信号が入力される２人力Ａ
ＮＤゲートで、１４に〜１４Ｑは前記Ａ　Ｎ　Ｉ）ゲー
ト１４ｄ〜１４ｊの出力信号と第２分周６１６の出力信
号Ｆ。−Ｆ６が入力される２人力Ｎ０Ｉ（、ゲートであ
る。

１４ＣはＮｏｔ（ゲート１４に〜１４ｑの信号が入力さ
れる７人力ＮＯＲゲートで、この出力信号が一＆信号Ｅ
Ｑで、ＦＦ１４ｂをリセットするのに用いられる。なお
、ＡＮＤゲート１４ｄ〜１４」とＮＯＲ，ゲート１４に
〜１４Ｑは、素子数を減らすためにコンプレックスゲー
トになっている。

次に上記−数回路１４の動作を説明すると、Ｆｏ〜■−
６が示す値をＦ、ｌｌ’ｌｏ〜ｔｒ、が示す値をｎとし
たとき、ＦＦ１４ｂの出力Ｑが１１１１＋であっＴこと
すれば、０≦Ｆ　（ｎのときＮＯＲゲート１４Ｃの出力
信号は”０″である。すなわちＦｌｉ”１４ｂはリセッ
トされない。

ｎ≦Ｆ≦１２７のときには、ＮＯＲゲート１４ｃが”１
′となるようなＦとｎの組合せがいくつもあり得るが、
特にＦ　＝　ｎとＦ＝１２７のときは必ず”１′となる
。しかし、Ｆは増加する方向にランニング中なので、Ｆ
　＝　ｎとなった時に一致信号が出力されてＦＦ１４ｂ
をリセットしてしまうため、ＡＮＤゲート１４ｄ〜１４
ｊがオール″０”となってｎ＝１２７と同じ状況になる
。

したがって、Ｆ＝１２７以外では、ＥＥＱが″１″にな
ることはないという状況が作り出される。

オーバーフローによってＦ＝１２７からＦ＝０に移行す
る際には、Ｆｏ−Ｆ、はオール″１”だったものがＦ。

から順に”０”となってゆくため、Ｆｏが１″から０”
になった時にすぐに１）Ｑは°゛０”となり、■パ６が
“１″から”０”に移行してＦＦ１４ｂをトリガーする
瞬間には、ＥＱは必ず０”を保つことになる。

すなわち、一致信号が出力されたのちは、ｎ＝１２７に
固定し、ＭＳＢのみが１”の状態すなわちｎ−６４のと
きの・不都合を解消したのである。

この一致回路の動作はＦ’Ｆの遅延時間によって保証さ
れる性質のものであるが、さらに安全を期すため、７人
力Ｎ　０１（ゲート１４ＣはＩＣパターン設計段階でゲ
ートを分割して１ゲート当りの入力数を減らしスピード
アノゾすることも考えられる。

次に、水晶発振回路１に補正信号Ｐｃが印加されたとき
の動作について説明する。

第８図は、本発明の成子時計の温度特性図で、第８図（
ａ）は水晶発振回路１の温度特性、第８図（ｂ）は補正
信号Ｐ　ｃの論理″１”の時間割合すなわち、補正率ψ
の温度特性、第８図（Ｃ）はその時の温度情報値Ｔの温
度特性を示している。

第８図（ａ）は、縦軸を周波数の相対偏差にとったもの
で、水晶発振回路１の特性は図のように常温に頂点温度
を有する２本の２次曲線で表わされている。

すでに説明したように、水晶発振回路１はスイッチング
によって２つの周波数をとり得るものであり、スイッチ
に印加される補市信号Ｐｃが°゛０″のときの周波数偏
差がｆＬであり、′１”のときの周波数偏差がｆＨであ
る。ｆＬは頂点温度において偏差Ｏに調整されており、
それに対してｆＨはほぼ均等に進みとなっている。ｆＬ
とｆＨとの差をｆｓｗとするとｆＬ、ｆＨは次の式で表
わされる。

ｆＬ＝ａＸ（θ−ＺＴ）２ ｆＨ＝ａ×（θ−ＺＴ）２　　＋ｆ　、Ｗなお、θは温
度、ａは２次温度係数、Ｚ’ｌｌ’は頂点温度である。

また、図中のｆｗは温度補償された結果り）平均周波数
偏差であり、第２分周器１６のＭＳＢの周期内で平均し
た周波数偏差に等しい。

補正率ψは、ｆＨで発振する時間割合と考えてよく、す
でに説明し１こように（’［’−１２８）”　と蒼くこ
とができ、第８図（ｂ）のような２次関数となる。この
とき平均周波数偏差ｆｗを式にしてみると ｆｗ＝ｆＬ×（１−ψ）＋ｆＨ×ψ となる。さらに、書き直すと ｆ　　＝　ａＸ（ＺＴ−０）２−）−ｆ　　ｘ”’　　
””　”Ｗ　　　　　　　　　　ＳＷ　１６３８４とな
り、これがＯとなることが理想であるから、そのための
Ｔの条件を考えると、 となったとき、ｆＷ二〇となることがわかる。

すでに説明した温度測定回路４は、記憶回路Ｍに与える
数値Ａ及びＢによって、温度情報値Ｔの温度特性が自由
に選べるようになっているため、ｆ　　＝Ｏとなるよう
にＴの特性を合せ込むことは、極めて容易である。

そして、この合せ込み作業は電子計算機による自動処理
が極めて容易にできる。次に前述の温度情報値Ｔを得る
ためのＡ及びＢの計算方式について説明する。

前提条件としては、ｆＬの頂点温度での偏差がＯになっ
ていることと、水晶発振回路１のスイッチ１Ｃを外部制
御によってＯＮ及びＯＦＦの状態にそれぞれ設定できる
こと及び、感温発振器７の発振周期τを測れるように出
力端子を設けておくことである。手順としては、温度特
性の測定を行ない、次に計算処理をして、Ａ、Ｂの設定
をすることになる。測定の温度は２点で行ない、第１の
温度θ１でｆＬｏ、ｆＨｌ、τ、をデータとして取り込
み、第２の温度θ２でｆＨ２、ｆＨ２、τ２を取り込む
。この結果、ｆｓｗ＋　とｆＳＷ２が測定できるが、両
者はほとんど同じであるからｆＨ。

あるいはｆＨ２の測定は省略できるものである。

ここで、第１の温度θ、でｆＬ、を補正するためで０補
正率ψ・１１工＋十−でなゆれを了ならな゛・ψ＝（Ｔ
−１２８）２／１６３８４でありＴは　’Ｉ’＝ＡＸｆ
ｃＸＴ＋Ｂ−ｚ５６Ｘｍであるから ｆｓｗＩ　　　　　　　　　１６３８４ｆ３ｗ２　　　
　　　　　１−６３８４となり、θ１〈ＺＴ〈θ２とし
て３、この連立刀根ｆｏ×（τ２−τ、） というようにＡ、Ｂが求められる。

このＡ、Ｂを設定したとき第８図（Ｃ）のよりな′ｒが
得られ、したがって第８図（ａ）のｆｗが得られる。

計算処理には温度θのデータを必要とせず、水晶発振回
路１と感温発振器７との関係を常温より低い温度と高い
温度で測定するだけで良く、従って、温度を正確に知る
必要も、正確な温度環境を作り出す必要もない。

また他の方法として、水晶発振回路１の２次温度係数の
バラツキが小さいことと、感温発振器７の温度変化率の
バラツキが小さいことを利用し、常温でのｆＬとｆＨと
τを測定するだけで、計算処理する方法もあるが、詳し
い説明はするまでもないと考える。

以上説明した補正信号合成回路５と水晶発振回路１につ
いては、一実施例に過ぎず、本発明の温度測定回路を利
用した周波数温度補償のやり方は数多く考えられ、場合
によっては、温度レジスタ１０は温度情報ＴではなくＴ
を２次変換した情報を記憶するのに用いることも考えら
れる。

また、水晶発振回路１を直接補正するのではなく、分周
器に対してパルス挿入や間引きを行なって補旧する方法
もあるし、また、温度情報Ｔを積算し、ある程度大きな
計時誤差例えば１秒あるいは２秒になった時、表示装置
に対して補正を行なう方法も考えられる。しかし、一般
に普及している電子時計用歩度測定器によって短時間で
平均歩度が測れるという長所をもつことから、本明細書
では直接水晶発振回路１を補正する方式を実施例とした
。

なお、第８図に示した本実施例の温度特性は、第８図（
ａ）のｆｖＪのように温度補償領域外で急激に遅れ方向
になっていくが、これを避けて、温度補償領域外ではｆ
　ｗ：　ｒ　、、とすることは容易である。

例えば第９図に示す温度特性図は、温度測定回路４ｖａ
９及び温度レジスタ１０を１ビツト増設して９ビツトと
し、さらに、補正信号合成回路５のパルス合成部１６の
構成を若干変更した時の温度特性を示すものである。

第９図（ａ）で第８図（ａ）と異なるところは温度補償
領域外でｆＷ＝ｆ□となっていることであり、これは第
９図（ｂ）のように補正率ψの温度特性にフラットな領
域を作ったことによる。

したがって温度情報Ｔは第９図（ｃ）のように第８図（
Ｃ４べて２倍の領域をカバーすることが必〜要となって
いる。

第１θ図は、第９図の温度特性を実現するための補正信
号合成回路を含む回路図で、第６図におけるパルス合成
部１６をゲートを追加してパルス合成部１６　′に変更
した形の回路図となっている。

追加されたゲートはＡＮＤゲート１６ｄとＯＲゲ−）１
６ｅとインバータ１６ｆのみであり、ＡＮＤゲート１６
ｄには、第６図における周波数補正信号Ｐｃと、図示し
ないがｌビット増設された温度レジスタの９ビツト目が
らの信号Ｔ８が入力され、ＯＲゲート１６ｅには、前記
ＡＮＤゲート１６ｄの出力信号と、前記Ｔ８のインバー
タ１６ｆを介した信号が入力され、出方信号が補正信号
Ｐｃ’として水晶発振回路１に印加されることになる。

以上説明した様に、本発明の温度測定回路は、感温発振
器からの温度情報信号の温度勾配や絶対値のバラツキの
補正を単純なデジタル回路構成によって行な、っている
ため、Ｍ＜）　８−　Ｌ　Ｃに一体的にモノリＩシック
化することが可能になるとともに、調整値が計算によっ
て正確に求められ、かつ単純なデジタル設定が可能なた
め、完全自動による調整が可能となった。

さらに、本発明における温度測定回路は、上記構成によ
り本来の目的である温度測定を極めて緻密に行なうこと
ができるとともに、温度測定に要する電流消費は、平均
０．０２μ八以下と極めてわずかであり小型４型の高精
度時計を実現する上で絶大なる効宋を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第５図は本発明の実施例における電子時計の基
本構成を示すブロック図、第３図、第４図、第６図、第
７図、第１０図は本発明の実施例における電子時計の要
部回路ブロック図、第２図、第８図、第９図は、本発明
の電子時計の動作を説明するための温度特性図である− ４・・・・・・温度測定回路　５・・・・・・補正信号
合成回路６・・・・・・制御部　７・・・・・・感温発
振器８・・・・・・ゲート信号カウンター ９・・・・・・比較カウンター １０・・・・・・温度レジスタ 第４図 ７ 第５図 第７図 第８図 （ＣＩ） （ｂ） （Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 温度に従って変化する感温発振器の発振信号と、基準発
   振器の発振信号とを比較して温度情報信号を出力する温
   度測定回路に於いて、外部よりセットされた第１及び第
   ２の数値情報を記憶する記憶回路と、前記２イ固の発振
   器のうち、いずれか一方の発振信号を入力とし、かつ前
   記記憶回路からの第１数値情報によって指定された計数
   動作によりゲート信号を発生するゲート信号カウンタと
   、前記２個の発振器のうち他方の発振信号を入力し、か
   つ前記ゲート信号に従って計数動作を行う比較カウンタ
   と、該比較カウンタの計数値と前記第２数値情報とを加
   算する加算手段とを設け、該加算手段の加算結果を温度
   情報信号として出力することを特徴とする温度測定回路
   。