JPS5868633A - 温度補償回路 - Google Patents

温度補償回路

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JPS5868633A
JPS5868633A JP56167533A JP16753381A JPS5868633A JP S5868633 A JPS5868633 A JP S5868633A JP 56167533 A JP56167533 A JP 56167533A JP 16753381 A JP16753381 A JP 16753381A JP S5868633 A JPS5868633 A JP S5868633A
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temperature
signal
oscillation
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Tadashi Hanaoka
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    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
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    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01K7/24Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
    • G01K7/245Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit in an oscillator circuit
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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】
本発明は電子機器に使用される温度補償の改良に関する
ものであり、サーミスタを時定数抵抗に含み、環境温度
の変化により発掘周波数を変化するCR発振器を使用し
て温度−周波数変換を行い、この周波数を測定してアナ
ログ・デジタル変換をする方式の温度検出手段を1コ゛
する温度補償回路に係わるものである。 本発明の目的は、サーミスタを時定数抵抗に含む(:1
(発振回路の発振周波数をデジ9 A・1′−)1fグ
変換(〜て得られるTr+A度データが、環境メ1.1
肛、iンー次式に概略比例するような回路を実現すると
Jいこ、温度を変数とするどのような関数式をイi’l
”、r温度誤差項にk・1しても温度補償か川1iix
な)j +’、、 4′女−に提供することであ4)。 従来、−り−−ミスタをじl(発振器のIt、冒)j−
数lit J’l’l・トl二はぞの一部として便用し
、該(1(発(級器の゛It;振周波数周波数によって
環境温度の変化を検出−づる方法がよく知られている。 この方式は環境JAM IJi情報をアナログ・デジタ
ル変換する1ユで最も′6易であると云う利便性を有す
るため様々なデ/り”<it側機器等で多用さJlてい
るが、後述するよ54こ17−ミスタの抵抗値が温度の
指数開成でり妙らi14゜変化をするため、CR・発振
器の発振周波数もよf、1温度の指数関数となり讐例え
ば温度に比例
【−だ変化をする温度誤差項の補償をする
ヒでは不便であった。 千γこ温度補償の領域を広くと゛ると、低温に+月14
゜発振周波数と高温における発振周波数の差が非晶C・
τ大とくなるため、アナログ拳テ/タル変換用のカウン
タ回路の構成が大きくなってしまう欠点があった。これ
らの欠点を補う1こめ、サーミスタに直列及び並列に数
個の」」(抗を組合せ、その合成抵抗の変化か一定の温
度領域で概略温度に比例するようにしたり、特”定の関
数になるようにすることが工夫されている。しかしこの
ようにして実現される合成抵抗の温度特性は全て近似!
1寺性である上、実現の不可能な関数も多くあった。ま
た組合せの抵抗の数が多く、抵抗値の精度も高いものが
要求されるため温度補償コストが大変高くなってしま5
欠点があっ1こ。 本発明は以上のような従来の技術の欠点を取り除き、実
用上大変便利な温度補償の回路を実現するものである。 以下に本発明の詳細な説明をする。 ここでサーミスタは遷移金属Y(ヒ物の襟合焼結体であ
って、高温領域で抵抗値か小さくなるいわゆるNTC(
Negat ive  TcrnperatureCo
efficient  Thermistor)を指す
。 温度七/サーとしてのサーミスタは非常に優れl:特徴
を+T している。すなわち小型であり、高感)Wであ
り、抵抗値が使い易い領域にあるヒかなり自由に設定で
き、敏産性に優れているため経済的にも有利である。し
かし多結晶の焼結体であるため、熱電対等に比較して二
り業的再現性についてはれ:「の問題がある。サーミス
タの抵抗値Rと温度i” (K)との間にはm式のよう
な関係がある。 ここで+1oは基準温度T。6)におけろサーミスタ− の抵抗値(以下基準抵抗値と称す)を示し、Bはリーミ
スタ定数と呼ばれる定数である。基準抵抗(lt+、”
 oとサーミスタ定数13は共にサーミスタの特性を示
す重曹な定数であるが、サーミスタの製造11−で工業
的なバラツキを生ずる。このバラツキによる定数Ito
及びBの誤差が、サーミスタの抵抗i+K Itを実測
して(1)式から温度Tを算出する場合測定結果に誤差
を生ずる。△I(・。及び△13をそれぞし基準抵抗値
Itoとサーミスタ定数13の誤差とすれば、温度′r
における温度の測定誤差△Tは(2)式%式% (2)式の右辺第一項は基準抵抗値lし。起因の誤差を
小し、同第二項はサーミスタ定数B起因の誤差を示す。 今、温度T。−25’C,: LCi。ける基準抵抗値
T(oの誤差△Roを±5%、サーミスタ定数Bの。 誤差ΔBを±2%とした時、温度の測定誤差△Tは第1
表のようになる。ただしサーミスタ定数は4000にと
した。 第1表に示される通り、基準抵抗値R8の誤差ΔRoを
±5%とした場合、温度の測定誤差△Tは±08℃から
±1.47℃となり決して小さくない。したがって温度
補償回路を構成する際に基準抵抗値Roの補正が必須と
なるのであるが、後述する如くその補正は割合簡単であ
る。 一方サーミスタ定数Bの誤差△Bを±2%とした場合、
温度が基準温度T。から離れるに従って温度の測定誤差
△Tは幾何級数的に増大し、0℃JJ下及び50℃以上
で約±0.5以Eになってしまう。 したがってサーミスタ定数Bの補正をしてやる必要があ
るが、サーミスタ定数Bの測定をするためにはサーミス
タに正確な温度変化を与えて抵抗値の変化を測定しtc
ければならず、非常に手数がかかるに、誤差補正の手段
も容易には達成されなし・。 したがってサーミスタ定数Bの誤差ΔBを補正するより
も始めから誤差ΔBの小さいサーミスタを選別使用する
方が経済的である。 例えばサーミスタ定数Bの誤差ΔBを±1%にすれば一
40℃以上70℃以下の範囲でサーミスタ定数B起因の
温度測定誤差△Tを±05c以丁にすることがでとる。 またこのような−サーミスタを入手することも容易であ
る。 以上にサーミスタをifセンサーとして使用する場合の
温度測定精度について検討したが、以丁に本発明の具体
的な実施例について詳細な説明をする。 第1図は本発明の基本的な構成を示すブロック線図であ
る。 図面上1はサーミスタを時定数抵抗に含み環境温度の変
化により発振周波数を変化するCR発撮回路であり、2
はCR発発註回路1ら出力される信号の周波Pjfの対
数すなわち対数1M波数Fを算出する対数周波数測定回
路である。該対数周波数測定回路2は温度に依存して変
化する周波数fを有するパルス列を計数してその対数を
とり、数値データで出力する機能を有している。該数値
データは対数周波数Fであり読み出し専用メモリー3の
アドレス人力として使用される。 この結果、該読み出し専用メモリー3のアドレスは温度
の変化によって変化することになり、該読み出し専用メ
モリー6の出力端からは、温度に依存した特定の関数関
係を有する数値データD(T)が出力される。該数値デ
ータDのは温度補償される機器の状態を変化させる回路
、すなわち調整回路4に伝達され、目的に合った温度補
償を行うのである。 CRR振回路1、対数周波数測定回路2及び調整回路4
は一定の順序に順って動作をしなければならないが、こ
の制御はタイミング信号発生回路5によって行われる。 また該タイミング信号発生回路5は正確な時間基準信号
を保有し、対数周波数測定回路2の基準時間となる信号
を作って供給する。 このような構成においてCRR振回路1の出力信号の周
波数fは1時定数抵抗の値をR1時定数コンデンサの容
量値をC,kを定数として(3)式のようになる。 f:で■           ・・・・・・・・・・
・・・・・(3)時定数抵抗がサーミスタのみである場
合(3)式に(1)式を代入して(4)式を得る。 ただしAは15)式の通りである。 k 〒0 ゜□。                  ・・・・
・・・・・・・・・・・(5)今基準抵抗値R8をIM
Ω、容@価Cを20PF、基準温度Toを25℃(=2
98K)、サーミスタ定数Bを40 (] OKとし、
k=0.72.!:すればAの値は約2.43x 1o
 Ioである。、この時CRR振回路1の出力信号周波
数fは第2図のグラフで表わされ、温度Tの上昇と共に
急激に増大する。この例において、温度Tが−2(1”
Cがら一19℃までI″GG変化時に、周波数fは0.
21K IIZ変化するが、この変化を単位として70
 ℃における周波数と−20”Cにおける周波数の差を
表わすと約971となる。この数値を2進数で表現する
ためにはIOビットが必要であるが、70℃から一20
℃までの温度を1 ”Cステノブで表現するには冗長度
が大きい。この冗長度を無くするには、周波数fを対数
変換して対数周波数Fで表現すれば良い。対数周波数F
は(1)式の対数をとって(6)式のようになる。 F −logJ =logA −〒loge     
−−−−・−(6)この(6)式のグラフは第3図に示
されるような双曲線であるが、温度Tが−20”c (
253K )以りで70 ”C(343K )以下の領
域では直線に近似している。この場合曲線の勾配は高温
鎖酸で小さくなるが%温度Tが69℃から70 t;へ
I゛CC変化時に、対数周波数Fは約+1.015変化
する。 この変化を単位として70℃シこおける対数周波数と一
20℃における対数周波数の差分を表わすと約122と
なる。この数値は7ピノi・の2進数で表現でき、冗長
度は圧縮される。 このようにCR発掘回路1の出力信号周波数fを対数圧
縮してデータ長を3ビット分縮小できるのであるが、こ
れによって読み出し専用メモリー6のアドレスの数は8
分の1となり、メモリー6を大巾に節約できるのである
。 またL述した通り、対数周波数Fは一定の温度範で、単
に温度計として使用す7)場合υこは読み出し専用メモ
リー3による関数変換を必要とせず、対数周波数測定回
路2(0測定数値をそのまま温度として使用することも
できろ。 以]−に第1図のブロンク線図について本発明の詳細な
説明したが、以下にブ凸ツク線図の構成要素について具
体的な実施l「11路を例として更に詳細な説明を行う
。 第4図はサーミスタを時定数抵抗とするCR発撮回路の
具体的な実施回路の一例を示す回路図でキ)る。 図面−Fiaはサーミスタであり、CR発振回路1の時
定数抵抗として使用されており、1bはコンデンサであ
り時定数容量として使用されている。 1(!、1d、1eは共1c CM OS c)’> 
イ:/ バー pであり、1fはC−MO801NAN
Dゲートテある。インバータ1Cの出力はNANDゲー
)1fの第一の入力に、該NANDゲート1fの出力は
インバータ1dの入力に、該インバータ1dの出力はイ
ンバータ1eの人力にそれぞれ接続され。 インバータ1eの出力はコンデンサ1bを介し、てイン
バータ1Cの入力に接続されている。 又インバータ1dの出力とインバータ1Cの人力の間に
はサーミスタ1dが接続されており、NANDゲート1
fの第二の入力には発振制御信号Cが外部のタイミング
信号発生回路5より印加される。このような構成におい
て発振制御信号Cの論理が1になった時%CR発振回路
1は発振を開始する。このCR発振回路1の出力信号は
インバータ1dの出力から取り出される矩形波信号であ
り、この矩形波信号の周波数fは(31式で示した通り
である。この場合定数には約0.72である。 しかしト述した通りサーミスタ1aはT業的な誤差を有
しており、コンデンサ1bの容量値も又誤差を保有して
いるため、誤差補正をする必要がある。 この補正方法としても最も基本的な手法はコンデンサ1
bを司変容量としておき、(3)式のR及びCの積が一
定となるように容量値を調整することである。この方法
は単にコンデンサ゛1bをトリマーコンデンサとして達
成されるたけでなく、複数個のコンデンサを組合せて最
適容量を得ることでも達成される。 また第2の方法としてはCR発振回路1の出力信号周波
数fを分周する分周(ト)1路を設け、該分周回路の分
局比を適宜選択する方法がある。この場合(3)式の定
数には設定された分周比をhとして(7)式のようにな
る。 、、 = 0.72 5                ・・・・・・ ・
・・・・・・・(7)このような分周゛比町変の分周1
o4路は入力信号のパルス列の数をプリセット値から減
算計数イる夕゛ウンカウンタと、該ダウンカウンタの内
容数値が〇であるこ吉°を検出する0検出1b]路と、
該0検出回路がOの検出を行った時に前記夕“ランカウ
ンタに分周比として指定入力された数値をプリセットす
る回路とによって容量に達成される。 又、後述するレートマルチプライヤ−2gの応用によっ
ても更に便利な可変分周比分周回路が実現できる。 第5図は第4図のCR発振回路1の出力信号又はその周
波数を適当に分周補正した信号の対数周波数Fを測定す
る対数周波数測定回路2の具体例を示す回路図である。 該対数周波数測定回路2は。 2人力NANDゲートから構成されるゲート回路2a、
2進7ビノトの第1のカウンタ2b、論理ゲート2C1
分周比〔16〕の分周器2d%2進7ビノトの第2のカ
ウンタ2e及び、ラッチ回路2fかも成立っている。こ
のうち第1のカウンタ2bと論理、ゲート2eとからな
り、一点鎖線で囲って示される回路は一般にレートマル
チプライヤ−2gと呼ばれる回路である。 この論理ゲート2Cの出力信号Xは(8)式の論理式で
与えられる。ただし第1のカウンタ2bの出力信号a、
b%C1d18% f及びgはそれぞれ2° 2+、 
 22. 23.24.25及び26の重みをもつ2進
数のビット信号である。 + a b c d e f g A )   −−(
8)この(8)式の意味はレートマルチプライヤ−2g
のレート入力端子λ、百、C,D、E、F及びdルス信
号ηの入力パルス数Pと出力信号Xのパルス数Xとの間
にQ)式で与えられる関係があることを示す。 X−テx (2’G +25F+汎+23D + 22
C+ 2’B +20A )・・・・・・・・・・・・
(9) すなわちレートマルチプライヤ−2gのレート入力端子
A−Gに設定された2進数に比例した数のパルス信号を
出力信号Xとして発生する。レートマルチプライヤ−2
gが以上のような機能を有することを前提として、以下
に第5図の対数周波数測定回路2の動作について説明す
る。 被測定周波数信号は図面上F1で示される信号であり、
該信号F、はゲートl四路2aの第1の入力である。ゲ
ート回路2aの第2の人力は外部のタイミング信号発生
回路5から与えられる高精度の時間巾信号tであって、
ゲート開閉信号として作用する。 ゲート回路2aの出力はレートマルチプライヤ−2gの
入力パルス信号ηであり、第1のカウンタ2bの31数
入力端子と、論理ゲート2Cとに印加される。レートマ
ルチプライヤ−2gσ)出力信号Xは分周比〔16〕を
有する分周回路2dを介し、第2の゛カウンタ回路2e
の計数入力端子に印加される。該第2のカウンタ回路2
eの出力信号A、B、C,D、E、F及びGはそれぞれ
2°、21.22.23、 2’12”及び20の重み
を持つ2進数のビット信号であり、共にラッチ回路2f
に伝達されてし・ろ。 一方該カウンタ回路2eの出力信号A、B%C1D%E
1F及びGはそれぞれ反転され、論理ゲート2Cのレー
ト入力端子A、B%C,D、E、F及びdに接続されて
いる。すなわちレートマルチプライヤ−2gのレート入
力端子A−Gには第20カウンタ回路2eの内容数値の
補数(2σ)補数)が印加されている。 第1及び第2のカウンタ回路2b及び2eと分周回路2
dにはリセット信号Rが印加され、ラッチ回路2fには
データサンプリング信号りが印加さハ、ている。これ等
二つの信号R及びLも又外部θ)タイミング信号発生回
路5から与えられる信号であるが、前記時間巾信号を及
び第4図のCR発振回路1の発振制御信号Cと共働fる
。この動作は第6図のタイムチャートに示される通りで
ある。 以下に第6図のタイムチャートに従って第5図の回路の
動作を説明する。 先ず波形(イ)に示される発振制御信号Cが論理]にな
ることにより第4図のCR発振回路1は動作を始め、そ
の出力信号は被測定信号F、となって第5図の対数周波
数測定回路2に印加される。 次に波形(ロ)に示されるリセット信号Rが一時的に論
理lになって2個のカウンタ回路2b、2e及び分周回
路2dをクリアす7.)。 CR発振回路1の発掘安定時間t、の後、波形(・〜)
で示されろ時間巾信号tが論理1になるとゲート回路2
aは信号F1を通過させ、パルス信号ηを発生する。該
パルス信月ηはカウンタ2bと論理ゲート2Cよりなる
レートマルチプライヤ−2g及び分周「e1路2dによ
って分周され信号Yで小されるパルス列となる。 該パルス列は第2のカウンタ回路2eシこよってd1数
される。ごの計数によってレートマルチプライヤ−2g
のレート人力数値は刻々と変化し、レートマルチプライ
ヤ−2gの分周比が除々に増大するが、増大速度は除々
に遅くなる。やがて測定時1ift tllの後時間巾
悟号tは論理0となり、ゲート回路2aを閉じ、パルス
信号ηは停市する。この後波形(ニ)で示されるデータ
サンプリング1b号りを一時的に論理】にし、カウンタ
II】1路2eσ)内容数値をラッテ2fにセーブする
と共に発徹制伺1信号Cを論理0にしてCR発振回路1
の動作を停止卜 す る 。 以1□によって一連の測定動作の一周期が完rし、ラッ
チ回路2fに入力信号F、の周波数の対数に比例した数
値Fが保存される。以後説明の中では対数1M波数と言
うW葉を広義にとらえ、この数値Fを指す。 こび)一連の測定動作は周期的に繰り返えされるか。 通常の民生機器の温度補償を目的とした場合1分このよ
うに測定を間欠的に行うのはCR発振1【−]l路1の
消費する電力を節約するため一〇ある。 次に第5図の回路の対数周?+υ数測定回路2としての
性能について検討する。 第7図は第5図の対数周波数測定回路2の主要部をブロ
ック線図で示したものである。人カバルス信号ηはレー
トマルチプライヤ−2gにて分周されて信号Xとなり、
該信号Xは分周回路2dで史しこ分周されて信号Yとな
る。該イにりYのパルスはカウンタ回路2eで計数され
、測定結果数値Nとして出力されると共に、該測定結果
の数値Nは補数回路2Jによって2の補数&に変換され
てレートマルチプライヤ−2gのレート入力端(’ A
 −Gに印加されている。ここでレートマルチプライヤ
−2gの最大分周比をM+1とすると、信号η及びxc
r>周波数f、及びfX の間には、、1°x ”” 
M +−了、f、        ・・・・・・・・・
・・・・・・(1o)の関係がある。また分周回路2d
の分周比をKとすると信号Yの周波数f は 艮 f 二エエ=□f     ・・・・旧・・・・・・・
・旧)y  K  K(M+1)  η となる。したがってカウンタ回路2eの内容がNの時に
は信号Yが1パルス出力されるために必要な信号ηのパ
ルス数P は次式のようになる。 p =”工及±↓]      ・・・・・・・・・・
・・・・(121n     N 数値Nが0から最大値Mまで計数する時、信号ηのパル
ス数は第2表に示される。ただし補数にはN=M−N 
          山田・・・・・・・・・(131
である・    第2表 信号YのN番目のパルスが出るまでに信号ηか入力する
パルス数は次式で計算される。 〜−に83=π 04)式を第5図の実施回路例にあてはめると、Mは]
’27.4は16であり、数値Nを対数周波数Fとして
、 十瘤−4i品拍−而爾) ・・・・・・(15)となる
。 第8図は(I5)式をグラフに示したものであり、縦軸
V′こ第5図の第2のカウンタ回路2eの内容数(+6
Fをとり、横軸にNANDゲー)2aから出jJされイ
)パルス信号ηのパルス数ΣPn を対数目盛りで示し
である。 クラー7は信号ηの500パルスかう5000パルスの
範囲において概略直線であり、カウンタ2eの内容数値
Fはパルス数ΣPnのχ・1数に概略比例関係にあるこ
とを示して(・る。一定の時間内むこゲート回路2aか
ら出力されるパルスの数ΣP、は18号ηの周波数とみ
なせるからカウンタ回路2eθ)内容数値Fはその対数
に比例した数値、すなわち対数周波数である。 第9図は第2図のような温度周波数特性を有する信号を
第5図の回路によって対数周波数νこ変換した場合の、
温度Tと対数周波数Fとの関係を示すグラフである。た
だしN’ANDゲート2aの開放時間t。はl/32秒
間とした。 グラフより明らかなように一20℃から700の温度T
が、〔6〕から[122]+での整数値に変換されてい
る。変換曲線は′J【;“堀の領域では内線的で、低温
領域及び高温領域でやや曲かろ。このため−3゛0以下
の領域及び650以上の領域では温度Tに関する分解能
か2 ”C,となろか、常温近くでは05°0の分解能
が得られイ〕。このようにして得r)れた対数周波数F
は7ビノトσ)2進数であり、これをアドレス入力とし
た読み出し専用メモリー31・こまって温度補償に直接
必要なデータに変換されろ。 第10図は電子時d」の時間精度の温度補償を本発明の
温度補償回路で実現する場合の具体的ブロック線図を示
すもので、特に第1図に示した読み出し専用メモリー6
と調整回路4の部分につ℃・て詳細に説明するための回
路例である。 図面」こ、1は第4図のCR発振回路であ)す、2は第
5図の対数周波数測定回路でル)る。6は読み出し専用
メモリーであり、対数周波数測定回路2の出力で対数周
波数Fを示す2進数の7個のビット信号A1B、C%D
%E%F及びC7それぞれアドレス人力信号Al s 
 A2 h A3 %  A4 s A5、A、及びA
7としている。 該読み出し専用メモリー6の出力データD(T)はDI
 s D2 s D3 * D4 s D5及びD6の
6ビツトであり、各ビット信号は時計回路の時間精度調
整回路406個の2人力ANDゲー)4a、4b、4c
、4d、4e及び4fのそれぞれ1人力となっている。 6個の2人力ANDゲート4a、4b、4c、4d、4
e及び4fの出力はそれぞれフリップフロップ回路FF
、 、FF2、FF3゜FF4.FF、及びFF、のタ
′イレクトセント端子Sに接続されている。 該6個のフリップフロップ回路FF、〜FF、i’i。 時計の時間基準信号源である水晶発振回路7σ) ts
号を順次分周する分周回路8を構成している。影分周回
路8の出力慎号は時計回路の主要部分でル)る計時回路
9に伝えられ、時間の基準単位とし″C計数される。 5はタイミング信号発生回路であり、計時回路9から特
定の条件を受けて発振制御信号C1ゲート開閉信号t、
17セツト信号R,ラッチ信号り及び調整タイミング信
号Sを出力−4−る。信号C,t、R及びLは上述した
通りの機能を有するので説明を省略する。調整タイミン
グ信号Sは時間精度調整回路4の動作タイミングを指示
する信号であり、インパルス化回路4gによって水晶発
振回路7の出力パルス巾よりも小さいインパルス信号に
変換さノL、 6個の2人力ANDゲート48〜4fの
第二の入力となっている。 6は可変分周回路であり、CB発振回路1に含まれるサ
ーミスタの基準抵抗値R6と時定数コンデ/すの容量値
Cとの積の誤差を補正する回路である。該可変分周回路
6は5ビツトのレートマルチプライヤ−2gであり、3
本の調整端子6a、6b及び6Cに入力される論理値を
適宜選択することによって、入力周波数の31/32、
:30/J 2.29/32.28/32.27/32
 、26/32.25/32及び24/32の周波数の
どれかを取り出すことができる。 設剖中央値として、出力周波数か28/32とすると時
定数CR,の誤差の補正範囲は+16%から−12,5
%であり、合せ込みの精度は約±18“j。 となる。このような回路構成において時計の時間精度の
温度補償は次のように行われる。 タイミング信号発生回路5から一連σ)タイミング制御
信号C,t、R及びLが第6図に示した如く出力される
ことにより、CR発振回路1がら温度の指数関数である
周波数fを有する信号が出力され、該信号の周波数fを
可変分周回路6で補正した後、対数周波数測定回路2で
対数周波数Fが測定さtする。該対数周波数Fは読み出
し専用メモリー3のアドレスとなり測定結果に対応した
温度補償データが読み出し専用メモリー6から出力され
る。この出力データD(T)の構成ビットのうちDlは
フリノブフロッグ回路FF、に入力するクロックパルス
の数を1分に付き1個増加するかしないかを制御する信
号であり、ピットD2、D3、D4.D、及びD6はそ
れぞれフリップフロッグFF2、FF8.FF、 、F
F5及びFF、に人、力するクロックパルスを1分につ
き1個増加するかどうかを制御する信号である。谷フリ
ップフロ水晶発振回路7の発生するパルスの1倍、2倍
、4倍、8倍、16倍及び32倍のΦみを保有して(・
るかも、読み出し専用メ七り−6の出力データD(T)
は1分間に分周回路81ttl対し水晶発振回路7から
何個余計にパルスを加算してやるかを指定している数値
データと見なすことができろ。 該数値データD(T)は、1分間に1回出力される調整
タイミング信号Sの発生時に、6個の2人力ApDゲー
ト48〜4fを介して分周回路8にダイレクトセットす
る方法で加算演算されるのである。これは等制約に水晶
発振回路7の発振周波数が高くなったことを意味するが
、その平均的周波数増大分は読み出し専用メモリー6の
出力データD(T)を使って一仄ハーより−1(Zとな
る。水晶発振0 回路70基準発猿周波数を32768 Hzとすれば、
周波数の調整率E(PPM)は次式のようになる。 ・・・・・・・・・・・・・・・(I6)−h3211
z帯の音叉形水晶振動子を用いた場合水晶発振回路7の
周波数の温度特性式は次式のようになる。ここで△fo
(Hz)は水晶発振回路7の発振周波数の温度’I’(
K)に依存する誤差項であり、通常温度296Kにおい
て0になるように調整されている。 △fo=−a(T−296)2  (Hz)  −[7
107)式のaは2次温度係数と呼ばれる定数で約11
00である。On式の△f、がOになるようにするには
、 EX32768−△f0    ・・・・・・・・・・
・・・・・(18)とすれば良い。従って次式を得ろ。 D (T ’) = −一−−−−−−(T−296)
” ==0.066 (T−296)20.51x:3
2768 ・・・・・・・・・・・・・・・0唾 読み出し専用メモリー3の出力データD(T)は、アド
レス入力としての対数周波数Fの数値に対応する温度T
をQ91式に代入して得られる数値を2進数表現したも
のである。 第3表は第9図の換算グラフによって読み出し専用メモ
リー6のアドレス入力か決定される場合の出力データD
(T)及び周波数補IE率Eを示す。 第3表より一8″G以下と+−5□1(7以トでは温度
補償の限界を越えて温度誤差が大きくなることがわかる
。 以−Lに第10図の回路例について動作説明をしたが、
この回路においては時間精度の調整が1分間毎に瞬間的
に行われるので、調整データを連続して保存しておく必
要はない。したがって第5図の対数周波数測定回路に示
したラッチ回路2fは不要であり、ラッチ信号りを調整
タイミング信号Sに代替えすることが可能となる。これ
と同じような温度補償回路はエレクトロクロミックディ
スプレイ(ECD)の表示濃度の温度補償にも使用され
ろ。これはECDの表示濃度が表示の変更をする一定時
間内の温度によってのみ影響されることによるもので、
表示の変更をしない時には温度補償のためのデータを必
要としないためである。 しかし一般的には温度補償データを常時必要とする場合
が多いので第5図にはその場合の例を示した。 以上に本発明の詳細な説明を行ったが、本発明によれば
、電子機器の温度補償が極めて容易にかつ安価に達成で
きる。すなわち温度センサーにサーミスタを使用し、温
度感度をサーミスタの特性に依存してしまうことによっ
て感度調整のための複雑な作業を必要としなくなったこ
と。サーミスタの抵抗値の変化をCR発振回路によって
周波数に変換したためアナログデジタル変換が蓚めて容
易になると同時にサーミスタ抵抗値の誤差の補正もデジ
タル処理できるようになったこと。周波数を対数周波数
に変換することで有効数字を減らすことができ、このた
め読み出し専用メモリーのメモリー量が大中に節約でき
たこと。温度補償のために直接必要となる温度の関数が
、どのような複雑な形をもっていても読み出し専用メモ
リーにプログラムすることで達成できるようになったこ
と等様々な技術上の問題点が解決された。 また第10図に示したような回路は、サーミスタと水晶
発振子以外の殆んど全ての部品が集積回路化できるため
、大量生産によって極めて安価に人手できるのである。 このような優れた特徴を有する本発明の温度補償回路は
上記した電子時計の時間精度や、ECDの表示濃度の温
度補償ばかりでなく1、多分割マトリクス駆動の液晶表
示装置の温度補償や、ストレンゲージ、ホトトランジス
タ。 ホール素子等のセンサーの温度補償にも極めて有用であ
る。また温度計そのものとしての利用範囲も寒暖t1や
体温計として広く考えられる。
【図面の簡単な説明】
卯、1図は本発明の基本的構成を示すブロック線図であ
り、第2図と第3図はサーミスタCR発振回路の周波数
特性を示すグラフ、第4図はCR発振回路を示す回路図
、第5図は対数周波数測定回路を示す回路図、第6図と
第7図は第5図の1「」路動作を説明するための信号波
形図とブロック線図。 第8図と第9図は第5図の回路の特性を示すグラフ、第
1O図は電子時計に適用した本発明の実施例を示すブロ
ック線図である。 1・・・・・CR発振回路、 1a・・・・・・サーミスタ、 1b・・・・ コンデンサ、 2・・・−zl数周波数測定回路。 2A・・・・・・ゲート制御信号発生回路。 2a・・・・・ゲート回路。 2d・・・・・・分周回路、 2e・・・・・・カウンタ回路。 2g・・・・・・レートマルチプライヤ−12J・・・
・・・補数回路、 3・・・・・・読み出し専用メモリー。 4・・・・・・調整回路、 5・・・・・・タイミング信号発生rijl路、F・・
・・・・対数周波数、 F、・・・・・被測定周波数へ号、 A−G・・・・・・レート入力端子。 第2図    第3図 号 第4図 第5図 第6図 第8図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (+1  少なくとも、サーミスタを時定数抵抗に含み
    、環境dli!度の変化によって発振周波数を変化する
    よつ11こしたCR発振回路と、該e R発振回路の出
    力イバ号の周波数の対数を測定する対数周波数測定回路
    と、環境温度の関数として与えられろ特定の温度補償デ
    ータを保持する読み出し専用メモリーとを有し、前記C
    R発振回路の発振周波数を前記対数周波数測定回路で対
    数圧縮して概略環境温度に1↓言+II した数値を得
    、該数値を前記読み出し専用メモリーのアドレス入力と
    なして環境温度に対応する温度補償データを得るよう構
    成したことを特徴とする温度補償回路。 仁)%許請求の範囲第1項記載の対数周波数測定回路は
    、被測定周波数信号の通過を制御するゲート回路と、該
    ゲート回路の出力信号を入力信号と−jるレートマルチ
    プライヤ−と、該レートマルチプライヤ−の出力信号を
    分周する分周回路と、該分周回路の出力信号のパルス数
    を計数するカウンタ回路とを有し、該カウンタ回路の内
    容数値を前記被測定周波数信号の対数周波数として出力
    すると同時に、該カウンタの内容数値の補数を前記レー
    トマルチプライヤ−のレート入力端子に印加してなり、
    前記カウンタ回路をクリアをした後に前記ゲート回路を
    一定時間開放して前記被測定周波数信号を通過せしめ、
    その間に前記カウンタ回路に人力されるパルス数を計数
    するよう構成されていることを特徴とする温度補償回路
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