JPS587584A - 温度補償付電子時計 - 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）ランジスタによって構成され、モノ
リシックＩＣ化されｆこ温度測定回路を有する温度補償
付電子時計て関するものである、従来より、電子腕時計
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く、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（、
表示装置の温度補償あるいは単なる温度表示にも利用で
きるような温度測定回路を持った電子時計は実現が難し
かった。しかも、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
腕時計に用いられるＭＯＳ−ＩＣ内Ｋ　−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、さらに動作レベルの調整が極めて容易な低消費電
力型温度測定回路を有することにより、極めて緻密で精
度の高い温度補償を行なうことのできる温度補償付′電
子時計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、３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
その分局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
各構成部分の動作な°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バター／を用
いることもできる。

上記構成の動作を説明すると、水晶発振回路１の発振信
号を分周回路２にて分周し、計時単位信号を作りて表示
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る。

後者の温度補償動作は、本発明によるものであるから、
さらに説明すると、温度測定回路４が行なう温度測定は
、制御部６に設けられた後述のタイマーにより動作の時
間間隔が定められており、温度測定すべき時間が（ると
１、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の状宮 態から計数動作を開始し、ゲート信号カウンタ令と丁度
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は何回かオーバー７０−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ー０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＝ＡＸｒＸｆ　ｃ＋Ｂ−２’Ｘｍ ハｍ−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、
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の発振周期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、５
０℃での周期は０℃での周期に対して約３５％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、Ｂの２１１類で済むのは、前述の
如く感温発振器７の直線性が良４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おける電子時計の温
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
より丁でに提案しである。

第２図（ｂ）は、比較カウンタ９から温度レジスタ１０
に転送される温度情報値Ｔ、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
ローにより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！ビ′ツｌトドすれば、２　１となり、温
度特性も２１ステツ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Ｋ
なる。

Ｔ＝（Ａｘｔｘｆ　ｃ　）＋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、
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＝αＸθ十τ。

ただし、θは温度で、τ。は０℃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＋τ。））＋Ｂ−２’Ｘｍ第
３図は、本発明の第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、６Ｃ５６ｄは２Ｈｚの反転信号２ｔｌ
ｚと前記インバータ６ｂの信号を入力信号とするラッチ
回路を構成するＮＡＮＤゲート、６ｅは前記ＮＡＮＤゲ
ニ）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ロット信号Ｐ０を出力するＡＮＤ
ゲート、６ｇは前記ＡＮＤゲート６ｅの信号Ｐ０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フリ
ップフロップ（以後、ＦＦという。）、６ｈは、後述の
信号Ｓ２と８３及び５１２Ｈｚ信号の反転信号と前記Ｆ
Ｐ６ｇの反転信号とを入力信号とするＮＯＲゲート、６
１と６Ｊは前記ＮＯＲゲート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のＦＦ（以後、
Ｄ−ＦＦという。）で、Ｄ−ＦＦ６ｉはＤ−ＦＦ６Ｊの
反転信号を、Ｄ−ＦＦ６ｊはＤ−ＦＦ６Ｉの信号をデー
タとしている。

６に、６Ｊ、６ｍは前記Ｄ−ＦＦ６ｉ、６ｊ）出力信号
からシーケンシヤルな制御のための信号をｆｌＮＯＲゲ
ートで、それぞれシーケンス信号８１．８２、Ｓ３を出
力する。

６「、６Ｓは前記信号Ｓ１と５１２Ｈｚ信号のインバー
タ６１による反転信号とを入力信号とするランチ回路を
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をクロックとして、信号８
２’を出力するＤ−ＦＦである。

６ｆは、ＦＦ６ｇとＤ−ＦＦ６ｉ及びＬ）−ＦＦ６Ｊ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１７４　Ｈｚ矩形信号と時計リセット信
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がらの信号８２’との論理積信号を作るＡＮＤゲ
ー）８ｂ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かもの値
Ａを読み込み、この値が０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８ＫＨｚ信号Ｐｃ
と制御部６からの信号８２／との論理積信号を作るＡＮ
Ｄ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ρに供給されている。

感温発振器７は、スイッチ入力端子ＳＷＫ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、発振信号
Ｐτは、ゲート信号カウンタ８と制御部乙に送られる。

動作の大筋は第１図のブロック図で説明し１こ通りであ
るが、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。

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がセットされると、５１２Ｈ
ｚ信号がＤ−ＦＦ６ｉ、６ｊＫクロック信号として入力
されるようになり、まずＤ−ＦＦ６１がセットされる。

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５
１２Ｈｚ信号でＤ−ＦＦ６　ｉ、　６ｊが共にセットさ
れ、Ｓｌが下がって８２が立上がる。

このときには、感温発振器７の発振は十分に安定しだ状
態となり、発振信号ＰτによってＤ−ＦＦ６ｐ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↓のクロック信号はＰτであり、ゲート信
号カウンタ零のクロック信号はＰｘｊなわち本実施例で
は８１９２Ｈｚ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５１２Ｈｚ信号を止めているため、ゲート信号カ
ウンタ８からエンドパルスＰＥＮＤがスＰＥＮＤが出力
され、制御部６のＤ−Ｆ’Ｆ６ｐをリセットしてＳ２　
ｌが下がりＡＮＤゲー）８ｂ、曾 ９ｂを閉じるため、ゲート信号カウンタ＃へのクロック
信号が止まるとともに、ＮＯＲ，ゲート６１にもＰＥＮ
Ｄが入力されてＳ２も下がり、ＮＯＲゲート６ｈが開く
ため再び５１２Ｈ２信号がＤ−ＦＦ６ｉ、６ｊに印加さ
れろよ５になる。そして次の５１２Ｈｚ信号でＤ−ＦＦ
６ｉがリセット状態Ｄ−ＦＦ６ｊがセット状態となり、
ＮＯＲゲート６ｍの出力信号Ｓ３が立上がる。

どのとき、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
ジスター０に転送される。

信号Ｓ３は、Ｓ２と同様にＮＯＲゲート６ｈに入力され
ているため５１２Ｈｚ信号を止めて、７−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６３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。

がらは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、ＮＡＤケート６ｃに時計りセントの反転信号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ち得ることは勿論である
。

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ＶＢ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、７ｆ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ｎチャ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
のみでもよい。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、ＶＴＲという。

）と前記感温型定電圧回路７ａの出力電圧ＶＲとの関係
に依存し、この差は温度に依存する。

すなわち、高温になる程、前記ＶＴＲとＶＢとの期が長
（なる。この発振周期の温度特性知ついてはすでに説明
したが、常温付近での周期をロジック設計段階で、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、
その出方信号周期を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、Ｂによる調整機能について説明する。

ここで、仮りに、ｏ　’ｃにおいてＴ＝ｏ、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＝５
μｓｅｃ　／　℃、τｏ＝６５０μＳｅｃで、回路構成
は、ｆ　ｃ＝８１９２Ｈｚ、　Ａ＝９ビットとなってい
るとすれば、Ａを２４４にＢを２３７に設定しておくこ
とにより、 Ｔ＝（９，９９４Ｘθ＋１２９９．３）＋２．３３７−
５１２Ｘとい５％性の温度測定回路か　られ、２０’Ｃ
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℃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、比較カウンタ９及び温度レジスタ１
０のビ・ン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Ｌ８Ｂ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、へ二１２２、Ｂ＝１１９と
設定しておけば Ｔ＝Ｃ４，９９７Ｘθ＋６４９．６：］＋１ｌ１９−５
１２Ｘ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、＋１＝ＩＺ５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℃σ）ときＧま、’ｒ＝２０６とな
り、ＭＳＢを除いても同じでｎ＝２０６であるがこのと
き、ＭＳＢが０であることを認識して２５６−ｎの演算
を行なう回路が働くよってしておくことにより、ｎ’＝
５０という値が得られ、これを２倍して負号と小数点を
付けて−１０，０″という表示ができるのである。

あるいは、ＭＳＢが０であることを認識して負号を付け
ると同時に、ＭＳＢを除く８ビツトを反転させたのちデ
コードするようにしておくことによって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１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′成子時計の補正信号合成回路
５と分局回路２の具体的構成を含むブロッ図で、分周回
路２は初段分局器１１とそれに続く第１分周器１２とさ
らにそれに続く第２分周器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０”かによって、周波数が切り換えられるよ
う！／ｃ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また、
温度レジスタ１ｏ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１．２、第２分周器１６は、
いずれも７ビツ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
を説明する回路図であり、水晶発振回路１は、３２７６
８　Ｈｚ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、入力側発振コンデンサー
Ｃｉｎ、出方側発振コンデンサーＣｏｕｔの他に、スイ
ッチ１ｃ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。

初段分局器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
出力は各々第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、分局器側の入力信号７ビツトＦ０〜
Ｆ６のうちのＭＳＢＦ、のネガディプエツジによりトリ
ガーされ工立ち上がるＦＦ１５ｂと、温度レジスタ１０
からの信号７ビツトＴ０〜Ｔ。

と前記分局器側の入力信号とを比較して一致信号を出力
し、前記ＦＦ１５ｂをリセットする一致回路１５ａＫ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ＭＯＢＴ、と
第１比較器１５及び第２比較器１４の出力パルスＰ１及
びＰ２とを入力信号とするＡＮＤゲ−）１６ｂ及びＮＯ
Ｒゲート１６ｃ、前記両ゲートの信号を入力信号とする
ＯＲゲート１６３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ビツトＴ０〜Ｔ６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Ｐ１、Ｐ２の周期は、それぞれ１２８．１６３８
４であり、信号波形のデュ　ティーすなわち、周期に対
する論理″′１″の時間割合は共にｎ／１２８である。

パルス合成部１６は、温度レジスタ１０のＭＯＢＴ７が
論理″１”のときは、ＮＯＯＲゲート１６３出力を”ｏ
”に固定し、ＡＮＤゲート１６ｂからＰｌとＰ２の論理
積信号Ｐ１・Ｐ２を出力し、Ｏ凡ゲート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。

２ ψ＝□ ６３８４ 一方、Ｔ７が論理″′０″のときは、ＡＮＤゲート１６
ｂの出力な０″に固定し、ＮＯＲゲート１６ｃからはＰ
ｌの反転信号Ｐ１とＰ２の反転信号Ｐ２との論理積信号
Ｐ１・Ｐ２を出力し、ＯＲ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）
”となる。

ただし、前記ｎは、温度レジスタ１ｏの８ビツトの温度
情報値Ｔと次の関係にある。

ｎ＝Ｔ　　　　　（０≦Ｔ（１２８） ｎ＝Ｔ−１２８（１２８≦Ｔ≦２５５）従って、補正率
ψは次のようになる。

このようＫして１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な各ビット毎に用意し、
それらの出力をＮ。

Ｒゲート等に入力して一致信号を得るように構成されろ
。しかし、一方のパスラインの値が固定さ何度もオーバ
ー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ＩｔＯ″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ＭＯＢが１″で
他のビットがθ″という瞬間があり、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１４．１
５のようにう／ユング中のパスラインのＭＯＢのネガテ
ィブエツジをトリガー信号として用い、ＦＰ１５ｂ１４
ｂ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、本発明の電子時計に用いた一致回路１４ａの
詳細な回路図であり、一致回路１５も同じ構成である。

Ｆ、−Ｆ６は第１分周期１２あるいは第２分周器１３か
らのパスライン信号を示し、Ｔ０〜Ｔ６は温度レジスタ
１０がら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Ｔ。−Ｔ、を引き出す際に温度レジスタ
１０のＱ出力端子を用いること罠より省略できるもので
ある。

１４ｄ〜１４ｊは前に説明したＦＦ１４ｂの出力とＴ。

−Ｔ６の反転信号が入力される２人力ＡＮＤゲートで、
１４ｋ　〜１４ｒは前記ＡＮＤゲート１４ｄ〜１４ｊの
出力信号と第２分周器１３の出力信号Ｆ。−Ｆ６が入力
される２人力ＮＯＲゲートーＩＣ−ある。１４ＣはＮＯ
Ｒゲート１４に〜１４ｑの信号が入力される７人力ＮＯ
Ｒゲートで、この高山信号が一致信号ＥＱで、ＦＦ’１
４ｂをリセットするのに用いられる。なお、ＡＮＤゲー
）１４ｄ〜１４ｊ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
。

動作を説明すると、Ｆｏ−Ｆ６が示す値をＦ、Ｔｏ−Ｔ
、が示す値をｎとしたとき、Ｆ’Ｆ１４ｂの出力Ｑが１
″であったとすれば、０≦Ｆ　（ｎのときＮＯＲゲート
１４ｃの出力信号はｏ″である。すなわち、ＦＦ１４ｂ
はリセットされない。

ｎ≦Ｆ≦１２７のときには、ＮＯＲ＋ＯＲ上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〜１４ｊが
オール“Ｏ″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、ＥＱ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＝ｏに移行す
る際には、Ｆｏ−Ｆ６はオール″１”だったものがＦ。

から順に′θ″となってゆくため、Ｆｏが１”から０”
になった時にすぐにＥＱは”Ｏ″となり、Ｆ６が”１”
から０”に移行してＦ、Ｆ１４ｂをトリガーする瞬間に
は、ｇＱ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、ＭＳ
Ｂ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ＦＦ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
ＮＯＲ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ップ
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、本発明の電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Ｐｃ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はスイツチングによって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
る補正信号Ｐｃが０”のときの周波数偏差がｆｔ、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ｆｌ（どの差をｆｓｗとすると、ｆＬ、ｆＨは次
の式で表わされる。

ｆＬ＝ａ×（θ−Ｚ’ｌ’）２ ｆＨ＝ａＸ（θ−Ｚ’ｌ’）２　　＋ｆ　ｓｗなお、θ
は温度、ａは２次濾度係数、ＺＴは頂点温度である。

また、図中のｆｗは温度補償された結果の平均周波数偏
差であり、第２分周器１３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
でに説明したように、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 となり、これが０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＝０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ＢＫ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を実際に
計算しながら説明する。

前提条件としては、ｆＬの頂点温度での偏差が０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、感温発撮器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ｆＬｌ、
ｆＨＩ、τ１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
Ｉ　と’ＳＷ２が測定できるが、両者はほとんど同じで
あるからｆＨｏあるいはｆＨ２の測定は省略できるもの
である。

での補正率ψ２は　ｆＨ２でなければならない。

’ＳＷｚ すなわち ｆＳＷＩ ＳＷ２ ψ＝（Ｔ−１２８）２／１６３８４であり、ＴはＴ＝Ａ
ｘｆ　ＣＸＴ＋Ｂ−２５６Ｘｍであるから となり、θ、（ＺＴ（θ２として、この連立方程式を解
けば、 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）のようなＴ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、分局
器に対してパルス挿入や間引きを行なって補正する方法
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っことから、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、（ａ）図
ｆｗ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ｆｗ＝ｆＨ
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４の定
数器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１
６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＝ｆＨ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（
Ｃ）比べて２倍の領域をカバーすることが必要となって
いる。

第１０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−１１
６ｅとインバータ１６ｆのみであり、ＡＮＤゲー）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１ビツト増設された温度レジスタの９ビツト目か
らの信号Ｔ、が入力され、ＯＲゲート１６ｅては、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、出力信号が補正信号
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、本発明の温度補償付電子時計におけ
る温度測定回路は、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、ＭＯＳ−ＩＣＫ一体内
にモノリシック化することが可能になるとともに、　Ｉ
ｔｌ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１こ。さらに、本発明の温度補償付電子時計は、
上記構成の温度測定回路により温度測定を１めて緻密に
行なうことができると共に、温度測定に要する電流消費
は、平均０．０２μＡ以下と極めてわずかであり、また
、補正信号合成回路が行なう温度補償動作により極めて
細かな周波数補正ができるため、小型薄形の高精度時計
が実現できるものである。

【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だ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 ９・・・・・・比較カウンタ １０・・・温度レジスタ 第４図 Ｔ 第５図 第７図 第８図 （Ｑ） （Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水晶発振器を時間基準とする電子時計に於いて、温度に
   比例して変化する感温発振器、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、前記感温発
   振器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、前記水晶発振器の発
   振信号又はその分周信号を入力とし、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、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、
   該加算手段の出力を２乗変換して温度補正信号を発生す
   る補正信号合成回路とを設け、前記１度補正信号によっ
   て水晶発振回路の温度補償を行うことを特徴とする温度
   補償付電子時計。