JPS59102184A

JPS59102184A - 高精度電子時計

Info

Publication number: JPS59102184A
Application number: JP21148282A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sasaki; 健佐々木
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1982-12-03
Filing date: 1982-12-03
Publication date: 1984-06-13

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】この発明は、分局手段から出力さ几る周波数の増減￥ｔ
あらかじめ設定さ几た調整データによ多制御して高精度
の時刻情報を得る高精度電子時計に関する。

従来、前記高精度電子時計の発振回路は、第１図に示す
ように構成さ几ている。すなわち、水晶振動子１０１．
インバータ１０２、抵抗１０３が夫々並列接続さ几た一
端［け、一端が接地さ几たコンデンサ１０４が接続さｎ
、さらに、前記並列接続さ几た他端には、一端が接地さ
几た可変コンデンサ１０５の他端が接続さｎている。こ
のようＧ（ＰＦ）ｆｆｉ、縦軸に消費電流工５ｓ（ｕＡ
）Ｔｔ取ってその特性を示すと、第２図のカーブが描か
ｎる。第２図から明らからように、消費電流１＋ｑｉ’
ｓが最小となるのけ、コンデンサ１０５の容量ＣＧがＣ
Ｇ、で、かつコンデンサ１０４の容量がＣＤの場合であ
る。ところで、発振回路１から出力さ几る発振周波数を
周波数偏差ＯＰＰＭ（ＰＰＭは百万分の−の単位を示す
）の基準発振周波数とするためには、コンデンサ１０５
の容量Ｃ（１−変えることによって調整している。しか
しながら、基子時計の寿令は消費電流工８Ｂが増加する
に従って短かくなるため、消費電流工ｓｓの増加は高精
度電子時計を笑現するうえで大きな障害となってい次。

また、コンデンサ１０５の容量ＣＧを可変させているた
め、コンディサ１０５ば、容量の大きいコンデンサを使
用しなけ几ばならず、このため、ＬＳＩ（大規模集積回
路）内に組み込めないため、不型化、薄型化が困難であ
った。

この発明は、前記事情に基づいてなさｎたもので、その
目的とするところは、発振回路における消費電流を最小
にすると共に、周波数の粗調整、微調整も行なうことが
でき、併せて小型化の可能な高精度電子時計を提供する
ことである。

以下、この発明の一実施例につき、第３図ないし第５図
に基づいて説明する。第３図は、この発明の概略回路構
成図を示し、符号１′は発振回路を示し、前記水晶振動
子１０１．抵抗１０２、インバータ１０３、コンデンサ
１０４．１０５が夫々接続さ几、さら（（、コンデンサ
１０５の他端側に岐一端が接地さ几た可変コンデンサ１
０６が接続さｆ′Ｌ１いる。そして、コンデンサ１０４
の容量は前記ＣＤＩＣ，コンデンサ１０５および可変コ
ンデンサ１０６の容量の和が前記ｃＧＩ第２図で示した
に夫々設定さｎ、この結果、発振回路１′における前記
消費電流工ｓｓが最小になるように値が定めら几ている
。さらに、可変コンデンサ１０６の容量は、コンデンサ
１０５の容量に比して小さく、この可変コンデンサ１０
６ＶＣよって、発振周波数の微飼些を行なう構成となっ
ている。

そして、発振回路１′から出力さｎる４ＭＨｚの信号は
、第１分周段２に入力さｎる。この第１分周段２け、入
力さ几た前記信号を分周し、この分周した信号のうち３
２；ｅ！ｒ！ｒ、２’？　６８　Ｄ　ＫＨｚ信号および
１６（１６３８４）ＫＨｚ信号を分周制御回路３に送出
する１１か、１６３８４．ＩＩｚ信号全第２分周段４へ
出力する。第２分周段４は、分周制御回路３から入力さ
几る制御信号に従って、１６３８４Ｈｚ信号全ｌ／１６
、ｌ／１５〜ｌ／２の１５の分局比のうちいずｒＬかひ
とつの分局比に分周して６４ｂ信号として第３分周段５
へ出力する。第３分周段５は、入力さ几た信号を分局し
、デコーダ、ドライバ６へ表示駆動信号φ（３２Ｈｚ）
を出力するほか、分周さｆた例えは、ＩＨｚ信号を計時
計数回路７へ出力する。計時計数回路７は、入力さ几た
信号を計数し、秒、分、時−などの時刻情報を表示切換
回路８へ送出し、また１分間のうち５５〜５９秒間だけ
２値論理の″ｌ＃信号を分局制御回路３に送出し、さら
に、入力さｎる時刻修正信号に従ってその計時情報の変
更を行なう。

一方、一端が夫々接地さｎ、ｊ（時刻修正スイッチＳ、
および歩度測定スイッチＳ２の操作信号は、スイッチ制
御回路９に入力さ几る。スイッチ制御回路９け時刻修正
スイッチＳ１からの操作信号が入力さ几ると、前記時刻
修正信号を送出し、また歩度測定スイッチＳ２が操作さ
几ると、分局制御回路３、表示切換回路８およびデコー
ダ・ドライバ６へ夫々歩度測定信号を出力する。また、
一端が夫々接地さ几た歩度調整接点１０ａ〜１０ｄは、
調整さ几る歩度に応じて対応する接点間がハンダ付けに
よシ接続さｎるもので、歩度調整接点１゜ａ−１０ｄ’
に介した２値論理１ｏ”の歩度調整データは、分局制御
回路３に入力さ几る。歩度調整接点１０ａ、１０ｂ、ｌ
Ｏｃ、ｌｏｄから夫々出力さ几る２値論理の“工”信号
は、夫々対応して「１」、「２」、「４」、「８」に重
みずけさｎているものとし、この歩度調整接点１０ａ、
１０ｂ、１０ｃ、１０ｄからの重みすけられた値を以下
、調整値と称することにする。前記分周制御回路３は、
入力さｎる３　２　Ｋｔｌｚ、　　１６　ＫＨ２信号、
５５〜５９秒間の″１＃信号および歩度調整データに従
って、第２分周段４の分周比を定める前記制御信号を出
力する。また、分局制御回路３は、前記歩度測定信号が
入力さ几ると、前記制御信号の出力を停止すると共に、
前記表示切換回路８へ送出する。表示切換回路８は、前
記歩度測定信号の入力が無い場合は計時情報を、また、
前記歩度測定信号の入力が有る場合は、前記歩度調整デ
ータをデコーダ・ドライバ６へ夫々送出する。デコーダ
・ドライバ６は、入力さ几る表示駆動信号φに従って、
入力さ几る計時情報、あるいは歩度調整データの表示駆
動を行ない、さらに、前記歩度測定信号が入力さ几てい
る間、前記歩度調整データをデコードして液晶表示部１
１へ送出する。液晶表示部エエは、計時情報、あるいｔ
ｉ歩度調整データの表示を行なう。なお、第１図におい
て一点鎖線によって囲まｎた部分は、ＬＳＩ（大規模集
積回路）内部に組み込ま几ており、その他の部分、すな
わち、発振回路ｉｉ構成する水晶振動子１０１、可変コ
ンデンサ１０６、時刻修正スイッチＳ１、歩度測定スイ
ッチＳｔｓ歩度調整接点１０ａ〜１０ｄはＬＳＩの外付
けとなる。

第２図は、前記分周制御回路３および第２分周段４の詳
細な回路構成図全示し、前記歩度調整接点１０ａ＝１０
ｄから出力さｎる歩度調整データは、夫々対応するデフ
２回路３０１〜３０４へ入力さ几るほか、前記表示切換
回路８へ送出さｎる。

また、分局制御回路３に入力さ几る前記５５〜５９秒信
号、３２ＫＨｚ信号および１秒Ｖｃ１／′ｅルスのＩＰ
／Ｉｓ信号は、夫々ナンド回路３０５に入力さ几、また
、前記歩度測定信号は、インバータ３０６に入力さ几、
インバータ３０６からの出力はナンド回路３０５に入力
さ几る。また、前記ｌＰ／Ｉｓ信号は、インバータ３０
７にも入力さ几、この出力はフリップフロップ３０８の
φ側入力端に入力さｎる。また、前記１６ＫＨｚ信号は
、ンリンゾフロツｆ３０８のφ側入力端に入力さｎ、こ
のＱ出力は、ナンド回路３０５に入力さ几る。そして、
ナンド回路３０５の出力は、インバータ３０９に入力さ
几、この出力は前記ナンド回路３０１〜３０４へ入力さ
ｎる。ナンド回路３０１〜３０４の出力は、インバータ
３１０〜３１３に夫々対応して入力さｎｌこｎら出力は
、夫々対応して第２分周段４を構成するクリップ７０ツ
ｆ４０１〜４０４のセット信号として入力さ几る。この
フリップフロップ４０１〜４０４は夫々順次直列接続さ
几、夫々入力さｎる信号の立下が９によってその出力状
態を反転するものである。

次に、この発明の動作について説明する。いま、歩度調
整接点１ｃｌａ−１０ｄがすべて閉状態、すなわち、調
整値「０」であるとすると、各歩度調整接点１０ａ＝１
０ｂからナンド回路３０１〜３０４へ１０＃信号が出力
さ几る。したがって、ナンド回路３０１〜３０４から対
応するインバータ３１０〜３１３に夫々１１”信号が入
力さ几、こｎらインバータ出力は１０”となる。したが
って第２分周段４の各フリップ７０ツブ４０１〜４０４
には、あらかじめセント信号の入力は無いから、第２分
周段４は分周比ｌ／１６で分周して送出する。この状態
で、発振回路ｌから発振さｆ′した周波数は、第１分周
段２、第２分周段４、第３分周段５を夫々経て計時計数
回路７Ｖｃ入力さ九、ここで計数さｎた計時情報は表示
切換回路８、デコーダ・ドライバ６′（ｌｌ−夫々介し
て液晶表示部１１において表示さｎる。

ここで、第２分周段４の各フリップフロップ４０１〜４
０４　謹態を第５図のタイムチャートに従って、詳細に
説明する。

前述の調整値「０」の場会において、第５図（Ａ）に示
すように、７＋１７ｆ７０ツブ４０１は、入力さ几る１
６ＫＨｚ信号の立下がりでセットさ几、次の立下がシで
リセットさ几る動作を繰り返し、８（８１９２）ＫＨｚ
信号を次段のフリップフロップ４０２へ送出する。同様
に、７１Ｊツグフロツプ４０２は、入力さ几た８Ｋｌｉ
ｚ信号を４（４０９６）Ｋｌ（ｚ信号として送出し、フ
リップフロップ４０３．４０４は夫々対応して２（２０
４８）ＫｆＬｚ、１（１０２４）ＫＨｚ信号として送出
する。この結果、第４図（Ａ）によって示すように、１
６Ｋ１１ｚ信愕が１６発入力さｎるごとに、１発の１Ｋ
Ｈｚ信号がフリップフロ”ンプ４０４から送出さ几る。

また、歩度調整接点１０ａが開状態、歩度調整接点１０
ｂ〜１０ｄが閉状態、すなわち、調整値が「１」とする
と、ｆ−Ｌ／ト回路３０１Ｖｃ”ｌ”信号が印加さｎる
。一方、ナンド回路３０５には、インバータ３０６？介
した”０＃信号、１方に１回の５５〜５９秒信号、ｉＰ
／Ｉｓ！号、３２ＫＨｚ信号が夫々入力さ几、さらに７
Ｆｌツグフロンプ３０８を介して１６ＫＨｚ信号と同期
した１秒に１発の信号が入力さ几る。この結果、５５．
５６．５７．５８．５９秒ごとに夫々、３２Ｋｂのパル
ス幅の１発の″″０＃０＃信号さル、インバータ３０９
からナンド回路３０１〜３０４に″′１＃信号が入力さ
ｎる。この結果、ナンド回路３０１、インバータ３１０
全夫々経て、フリツプフロンプ４０１がセットさ几る。

こ、の結果、１分間のうち、５５．５６，５７．５８．
５９秒ごとに夫々、１回ずつ第５図（Ｂ）のタイムチャ
ートに従つ起動作が実行さｎる。すなわち、クリップフ
ロッグ４０１に１発目の１６ＫＨｚ信号が入力さ几た際
、すでにフリップフロップ４０１から８ＫＨｚ信号が出
力さｎているから、１発目の１６ＫＨｚ信号の立下がり
で８ＫＩＩｚ信号の出力は停止する。つまり、調整値「
０」の場合のクリップフロップ４０１の動作と比較する
と、１６ＫＨｚ信号の１周期分たけ、８ＫＨｚ信号の出
力は速くなる。この結果、７リツゾフロツグ４０２〜４
０４の出力も順次、１６ＫＨｚ信号の１周期分たけ速く
なり、フリップ７０ツブ４０４から出力さｎる１発目の
ＩＫｋ信号は、前記１発目の１６ＫＨｚ信号が７リツプ
フロンプ４０１に入力さｎてから１５５発目１周期の１
ＫｆＬｚ信号が出力さ几ることになる。っまシ、調整値
「ＩＪＫ設定さ几ている場合、第２分周段１；ｊ１分間
のうち５５．５６．５７．５８．５９秒ごとにその分局
比が１／１６から１／１５に切り替えらｎるから、５５
．５６．５７．５８．５９秒目ごとに１発分の１６Ｋｆ
ｌｚ信号が短縮さ扛て、夫々１ＫＥｌｚ信号が出力さ几
る。こｎｆ発振回路ｌから出力さ几る発振周波数に対す
る周波数偏差は、約５ＰＰＭ（ＩＰＰＭは百万分の−）
でら９．１８自り約０．４４秒の遅ｎとなる。

また、歩度調整接点１０ｂが開状態、歩度調整接点１０
ａ、１Ｏｃｓ　　ｌＯｄが閉状態、すなわち、調整値が
「２」とすると、５５〜５９の６秒ごとに、クリップフ
ロップ４０１．４０２がセットさｎ％！５図（Ｃ）に示
すタイムチャートに従つ次動作が実行さｎる。この結果
、クリップフロッグ４０１に入力さｎる１発目の１６Ｋ
ｆｂ信号の立下がりで、８ＫｌｌＩｚ信号が出力さｎる
。このとき、フリップ７０ツブ４０２からすでに４ＫＩ
’ｌｚ信号は出力さ几ているから、２発目の１６ＫＨｚ
信号の立下がりと同時に、８ＫＨｚ、４ＫＨｚの各信号
の出力は立下がシ、２ＫＨｚ信号が出力さ几る。つｔり
、４Ｋ　Ｈｚ信号が出力さｎる期間が調整値「０」の場
合よりも１６ＫＨｚ信号の２局期分だけ速くなル、この
結果、第２分周段４１Ｃ入力さｎる１４４発目１６ＫＨ
ｚ信号の立下がりで１周期の１ＫＨｚ信号が出力さｎる
ことになる。すなわち、調整値「２」に設定さｎている
場合は、５５〜５９の６秒ごとに分局比が１／１６から
１／ｌ　４に切り替えらｎ１発振周波数に対する周波数
偏差は約１１０ＰＰと苓なｐ、１８描り、約０．８秒の遅ｎとなる。

前述と同様に、歩度調整接点１０＆、１０ｂが開状態、
歩度調整接点１０ｃ、ｌｏｄが閉状態の調整値「３」の
場合は、第５図（Ｄ）のタイムチャートで示す動作が実
行さ几、この結果、分局比が１／１６から１／１３に切
り替えら几る。同様に、調整値「４」、「５」、「６」
、「７」に夫々対応し、５５〜５９の６秒ごとに、第５
図（Ｅ）、（Ｆ）、ＣＧ）、（Ｈ）のタイムチャートで
示す動作が実行さ几、夫々対応して分局比がｌ／１２．
１／１１、ｉ／ｚＯ１ｌ／９に切ル替えらｎる。また、
調整値「８」〜「１５」に夫々対応し、前述と同様の動
作（図示せず）が実行さ几る結果、５５〜５９の６秒ご
とに、夫々対応して分周比が１　／　８〜１に変更さ几
る。　　　　・下の表は、前述した分局段４ＶＣ対する
調整値毅よ「０」〜「１５」の各場合における発振回路
工の発振周波数に対する周波数偏差値（ＰＰＭ）と、１
８轟りの遅ｆ時間の値（ＳＥＣ／ＤＡＴ）を示したもの
である。

前述のように歩度調整接点１０ａ−１０ｄを調整して第
２分周段４から出力さｎる周伴数を増減し、この結果、
計時計数回路７を経て、液晶表示部１１において粗調整
さ几た時刻情報が表示さ几る。ところで、歩度調整接点
１０ａ〜１０ｄの調整値「０」〜「１５」によって粗調
整さｎる最小の前記周波数偏差値は５，５．０８６２６
５ＰＰＭであるから、この値以下の微調整は歩度調整接
点１０ａ〜１０ｄの調整値を変えることによっては行な
うことができない。このため、発振回路１′の可変コン
デンサ１０６の可変周波数偏差の最大幅は前記最小周波
数偏差値と等しいか、あるいはこの値よシも小さい値に
設定さｎている。そこで、歩度調整接点１０ａ〜ｌＯｄ
によって調整できない周波数の微調整が可変コンデンサ
１０６を変えることにより行なわ几る。すなわち、可変
コンデンサ１０６の調整に応じて発振周波数が変化し、
この発振周波数に基づいて第２分周段４による調整値に
従った分局が行なわｎる。このとき、発振回路１′のコ
ンデンサ１０４，１０５の容量はほぼＣＤ、ＣＧ１に夫
々固定さｎ、かつ可変コンデンサ１０６の可変容量は容
量ＣＧＩに比べて非常に小さいから、可変コンデンサ１
０６の調整に伴なって増加する消費電流工８Ｂも少なく
、シたがって、消費電流Ｉｓｓはほぼ最小値におさえる
ことができる。

次に、歩度測定動作について説明する。いま、歩度調整
接点１０ａ−ｉｏａが調整値「２」に設定さｆ、この値
に従って第２分周段４が制御さｎているとする。このと
き、第２分周段４が制御さ几てない調整値「０」に比し
て１日当シ何秒の遅ｎが生じるか、いわゆる歩度測定を
行なう場合は、歩度測定スイッチＳ２を操作する。する
と、この操作信号はスイッチ制御回路９に入力さｎ、同
回路９から歩度測定信号が分局制御回路３のイン／４−
タ３０６に入力さｎｌこの″″０＃ｂ回路３０５に入力
さルる。この結果、インｉ４−タ３０９から各ナンド回
路３０１〜３０４へ′Ｏ＃信号が出力さｎるため、分局
制御回路３から第２分周段４への信号の出力は禁止さ几
る。この結果、第２分周段４は第１分周段、２から入力
さ几る周波数’ｋｌ／１６で分周し、第３分周段５へ出
力する。

一方、前記歩度測定信号は、゛表示切換回路８およびデ
コーダ・ドライバ６にも入力さｎ、この結果、現在設定
中の調整値「２」全示す。ｒｏｏｌｏＪのデータは表示
切換回路８、デコーダ・ドライハロを夫々経て液晶表示
部１１において数字表示さｎる。こ几と共に、第３分周
段５からデコーダ・ドライバ６Ｖｃ出力さ几る表示駆動
信号φによって液晶表示部１１が駆動さｎるので、発振
回路１′から出力さ几る発振周波数が目視さ几る。した
がって、液晶表示部１１に表示さｎた調整値「２」と発
振周波数とから現在の歩度を算出することができる。

前記歩度測定が終了し、歩度測定スイッチＳ２の操作を
解除すると、前記歩度測定信号の出力は停止する結果、
分局制御回路３から５５〜５９の６秒ごとＶ？−第２分
周段４は、分局比が１／１６から１／１４に切シ替えら
ｎ、調整値「２」に従った分周か行なわｎ、この信号に
基づいて計時さ几た計時情報は表示切換回路８、デコー
ダ・ドライバ６全夫々介して液晶表示部１工において表
示さｎる。

なお、前記実施例においては、発振回路１′に発振周波
数全調整して時刻情報の微調整を行なう可変コンデンサ
１０６全設けた構成としたが、可変コンデンサ１０６に
設けずに、コンデンサ１０４゜１０５の容量を最小消費
電流となるＣＤ、ＣＧＩに固定しても良く、この場合、
時刻情報の微調整は、第２分周段４以外の分局段？１″
調整データによって、制御することにより行なう構成と
しても良い。

以上説明したように、この発明に！：ｒ′Ｌは、発振回
路の水晶振動子の両端に夫々並列に消費電流全最小にす
る容量に固定さ几たコンデンサを設け、あらかじめ、設
定さｎた調整データによシ時刻情報の調整を行なうよう
にしたから、発振回路における消費電流をはは最小にお
さえることができ、したがって、長寿命の高精度電子時
計を得ることができる。また、発振回路の前記コンデン
サは、ＬＳＩの内部に組み込むこｋができ、また、たと
え時刻情報の微調整用の可変コンデンサを外付けで設け
たとしても、可変コンデンサの容量は小さいため、小型
化、薄型化を進めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の発振回路の回路構成図、第２図は発振回
路におけるコンデンサの容量と消費電流との関係を示す
図、氾３図は、この発明の一実施例を示す要部回路構成
図、第４図は、分周制御回路および第２分周段の詳細な
回路構成図、第５図（Ａ）〜（Ｈ）は夫々調整値に応じ
た分局動作を示すタイムチャートで６る。１′・・・・・・発振回路、１０６・・・・・・可変コ
ンデンサ、３・・・・・・分周制御回路、４・・・・・
・第２分周段、７・・・・・・計時計数回路、１Ｏａ−
１０ｄ・・・・・・歩度調整接点。特　許　出　願　人　　カシオ計算機株式会社第１図第２図１さ一ノア・ＣＤ手続補正書　ｃ方式）昭和５８年４月２７日特許庁長官若杉和夫　殿１、事件の表示昭和５７年特許願第２１１４８２号２、発明の名称高精度電子時計３、補正をする者事件との関係　　特許出願人住　所　東京都新宿区西新宿２丁目６番１′号名　称　
［１４４）カシオ計算機株式会社代表者　　樫　　尾　
　俊　　雄４、代理人住　所　東京都中央区銀座６丁目７番１６号７、補正の
内容

Claims

【特許請求の範囲】

水晶振動子の両端に夫々並列に消費電ｆｌＬを最小にす
る容量を有するコンデンサが接続さｎた発振回路と、こ
の発振回路から出力さ几る周波数を分局する分局手段と
、この分周手段の分局比をあらかじめ設定さｎた調整デ
ータにより制御する調整手段とを備えてなる高精度電子
時計。