JPS6123895B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は補償された周波数発生器、特に周波数
分割器に接続され、発振器の周波数によつて及び
周波数分割器の分割比によつて定められる周波数
のパルスを発生する非補償発振器と、前記分割比
を定める値を導入するための少なくとも１つの入
力端子を有する、前記分割比を制御するための電
気的に可変なメモリと、調査期間中基準外部信号
を作る調査機構とより成り、この調査機構が周波
数分割器の出力端子に加えられる、基準信号の周
波数に等しいパルス周波数を調査期間内にメモリ
内に設定するための機構を有し、その結果調査期
間後、調査期間中にメモリに設定された分割比に
よつて操作されるようになる補償された周波数発
生器に関するものである。

本発明の目的は、上述した型の周波数発生器に
おいて環境の少くとも１つの物理的パラメータの
関数としての補償機構を得るにある。本発明の利
益は特に腕時計の温度補償に存する。

非補償電子発振器は発振器の安定した周波数を
作るための時間基準と、この時間基準の動作を維
持するようにする励起回路とより成る。

環境の物理的パラメータに無関係な固有周波数
を有する時間基準は存在しない。又各励起回路は
時間基準の固有周波数を変化せしめる。更に時間
基準の固有周波数に対する励起回路の作用は環境
の物理的パラメータによつて変化する。

従つて発振器によつて与えられる周波数は環境
の物理的パラメータによつて大きく変わる。

時間基準又は発振器に対する補償は一般にアナ
ログ機構又は手段によつて構造内に形成される。

例えば大気圧によつてその周波数が変化する水
晶発振器は一般に水晶を真空の下でカプセルに入
れることによつて物理的パラメータと無関係なら
しめる。

水晶の周波数は温度によつて変わるが水晶を適
当にカツトすることによつてこの物理的パラメー
タから部分的に無関係とすることができる。

水晶に対する温度の影響の補償は温度に依存す
る電圧によつて制御される励起回路内の可変抵抗
より成る他の機構によつて行なう。この電圧は
NTC又はPTC抵抗によつて、又は所望の電圧を
供給するデイジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）コンバ
ータに対してデータを送る読出し専用メモリを指
定するアナログ−デイジタル（Ａ／Ｄ）コンバー
タを制御するNTC又はPTC抵抗を含むシステム
によつて作られる（1972年８月14日発行エレクト
ロニクス第124頁「発振器のためのデイジタルIC
セツト温度補償」、1963年発行フリーケンシーコ
ントロール第491頁「水晶発振器の温度補償」）。

然しながらこの補償は一般に発振器に連なる周
波数分割器にも設けることができる。前記の雑誌
エレクトロニクスにはNTC又はPTC抵抗が分割
比のデータを調節可能な分割器（プリセレクトカ
ウンタ）に供給する読出し専用メモリを指定する
Ａ／Ｄコンバータを制御するこの型の解決方法が
示されている。この調節可能な分割器の出力周波
数は発振器周波数の変化に拘らず前記の方法で一
定に維持できる。

これらが簡単に実行できる場合には構造的に補
償機構から作られるのが好ましい。例えば水晶を
真空の下でカプセルに包むことはその周波数を周
囲圧力から無関係ならしめる効果的な手段であ
る。しかしながら幾つかの例では構造的に確実に
補償を行なうことは不可能である。

例えば特に放物線特性を有する温度に影響され
ないAT水晶を得るためにはこれをサーモスタツ
ト制御包囲体内に入れることが必要でありこれは
エネルギ消費の点で好ましくない。又例えば加速
による時間基準の周波数変動を構造的な機構によ
つて防ぐことは不可能である。

アナログ補償はこれ自身が物理的パラメータに
よつて影響を受けるので発振器の安定性を損う欠
点がある。更に、補償を行なうためには物理的パ
ラメータに対する時間基準周波数の変化と、時間
基準の特性にマツチするアナログ素子の特性を知
る必要がありる。更に補償可能な範囲がアナログ
素子の精度と使用分野によつて制限される。

分割周波数の補償には時間基準の特性と、物理
的パラメータを検知する素子の特性とを予め知る
必要があるという欠点がある。

更にすべての既知の解決手段は高価である。こ
れらは２つの情報素子の対によつて追従される発
振器とセンサーに対し長い期間分離した情報が必
要である。又更にこの対の素子の必要性は発振器
とセンサーの同時結合を不可能とする。

本発明の目的は非補償発振器の周波数に対する
環境の物理的パラメータの影響を予め知る必要が
なく補償によつてこれらパラメータの定められた
変化範囲内で環境の物理的パラメータの多くのも
のに無関係な発振器周波数を作るにある。

本発明における補償された周波数発生器は２つ
の異なる相、即ち調査と通常操作とに応じて異な
るように作動する。

本発明の補償された周波数発生器は環境の物理
的パラメータを検知する少くとも１つのセンサー
と、前記パラメータの値の種々の範囲の１つで考
えられるパラメータの種々の値を示す選択信号を
作るため前記各センサーに関連せしめた機構とに
より構成する。前記電気的に可変なメモリは前記
選択信号によつて選択されるためグループ状に配
列され夫々前記信号の関数として採用される分割
比を定める値をメモリするため前記範囲の１つに
対応する。前記発生器は更に選択されたメモリグ
ループの書込み入力端子に対し周波数比較器の出
力を接続するための調査選択機構を含む。

以下図面によつて本発明の実施例を説明する。

第１図は１つの物理的パラメータの関数として
補償された周波数発生器のブロツク線図を示す。
この発生器は２つの部分１，５より成る。部分１
は公告されたスイス特許出願第15118／71に記載
されており、調節可能な分割器を含む論理ユニツ
ト３に連結した非補償発振器２とこの論理ユニツ
ト３に連結したメモリユニツトの第１部分４によ
り構成される。論理ユニツト３に連結した他の部
分５はメモリユニツトの第２の部分８に夫自体を
連結したＡ／Ｄコンバータ７に連結したアナログ
センサー６を含む。部分１，５は同一の環境に位
置せしめる。アナログセンサー６によつて例えば
温度等の物理量に対応する電気量を作りこの電気
量をアナログ−デイジタルコンバータ７によつて
デイジタル量に変換する。このデイジタル量は物
理的パラメータの与えられた値に対するセンサー
の測定状態を示す符号化された情報である。

論理ユニツト３は幾つかの機能を果す。即ち調
査（learning）期間では物理的パラメータの幾つ
かの値の夫々に対して一方において非補償発振器
２の周波数と端子に与えられる基準信号Ｅの値と
を比較しその周波数が基準信号のそれと等しい信
号を出力端子Ｓに加えるため調節可能な周波数分
割器のため要求される分割比を定め、他方におい
てメモリユニツト内に一対の値即ちメモリユニツ
トの部分４内で予め定めた分割比の値と、メモリ
ユニツトの部分８内で分割比の決定の瞬間Ａ／Ｄ
コンバータ７によつて与えられるデイジタル値と
を貯蔵し、通常操作の期間では一方においてセン
サー６の実際の状態と前記調査期間内に得たすべ
ての状態とを永続的に比較し、この比較の結果に
よつてメモリユニツトの部分８のうちセンサーの
実際の値に対して最も対応するものを定め、同時
に基準信号の周波数に等しい周波数の信号を出力
端子Ｓに得るために必要な分割比のメモリユニツ
トの部分４内に含まれる値を定め、他方において
この選択された分割比を調節可能な周波数分割器
に供給する。

第２図は環境の物理的パラメータの１つの関数
として補償された周波数発生器の第１実施例を示
す。この実施例の目的は水晶９と励起回路１０に
よつて形成された発振器２の温度補償を行なうこ
とにある。このため禁止制御回路１３によつて制
御される禁止回路１２を介して調節可能な分割器
１１に発振器２を接続する。

第１図のメモリユニツトの部分４を形成する分
割比メモリ１４〜１７を第１スイツチ１８を介し
て禁止制御回路１３に接続する。これらメモリの
うちの選択された内容は調節可能な分割器の全分
割比に定める。

メモリ１４〜１７の書込みはメモリ１４〜１７
に対し最初の分割段の内容を与えることを定める
第２スイツチ２０と移送回路１９によつて行な
う。

この移送は第３スイツチ２２によつて書込むべ
きメモリに対して供給した変数Ｒの作用によつて
メモリ１４〜１７の内容を最初に空とする調査制
御回路２１によつて制御する。

この変数Ｒは更に分割器１１のチエーンに作用
してこれを零にセツトする。

移送制御変数Ｔも又禁止回路１２に作用してメ
モリの書込みの間分割器の状態をブロツクせしめ
る。

温度センサー２３を第２移送回路２９及び第４
スイツチ３０を介して第１図のメモリユニツトの
部分８を形成する選択されたセンサーメモリ２
５，２６，２７又は２８に対して温度の符号化デ
イジタル値を各移送時供給するアナログ−デイジ
タルコンバータ２４に接続する。

センサーメモリ２５〜２８のすべての出力はア
ナログ−デイジタルコンバータ２４の出力として
比較器３１に加える。比較器３１はすべてのスイ
ツチの制御回路３２に調査制御回路２１のように
作用する。

スイツチ制御回路３２は４つのスイツチ１８，
２０，２２，３０の位置を定める。

調査制御回路２１には零設定入力端子Ｘと基準
信号Ｅのための入力端子を設ける。

以上説明した水晶９、励起回路１０、NTC、
PTC抵抗等のセンサー２３及びＡ／Ｄコンバー
タ２４は従来公知である。分割器のチエーン１
１、禁止回路１２、禁止制御回路１３、第１移送
回路１９及び分割比メモリ１４〜１７は公告され
たスイス特許出願第15118／71号及び特許第
1077557号に示されている。

即ち本発明において用いる分割器のチエーンは
前記特許（特公昭56−17632号）においては符号
の１として示されその詳細は同特許公報の第２図
に示されている如く例えば５個の２進分割段６〜
１０より成る。分割比メモリは例えばフリツプフ
ロツプ２２〜２５より成るメモリである。即ち、
上記のように本発明における調節可能な周波数分
割器夫自体は従来公知のものである。既知のこの
種分割器は下記の２つのカテゴリーの何れかに属
する。

第１カテゴリー：このカテゴリーに入る調節可能
な周波数分割器は２進分割段のチエーンと、こ
の分割段を周期的に零にリセツトできるリセツ
ト機構とより成る。分割段の出力状態が調節可
能な周波数分割器の制御入力端子に加えられる
信号の２進値に一致する時分割段がリセツトさ
れる。

調節可能な周波数分割器の調節はその分割段を
零にリセツトすることによつて行う。

第２カテゴリー：このカテゴリーに入る調節可能
な周波数分割器は２進分割段のチエーンと、分
割チエーン入力端子に送られるパルスの内ある
数のパルスを打消し（禁止）できる禁止機構と
より成る。打消されるべきパルスの数は調節可
能な周波数分割器の制御入力端子に２進形で与
えられる。

調節可能な周波数分割器の調節はパルス禁止に
よつて行う。

又メモリに貯えられた２進数によつて分割チエ
ーンの分割比を制御することは従来既知である。

又禁止回路、禁止制御回路、移送回路も従来周
知である。

第２移送回路２９及びセンサーメモリ２５〜２
８は第１移送回路１９と分割比メモリ１４〜１７
と夫々同一の型とする。

第２及び第４スイツチ２０，３０は同一である
のでその一方を第３図に示す。

第３図のスイツチはその入力が入力変数Ａ、
Ｂ、……、Ｎ及びスイツチ制御変数１、２、３及
び４によつて制御されるANDゲート３３の群に
よつて形成される。ANDゲート３３の群は入力
変数Ａ、Ｂ、……、Ｎ及び１、２、３及び４に接
続し若し制御変数の１つが論理状態“１”の場合
スイツチの対応する出力として入力変数が作られ
他の出力がすべて“０”となるようにする。

第３スイツチ２２はたゞ１つの入力端子を有す
るほかは第３図のものと同一の型であり従つてそ
の構造は簡単である。従つてこのスイツチ２２は
特に説明しない。

第２図に示す第１スイツチ１８を第４図に示
す。入力変数A₁、B₁……、N₁及びA₂、B₂……、
N₂及びA₃、B₃、……、N₃及びA₄、B₄、……、N₄
をORゲート３５に接続される。ANDゲートの群
に連結し、このANDゲート３４をスイツチ制御
変数１〜４によつて前回と同様制御し、もし制御
変数の１つが論理状態“１”の場合対応する入力
変数が出力端子に現われるようにする。

センサーメモリ２５〜２８がＡ／Ｄコンバータ
によつて与えられる値と同様の値を有するか否か
を定める第２図の比較器３１を第５図に示す。セ
ンサーメモリ２５〜２８の変数を対応するAND
ゲート３７に接続されるインバータに対し接続さ
れる排他的ORゲートによつて夫々が形成される
等価ゲート３６の群に接続する。このゲート３６
は第２図のＡ／Ｄコンバータ２４の変数によつて
制御し、若しセンサーメモリの内容がＡ／Ｄコン
バータによつて与えられた値と等しいとき対応す
る出力が“１”となるようにする。

スイツチ位置選択回路は第２図の制御回路３２
内に設けられた比較器３１から加えられたデータ
と物理的パラメータの値の増加又は減少を示すデ
ータとを考慮してスイツチ１８，２０，２２，３
０の状態を定める。簡単にするためコンバータ２
４から加えられるデイジタル値が物理的パラメー
タの値と同一方向に変化するものとする。従つて
デイジタル値の変化を調べることによつてパラメ
ータの変化方向を定めることができる。

スイツチ１８，２０，２２，３０の位置の選択
は下記のように行なう。比較器の出力ｊが“１”
であり物理的パラメータの値が増加するとき又は
比較器の出力（ｊ＋１）が“１”であり物理的パ
ラメータの値が減少するときスイツチはｊ（ｊ＝
１、２、３）位置とする。比較器の出力４が
“１”であり物理的パラメータの値が増加したと
きスイツチは４位置とする。更に比較器の出力が
すべて“０”のときスイツチは同一位置に留ま
る。

第６図は第２図のスイツチ制御回路３２の第１
部分を構成するスイツチ位置選択回路を示す。

以下第６図の方向一変化弁別器の作用を説明す
る。

Ａ，Ｂは第２図のＡ／Ｄコンバータ２４の出力
コードの最も重要でないビツト（least
significant bit）を示す。この２ビツトコードは
排他的ORゲート３９によつてグレイコードに変
換され１つの状態から次の状態となつたとき１つ
のビツトのみが変更される。

グレイコードの４つの値は(1)00、(2)01、(3)11及
び(4)10である。

入力コードが一方向に変つたとき（例えば値(1)
から値(2)に又は(2)から(3)に、又は(3)から(4)に又は
(4)から(1)に変わり、他の２進値（即ち“０”）を
とるとき）又は入力コードが反対方向に変つたと
き（例えば値(4)から値(3)に、又は(3)から(2)に、又
は(2)から(1)に、又は(1)から(4)に変つたとき）方向
一変化弁別器３８の出力信号の状態は１つの２進
値（例えば“１”）をとらなければならない。

このような機能を達成する回路は既知である。

物理的パラメータの変化方向を定めるには最も
低いウエートを有するＡ／Ｄコンバータの２つの
出力ビツトＡ及びＢを調べればよい。方向変化弁
別器３８はその１つの入力端子に変数Ｂを受け他
の入力端子に排他的ORゲート３９を介して２つ
の変数Ａ、Ｂの合計である“module two”を受
取る。この方向変化弁別器３８の出力は物理的パ
ラメータの値が増加したとき論理状態“１”であ
り物理的パラメータの値が減少したとき“０”で
ある。変化がない限りその出力は最後の状態のま
まとなる。この出力は夫々他の入力端子に対応す
る比較器出力１，２，３，４を有する一連の論理
ANDゲート４０を制御し物理的パラメータの値
が減少又は増加したとき例えば比較器の出力端子
３からの一致データがORゲート４１を介して
夫々出力端子２′又は３′に加えられる。

スイツチ制御回路３２はその１つのみが“１”
でありこれがスイツチの所望位置に対応する所の
４つの変数を永続的に供給しなければならない。
この回路の第２及び第３部分を第７図に示す。第
６図のスイツチ位置選択回路の出力はRSフリツ
プフロツプ４２に加える。スイツチ位置選択回路
から信号“１”を受取つている最後のRSフリツ
プフロツプ４２は“１”であり他のRSフリツプ
フロツプはこれらに先行する入力ORゲート４３
によつてすべて“０”にセツトされる。ORゲー
ト４３とRSフリツプフロツプ４２はスイツチ制
御回路の第２部分を構成する。RSフリツプフロ
ツプの出力１″，２″，３″，４″はインバータ４５
ｂの作用によつて調査の間フリツプフロツプから
のデータの通過を妨げるANDゲート４４に加え
る。調査の間、調査制御出力はORゲート４５を
介してRSフリツプフロツプ４２のデータの代り
に伝送される。ANDゲート４４、ORゲート４
５，４５ａ及びインバータ４５ｂは調査制御入力
端子１″〜４″及び出力端子１〜４と共に第７図に
点線で囲んだスイツチ制御回路の第３部分を構成
する。

第８図はスイツチ制御回路３２に作用する変数
と変数Ｒ、Ｔを加えることによつて調査期間中正
しい操作を行わしめる第２図の調査制御回路２１
を示す。基準信号Ｅは反転の零設定信号Ｘによつ
て零にセツトされる３つの周波数分割器４６のチ
エーンに作用する。第１の分割器４６の出力は
ANDゲート４７に加え、且つインバータ４９を
介して第２のANDゲート４８に加える。これら
２つのANDゲートは基準信号Ｅを加える入力端
子５０を有し出力端子Ｒ，Ｔに基準信号Ｅのパル
スが交互に現われるようにする。第２及び第３分
割器４６の出力は基準信号Ｅの最初の一対のパル
スに対して第1ANDゲート５１の出力１が“１”
となるようANDゲート５１に加える。基準信号
Ｅの第２の対のパルスに対しては第２のANDゲ
ート５１の出力が“１”となる。変数ＸがAND
ゲート５１に作用する限り論理状態“１”であり
これ以外の場合はANDゲート５１の出力は
“１”とはならない。

以上説明した補償された周波数発生器の操作は
２つの異なる相、即ち 調 査 通常操作 に分解することができる。

調査の目的は所定の出力周波数を得るため要求
される分割比とセンサーの状態の値をメモリする
ことである。

通常操作期間では補償された周波数発生器が調
査期間に選ばれた範囲で各温度のための分割比の
好ましい値を作るためメモリ内に書込んだ値を用
いる。発振器信号はこの分割比によつて分割し最
終的に発振器よりも一層安定な周波数を有する出
力Ｓが得られる。

調査期間中の操作は次の通りである。

全体の回路特に第２図に示す水晶９、励起回路
１０、センサー２３を第１の温度T₁で包囲体内
に入れる。最初“０”の変数Ｘを“１”にセツト
する。次に調査制御回路２１をスイツチ制御回路
３２を介してスイツチに作用せしめこれらを１位
置に設定する。明確な時間例えば１秒だけ分離さ
れた２つパルスを基準信号Ｅの端子に加える。最
初のパルスが調査制御回路２１の出力端子Ｒに生
じ第１の分割比メモリ１４と分割器１１のチエー
ンに作用せしめてこれらを零にセツトする。発振
器から分割チエーンに送られるパルスの幾つかを
禁止即ち打消す原理を用いたデジタル チユーニ
ング システムより成る時間基準は特許第
1077557号及び米国特許第3914706号に記載されて
いる。

禁止回路１３の機能は、分割器１１の状態に応
じて及び分割比メモリ１４−１７にメモリされた
値に応じて禁止回路１２を制御するためのパルス
を作ることにある。この制御パルスの発生は分割
器の状態によつて定められ、その発生期間はメモ
リの内容によつて定められる。

分割比メモリ１４がリセツトされたとき禁止制
御回路１３は制御パルスを発生しないので禁止は
なされない。従つて分割器１１のチエーンは基準
信号Ｅの第２パルスが現われる迄即ち１秒間発振
器のパルスをカウントする。発振器２の周波数は
各秒毎に分割器１１のチエーンの容量よりも大き
い多数のパルスを供給するよう選択され１秒後の
このチエーンの内容が１秒の出力期間を得るため
各サイクルにおいて禁止すべきパルスの数に等し
いようにする。基準信号Ｅの第２のパルスが調査
制御回路２１の出力端子Ｔに生じ１秒間カウント
した後分割器チエーン内に含まれる値を分割比メ
モリ１４内に書込む移送回路１９に作用せしめ
る。この移送の間端子Ｔに加えられた基準信号Ｅ
のパルスは禁止回路１２に作用してこの操作の間
分割器の内容を変えないようにする。

更にこのパルスはＡ／Ｄコンバータ２４の出力
状態を第１のセンサーメモリ２５に書込む第２の
移送回路２９に作用する。最後に基準信号Ｅの第
２のパルスは調査制御回路２１に作用しスイツチ
制御回路３２を介してスイツチを２位置にセツト
する。

“１”に保持された変数Ｘと共に包囲体の温度
が変化し１秒間離された２つのパルスを再び基準
信号Ｅの入力端子に加えることによつて同一操作
を第２の温度T₂において繰返す。斯くして第２
の分割比とセンサーメモリ１５，２６が書込まれ
る。

４つの異なる温度T₁〜T₄のため操作が繰返さ
れたとき調査が終了し変数Ｘが“０”にリセツト
され通常操作がなされる。

第９図は調査期間の時間の関数としての変数
Ｅ、Ｘ及び温度を示す。

通常操作は次の通りである。

センサー２３は回路全体の温度に対応する値を
供給するＡ／Ｄコンバータに作用する。この値は
４つのセンサーメモリ２５〜２８の内容と比較器
３１内で永続的に比較する。若しメモリの１つが
Ａ／Ｄコンバータ２４によつて加えられた値と全
く同一の値を有する場合には対応する比較器３１
の出力が“１”になり第７図のスイツチ制御回路
に作用する第６図のスイツチ位置選択回路に作用
する。スイツチ制御回路はこの一致をメモリす
る。他の一致がとられない限りこのスイツチ制御
回路はスイツチ位置を定める同一の状態を維持す
る。センサー２３の温度が所定量だけ変らない限
りこの状態となる。

斯くして禁止制御回路１３は調査の間加えられ
ていた基準の期間に等しい分割器１１の出力期間
を作るため回路１２によつて禁止されるべきパル
スの数としてのデータを受取る。

温度が大きく変れば比較器３１はＡ／Ｄコンバ
ータ２４の出力とセンサーメモリの１つの内容間
の異なる一致を検出する。スイツチ１８，２０，
２２，３０の位置は第６図のスイツチ位置選択回
路と第７図のスイツチ制御回路によつて変えられ
分割比メモリ１４〜１７の異なる１つの内容が禁
止制御回路に加えられ分割器のチエーンの出力信
号の周波数が温度の大きな変化に伴なう時間基準
の周波数の変化に拘らず変化しない。

上記例におけるセンサーと分割比メモリの数は
４つであるがこのメモリの数は求める補償の型及
び得られる最終精度の関数として選択される。

例 若し水晶が温度の関数としての放物線特性を有
している場合には次のようになる。

転換温度：T₀＝40℃ ２次係数：β＝5.10^-8／℃^２ T₀における公称周波数：_０＝2¹⁹Hz＋42Hz ＝524330Hz 温度範囲が０℃〜60℃の間で１Hz±2.10^-5Hzの
出力周波数を得ようとする場合には上記実施例に
おいて４個のメモリを設けるだけでよく調査は０
℃、６℃、12℃、20℃で行なえばよい。

第１０図は水晶、分割比メモリの内容、分割比
の値及び温度の関数としての出力周波数の特性を
示す。

分割比メモリのビツトの数は１秒の調査後分割
器の内容をメモリできるよう５とする。

補償のこの例によつて得た安定度の利得は励起
回路が完全に安定であるとして非補償水晶に比べ
下記のようになる。

５２４３３０−５２４２９０／５２４３３０：（１＋
２．１０^−６）−１／１＝４ この例においては水晶の特性が既知であるとし
た。然しながらもし既知でなければ調査温度が所
定範囲内で等しくずれ従つて安定度が減少する。

センサーメモリの数は分割比メモリの数に等し
い。センサーメモリのビツトの数はＡ／Ｄコンバ
ータの出力端子の数に等しい。センサーメモリの
ビツトの数はすべての調査温度を差別することが
できるような大きさとする。この実施例において
は４つの調査温度があるためこれらを差別するた
め少くとも２つのメモリビツトが必要である。

第１１図は２つの異なる物理的パラメータの関
数として補償された周波数発生器のブロツク線図
である。発生器の非補償発振器は初期設定周波数
誤差を有する。

この例をできるだけ一般化するため発振器の周
波数に対する２つの物理的パラメータの作用が直
線的に独立ではないと仮定する。従つてパラメー
タの１つの各値に対しては他のパラメータの値の
すべてを調査する必要がある。必然的に分割比メ
モリの数は所望の精度と共に次第に増加する。実
際上若し調査を第１のパラメータのN₁値の各々
に対する第２のパラメータのN₂値のため行なう
必要があるならば、N₁、N₂分割比メモリを要求
するN₁、N₂調査をしなければならない。

若し２つのパラメータが発振器の周波数に対し
て直線的に独立ならば第１のパラメータに対して
はN₁調査、第２のパラメータに対してはN₂調査
即ち要求されるN₁＋N₂分割比メモリのすべてに
対しN₁＋N₂調査を行なえば十分である。

第１１図に示す実施例においては２つの物理的
パラメータの独立及び非直線作用と共に各物理的
パラメータの３つの値に対して、合計９つの調査
を行なえば十分である。このシステムは従つて９
つの分割比メモリを有する。

更に簡単ならしめるため各センサーはたゞ１つ
の物理的パラメータによつて影響されるものとす
る。従つてセンサーメモリの数はN₁＋N₂即ち１
つのセンサーが作る３つの状態をメモリするため
の３つのメモリと第２のセンサーが調査期間に作
る３つの状態をメモリする３つのメモリ、合計６
つに等しい。

若し２つのセンサーが２つの物理的パラメータ
によつて夫々影響される場合には発振器に関して
は各センサーのため９つのセンサーメモリ、合計
18メモリが必要である。この場合比較器の後に配
置したスイツチ制御回路は極めて複雑となり計算
機で考える分野のものとなる。このためこの構成
は詳細には説明しない。

第１１図に示す実施例ではアナログセンサー５
２ａ，５２ｂの夫々はたゞ１つの物理的パラメー
タによつて影響される。

これらの出力は対応するＡ／Ｄコンバータ５３
ａ，５３ｂを介して第２図の移送回路２９と同一
の型の移送回路２９ａ，２９ｂに加える。

９つの位置を有するスイツチ５７ａ，５７ｂを
示すがその３つの位置のみが使用される。これら
のスイツチの使用しない位置は簡単のため省略し
て示す。スイツチ５４〜５６は９位置スイツチで
ある。位置の数を無視すればこれらはすべて第２
図の対応するスイツチと同型である。同様にして
分割比メモリ６４，６５及びセンサーメモリ５８
ａ，５８ｂは第２図の対応するものと等しい。

２つの比較器５９ａ，５９ｂは第５図の比較器
と同型である。スイツチ制御回路の第１部分６０
ａ，６０ｂは第６図のものと同型である。スイツ
チ制御回路の第２の部分６１ａ，６１ｂは第７図
のものと同型でありRSトリガとこのトリガを導
くORゲートを含む。RSフリツプフロツプの出力
端子１″〜３″並びに調査制御回路の出力端子１〜
９はスイツチ制御回路の第３部分６２に連結す
る。

この実施例においては更に加算器６３を設け
る。回路の他のすべての素子は第２図の場合と同
一であるので同一符号を附して示す。

第１２図は第１１図のスイツチ制御回路の第３
部分６２を示す。これはANDゲート６６、ORゲ
ート６７、NORゲート６８を含みORゲートはイ
ンバータに接続され、第７図に示す点線で囲まれ
た第３部分と同様に作動する。

第１１図の実施例における２つのセンサーは第
２図の１つのセンサーと同様である。然しながら
調査期間ではパラメータの変化は所定の順序で行
なう必要がある。この順序は第１３図に示す通り
であり、これは何故スイツチ５７ａ，５７ｂが使
用されない位置にあるかを説明している。第１及
び第２の調査の間センサーメモリは書込まれない
が第３の調査の間即ちその最も低い値でパラメー
タP₁を有する最後の場合には第１のセンサーメモ
リ内に対応するセンサー５２ａのこの状態をメモ
リする必要がある。同様にして第６及び第９回の
調査の間夫々パラメータP₁の中間値及び高い値に
対応するセンサー５２ａの状態をメモリする。セ
ンサー５２ｂの状態は第７〜第９回の調査の間メ
モリする。

更に第１回の調査の間第１の分割比メモリ６４
は初期設定誤差とこの調査の間の物理的パラメー
タに起因する誤差とを補償するため必要な分割比
のデータを受取る。メモリ６５は第２〜第９回の
調査の間書込まれこれらは２つのパラメータに起
因する変化を補正するため必要な分割比の正又は
負の差を含む。実際上第１のメモリ６４は調節可
能な分割器に加算器６３を介して永続的に接続さ
れ第２〜第９回の調査の間発振器のパルスの或る
数が禁止され調査の終りにおける分割器の内容が
第１のメモリ６４内に貯蔵された数によつて減少
される。この数はパラメータの影響が発振器の周
波数を増加又は減少せしめようになるか否かに応
じて正又は負となる。

通常操作の間スイツチによつて選択されたメモ
リ６５及び第１の分割比メモリ６４内の数の和は
調節可能な分割器に作用し、この結果補償が補正
される。

調査の間スイツチの位置はセンサーが１つの実
施例の場合と同様に選択される。通常操作の間の
選択も同様である。各センサーの状態の比較は
別々に行なう。比較器の夫々はスイツチ制御回路
の第２部分６１ａ又は６１ｂに作用するスイツチ
制御回路の第１部分６０ａ又は６０ｂに作用す
る。前記第２部分６１ａ又は６１ｂはセンサーの
夫々の状態と関連するセンサーメモリの状態間の
最後の一致をメモリする。スイツチ制御回路の第
２部分６１ａ，６１ｂの２つの出力は第１１図に
示すスイツチ制御回路の第３部分６２に作用し、
物理的パラメータの１〜９回の調査状態のどれが
実際の状態に対応するか否かを定める。スイツチ
制御回路の第３部分６２はすべてのスイツチに作
用しこれを所望の位置に設定する。

第１３図は調査期間の時間の関数としてのＸ、
Ｅ、P₁、P₂を示す第１１図の実施例のためのグラ
フである。

多数の物理的パラメータによつて影響される発
振器の補償のための一般的解決は２つの上記実施
例から得ることができる。このため各物理的パラ
メータのためのセンサーを設けその出力を電気的
値に変える必要がある。

第１４図はＮ個のパラメータの関数として補償
される周波数発生器の原理を示すブロツク線図で
ある。Ｎ個のセンサーS₁，S₂，………Ｓ_oをＮ個
の対応するＡ／ＤコンバータC₁，C₂，………，
Ｃ_oに接続し、このコンバータの出力を移送回路
７５と比較器７７に加える。各センサーの状態は
調査の間センサーメモリ７６内に書込む。同様に
して各調査の間分割器１１の第１の分割段の内容
を分割比メモリ７４内に書込む。

スイツチ制御回路６９は先の２つの実施例のス
イツチと同様の機能を有するスイツチ７０〜７３
を制御する。発振器は時間基準７８と励起回路７
９により構成する。他の素子は第２図のものと同
一であるので同一符号を附して示す。

調査は各物理的パラメータの所定の数の値に対
して行ない、通常使用の間はこの装置がパラメー
タの値の調査範囲内に常に留まるようにする。

分割比メモリの数は調査回数Ｍに等しい。

Ｍ、Ｎ個のセンサーメモリ即ちセンサー毎及び
調査毎に１個のメモリを用い、同一物理的パラメ
ータによつて幾つかのセンサーが影響されるよう
にする。

この場合のスイツチ制御装置は計算機に極めて
類似する。

最初に記載した実施例はＮ＝１、Ｍ＝４のとき
のこの一般的装置の特定な場合であり、第２の実
施例はＮ＝２、Ｍ＝９の場合である。然しながら
第２の実施例では附加的な補正、即ち周波数にお
ける初期設定誤差の補正を含む。

センサー 補償は物理量に対する出力データを供給する素
子によつて得られる。この素子がセンサーであ
り、センサーは電圧、電流又は抵抗のような電気
的情報としてのデータを供給する必要がある。こ
のセンサーは測定した物理量と供給されたデータ
間の対応性、安定性、急速応答性等の特性を有し
なければならない。

環境の異なる物理的パラメータの状態を測定で
きるセンサーの幾つかの例を以下示す。

(1) 温度センサー 抵抗NTC，PTCが温度によつて大きく変わ
るもので直接使用できる。

センサーは例えばダイオードのように集積回
路内に組込むことができる。

温度変化は遷移効果によつて補償に誤差を生
ぜしめる。

センサーと接触せしめる部分の大きさを適当
に選ぶことによつてセンサーの時定数を時間基
準のそれに適合せしめセンサーによつて示され
た温度が瞬間的に時間基準の周波数に影響する
ようにする。

(2) 電池−電圧センサー 電池電圧は電子回路に直接使用できる物理量
である。

(3) 磁界センサー １つ又は幾つかのホールセンサーは１つ又は
幾つかの方向における磁界の電気的情報を供給
する。この指示は瞬間的であり遷移効果を生ぜ
ず従つて補償が時間基準に対し取消される効果
としてのみなされ磁界に起因するヒステリシス
又は残留効果を生じない。

(4) 大気圧力センサー 気圧計は比較的高価で複雑であるが使用でき
る。

(5) 位置センサー 包囲体内の水銀滴接点は包囲体内で位置又は
向きを示す。この手段は模型飛行機に用いられ
ている。

(6) 湿度センサー 例えばガラス表面に水が吸収されたときは表
面抵抗が変化する。この抵抗を測定することに
よつて相対湿度が求められる。

(7) 加速センサー 既知の加速をセンサーとして使用できる。

Ａ／Ｄコンバータ センサーは以下の変換を行なう。

物理的パラメータ→電気量 この電気量は一般に電圧であり論理回路で使用
できるデイジタル量に変換される。この変換は
Ａ／Ｄコンバータによつて行なう。

Ａ／Ｄコンバータの原理はテクニカルシリーズ
CMS−270 第79頁「COS／MOS集積回路マニ
ユアル」及び1969年発行「直線集積回路の設計」
第85頁により既知である。

Ａ／Ｄコンバータの出力ビツトの数は調節の範
囲と最大許容誤差に依存する。

例 センサーとＡ／Ｄコンバータが時間に対して安
定であり他の物理的パラメータの関数として変化
しがちであると仮定する。

例えばパラメータとしての温度は次のようにし
て測定する。

調節範囲：10℃〜40℃（Ｐ＝30℃） 測定の精度：±１℃（Ｅ＝２℃） Ａ／Ｄコンバータのビツト数は Nc＝log₂P／Ｅ＝log₂30／２＝４ 直接デイジタル量のデータを作る特殊な型のセ
ンサーが存在する。このセンサーはスイス特許第
534881号及び第532778号に温度センサーとして記
載されている。この型のセンサーは本発明の実施
例に用い得ると共にこれらがスイツチ制御変数と
両用し得る論理変数を直接供給できるものとすれ
ば全体のセンサーメモリユニツトをスイツチ、
Ａ／Ｄコンバータ及びこれらに関連する比較器に
分配することができる。

本発明の種々の利益は上記の説明から明らかで
ある。

補償のため変化の所望の範囲内ではパラメータ
とセンサーの状態のデイジタル符号化値間に相関
関係を有するためセンサーに対する物理的パラメ
ータの影響を正確に知る必要がなく更に発振器に
対する物理的パラメータの影響を予め知る必要が
ない。大きな一連の製造のためには個々の発振器
と個々のセンサーを分離せしめる必要がなく又そ
れらを対にする必要もないという利益がある。特
に同一集積回路内にセンサーと残りの回路を集合
せしめることができる。

補償の範囲は装置を複雑とすることなしに大き
く拡大できる。制限となる要素は要求されるメモ
リの数が補償の範囲に比例するという事実からで
はなくセンサー自身の固有の制限から単純に派生
されるものである。

種々の物理的パラメータの影響を複雑な構成と
せずに補償することができる。

従つて１つ又は複数の物理的パラメータによつ
て強く影響される時間基準であつても発振器に用
いることができる。

本発明を適用した腕時計には発振器の特性が温
度によつて変わるものであつても集積励起回路に
よつて励起された集積RC時間基準を含ませるこ
とができる。

この実施例において要求される回路とセンサー
は発振器と同時に集積可能でありこの結果センサ
ーと発振器は同一温度環境となり補償を効果的な
らしめることができる。

このような複雑な集積回路でも腕時計の種々の
部分を組立てる高価な工程を不要とするので全製
造工程の単純化として受入れられる。更に集積回
路は内部結合すべき出力端子の数が最少である。

最後に調査は全体として自動化され熟練者によ
つてなされる必要がないので高価な手段ではな
い。

以下本発明の実施の態様を列記する。

(1) 前記周波数分割器の出力周波数を制御する禁
止回路を含む特許請求の範囲記載の補償された
周波数発生器。

(2) 前記周波数分割器の出力周波数を補正するた
めの回路にセンサーの実際の状態に対応するメ
モリ群を接続するため前記センサーによつて制
御されるスイツチを含む特許請求の範囲記載の
補償された周波数発生器。

(3) 前記センサーによつて制御されるスイツチ制
御回路を含む前項記載の補償された周波数発生
器。

(4) スイツチによつて選択されるメモリ群内の分
割比を定める前記値の貯蔵を制御するため移送
回路に作用する調査制御回路を含む前記第２項
記載の補償された周波数発生器。

(5) 前記センサー及び前記調査制御回路によつて
制御されるスイツチ制御回路を含む前項記載の
補償された周波数発生器。

(6) 少くとも１つの前記センサーがパラメータの
実際値のため前記センサーの状態の符号化情報
を示すデイジタル値を供給するＡ／Ｄコンバー
タに対し連結したアナログセンサーである特許
請求の範囲記載の補償された周波数発生器。

(7) 少くとも１つの前記センサーがデイジタル出
力センサーである特許請求の範囲記載の補償さ
れた周波数発生器。

(8) 調査の目的のため及びパラメータの実際値の
ため前記センサーの状態の符号化情報を示すデ
イジタル値を作るための機構を有する少くとも
１つの前記センサーのため、夫々前記パラメー
タの値の所定の範囲に対応するデイジタル値を
貯蔵するセンサーメモリのセツトと、前記セン
サーメモリを選択するため前記スイツチ制御回
路によつて制御されるスイツチと、前記デイジ
タル値の貯蔵を制御するため前記調査制御回路
によつて制御される移送回路とを含み、前記デ
イジタル値の各々は採用すべき分割比を定める
同時に貯蔵した前記値に対応する前記第５項記
載の補償された周波数発生器。

(9) 前記センサーの夫々のため発生器の操作の間
前記センサーの状態の実際の符号化値と前記セ
ンサーに関連する前記センサーメモリのセツト
内に貯蔵されたすべての値と永続的に比較しス
イツチ制御回路を制御するための比較器を含む
前項記載の補償された周波数発生器。

(10) 少くとも１つの前記センサーが前記スイツチ
を制御する変数と両用できる論理変数を直接供
給するよう構成されたデイジタル出力センサー
である前記第２項記載の補償された周波数発生
器。

(11) 夫々異なる物理的パラメータを検知する少く
とも２つのセンサーを含む特許請求の範囲記載
の補償された周波数発生器。

【図面の簡単な説明】

第１図は環境の１つの物理的パラメータの関数
として補償された周波数発生器の操作原理を示す
ブロツク線図、第２図は第１図の補償された周波
数発生器の一実施例を示すブロツク線図、第３図
は第２図の第２スイツチの説明図、第４図は第２
図の第１スイツチの説明図、第５図は第２図の比
較器の説明図、第６図は第２図のスイツチ制御回
路の第１部分を形成する、スイツチ位置選択回路
の説明図、第７図は第２図のスイツチ制御回路の
第２、第３部分の説明図、第８図は第２図の調査
制御回路の説明図、第９図は第２図の発生器の調
査期間に得られる時間の関数としてのグラフ、第
１０図は温度の関数として第２図の水晶の特性線
図、第１１図は環境の２つの物理的パラメータの
関数として補償された周波数発生器の実施例のブ
ロツク線図、第１２図は第１１図のスイツチ制御
回路の第３部分の説明図、第１３図は第１１図の
発生器の調査の間得られた時間の関数としてのグ
ラフ、第１４図は本発明発生器の他の実施例のブ
ロツク線図である。 ２……非補償発振器、３……論理ユニツト、６
……アナログセンサー、７，２４……アナログ−
デイジタルコンバータ、９……水晶、１０……励
起回路、１１……分割器、１２……禁止回路、１
３……禁止制御回路、１４〜１７……メモリ、１
８，２０，２２，３０……スイツチ、１９……移
送回路、２１……調査制御回路、３１……比較
器、３２……制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 時間基準となる発振器２と、この発振器２の
   発振周波数を分割する分割器１１と、この分割器
   １１の所定の複数の分割比を記憶する第１の複数
   のメモリ４と、前記発振器２の発振周波数に影響
   する所定の物理的パラメータを検出しこれに対応
   する信号を作る物理的パラメータ検出機構２３
   と、前記信号を符号化信号に変換するための変換
   機構２４と、検出された物理的パラメータの１つ
   に対応する符号化信号を夫々記憶する第２の複数
   のメモリ８と、この第２の複数のメモリ８内に記
   憶された符号化信号と前記検出機構２３からの検
   出信号とを比較しその一致を示す信号を発生する
   比較器３１と、前記第１のメモリ４の１つを前記
   比較器３１の出力の関数として前記分割器１１に
   選択的に接続するため前記比較器３１と前記第１
   の複数のメモリ４に接続した制御機構３２と、及
   び前記所定の分割比の前記第１のメモリ４に対す
   る書込みを制御し、検出された前記所定の物理的
   パラメータを示す符号化信号の前記第２のメモリ
   ８に対する書込みを制御するため前記制御機構３
   ２と分割器と第１、第２のメモリ４，８に接続し
   た調査制御機構２１とより成ることを特徴とする
   補償された周波数発生器。