JPS6161282B2 - - Google Patents

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JPS6161282B2
JPS6161282B2 JP53160063A JP16006378A JPS6161282B2 JP S6161282 B2 JPS6161282 B2 JP S6161282B2 JP 53160063 A JP53160063 A JP 53160063A JP 16006378 A JP16006378 A JP 16006378A JP S6161282 B2 JPS6161282 B2 JP S6161282B2
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output
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JP53160063A
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JPS5587986A (en
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Toshitake Kato
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Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ATカツト水晶発振器のように常温
付近で良好な周波数温度特性を有し外乱に対して
も高い安定性を有するが比較的高い周波数で発振
する信号源を時間基準信号源とし、高精度の計時
信号を低消費電力のもとに得ることができる電子
時計システムに関するものである。
〔従来の技術〕
高周波及び低周波の2つの時間基準信号源を備
え、両信号源から得られる信号を位相比較しかつ
論理処理することにより低消費電力のもとで高い
精度の計時信号を得る時計システムは特開昭51−
144267号公報などに既にその先例を見ることがで
きる。この方式によれば例えば4MHZの周波数を
有する信号を直接32KHZに分周できるので分周
効率が高く、低消費電力化の効果が大きい。しか
しながら、波形比較回路に入力される高周波信号
は一定レベル以上の波高値を有する必要があり、
このような高振巾の信号を得ることは高周波信号
の場合発振回路の消費電力がその発振周波数にほ
ぼ比例して増加するため通常極めて大きな消費電
力を必要とする結果となり、時計システム全体の
消費電力を低減させる上で大きな障害となつてい
た。発振回路における消費電力を低減させ得る回
路についてはこれまで種々のものが提案されてい
る。例えば第1図に示ように、インバータ1のゲ
ートG1,G2の回路にコンデンサC1,C2を挿入し
両者を直流的に分離すると共に、抵抗R1,R2
介してそれぞれドレイン側及び電源側に接続し、
かつ電源回路及びアース回路のいずれか一方また
は両方に抵抗R3,R4を挿入し、かつ公知の水晶
振動子2及びコンデンサ3,4からなる帰還回路
を入出力端子間に接続し構成された発振回路は、
4MHz程度の発振周波数においても1μA以下の
電流消費で安定した発振を維持することができ
る。ところで、このような低消費電力の発振器は
出力波形の振幅が小さいので次段の論理回路に入
力する前に適当な波形整形回路を介して波形を増
幅・整形する必要がある。しかしこのような波形
整形回路は、発振回路とほぼ同程度の電力を消費
するので、扱う信号の周波数が高い場合相当大き
な電力を消費する結果となり、低消費電力化を妨
げる大きな原因となつていた。
システムの低消電化を実現する他の方策として
発振回路自体の動作を制御しこれを間欠的に動作
させることにより、発振回路の低消電化をはかろ
うとする提案が、特開昭51−37554号、特開昭51
−65973号公報などに開示されている。これらの
方式によれば、発振回路が間欠的に所定時間動作
するだけなので、消費電力を低減させる上で有利
である。しかし、発振回路を間欠的に動作させる
結果、当然に水晶振動子の振動も間欠的にならざ
るを得ない。一般に水晶発振器が十分安定な発振
状態に達するにはかなり長時間を必要とするもの
なので、このような間欠発振回路は十分安定な動
作状態で使用されているとは言えず時計用の水晶
発振器のように極めて高精度の信号を得る目的に
は適さない。
〔発明の目的〕
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので
あり、時間基準信号源として低出力振巾で低消費
電力の連続動作発振器を用い、その出力を間欠増
巾波形整形回路により間欠的に必要な部分のみ増
幅・波形整形し、波形整形回路の消費効率を高
め、全体の消費電力の低減化をはかる電子時計シ
ステムを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、周波数温度特性が特別な
関係にある高周波及び低周波発振器を組合せるこ
とにより、安定度の高い高周波信号を低消費電力
で能率よく分周し、同時に高精度、高安定の温度
補償をも行うことができる時計システムを提供す
ることである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、比較的低レベルで連続動作する第1
の時間基準信号源と、この時間基準信号源の出力
信号を論理処理して計時信号を作成する論理処理
回路との間に、第2の時間基準信号源の出力信号
により制御される間欠波形整形回路を設けたこと
を特徴とする。
〔実施例〕
以下図示の実施例により本発明を詳述する。第
2図は本発明の1実施例のブロツク図である。1
5は第1の時間基準信号源AT板のような高周波
水晶振動子11を含む例えば第1図に示すような
回路構成の高周波発振器10とからなり、通常
4MHz前後の周波数の比較的低振巾の信号を出力
する。16は第2の時間基準信号源例えば
32MHz程度の低周波水晶振動子13を含む低周
波発振器12とからなり低い周波数の信号を出力
する。高周波発振器10の出力は線形増幅可能な
間欠増巾波形整形回路20を介して位相比較器4
0に入力される。低周波発振器12の出力は制御
信号発生回路30を介して間欠増巾波形整形回路
20を制御する一方、遅延回路35を介して位相
比較器40と第1加算回路46に入力される。位
相比較器40の出力は1/N分周器44を介して
1/N分周された後、2つに分かれ、その一方は
第1加算回路46に、もう一方はL/M分周器5
0を介して第2加算回路47に入力される。第2
加算回路47の他方の入力には第1加算器46の
出力が接続されている。第2加算回路47の出力
は適当な公知の分周器60、計数器62を介して
表示機構64により時刻表示される。
次に各部の構成と動作について第3図以下を参
照して詳述する。第3図は本発明の1実施例に用
いられる二つの水晶発振器の周波数・温度特性を
示す線図であり、曲線Aは高周波発振器10、曲
線Bは低周波発振器12の特性を示す。曲線A,
Bは共に二次曲線で近似でき、その頂点温度は実
質的に一致しているものとする。このように周波
数温度特性が特別の関係にある2つの信号源の出
力信号を比較的簡単な論理処理回路で処理するこ
とにより、周囲温度による周波数変化をほぼ完全
に補償した計時信号を得ることができる。
第4図は本実施例に用いられ間欠増巾波形整形
回路20の一例を示すもので、帰還抵抗22を有
するCMOSインバータ21の電源側及びアース側
にはそれぞれ、PチヤンネルMOSFET(以下
PMOSTと略記する)23とNチヤンネル
MOSFET(以下NMOSTと略記する)24とが
接続されており、PMOST23のゲート回路はイ
ンバータ25を介してNMOST24のゲートと接
続され、これ等は更に、インバータ31、抵抗3
2、コンデンサ33、AND回路34等からなる
制御信号発生回路30の出力側に接続されてい
る。制御信号発生回路30の入力側には低周波発
振器12の信号が入力されるようになつている。
CMOSインバータ21のゲート側及びドレイン側
は、結合コンデンサ26,27を介して、高周波
発振器10の出力側及び第5図に示す位相比較器
40のデータ入力端子Dに接続されている。間欠
増巾波形整形回路20は制御信号発生回路30か
らの信号により間欠的に動作し、高周波信号の必
要部分のみを制御信号に同期して増幅、波形整形
する。
次に第5図により、位相比較器40及びこれに
続く分周器44,50及び加算回路46、47か
らなる論理処理回路70について説明する。二つ
の信号波形の位相を比較することによりビート信
号を作成し次いで位相比較信号を発生させる回路
としては種々のものが考えられようが、最も手近
かな回路はDタイプフリツプフロツプ41を用い
るものである。D端子に高周波信号を接続し、ク
ロツク端子に低周波信号を接続し、この出力を適
当な積分回路44により積分し両信号のビート出
力に相当する信号を得る。次いでこのビート信号
を波形整形することにより位相比較信号を得る。
この信号出力1/N分周器44を介して1/N分
周し、その出力をEX―OR回路からなる第1加算
回路46の1つの入力端子とL/M分周器50と
に接続する。L/M分周器50は1/M分周器5
1、1/L分周器52、波形整形回路53,5
4、RSフリツプフロツプ55、AND回路56、
波形整形回路57等から構成され、その出力は
EX―OR回路からなる第2加算回路47に入力さ
れている。
次に以上のような構成の時計システムの動作を
第6図を参照して説明する。第6図の1は第1図
に示すような低消費電力の高周波発振器10から
得られる低レベルの高周波信号波形(以下HF信
号と略記する)を示す。この低レベルの信号波形
は、低周波発振器12から得られる低周波信号
(以下LF信号と略記する)に同期した少くとも1/
10程度のデユーテイを有する矩形波からなる制御
信号1′により制御される間欠波形整形回路20
により、第6図2に示すように、低周波信号に同
期して部分的に規則正しく増幅・波形整形され
る。同図3は遅延回路35を通過した後の低周波
信号波形を示しており、この信号と前記間欠波形
整形された高周波信号とは位相比較器40により
位相比較され、両信号の位相差に応じて幅が変化
する信号3′を発生し、かつこの信号3′から積分
回路42より同図4に示すような位相差信号を発
生する。この位相差信号は波形整形回路43によ
り同図5に示すような比較信号に変換される。
このようにして得られた比較信号を1/N分周
し低周波信号に加算して得られる出力は、高周波
信号を正確に1/N分周したものに等しくなる。
以下この点について説明する。
第6図6は同図3と同じLF信号を時間スケー
ルを縮少して描いたものである。HF信号の周波
数をf1、LF信号の周波数f2とし f1=f2(N+α)0<α<1 ……(1) N:正整数 なる関係を満足するものとし、LF信号のn周期
毎に比較信号(第6図7)が得られたとする。第
6図はN=20、n=4とした場合である。このと
き比較信号の1周期に含まれるHF信号の個数P
は、比較信号の1周期の時間、即ち、LF信号の
n周期の時間n/f2とHF信号の周波数f1との積で
表わされるので、式(1)を用いて、 P=f1・(n/f2) =f2(N+α)・(n/f2)=nN+na ここでnα=1となるようにn、αを定めるこ
とにより、 p=nN+1 となる。これは比較信号の1周期間に含まれる
HF信号の個数であるから、比較信号のN周期を
考えれば、その期間に含まれるHF信号の1/N
分周信号も同様に (NP)・1/N=nN+1 と表わされる。
一方、比較信号のN周期毎に、LF信号はnN個
出力され、また比較信号の1/N分周信号は1パ
ルス宛出力されるから、これら両出力信号6と8
の加算信号9は比較信号のN周期毎にnN+1個
の信号を有することになり、これはこの時間中に
出力されるHF信号の1/N分周信号に正確に一
致する。
次にHF信号周波数f1が温度変化により微少変
化する場合、第3図に示すような周波数温度特性
を有する二つの発振器を組合せ、両曲線の二次温
度係数の程度に応じて、比較信号の1/N分周信
号(第6図の8)を更にL/N分周し前記HF信
号の1/N分周信号に加算することにより、微少
変化分はほぼ完全に補償され、極めて高精度、高
安定の計時信号を得ることができる。
以上に述べた回路動作を第7図を参照して説明
する。第7図の8は第6図の1/N分周信号8と
同一のものであるが、時間経過を表わす横軸方向
の比率を大きく取り比較的長い経過時間の波形を
表わせるようにしたものである。第7図の10は
1/N分周信号8を1/N分周器52で分周した
信号を示し、波形整形回路54を通ることにより
パルス信号11に変換される。同様に12は1/
M分周器51を通過した後の信号波形を示し、こ
れは波形整形回路53によりパルス信号13に変
換される。尚図ではL=4、M=6の場合が示さ
れている。これら二つのパルス信号11,13は
それぞれRSフリツプフロツプ55のR、S端子
に供給され、出力波形信号14に変換される。こ
の出力波形信号14と1/N分周信号8との論理
積をとることにより信号15が作成される。この
信号15の立上り部に対応する幅の狭いパルス信
号16が波形整形回路57により作成される。こ
のようにしてM個のパルス信号8のうちL個のみ
を取り出すことができるので実質的にL/M分周
したのと等価なものが得られる。このパルス信号
16は第6図の信号9の立下り部より若干の時間
遅れをもつて生じるので信号9の立下り部から作
成されるパルス信号の中間部にEX―OR回路47
を介して挿入することが可能である。
以上の一連の操作の過程により1/N分周信号
8はL/M倍されてパルス信号16となるので、
これを基準信号9に加算することにより、基準信
号9の温度による周波数変化を補正し、温度変化
に影響されない常に一定の周波数を得ることが可
能となる。1/N分周器51及び1/L分周器5
2はプログラマブルカウンタであるから、振動子
の任意の二次温度係数に対して最良の補正効果を
得るように分周比を調整可能である。
尚、本発明は上記実施例に限定されることなく
種々の変形が可能である。例えば発振回路を間欠
的に動作せしめる構成のシステムに対してはほと
んどすべて本発明の適用が可能である。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明は比較的低レベルで
連続動作する第1の信号源と、この信号源の出力
信号の論理処理回路との間に、第2の信府源の出
力信号により制御される間欠波形整形回路を設け
る構成により、高精度かつ高安定の時間基準信号
を極めて低い消費電力のもとに得ることができ
る。また信号源として周波数温度特性が特別の関
係にあるものを用いることにすれば、高精度の温
度補償をも同時に行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例に用いられる低消電
発振器の回路図、第2図は本発明の時計システム
のブロツク図、第3図は本発明の実施例に用いら
れる信号源の周波数温度特性図、第4図は本発明
の間欠波形整形回路の1実施例の回路図、第5図
は同じく位相比較器及び論理処理回路の回路図、
第6図及び第7図は各部の波形図である。 10……高周波発振器、12……低周波発振
器、20……間欠増巾波形整形回路、30……制
御信号発生回路、40……位相比較器、44……
1/N分周器、46……第1加算回路、47……
第2加算回路、70……論理処理回路、15……
第1の時間基準信号源、16……第2の時間基準
信号源、50……L/M分周器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 第1の時間基準信号源と該第1の時間基準信
    号源より低い周波数の信号を出力する第2の時間
    基準信号源と、前記両時間基準信号源の信号を位
    相比較する位相比較器と、該位相比較器の出力を
    分周器と加算回路からなる論理処理回路を介して
    計時信号を作成し時刻を表示する電子時計に於い
    て前記第1の時間基準信号源と位相比較器との間
    に間欠増巾波形整形回路を接続し、前記第2の時
    間基準信号源と前記間欠増巾波形整形回路との間
    に制御信号発生回路を接続し、前記第2の時間基
    準信号源の出力を遅延回路を介して前記位相比較
    器に接続したことを特徴とする電子時計システ
    ム。
JP16006378A 1978-12-27 1978-12-27 Electronic watch system Granted JPS5587986A (en)

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JPS5587986A JPS5587986A (en) 1980-07-03
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1006661B1 (fr) * 1998-11-27 2003-02-12 Asulab S.A. Générateur de signal à haute fréquence à partir d'une base de temps horlogère

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5165973A (ja) * 1974-12-05 1976-06-08 Citizen Watch Co Ltd Denshidokei
JPS51144267A (en) * 1975-06-05 1976-12-11 Citizen Watch Co Ltd Electronic clock

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