JPS6212683B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6212683B2
JPS6212683B2 JP6726678A JP6726678A JPS6212683B2 JP S6212683 B2 JPS6212683 B2 JP S6212683B2 JP 6726678 A JP6726678 A JP 6726678A JP 6726678 A JP6726678 A JP 6726678A JP S6212683 B2 JPS6212683 B2 JP S6212683B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
oscillator
temperature
flip
flop
Prior art date
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Expired
Application number
JP6726678A
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English (en)
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JPS54158839A (en
Inventor
Heihachiro Ebihara
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Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
Application filed by Citizen Watch Co Ltd filed Critical Citizen Watch Co Ltd
Priority to JP6726678A priority Critical patent/JPS54158839A/ja
Publication of JPS54158839A publication Critical patent/JPS54158839A/ja
Publication of JPS6212683B2 publication Critical patent/JPS6212683B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Electric Clocks (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発振器の温度補償機構に関するもので
ありその目的はエージング特性が比較的良好でか
つ周波数測定の容易な温度補償法を提供する事に
あり、その特徴は相異る発振周波数を与える複数
の発振条件を時間的に選択し、それぞれの発振条
件を選択する時間的割合を温度に応じて変化させ
る事にある。
以下図面に基づいて詳細に説明すると、第1図
は発振器が水晶発振器である場合の発振周波数の
温度特性を示したものであり、この特性を改善す
るために従来種々の方法が採られていた。従来の
第1の方法はキユーリー点が水晶のZTC付近に
ある温度補償用コンデンサを用いる方法である
が、該コンデンサ自身の温度特性が理想的な曲線
からずれているため充分な補償が望めないだけで
なく、この様なコンデンサは一般に他の部品に比
べてエージング量が大きいため長期間には発振周
波数が狂う事が多かつた。そこでエージング量の
少い部品を複数個使い、周囲温度をいくつかの範
囲に分け、各範囲で前記部品を切替えて第2図に
示すような補償を行う方法が考えられた。具体的
な例として第3図に示す如く発振器1に付属して
発振条件を決定する容量を複数の容量11,1
2,13,14………に分け、それぞれの容量が
スイツチ21,22,23,24………を介して
接地されるようにする。容量11の値をC0
し、容量12,13,14の値をそれぞれ2C0
4C0、8C0とすれば、スイツチ21,22,2
3,24を選択的に組合せてオン状態とする事に
より全体の容量値をC0から15×C0まで可変する
事が出来、この容量値により発振器1の発振周波
数が変るから、温度に応じて適当なスイツチの組
合せを選んでオンとする事により第2図の如き補
償が可能である。しかしこの方法の有する欠点は
精度の高い補償を行う事が困難な点にある。例え
ば32KHzの水晶発振器に於て発振周波数を
0.1PPMの精度で約50PPM補正しようとする場
合、実際的な容量値の精度及び最少容量値C0
1pF以下となる。この程度の値は各部に浮遊する
容量値により十分には制御する事がむずかしく、
上記の方法の実用化がはばまれて来た。
そこで本発明の目的は上記の如き従来方式の有
する欠点のない温度補償機構を提供せんとするも
のである。
第4図は本発明の一実施例であり、発振器2の
発振条件を決定する容量値Cxをスイツチ31に
より切替えられる如く構成し、スイツチ31の制
御用入力端には制御信号φcを印加する。制御信
号φcが高電位の時、スイツチ31はオンとな
り、Cxの値はC1+C2となる。この時発振器2の
出力周波数はf1である。逆にφcが低電位の時は
スイツチ31はオフであり、Cxの値はC1となり
発振器2の出力周波数はf2となる。そこで制御信
号φcを第5図に示す如く時間T0内に於てt時
間だけ高電位にしてやると、T0時間内に於ける
発振器2の出力周波数の平均は =1/T(f1t+(T0−t)f2)=f2−t/T
(f2−f1) となり、f1とf2とを固定とすればはt/Tによつて 変化する。従つて温度に応じてt/Tの値(以下K と表記する)を変化させてやれば温度補償が可能
となる。
第6図は本発明の上記説明をブロツク図化した
もので、温度センサ3は温度Tを前記した値Kに
変換するT−K変換器4に接続され、該T−K変
換器4の出力が前記制御信号φcとなつてスイツ
チ31に印加される。T−K変換器4の具体例は
種々考えられるが、第7図はその一実施例であつ
てT−K変換器4はA−D変換器5、ROM6、
比較器7、計数器8より成る。
温度センサ3のアナログ量はA−D変換器5に
より適宜ビツト数のデジタル量に変換され、この
デジタル量はアドレスデータとしてROM6に印
加される。ROM6には各温度に対応してアドレ
スされる番地毎に、必要なKの値を得るためのデ
ータが記憶されている。ここではT0を一定と
し、ROM内にはtの値が記憶されているものと
する。ROMの出力は比較器7に接続され、計数
器8の内容と比較される。計数器8には信号φi
が印加されている。第7図の構成の動作波形図を
第8図に示す。簡単のためROM6内のデータの
ビツト数は4ビツトでかつ計数器8のビツト数も
4ビツトであるものとする。又今ある温度を仮定
して、この時ROM6から出力されるデータは
(0011)LSBであるとする。計数器8は初期状態
(0000)LSBよりφiを計数して行くが、計数内容
がROM6からのデータ以下である間は比較器7
の出力即ちφcは高電位である。比較器8の計数
内容がROMからのデータよりも大きくなるとφ
cは低電位となる。φcが低電位である時間は計
数器8の内容がフルカウントとなるまで続き、以
後最初の状態から再び同種の動作が繰返えされ
る。計数器8の初期状態から次の初期状態までの
時間をT0とし、φcが高電位である時間をtと
すれば、温度に対応してROM6の内容が変化す
る事によりKの値が変化して発振周波数の補償が
行われる。
第9図は本発明のより具体的な一実施例を示す
図である。第9図に於い発振器9の出力は計数器
10に加えられる。該計数器10の出力φBは表
示駆動回路11に与えられ、該表示駆動回路11
の出力は表示装置12を駆動する。
計数器10の出力φBはフリツプフロツプ13
のクロツク入力端にも与えられ、該フリツプフロ
ツプ13はφBの立上りでデータ入力端に与えら
れた高電位データ(以下“H”と略記する)を読
み込む。
該フリツプフロツプ13の出力端は前記発振器
9に接続された電子的スイツチ31の制御端子に
接続されており、該出力端の電位が“H”の時、
該スイツチ31はオンとなる。前記フリツプフロ
ツプ13のリセツト入力端はNORゲート15の
出力端に接続されており、該NORゲート15の
入力端はインバータ14、イクスクルーシブOR
ゲート91,92,93,94のそれぞれの出力
端に接続されている。該イクスクルーシブORゲ
ート91,92,93,94のそれぞれの一方の
入力端は前記計数器10の相異る出力端に接続さ
れ、それぞれの他の一方の入力端はROM17の
相異る出力端に接続されている。インバータ14
の入力端は、前記計数器10の前記イクスクルー
シブORゲートに接続された出力端よりも下位の
出力端又は発振器9の出力端に接続される。イン
バータ14に印加される信号をφAとする時、計
数器10がダウンカウント型であれば、φAが高
電位から低電位(以下“L”とする)になつた瞬
間に計数器10の内容が変化する。この内容のう
ち、イクスクルーシブORゲートと接続されたそ
れぞれのビツトが、ROM17から出力されるデ
ータの対応するそれぞれのビツトと全部一致し
て、かつφAが“L”から“H”になつた瞬間に
前記NORゲート15の出力は“H”となり前記
フリツプフロツプ13はリセツトされ、スイツチ
31はオフとなる。φBが立上る瞬間は計数器1
0の内容は定まつた値であり、従つてスイツチ3
1がオンとなつている時間はROM17から出力
されるデータにより一義的に定まる。温度の変化
に対応してROM17から出力されるデータが変
化するように構成すれば発振周波数の温度補償が
可能となる。ROM17は複数のアドレスを有し
ており、アドレス選択線はメモリ29の複数の出
力端に接続されている。該メモリ29のデータ入
力端は前記計数器10の複数の出力端に接続され
ている。又該メモリ29の制御入力端はフリツプ
フロツプ28の出力端とフリツプフロツプ20の
セツト入力端に接続されている。該フリツプフロ
ツプ28のクロツク入力端には前記信号φAが印
加され又データ入力端はフリツプフロツプ27の
出力端に接続されている。該フリツプフロツプ2
7のデータ入力端には“H”が印加され、クロツ
ク入力端は分周器26の出力端に接続され、リセ
ツト入力端はフリツプフロツプ20の出力端と温
度検出用発振器30の制御入力端に共通に接続さ
れる。該発振器30の出力端は前記分周器26の
入力端に接続される。前記フリツプフロツプ20
のデータ入力端には“L”が印加され、またクロ
ツク入力端は分周器18の出力端に接続され、該
分周器18の入力端には前記φBが印加される。
以上の回路部分の動作は次の如くである。分周器
18は信号φBを分周して適当な周期(例えば数
秒〜数分)の信号φDを出力する。
初期状態に於てフリツプフロツプ20の出力は
“H”であり、温度検出用発振器30は発振を停
止しており、又フリツプフロツプ27及び28の
出力は共に“L”である。ここで前記信号φD
立上るとフリツプフロツプ20の出力は“L”と
なり発振器30は発振を開始する。発振器30の
発振信号は分周器26により分周される。該分周
器26の出力が“L”から“H”に立上つた瞬
間、フリツプフロツプ27の出力は“H”とな
り、その後前記信号φAが“L”から“H”にな
つた瞬間フリツプフロツプ28の出力φE
“H”となる。信号φEが“H”となるとメモリ2
9は計数器10の内容を取込む。同時にフリツプ
フロツプ20はセツトされ、出力が“H”となつ
て発振器30は発振を停止し、フリツプフロツプ
27はリセツトされその出力は“L”となる。従
つて次のφAの立立りでフリツプフロツプ28の
出力は“L”となりメモリ29はその時までに取
り込んだデータを記憶する。メモリ29に記憶さ
れるデータは発振器30が所定のサイクル数だけ
発振する期間に依存する。温度検出用発振器30
はこの実施例ではリングオシレータで構成されて
おり、その構成要素はNORゲート21、インバ
ータ22,23、トリマコンデンサ25、感温素
子24である。この発振器30の発振周期は感温
素子24の値によつて変化するから温度が変化す
れば所定のサイクル数だけ発振する期間も変化
し、従つてメモリ29は温度に応じて種々の値を
記憶する事になる。メモリの内容はROM17の
アドレスを指定し、ROMの出力は前記温度の変
化に対応して補正用データを出力する。
第9図において、電子的スイツチ31は発振器
9の発振条件を選択するための選択手段であり、
温度検出回路100は温度検出用発振器30、分
周器26、フリツプフロツプ27から構成され、
全体から発振器9、スイツチ31、コンデンサ3
2,33、表示駆動回路11、表示装置12及び
温度検出回路100を除いた部は駆動回路102
を構成する。なお、本実施例に於て計数器10は
時計の構成要素と兼用となつている。
第10図は本発明の他の実施例で、ROMを使
用しない場合である。第10図に於て発振器2の
出力は計数器41に入力され、該計数器41の出
力はフリツプフロツプ42のクロツク入力端に接
続される。該フリツプフロツプ42の出力端は温
度検出用発振器43の制御入力端に接続されると
共に、スイツチ31の制御入力端とフリツプフロ
ツプ45のリセツト端子に接続される。該フリツ
プフロツプ45のクロツク入力端は計数器は計数
器44の出力端に接続され、該計数器44の入力
端は前記発振器43の出力端に接続される。フリ
ツプフロツプ42のセツト入力端はフリツプフロ
ツプ45の出力端に接続され、データ入力端には
“L”が印加される。又フリツプフロツプ45の
データ入力端には“H”が印加される。
計数器41は周期的にフリツプフロツプ42を
トリガし、その出力を“L”とする。発振器43
は第9図の発振器30と同様の構成であり、制御
入力端に“L”が印加された時に発振する。該発
振器43の出力は計数器44により計数される。
該計数器44は入力信号を計数し、その計数結果
が所定のサイクル数に達するとフリツプフロツプ
45の出力を“H”とする。この結果フリツプフ
ロツプ43はセツトされ、従つてフリツプフロツ
プ45はリセツトされて初期状態に戻る。
この構成では発振器43に設けられた温度セン
サは発振器2の温度特性に対応した温度特性を有
すれば良い。即ち従来発振器2の温度特性と同様
の温度特性を有する素子を発振器2に設けても、
該素子の値に対する発振器2の発振周波数の変化
が直線的でないため完全な補償が出来なかつた
が、本発明に於てはスイツチング時間を介して両
者の関係を直線的に対応させる事が出来るからよ
り精度の高い温度補償を行う事が出来る。
なお第9図の実施例に於ては水晶発振器の入力
側容量をスイツチングする例を示したが、第11
図に示す如く、出力側容量をスイツチングしても
よい。又第12図の如く出力抵抗を切替えるよう
にしてもよい。
本発明の主旨は発振器の発振条件を切替えるス
イツチを設け、該スイツチのオン時間とオフ時間
の割合を温度により変化させる事によつて発振周
波数の温度補償を行うことにある。
本発明の上記主旨を異つた表現で表せば、相異
る発振周波数を与える複数の発振条件を選択する
選択手段(スイツチ等)と該選択手段を駆動する
駆動回路と温度検出回路(感温素子を含む)を具
備し、該駆動手段が前記温度検出回路からの温度
に関するデータに基づいて、前記選択手段が複数
の発振条件を選択する時間的割合を変化させる事
により発振器の発振周波数の温度補償を行う事で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は水晶発振器の温度特性の一例を示す特
性図、第2図は温度補償の後の特性を示す特性
図、第3図は従来の温度補償に用いられた回路の
一例を示す回路図、第4図は本発明の一実施例を
示す回路図、第5図は第4図の説明図、第6図は
第4図の具体的実施例を示す回路図、第7図は第
6図に於けるT−K変換器の一実施例を示すブロ
ツク図、第8図は第7図を説明するためのタイム
チヤート図、第9図は本発明の具体的な実施例を
示す回路図、第10図は本発明の他の実施例を示
す回路図、第11図、第12図は本発明の他の実
施例を示す要部回路図である。 2,9……発振器、30,43……温度検出用
発振器、31……選択手段、102……駆動回
路、100……温度検出回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 水晶発振回路を第1の発振周波数f1で発振さ
    せる第1の発振条件と、第2の発振周波数f2で発
    振させる第2の発振条件を切替えて選択する選択
    手段と、温度検出回路と、ROMを有する駆動回
    路を具備し、前記温度検出回路の出力情報に基づ
    いて前記ROMのアドレスが決定され、該ROMの
    出力データに基づいて前記駆動回路は前記選択手
    段を周期T0毎にt時間駆動し、該周期T0内の平
    均発振周波数がf2−t/T(f2−f1)となる如く作動 し、前記ROMの内容によりt/Tが変化する如く構 成した事を特徴とする発振器の温度補償機構。
JP6726678A 1978-06-06 1978-06-06 Temperature compensating device of oscillator Granted JPS54158839A (en)

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