JPS6234161B2 - - Google Patents

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JPS6234161B2
JPS6234161B2 JP54094936A JP9493679A JPS6234161B2 JP S6234161 B2 JPS6234161 B2 JP S6234161B2 JP 54094936 A JP54094936 A JP 54094936A JP 9493679 A JP9493679 A JP 9493679A JP S6234161 B2 JPS6234161 B2 JP S6234161B2
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JP
Japan
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signal
frequency
temperature
circuit
timer
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JP54094936A
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Japanese (ja)
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JPS5620337A (en
Inventor
Fuminori Suzuki
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Citizen Watch Co Ltd
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Citizen Watch Co Ltd
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Publication of JPS6234161B2 publication Critical patent/JPS6234161B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L1/00Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply
    • H03L1/02Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only
    • H03L1/022Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only by indirect stabilisation, i.e. by generating an electrical correction signal which is a function of the temperature
    • H03L1/027Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only by indirect stabilisation, i.e. by generating an electrical correction signal which is a function of the temperature by using frequency conversion means which is variable with temperature, e.g. mixer, frequency divider, pulse add/substract logic circuit

Landscapes

  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Electric Clocks (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電子時計の温度補償付発振装置に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a temperature compensated oscillation device for an electronic timepiece.

[従来の技術] 周波数温度特性の異なる2個の水晶発振回路の
間で発生するビート信号を検出すると共に、この
ビート信号の周波数が温度に対して直線的に変化
することを利用して、これに自乗変換相当の処理
を施し、計時基準となる水晶発振回路あるいは水
晶発振回路と計時回路の間に介在する分周回路に
対して温度補償を行う方式がある。具体的には、
ほぼ相似形の2つの2次カーブが互いに温度軸方
向と周波数軸方向にずれた周波数温度特性を有す
る2個の水晶発振回路と、前記両水晶発振回路の
周波数差を検出してビート信号を出力する位相差
検出回路と、前記ビート信号をn個カウントして
ビート信号周期に比例したサイクルタイムを作る
第1のタイマーと、前記サイクルタイム毎に1回
動作し前記水晶発振回路からの発振信号あるいは
その分周信号をカウントして一定パルス幅βを作
るプログラム可能な第2のタイマーとを備え、ビ
ート信号周波数の自乗に相当する補正量を得て周
波数補正を行う温度補償付発振装置であり、周波
数補正手段としては、周波数の低い側を基準水晶
発振回路とし、前記一定パルス期間β秒だけ周波
数の高い側の水晶発振回路に信号を切り換え、結
果としてビート信号周波数の自乗に相当する補正
量を得る方式と、前記一定パルス期間β秒をゲー
トタイムとしてビート信号を通過させて得られる
ビート周波数の自乗に相当する数に従つて、基準
水晶発振回路に続く分周回路に対してパルス割り
込みなどを行つてビート信号周波数の自乗に相当
する補正量を得る方式とがある。
[Prior Art] A beat signal generated between two crystal oscillator circuits with different frequency-temperature characteristics is detected, and the frequency of this beat signal changes linearly with temperature. There is a method in which temperature compensation is performed on a crystal oscillation circuit that serves as a timekeeping reference or a frequency dividing circuit interposed between the crystal oscillation circuit and the timekeeping circuit by performing processing equivalent to square conversion. in particular,
Two crystal oscillation circuits having frequency-temperature characteristics in which two almost similar quadratic curves are shifted from each other in the temperature axis direction and the frequency axis direction, and a beat signal is output by detecting the frequency difference between the two crystal oscillation circuits. a first timer that counts n beat signals to generate a cycle time proportional to the beat signal cycle; and a programmable second timer that counts the frequency-divided signal to generate a constant pulse width β, and is a temperature-compensated oscillator that performs frequency correction by obtaining a correction amount corresponding to the square of the beat signal frequency, As a frequency correction means, the lower frequency side is used as a reference crystal oscillation circuit, and the signal is switched to the higher frequency side crystal oscillator circuit for the constant pulse period β seconds, resulting in a correction amount corresponding to the square of the beat signal frequency. A pulse interrupt etc. is generated for the frequency dividing circuit following the reference crystal oscillator circuit according to the method of obtaining the signal and the number corresponding to the square of the beat frequency obtained by passing the beat signal using the constant pulse period β seconds as a gate time. There is a method of obtaining a correction amount corresponding to the square of the beat signal frequency.

ビート周波数が零となる温度を交点温度と呼ぶ
ことにすると、前記ビート信号周波数の自乗に相
当する数は、この交点温度を頂点とする下に凸の
2次カーブとなり、一方、基準水晶発振回路の温
度特性は頂点温度(以後、ZTC温度という。)を
頂点とする上に凸の2次カーブである。従つて、
前記交点温度とZTC温度とを一致させておけ
ば、基準水晶発振回路の2次カーブと補正量の2
次カーブとが互いに頂点を向き合わせた形となり
補正後の温度特性をフラツトなものとすることが
出来る。
If the temperature at which the beat frequency becomes zero is called the intersection temperature, the number corresponding to the square of the beat signal frequency becomes a downwardly convex quadratic curve with the intersection temperature as the apex. The temperature characteristic of is an upwardly convex quadratic curve with the apex at the apex temperature (hereinafter referred to as ZTC temperature). Therefore,
If the intersection temperature and the ZTC temperature are matched, the quadratic curve of the reference crystal oscillation circuit and the correction amount
The curves have their apexes facing each other, and the temperature characteristics after correction can be made flat.

[発明が解決しようとする問題点] 上記のように従来の方法では、2つの水晶発振
回路の温度特性の交点温度を、基準水晶発振回路
のZTC温度に一致するように設定しなければな
らないため、少なくともどちらか一方の水晶発振
回路にトリマーコンデンサーを備え、一方の周波
数を上下させて調整する必要があつた。即ち、2
次補正手段しか持たず、1次補正をトリマーコン
デンサーに頼つていたのである。しかし、このト
リマーコンデンサーは長期安定性を要求される高
精度電子時計には不向きな部品であることは周知
の通りである。即ち、機械的衝撃や湿度の変化あ
るいは電極間にオイルを注入したタイプのトリマ
ーコンデンサーではこのオイルの蒸発等により特
性が変化してしまい、水晶発振回路の経年変化の
一番大きな原因となるからである。トリマーコン
デンサーの影響を小さくするためにIC内蔵の容
量の割合を大きくする等して、トリマーの効き量
を減らしておく方法があるが、調整範囲も同時に
狭くなるため、調整しきれない場合も出てくる。
このため、トリマー調整のコストに加えて、水晶
振動子の選別や組合せのための分類にコストがか
かり、更にコストアツプとなる問題があつた。
[Problems to be Solved by the Invention] As mentioned above, in the conventional method, the intersection temperature of the temperature characteristics of two crystal oscillation circuits must be set to match the ZTC temperature of the reference crystal oscillation circuit. , it was necessary to equip at least one of the crystal oscillation circuits with a trimmer capacitor, and adjust the frequency of one by raising or lowering it. That is, 2
It had only secondary correction means and relied on the trimmer capacitor for primary correction. However, it is well known that this trimmer capacitor is an unsuitable component for high-precision electronic watches that require long-term stability. In other words, in the case of trimmer capacitors with oil injected between the electrodes, the characteristics change due to mechanical shock, changes in humidity, or evaporation of this oil, which is the biggest cause of aging in crystal oscillator circuits. be. In order to reduce the effect of the trimmer capacitor, there is a way to reduce the amount of trimmer effectiveness by increasing the proportion of the built-in IC capacitance, but this also narrows the adjustment range, so it may not be possible to make the full adjustment. It's coming.
For this reason, in addition to the cost of adjusting the trimmer, the cost of sorting the crystal oscillators and sorting them for combination is costly, resulting in a further problem of increased costs.

この様に、水晶発振回路を2個使うタイプは、
温度補償付電子時計の中でも特に良好な温度補償
特性が得られ、高精度電子時計に最適な方式では
あるが、上記の1次補正用トリマーコンデンサー
の調整の為とその経年変化の問題の為に精度の悪
化とコスト高の問題を抱えていたのである。
In this way, the type that uses two crystal oscillator circuits is
This method provides particularly good temperature compensation characteristics among electronic watches with temperature compensation, and is the most suitable method for high-precision electronic watches. This resulted in problems of poor accuracy and high costs.

本発明の目的は、上記ZTC温度と交点温度と
を一致させる1次補正のための調整をデジタル的
に行うことによりトリマーコンデンサーを不要と
し、上記の問題点を解消させることにある。
An object of the present invention is to eliminate the need for a trimmer capacitor and solve the above problems by digitally performing adjustment for primary correction to match the ZTC temperature and the intersection point temperature.

[問題点を解決するための手段] 本発明の温度補償付発振装置は、前記従来例の
構成に加え、前記ビート信号をα個カウントする
ことによりデユーテイー比α/nの波形を作る第
3のタイマーと、前記α/nデユーテイーの信号
に従つて前記2個の水晶発振回路の出力信号を
α:n―αの割合で交互に切り換えて分周回路に
出力する信号切換回路を備えたことを特徴とす
る。
[Means for Solving the Problems] In addition to the configuration of the conventional example, the temperature compensated oscillator of the present invention has a third configuration that generates a waveform with a duty ratio α/n by counting α beat signals. A timer and a signal switching circuit that alternately switches the output signals of the two crystal oscillation circuits at a ratio of α:n−α according to the signal of the α/n duty and outputs the signals to the frequency dividing circuit. Features.

[作用] 本発明の信号切換回路の出力信号の周波数温度
特性は、前記第1,第2水晶発振回路の特性を平
行移動した形となり、上に凸の2次カーブとなる
が、そのZTC温度は、αの値を適当に選択する
ことにより、前記交点温度に一致させることがで
きる。
[Function] The frequency-temperature characteristics of the output signal of the signal switching circuit of the present invention are obtained by moving the characteristics of the first and second crystal oscillation circuits in parallel, and form an upwardly convex quadratic curve. can be made to match the intersection temperature by appropriately selecting the value of α.

したがつて、αをデジタル的に設定するだけ
で、従来トリマーコンデンサーで行つていた1次
補正を行うことができる。
Therefore, by simply setting α digitally, it is possible to perform the primary correction that was conventionally performed using a trimmer capacitor.

[実施例] 第1図は、本発明による温度補償付発振装置に
用いられる2個の水晶発振回路の温度特性の1例
を示したもので、第1,第2の水晶発振回路周波
は、ZTC温度をそれぞれT1,T2
し、前記T1,T2の間に=F0となる交
点温度T0を有している。は、本発明の信号
切換回路の出力信号の周波数温度特性を示し、
をα:n―αの割合で切り換えたときの
平均周波数温度特性である。に更に2
次補正を加えた時の平均周波数温度特性、
従来の2次補正手段のみの場合の平均周波数温度
特性の1部である。 (θ)≒F1+a×F0×(θ―T12 [Hz] (θ)≒F2+a×F0×(θ―T22 [Hz] a:2次温度計数 θ:温度 (θ)=+(α/n)×(
[Hz] である。は、B=||とすると
次のようになる。 (θ)=+α/n×B (θ<T0 (θ)=+(n―α)/n×B
(θ<T0) また、は、 (θ)=+(α/n)×() +β/n×B (θ)=+β/n×B である。各定数は次のように仮定している。
[Example] FIG. 1 shows an example of the temperature characteristics of two crystal oscillation circuits used in a temperature compensated oscillation device according to the present invention. 2 has ZTC temperatures T 1 and T 2 respectively, and has an intersection temperature T 0 between T 1 and T 2 such that 1 = 2 = F 0 . 3 shows the frequency temperature characteristics of the output signal of the signal switching circuit of the present invention,
1 and 2 are switched at a ratio of α:n−α. 4 is 3 plus 2
The average frequency temperature characteristic when the second-order correction is added. 5 is a part of the average frequency-temperature characteristic when only the conventional second-order correction means is used. 1 (θ)≒F 1 +a×F 0 × (θ−T 1 ) 2 [Hz] 2 (θ)≒F 2 +a×F 0 × (θ−T 2 ) 2 [Hz] a: Secondary temperature coefficient θ: Temperature 3 (θ) = 2 + (α/n) × ( 1 - 2 )
[Hz]. 3 becomes as follows when B = | 1 - 2 |. 3 (θ)= 2 +α/n× B (θ<T 0 ) 3 (θ)= 1 + (n-α)/n× B
(θ<T 0 ) Also, 4 and 5 are as follows: 4 (θ) = 1 + (α/n) x ( 1 - 2 ) + β/n x B 2 5 (θ) = 1 + β/n x B 2 be. Each constant is assumed as follows.

T1=10℃ T2=40℃ F1=32768.115Hz F2=32768.459Hz a=−0.035×10-6 この時、F0,T0は次のようになる。T 1 = 10°C T 2 = 40°C F 1 = 32768.115Hz F 2 = 32768.459Hz a = -0.035×10 -6 At this time, F 0 and T 0 are as follows.

F0=32768Hz T0=20℃ 設定値は、n=64、α=43、β=16秒である。F 0 =32768Hz T 0 =20°C The set values are n = 64, α = 43, and β = 16 seconds.

第2図は、本発明の一実施例を示すブロツク図
である。第1水晶発振回路1の出力信号P1と第
2水晶発振回路2の出力信号P2はともに矩形波
形で、その周波数温度特性はそれぞれ第1図の
で表される。位相差検出回路3の出力信
号P3は前述のビート信号であり、P1とP2の
位相の差が零になつたときに出力され、その周波
数はB=||である。ビート信号P
3は第1のタイマーであるビート分周回路4で
1/nに分周されて信号P4となる。βタイマー
7は第2のタイマーであり、前記P4の一周期毎
に一回動作し、第1或いは第2の水晶発振回路の
出力信号またはその分周信号(第2図では、第2
水晶発振回路出力信号P2)をカウントすること
により一定パルス幅β秒の信号を作成し、これを
信号切換回路8に送る。この第2図の実施例は、
どの温度に於ても、周波数の低い側の水晶発振回
路を基準水晶発振回路として温度補償を行うタイ
プなので、の周波数の大小関係を判別
する位相極性判別回路5が設けられ、その出力信
号P7は信号切換回路8に出力される。信号切換
回路8は、通常は周波数の低い方の水晶発振回路
信号を出力し、前記βタイマー7の出力信号P6
がハイレベルの間だけ周波数の高い方の水晶発振
回路信号を出力する。以上の構成により水晶発振
回路の2次補正が可能であり、2つの水晶発振回
路温度特性の交点温度をどちらか一方の水晶発振
回路のZTC温度に一致させておけばフラツトな
特性が得られる。しかし、第1図に示したよう
な、交点温度とZTC温度が一致していないよう
な場合には、大きく傾いた温度特性になつてしま
う。本発明は、これに第3のタイマーであるαタ
イマー6と第2の信号切換回路を追加し、1次補
正を行うものである。αタイマー6は、信号P4
の一周期に1回動作し、ビート信号P3をα個数
えることにより一定デユーテイーα/nの出力信
号P5を作成する。第2の信号切換回路は、単に
第1、第2水晶発振回路出力P1,P2をα:n
―αの割合で切り換えて出力するだけであるの
で、前記信号切換回路8を兼用できる。従つて、
前記αタイマー6の出力信号P5は、前記信号切
換回路8に送られている。このとき、1次補正と
2次補正の動作を両立させるため、2次補正手段
のβタイマー7のスタートタイミングを、1次補
正手段の高周波数→低周波数切換タイミングに合
わせる必要がある。このため、前記αタイマー出
力P5をβタイマー7に入力して、βタイマー7
はP5のネガテイブエツジによりスタートするよ
う構成し、更に前記位相極性判別回路5の出力信
号P7をαタイマー6に入力して、αタイマー6
はP7によつて出力信号P5を反転するよう構成
している。前記信号切換回路8の出力信号Pはデ
ジタル周波数調整装置9に送られ、温度に依らな
い誤差がある場合には周波数調整される。
FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. Both the output signal P1 of the first crystal oscillation circuit 1 and the output signal P2 of the second crystal oscillation circuit 2 have rectangular waveforms, and their frequency-temperature characteristics are shown in FIG.
Represented by 1 and 2 . The output signal P3 of the phase difference detection circuit 3 is the aforementioned beat signal, and is output when the phase difference between P1 and P2 becomes zero, and its frequency is B =| 1-2 | . Beat signal P
3 is frequency-divided by 1/n by a beat frequency divider circuit 4, which is a first timer, and becomes a signal P4. The β timer 7 is a second timer, which operates once every cycle of P4, and operates as the output signal of the first or second crystal oscillation circuit or its frequency divided signal (in FIG. 2, the second
By counting the crystal oscillation circuit output signal P2), a signal with a constant pulse width β seconds is created and sent to the signal switching circuit 8. The embodiment shown in FIG.
Since this is a type that performs temperature compensation by using the crystal oscillation circuit on the lower frequency side as the reference crystal oscillation circuit at any temperature, a phase polarity discrimination circuit 5 is provided to discriminate the magnitude relationship between frequencies 1 and 2 , and its output Signal P7 is output to signal switching circuit 8. The signal switching circuit 8 normally outputs a crystal oscillation circuit signal with a lower frequency, and outputs the output signal P6 of the β timer 7.
The crystal oscillation circuit signal with the higher frequency is output only while the signal is at a high level. With the above configuration, quadratic correction of the crystal oscillation circuit is possible, and flat characteristics can be obtained by making the intersection temperature of the two crystal oscillation circuit temperature characteristics match the ZTC temperature of one of the crystal oscillation circuits. However, if the intersection point temperature and the ZTC temperature do not match, as shown in FIG. 1, the temperature characteristics will be significantly tilted. The present invention adds an α timer 6, which is a third timer, and a second signal switching circuit to perform primary correction. α timer 6 outputs signal P4
The output signal P5 with a constant duty α/n is generated by counting α beat signals P3. The second signal switching circuit simply changes the outputs P1 and P2 of the first and second crystal oscillation circuits to α:n
- Since the signal is simply switched and output at a rate of α, the signal switching circuit 8 can be used also. Therefore,
The output signal P5 of the α timer 6 is sent to the signal switching circuit 8. At this time, in order to make both the primary correction and the secondary correction operations compatible, it is necessary to match the start timing of the β timer 7 of the secondary correction means to the high frequency → low frequency switching timing of the primary correction means. Therefore, the α timer output P5 is inputted to the β timer 7, and the β timer 7
is configured to start with the negative edge of P5, and furthermore, the output signal P7 of the phase polarity discrimination circuit 5 is input to the α timer 6, and the α timer 6
is configured to invert the output signal P5 by P7. The output signal P of the signal switching circuit 8 is sent to a digital frequency adjustment device 9, and the frequency is adjusted if there is an error that does not depend on temperature.

第3図は、第2図の動作の様子を示すタイムチ
ヤート図である。第3図aは、θ=10℃の時の信
号の様子を横軸を時間にとつて示したもので、上
から信号切換回路8の出力信号P、n分周回路4
の出力信号P4,αタイマー6の出力信号P5,
βタイマー7の出力信号P6である。
FIG. 3 is a time chart showing the operation of FIG. 2. FIG. 3a shows the state of the signal when θ=10°C, with the horizontal axis representing time.
output signal P4 of α timer 6, output signal P5 of α timer 6,
This is the output signal P6 of the β timer 7.

尚、信号切換回路8の出力信号Pは縦軸を周波
数にとつて示しており、この場合上側が第1水晶
発振回路の出力信号P1の周波数、下側が第
2水晶発振回路の出力信号P2の周波数であ
り、段差はビート周波数Bに等しい。P4,P
5,P6は縦軸電位で示してある。
Note that the output signal P of the signal switching circuit 8 is shown with the vertical axis representing the frequency; in this case, the upper side is the frequency 1 of the output signal P1 of the first crystal oscillation circuit, and the lower side is the output signal P2 of the second crystal oscillation circuit. The frequency is 2 , and the step is equal to the beat frequency B. P4, P
5, P6 is shown on the vertical axis potential.

信号P4の周期はビート周期1/Bのn倍で
n/B、信号P5のハイレベルの時間割合は
α/n、信号P6のハイレベルの時間割合はβ×
B/nである。信号切換回路8は、P5,P6
がハイレベルの間周波数の高い側の水晶発振回路
出力(この場合P1)を出力信号とするよう構成
されており、その出力信号Pの平均周波数P
は、 P+(α/n+β×B/n)×B となる。
The period of the signal P4 is n times the beat period 1/ B , which is n/ B , the time ratio of the high level of the signal P5 is α/n, and the time ratio of the high level of the signal P6 is β×
B /n. The signal switching circuit 8 has P5, P6
is configured to use the higher-frequency crystal oscillation circuit output (P1 in this case) as the output signal while P is at a high level, and the average frequency P of the output signal P is
is P = 2 + (α/n+β× B /n)× B .

n,α,βの値はそれぞれ次のように設定され
ている。
The values of n, α, and β are set as follows.

n=64 α=43 β=16秒 また、10℃におけるBはそれぞ
れ次のようである。 =32768.115Hz =32767.427HzB = 0.688Hz 前式によりPを求めると、P=32768.008Hzと
なり、ほとんどF0に等しくなるよう補正されて
いることが分かる。
n=64 α=43 β=16 seconds Also, 1 , 2 , and B at 10°C are as follows. 1 = 32768.115Hz 2 = 32767.427Hz B = 0.688Hz When P is calculated from the previous equation, P = 32768.008Hz, which shows that it has been corrected to be almost equal to F 0 .

第3図bは、同様にして、θ=40℃の時の信号
の様子を示したタイムチヤート図である。
Similarly, FIG. 3b is a time chart showing the state of the signal when θ=40°C.

40℃におけるBはそれぞれ =32767.083Hz =32768.459HzB = 1.376Hz となり、の大小関係が逆転しているた
めP5が反転しているほか、ビート周波数が上が
つており、サイクルタイムが短くなつている。こ
の場合の出力信号Pの平均周波数Pは、 P+{(n−α)/n +β×B/n}×B という式が成り立ち、P=32768.008Hzというや
はりF0に近い結果がえられる。
1 , 2 , and B at 40°C are respectively 1 = 32767.083Hz 2 = 32768.459Hz B = 1.376Hz, and since the magnitude relationship of 1 and 2 is reversed, P5 is reversed, and as the beat frequency increases, As a result, cycle times are becoming shorter. In this case, the average frequency P of the output signal P is determined by the formula P = 1 + {(n-α)/n + β× B /n}× B , and the result is P = 32768.008 Hz, which is also close to F 0 . It will be done.

第4図は、第2図のブロツク図を少し詳しく表
した回路構成図である。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing the block diagram of FIG. 2 in slightly more detail.

1は前述信号P1を出力する第1の水晶発振器で
1aの発振用インバーターと、1b及び1cの抵
抗と、1dの水晶振動子と、更に1及び1eの
IC内蔵可能な固定容量コンデンサーから構成さ
れている。2は前述の信号P2を出力する第2水晶
発振器で2aの発振用インバーターと、2b及び
2cの抵抗と、2dの水晶振動子と、更に2f及
び2eのIC内蔵可能な固定容量コンデンサーか
ら構成されている。3は位相差検出回路で各微分
回路(すなわちコンデンサ3aと抵抗3d、コン
デンサ3bと抵抗3e、更にコンデンサ3cと抵
抗3fからなる3個の微分回路)と図示する如く
インバータ3g〜3kを通してパルス化された3つ
の信号はそれぞれP1の立上りをとらえた信号P1
↑、P2の立上りをとらえた信号P2↑、P2の立下り
をとらえた信号P2↓で、ANDゲート3m、3lはそ
れぞれP1の立上り信号P1↑とP2の立上り信号P2
↑、P1の立上り信号P1↑とP2の立下り信号P2↓の
各論理積信号によりフリツプ―フロツプ3nをセ
ツト―リセツトする。このとき、P1の立上り信号
P1↑のパルス幅とP2の立上り信号P2↑のパルス幅
の和、P1の立上り信号P1↑のパルス幅とP2の立下
り信号P2↓のパルス幅の和はそれぞれP2の半周期
より小さくなつており、誤動作を避けている。P1
の立上り信号P1↑は前記フリツプ−フロツプ3n
の出力信号P3とともに位相極性判別回路5に送ら
れる。
1 is a first crystal oscillator that outputs the signal P 1 , which includes an oscillation inverter 1a, resistors 1b and 1c, a crystal oscillator 1d, and further 1 and 1e.
It consists of a fixed capacitance capacitor that can incorporate an IC. 2 is a second crystal oscillator that outputs the above-mentioned signal P 2 , and is composed of an oscillation inverter 2a, resistors 2b and 2c, a crystal oscillator 2d, and fixed capacitors 2f and 2e that can incorporate an IC. has been done. 3 is a phase difference detection circuit, and pulses are generated through each differentiating circuit (that is, three differentiating circuits consisting of a capacitor 3a and a resistor 3d, a capacitor 3b and a resistor 3e, and a further capacitor 3c and a resistor 3f) and inverters 3g to 3k as shown in the figure. The three signals are each a signal P 1 that captures the rising edge of P 1
↑, a signal P 2 ↑ that captures the rising edge of P 2 ↑, a signal P 2 ↓ that captures the falling edge of P 2 , AND gates 3m and 3l detect the rising signal P 1 ↑ of P 1 and the rising signal P of P 2, respectively. 2
↑, the rising signal P 1 ↑ of P 1 and the falling signal P 2 ↓ of P 2 are used to set and reset the flip-flop 3n. At this time, the rising signal of P1
The sum of the pulse width of P 1 ↑ and the rising signal of P 2 , the sum of the pulse width of P 1 and the falling signal of P 2 is P It is smaller than the half cycle of 2 to avoid malfunction. P1
The rising signal P 1 ↑ is the flip-flop 3n
is sent to the phase polarity discrimination circuit 5 together with the output signal P3 .

5a,5bはデータータイプのフリツプ―フロ
ツプで、P1の立上り信号P1↑と信号P2及びP3の位
相関係からかを判別し、
位相極性判別回路5の出力信号P7は、
のときローレベル、又、のときハイレ
ベルの信号が出力されるように構成されている。
ビート分周回路4は立上り動作のカウンター分周
器4bで構成されており分周比は前述1/nであ
る。6はP4の立上りによつてスタートするαタイ
マーであるが、プリセツト可能なアツプダウンカ
ウンター6aと立上りトリガーのフリツプフロツ
プ6bによる構成になつている。
5a and 5b are data type flip-flops that determine whether 1 < 2 or 1 > 2 from the phase relationship between the rising signal P 1 ↑ of P 1 and the signals P 2 and P 3 ;
The output signal P7 of the phase polarity discrimination circuit 5 is 1 < 2
The configuration is such that a low level signal is output when 1 >2, and a high level signal is output when 1> 2 .
The beat frequency divider circuit 4 is composed of a counter frequency divider 4b of rising operation, and the frequency division ratio is the aforementioned 1/n. Reference numeral 6 denotes an α timer which starts at the rising edge of P4 , and is composed of a presettable up-down counter 6a and a flip-flop 6b with a rising trigger.

本発明をこの実施例に応用する場合には、前述
のようにα/nデユーテイー信号の反転が必要と
なるので、アツプダウンカウンターを使用してい
るが、イクスクルーシブオアゲートによる反転で
もよい。7はP5の立下りによりスタートするβ―
タイマーで、P1或はP2或はPの何れかの分周信号
をカウントするためのプリセツト可能なカウンタ
ー7aと立上りトリガーのフリツプフロツプ7b
とによつて構成されている。8は信号切換回路
で、α:n―αの比率での信号切り換えと2次補
正のための信号切り換えの両方を同時に行う。8
d,8eはインバータ、8b,8f,8g,8
h,8iはアンドゲート、8a,8j,8kはオ
アゲートである。ここで、P5とP6を入力信号
としているオアゲート8aと、P1とP2を入力
信号としているアンドゲート8bとDタイプ―フ
リツプフロツプ8cについて説明する。P5とP
6は周波数の高い側の水晶発振回路信号を出力す
べき時間を示しているので、オアゲート8aの出
力信号はこの時間を示す事になるが、直接この信
号で切り換え動作を制御するとP6の終了時の切
り換えにより水晶発振回路信号1パルス分の進み
誤差がある確率で必ず発生する。この問題を解決
するために、P1とP2の論理積信号とDタイプ
―フリツプフロツプ8cによりタイミングをとつ
ているのである。
When the present invention is applied to this embodiment, it is necessary to invert the α/n duty signal as described above, so an up-down counter is used, but an exclusive-OR gate may also be used for inversion. 7 is β- which starts at the falling edge of P5 .
A timer with a presettable counter 7a and a rising trigger flip-flop 7b for counting the divided signal of either P1 or P2 or P.
It is composed of: 8 is a signal switching circuit which simultaneously performs both signal switching at a ratio of α:n−α and signal switching for secondary correction. 8
d, 8e are inverters, 8b, 8f, 8g, 8
h and 8i are AND gates, and 8a, 8j, and 8k are OR gates. Here, the OR gate 8a which takes P5 and P6 as input signals, the AND gate 8b and the D type flip-flop 8c which take P1 and P2 as input signals will be explained. P5 and P
6 indicates the time at which the higher frequency crystal oscillator circuit signal should be output, so the output signal of the OR gate 8a will indicate this time, but if the switching operation is directly controlled by this signal, it will be at the end of P6. Due to this switching, there is a probability that a lead error of one pulse of the crystal oscillation circuit signal will always occur. To solve this problem, the timing is determined by the AND signal of P1 and P2 and the D type flip-flop 8c.

信号Pはすでに説明したように温度によつて変
わらない平均周波数を維持しており、云い換えれ
ば、温度に拘らず一定の誤差をもつている。した
がつて信号Pはこの平均周波数の計時信号源とし
ての偏差を取り去るために次の0次補償手段に送
られる。O次補償手段は一般にデジタル周波数調
整と云われるもので、例えば図の9のような構成
をもつものである。このデジタル周波数調整装置
9は遅れを修正する例であつて、F2〜F20は立上
り動作の分周器、9c,9d,9e,9fはアン
ド回路、9bはオア回路、9dはイクスクルース
イブオア回路である。フリツプフロツプF1の出
力信号を4つのアンド回路から得られるパルス信
号によつて反転することにより、1回の反転につ
き半周期分の補正が行なわれる。前記4つのパル
ス信号はタイミング、周波数共に重複することの
ない信号で設定端子J0〜J3の設定により平均補正
量1.9ppmの間隔で、最大30.5ppmまでの補正が
できるようになつている。もちろん、端子数を増
やすことにより最大補正量を大きくすること、及
び回路構成に手を加えることにより進みを修正す
ることも可能である。なお、6a及び7aのカウ
ンターは、立上りでリセツトされ、ハイレベルで
プリセツトされるようになつており、第4図では
それぞれR及びPEで示してある。
As already explained, the signal P maintains an average frequency that does not change depending on the temperature; in other words, it has a constant error regardless of the temperature. Therefore, the signal P is sent to the next zero-order compensation means in order to eliminate the deviation of this average frequency as a timekeeping signal source. The O-order compensation means is generally referred to as digital frequency adjustment, and has, for example, a configuration as shown in FIG. 9. This digital frequency adjustment device 9 is an example of correcting a delay, in which F 2 to F 20 are frequency dividers for rising operation, 9c, 9d, 9e, and 9f are AND circuits, 9b is an OR circuit, and 9d is an exclusive divider. It is an OR circuit. By inverting the output signal of the flip-flop F1 by the pulse signals obtained from the four AND circuits, a half period's worth of correction is performed for each inversion. The four pulse signals are signals that do not overlap in timing or frequency, and can be corrected up to a maximum of 30.5 ppm at intervals of an average correction amount of 1.9 ppm by setting the setting terminals J0 to J3 . Of course, it is also possible to increase the maximum correction amount by increasing the number of terminals and to correct the advance by modifying the circuit configuration. Note that the counters 6a and 7a are reset at the rising edge and preset at a high level, and are indicated by R and PE, respectively, in FIG.

第5図は、ある従来例を示すブロツク図であ
る。第2図と同様、1,2,3,4,7はそれぞ
れ、第1の水晶発振回路、第2の水晶発振回路、
位相差検出回路、ビート分周回路、βタイマーで
ある。出力信号もそれぞれ、第2図と同様、P
1,P2,P3,P4,P6である。19はデジ
タル周波数調整装置、10はアンドゲートであ
る。前記アンドゲート10は、前記βタイマー7
からの信号P6のハイレベル時間をゲートタイム
として、前記位相差検出回路3からのビート信号
P3を通過させ、出力信号P8を作成する。前記
デジタル周波数調整装置19は、基準水晶発振回
路となる第1水晶発振回路1の出力信号P1を入
力し、分周すると共に、アンドゲート10からの
信号P8のパルス数に従つて分周比を可変して時
計を進ませる方向に周波数調整を行う。以上の構
成により水晶発振回路の2次補正が可能であり、
2つの水晶発振回路温度特性の交点温度をどちら
か一方の水晶発振回路のZTC温度に一致させて
おけばフラツトな特性が得られる。しかし、第1
図に示したような、交点温度とZTC温度が一致
していないような場合には、大きく傾いた温度特
性になつてしまう。
FIG. 5 is a block diagram showing a conventional example. As in FIG. 2, 1, 2, 3, 4, and 7 are the first crystal oscillation circuit, the second crystal oscillation circuit, and
These are a phase difference detection circuit, a beat frequency division circuit, and a β timer. The output signals are also P as in Fig. 2.
1, P2, P3, P4, and P6. 19 is a digital frequency adjustment device, and 10 is an AND gate. The AND gate 10 is the β timer 7
The beat signal P3 from the phase difference detection circuit 3 is passed through using the high level time of the signal P6 from the phase difference detection circuit 3 as a gate time, thereby creating an output signal P8. The digital frequency adjustment device 19 inputs the output signal P1 of the first crystal oscillation circuit 1, which is a reference crystal oscillation circuit, and divides the frequency thereof, and also adjusts the frequency division ratio according to the number of pulses of the signal P8 from the AND gate 10. The frequency is adjusted in the direction of making the clock advance. With the above configuration, secondary correction of the crystal oscillation circuit is possible,
If the intersection temperature of the temperature characteristics of two crystal oscillation circuits is made to match the ZTC temperature of one of the crystal oscillation circuits, flat characteristics can be obtained. However, the first
If the intersection temperature and ZTC temperature do not match, as shown in the figure, the temperature characteristics will be significantly tilted.

[発明の効果] 上記のごとく、本発明によれば、長期安定性と
コスト上の問題があるトリマーコンデンサーを用
いることなく、デジタル的に高精度電子時計の温
度特性を調整することが可能となつた。これによ
りマイコン等による自動調整も全項目に亙つて可
能となり、水晶時計の高精度化とコストダウンに
飛躍的効果をもたらす。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to digitally adjust the temperature characteristics of a high-precision electronic timepiece without using a trimmer capacitor, which has problems with long-term stability and cost. Ta. This makes it possible for all items to be automatically adjusted using a microcomputer, resulting in dramatic improvements in the precision and cost reduction of quartz clocks.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の温度補償付発振装置に用いる
2つの水晶発振回路の温度特性を示す特性図、第
2図は本発明の温度補償付発振装置の一実施例を
示すブロツク図、第3図a,bは本発明の温度補
償付発振装置の10℃と40℃における各信号のタイ
ムチヤート図、第4図は第2図の詳細な回路構成
図、第5図は従来例を示すブロツク図である。 1……第1水晶発振回路、2……第2水晶発振
回路、3……位相差検出回路、4……ビート分周
回路、5……位相極性判別回路、6……αタイマ
ー、7,17……βタイマー、8,18……信号
切換回路、9,19……デジタル周波数調整装
置。
FIG. 1 is a characteristic diagram showing the temperature characteristics of two crystal oscillation circuits used in the temperature-compensated oscillation device of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of the temperature-compensated oscillation device of the present invention, and FIG. Figures a and b are time charts of each signal at 10°C and 40°C of the temperature compensated oscillator of the present invention, Figure 4 is a detailed circuit diagram of Figure 2, and Figure 5 is a block diagram showing a conventional example. It is a diagram. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...First crystal oscillation circuit, 2...Second crystal oscillation circuit, 3...Phase difference detection circuit, 4...Beat frequency division circuit, 5...Phase polarity discrimination circuit, 6...α timer, 7, 17...β timer, 8, 18... signal switching circuit, 9, 19... digital frequency adjustment device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ほぼ相似形の2つの2次カーブが互いに温度
軸方向あるいは温度軸、周波数軸両方向にずれた
周波数温度特性を有する2個の水晶発振回路、前
記両発振回路の周波数差を検出してビート信号を
出力する位相差検出回路、前記ビート信号をn個
カウントしてビート信号周期に比例したサイクル
タイムを作る第1のタイマー、前記サイクルタイ
ム毎に1回動作し前記水晶発振回路からの発振信
号をカウントすることにより一定パルス幅βを作
るプログラム可能な第2のタイマー、前記第2の
タイマーによつて決められた一定パルス幅βを補
正期間として水晶発振回路の周波数補正を行う周
波数補正手段を備えた温度補償付発振装置に於
て、前記サイクルタイム毎に動作し前記ビート信
号をα個カウントすることによりデユーテイー比
α/nの波形を作るプログラム可能な第3のタイ
マーと、前記α/nデユーテイーの信号に従つて
前記2個の水晶発振回路の出力信号を交互に切り
換えて出力する信号切換回路を備えたことを特徴
とする温度補償付発振装置。
1. Two crystal oscillation circuits having frequency-temperature characteristics in which two almost similar quadratic curves are shifted from each other in the temperature axis direction or in both the temperature and frequency axes, and a beat signal is generated by detecting the frequency difference between the two oscillation circuits. a phase difference detection circuit that outputs the oscillation signal from the crystal oscillator circuit; a first timer that counts n beat signals to create a cycle time proportional to the beat signal cycle; A programmable second timer that generates a constant pulse width β by counting, and a frequency correction means that corrects the frequency of the crystal oscillation circuit using the constant pulse width β determined by the second timer as a correction period. In the temperature-compensated oscillator device, a programmable third timer operates at each cycle time to count α of the beat signals to generate a waveform with a duty ratio α/n; An oscillation device with temperature compensation, comprising a signal switching circuit that alternately switches and outputs the output signals of the two crystal oscillation circuits according to the signal.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5164353A (en) * 1974-12-02 1976-06-03 Suwa Seikosha Kk ONDOHOSEISUISHODOKEI

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