JPS6243513B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子時計に関するものである。その目
的は比較的大きな内部抵抗を有する電源を使用し
た場合に於ける動作の確実性を高める事にある。

以下図面に基づいて詳細に説明すると、第１図
は現在市販されている電子時計の代表的なブロツ
ク図であり、水晶発振器１の出力は分周器２より
低い周波数に落され、駆動信号発生回路３及び駆
動回路４を介して負荷５に印加される。

負荷５が連続的に微少な電力で駆動される場合
には電源の内部抵抗６が多少大きくても問題はな
い。しかし負荷５が間欠的に大きな電流で駆動さ
れる場合には問題が生ずる。

第２図は負荷５がモータの駆動コイルである場
合の駆動回路と負荷の接続の様子を示す一例であ
り、第３図はその動作波形図である。時計用モー
タには種々のタイプが考えられ、又仕様も異るの
で駆動パルス巾や流れる電流の大きさも色々であ
るが、代表的な例で上げると駆動パルス巾は５〜
10ms、コイルの直流抵抗分は数ＫΩである。

コイルに流れる電流はコイルに発生する逆起電
圧の影響があるため一定ではなく、かつ直流抵抗
分だけにはよらない。しかし説明の簡略化のため
10msの間250μＡの電流が流れるものとする。

この値は電源電圧が1.5Vの場合と仮定する。

電源の内部抵抗をＲとすれば負荷が駆動されて
いる時間、即ち10msの間電源電圧は250R×10^-6
だけ低下する事になる。Ｒの値が大きければこの
電圧低下は無視出来なくなり、水晶発振器や分周
器などに悪い影響を与えるだかりか、負荷自身が
十分に駆動されない場合が生ずる。

Ｒが大となる可能性はいくつか考えられる。一
つは電池の温度特性によるものであつて、例えば
Ag₂Q／NaQH／Zn系の銀電池では特に小型の場
合低温になるにつれ急激に内部抵抗が増大し、数
ＫΩとなる場合がある。またリチウム電池や固体
電解質を用いた電池では内部抵抗が初めから相当
に高く、従来と同様の回路構成では実用的でな
い。

そこで本発明は上記の点に鑑み、内部抵抗の大
きな電源の場合でも確実に動作する電子時計を提
供しようとするものである。

第４図は本発明の一実施例である。内部抵抗６
を有する電源１０は駆動回路４を除く回路部７に
直接接続される。駆動回路４の電源線は低電位側
は直接に、又高電位側は電流制限素子８を介して
電源に接続されると共に、駆動用容量９の両端に
接続される。同図に於て、負荷５と駆動回路４の
関係は第２図に示したものを想定しており、か
つ、コイルに相当する部分を単純に抵抗に置きか
えたものとしている。

第５図に示す如く、負荷が駆動されると負荷抵
抗Rlと駆動用容量の値Ｃの時定数に従つて電流
Ｉが流れ点Ｄの電位は減少する。駆動時間を過ぎ
ると電流制限素子の値RcとＣとの時定数に従つ
て駆動用容量に充電が行われ、点Ｄの電位は上昇
する。

Rcの値を大きくとれば電源から点Ｄに流れ込
む電流は小さく、電源の内部抵抗Ｒによる点Ｃの
電圧降下は極めてわずかであり、回路部７に影響
を与えない。

この様な構成にした場合、実際にモータが十分
に駆動され得るかどうかが問題となる。そこで実
際に時計に使用されているモータを使い、実験し
た結果が第６図に示したものである。この図に於
て、ｒは電源の内部抵抗Ｒと電流制限抵抗Rcと
の和であり、かつrmaxは駆動用容量の値を定め
た時にモータが十分に駆動され得るｒの最大値を
示している。

従つて例えば電源の内部抵抗が1KΩ程度見込
まれる時は駆動用容量の値を100〜150μＦとし、
電流制限抵抗として2KΩ程度を挿入する事が出
来る事が分る。この電流制限抵抗は電界効果型ト
ランジスタのチヤンネル抵抗を利用する事が出来
る。

第７図は第６図と同様のデータを電源圧を変え
て採つたものである。明らかな如く、電源の電圧
を高くすれば、同一の駆動用容量値に対し、挿入
し得る電流制限用抵抗の値は著しく大となる。こ
のデータによれば本発明の実施によりリチウム電
池を使つたアナログ時計の実現が可能である事が
容易に分る。即ち最近注目を集めているリチウム
電池は保存性が極めて良い事とエネルギー密度が
高い事から長寿命の時計に向いているのである
が、一方で内部抵抗が大きく、特に時計に使用す
るボタン型構造とした場合には、内部抵抗として
数十ＫΩを見込まねばならず、瞬間最大電流が
250μ〜700μＡのステツプモータを駆動する電子
式アナログ時計には使用する事が出来なかつた。

しかしリチウム電池の電圧は公称3Vであり、
従つて本発明を実施すれば第７図から明かな如く
若干の駆動用容量を付加する事により極めて大き
な電流制限抵抗を挿入する事が可能であり、十分
な信頼性をもつたアナログ時計の提供が可能であ
る事が分る。具体的な数値例を上げればリチウム
電池の内部抵抗を20KΩとするとき、駆動用容量
に0.5μＦを挿入した場合、電流制限抵抗は約
200KΩの値をとり得る。又駆動用容量が１μＦ
の時は400KΩ程度の電流制限抵抗の挿入が可能
である。第４図の構成に於てRc＝200KΩ、Ｃ＝
0.5μＦでは点Ｚに於けるリツプルはおよそ
190mvであり、またRc＝400KΩ、Ｃ＝1.0μＦと
した場合には点Ｚに於けるリツプルはおよそ
50mvであり、Rc＝400KΩ、Ｃ＝５μＦでは同約
10mvまで低下する。

従つて発振器その他の回路部分にそれ程の影響
を与える事がない。ただし単に第４図の構成とし
ただけでは消費する電力が増大し、リチウム電池
の高エネルギー密度と言う長所が相殺され、保存
性の良さのみが残る結果となる。即ちモータ部分
は定められた期間に定められた電流を流す必要が
あり、この値は電源の電圧が高くても低くても同
じである。（無論モータの設計を変更すれば変つ
て来るが本発明の趣旨は大きな電流制限素子の挿
入を可能にするため、低電圧用のモータを高い電
源圧の下で使う事にある）。従つて電源から消費
される電力は電圧が高くなつた分だけ大となり、
本実施例に於ては２倍となる。一方発振器その他
の回路部分７は電圧に比例して（場合により電圧
の自乗に比例して）増加するため、第４図の構成
では著しく消費電力が増大する。無論電流を制限
するため例えば第４図に於て、電源線の一方（又
は両方）に抵抗２５を挿入するなどの手段を講じ
ても良い。

第８図は本発明の他の実施例である。即ち発振
器その他の回路部分の一部若くは全部を電流制限
素子の挿入位置に配置する。即ち発振その他の回
路部分７の低電位側電源線を駆動回路４の高電位
側電源線と点Ｄに於て接続する。点Ｄは更に駆動
用容量９を介して駆動回路４の低電位側電源線に
接続する。

この構成に於て、少くとも初期状態に於て点Ｄ
の電位は直流的にバイアスされている必要があ
り、また回路７の出力レベルと回路４の入力レベ
ルとを調整する手段も必要であるが、これらの手
段は回路７及び４に含まれているものとする。回
路７が動作している状態に於ては該回路７を通過
した電流により容量９が充電される。容量９に充
電された電荷は駆動回路４が動作した時、負荷５
を介して放電される。回路７を流れる電流と負荷
に流れる電流のバランスが適切で、かつ駆動容量
値がある程度大きければ点Ｄの電位はわずかなリ
ツプルを有しつつある点に落着くため回路７は回
路４及び負荷５に対し電流制限機構として働くと
共に、それ自身も定められた動作を行うため無駄
に消費される電力がなくなる。この場合第７図か
ら明かな如く、回路７は等価的にrmaxより小さ
い抵抗と見なせる必要があり、この条件が満され
ない場合、補助的に抵抗８′を回路７と並列に挿
入しても良い。この実施例に於て点Ｄに於けるリ
ツプルは容量Ｃが５μＦの時およそ200mvであつ
た。

第８図の実施例に於ては回路７が高電位側に、
回路４が低電位側にあつたが、この位置関係が逆
の場合でも良い事はもちろんであり、その場合に
は抵抗８′を容量９の位置を逆にすれば良い。

第９図は上記の構成を示し、更にレベル増大回
路１１を付加した実施例である。現在電子時計回
路の大部分は電界効果絶縁ゲートトランジスタ
（以下MOSTとする）で構成されているが、
MOSTのオン抵抗は入力ゲート端とソース間に
かかる電圧が大きい程小さくなる。従つてモータ
の駆動回路のように比較的大きな電流を流す必要
のある部分には振巾の大きな信号を印加する事が
望ましい。第９図の実施例は上記の点を考慮した
ものであり、駆動効率を高め、場合によつては駆
動用MOSTの寸法を小さくして集積化回路の大
きさを減少させる事も出来る。レベル増大回路と
しては簡単には第１０図の如き構成が考えられ
る。

なお第８図、第９図の実施例に施て、回路７は
発振器を含むものとしたが、点Ｄのリツプルが発
振器の特性に重大な影響を及ぼす場合に於ては、
発振器部分を本発明の実施からはずしても良い事
はもちろんである。

第１１図は本発明の他の実施例であり、電源の
電圧が低く、かつ内部抵抗が非常に大きいような
例えば固体電解質による電池等を電源として用い
る場合に効果が大きい。即ち回路７より比較的速
い周波数を有するクロツクで駆動される昇圧回路
１２はレベル増大回路用電圧V₁と駆動用電圧V₂
を発生する。V₁とV₂は同レベルでもよいし電源
の電圧をV₀とするとき、｜V₀―V₁｜の方が｜V₀
―V₂｜より大であつてもよい。又V₁とV₂が同一
出力であつても良い。レベル増大回路１１は回路
７からの駆動タイミング信号をV₁レベルまで増
大する。駆動用電圧出力端は駆動回路４及び駆動
用容量９を介して電源に接続される。

昇圧回路１２はコツククロツト法によるものや
第１２図に示した回路構成を用いる事が出来る。

第１２図に於てトランジスタ１６，１７，１
８，１９は第１０図に示した種類のレベル増大器
を構成しており、その出力端Ｇ及びＨがトランジ
スタ２０，２１をスイツチングし、容量１４をバ
ケツにして容量１３に電荷を充電する昇圧器の構
成は従来と同様であり、該昇圧器出力Ｊを第１２
図に於けるV₁，V₂として使用出来る事は前記の
通りであるが、V₂は負荷変動が大きいのでV₁と
V₂を別にした方が理想的であり、第１２図には
その具体的構成が示されている。即ち容量１５及
びトランジスタ２２，２３を追加し、該トランジ
スタ２２，２３をレベル増大器出力Ｇ、Ｈでスイ
ツチングする事により容量１５をバケツにして駆
動用容量９に充電を行う。

第１１図に於ける実施例に於ては電流制限機構
は昇圧回路の昇圧能力により置きかえられてい
る。

例えば第１２図に於ては容量１５の値、クロツ
クφの周期、トランジスタ２２，２３のオン抵抗
などが電流制限機能を有する。

以上述べて来た如く、本発明によれば内部抵抗
の大なる電源を使用しても確実に動作する電子時
計を提供する事が可能となり、長寿命の時計を製
作する場合に極めて効果大である。むろん、通常
の電池を使用した場合でも低温動作が確実になる
事は前述の如くであり、時計の特性の向上に寄与
出来る事は言うまでもない。

なお本発明の説明の都合上、負荷は一個である
と仮定したが、これらは複数個あつても良いし、
又発光ダイオード、ブザーなど種々の応用が考え
られる。

又第４図の構成に於て電源の電圧が高い場合、
回路を消費する電圧を下げるため第１３図に示す
如く、回路部分７を２段以上に積み重ね、電源に
対し直列となるように電源線を接続しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電子時計の一般的なブロツク
図、第２図はアナログ式電子時計に於ける負荷と
駆動回路を示す図、第３図は第２図の動作波形
図、第４図は本発明の実施例を示すブロツク図、
第５図は第４図の各部の波形を示す図、第６図、
第７図は駆動用容量と電流制限抵抗の最大値との
関係を示すグラフ、第８図、第９図は、本発明の
他の実施例を示す回路図、第１０図は具体的な信
号レベル増大回路図、第１１図は本発明の他の実
施例を示すブロツク図、第１２図は昇圧回路の一
実施例を示す回路図、第１３図は第４図の変形例
を示すブロツク図である。 １０……電源、６……電源の内部抵抗、７……
回路部分、５……負荷、４……駆動回路、８……
電流制限機構（抵抗の場合）、９……駆動用容
量、８′……補助抵抗体、１１……レベル増大
器、１２……昇圧回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発振器を有する計時用回路部分と、該計時用
   回路部分からの駆動信号に基づいてモータを駆動
   する駆動回路と、時刻表示機構に連結されるモー
   タとを有し、前記計時用回路部分と前記駆動回路
   とが共に共通の電池から電力を供給される如く構
   成された電子時計に於て、前記駆動回路の正側電
   源線と負側電源線の間に充電用コンデンサを挿入
   するとともに、前記正側電源線及び負側電源線の
   少くとも一方は電流制限機構を介して前記電池に
   接続した事を特徴とする電子時計。 ２ 前記電流制限機構が昇圧機能を有し、前記充
   電用コンデンサに前記電池の電圧よりも大なる電
   圧を充電可能な如く構成した事を特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の電子時計。