JPS63228094A - Electronic timepiece - Google Patents

Electronic timepiece

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Publication number
JPS63228094A
JPS63228094A JP63018792A JP1879288A JPS63228094A JP S63228094 A JPS63228094 A JP S63228094A JP 63018792 A JP63018792 A JP 63018792A JP 1879288 A JP1879288 A JP 1879288A JP S63228094 A JPS63228094 A JP S63228094A
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JP
Japan
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circuit
voltage
power supply
clock
output
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Application number
JP63018792A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Chihara
博幸 千原
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To supply a stable voltage to a circuit for a timepiece so as to extend a battery life and to prevent malfunction by operating a voltage drop circuit during non-operation of a heavy load circuit and operating a constant voltage circuit during operation of the heavy load circuit. CONSTITUTION:A voltage drop circuit 10 drops a battery voltage to 1/2 by series-parallel switching of capacitors 12, 13 for voltage drop. The constant voltage circuit 8 outputs a specified voltage in spite of a fluctuation in the voltage of the source battery 11 and is normally set at the value approximate to the output voltage of the voltage drop circuit 10. A power supply control circuit 9 normally supplies the dropped voltage from the circuit 10 by stopping the operation of the circuit 8 and supplies the stabilized voltage from the circuit 8 by stopping the operation of the circuit 10 and operating the circuit 8 during the operation of the heavy load circuit 7 such as alarm or buzzer. The circuit 8 is forcibly operated to assure the stabilized power supply by the operation of the circuit 9 when a clock stop detecting circuit 84 for detecting the presence or absence of the clock of the voltage drop circuit detects the clock stop.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子時計に係わり、特に、比較的電圧が高く、
しかも内部抵抗が大きい、リチウム電池等を使用した電
子時計に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an electronic watch, and in particular, a watch with a relatively high voltage.
Moreover, it relates to an electronic watch using a lithium battery or the like, which has a large internal resistance.

本発明の目的は、アラーム、ブザー等の重負荷時におけ
る電池電圧変動に伴なう回路印加電圧の変動を吸収し、
電池電圧が変動しても時計回路には安定した一定電圧を
供給する電源回路を提供することにより、重負荷時でも
安定した性能を有す電子時計を得ることにある。
The purpose of the present invention is to absorb fluctuations in circuit applied voltage due to fluctuations in battery voltage during heavy loads such as alarms and buzzers,
To obtain an electronic timepiece having stable performance even under heavy load by providing a power supply circuit that supplies a stable constant voltage to a timepiece circuit even when battery voltage fluctuates.

本発明の目的は、リチウム電池等を使用し、降圧回路に
より降圧した電池を時計用回路に供給する電子時計にお
いて、電池投入時に外部操作なしで確実に水晶発振回路
が発振を開始し、時計が自起動するシステムを提供する
ことにある。
An object of the present invention is to provide an electronic watch that uses a lithium battery or the like and supplies the voltage of the battery lowered by a step-down circuit to a watch circuit, so that when the battery is inserted, the crystal oscillation circuit reliably starts oscillating without any external operation, and the watch starts operating. The purpose is to provide a system that starts automatically.

近年、リチウム電池の性能が向上し、時計用にも一部使
用が開始され、また最近の銀価格の高騰により、時計用
電池としてリチウム電池が注目されている。
In recent years, the performance of lithium batteries has improved, and some of them have begun to be used in watches, and due to the recent rise in the price of silver, lithium batteries are attracting attention as batteries for watches.

リチウム電池は、通常3v〜2.8vの電圧を有し、電
池容量は腕時計用の電池が3■で60〜100 mAH
である。腕時計用相補型MO3−ICは1.5■で充分
動作するので、2つのコンデンサの直・並列スイッチン
グ切り換えにより電池電圧の半分の電圧(約1.5V)
を作りだして、この電圧で時計用ICを駆動することに
より、時計の電池寿命を長くさせることは周知である。
Lithium batteries usually have a voltage of 3v to 2.8v, and the battery capacity is 60 to 100 mAH for a 3 inch watch battery.
It is. Complementary MO3-IC for wristwatches works well with 1.5V, so by switching between series and parallel switching of the two capacitors, the voltage is half the battery voltage (approximately 1.5V).
It is well known that the battery life of a watch can be extended by generating this voltage and driving a watch IC with this voltage.

このような方法と、リチウム電池が存している自己放電
率が小さいという特性により、電池寿命が5年〜7年と
いう腕時計が実現できるのであるが、実用化に際しての
大きな弊害として、リチウム電池の内部抵抗が高いとい
う問題がある。特に、薄く小さいリチウム電池は内部抵
抗が高く、ランプ、アラーム付きの腕時計には供し得な
いのが実状である。
Using this method and the characteristic of lithium batteries, which have a low self-discharge rate, it is possible to create a wristwatch with a battery life of 5 to 7 years. There is a problem with high internal resistance. In particular, thin and small lithium batteries have high internal resistance and cannot be used in wristwatches with lamps or alarms.

更に、前述の降圧回路は、降圧用クロックがないと降圧
ができず、一方水晶発振器は降圧回路からの電源供給が
なければ、発振開始ができないため、電池投入時に自起
動しないという問題を有す。
Furthermore, the aforementioned step-down circuit cannot step down the voltage without a step-down clock, and on the other hand, the crystal oscillator cannot start oscillating without power supply from the step-down circuit, so it has the problem that it does not start up automatically when the battery is inserted. .

本発明はかかる点に鑑み、ランプ、ブザー等の重負荷時
に電池電圧が変動しても、時計回路には安定した一定電
圧を供給する電源回路を提供するとともに、電池投入時
に確実に自起動を開始するシステムを提供するものであ
る。
In view of this, the present invention provides a power supply circuit that supplies a stable constant voltage to a clock circuit even if the battery voltage fluctuates during heavy loads such as lamps and buzzers, and also ensures self-starting when the battery is turned on. It provides a system to get started.

本発明から成る電子時計の構成を記した、第1図ブロッ
クダイヤグラムにおいて、1は水晶発振器等の時間標準
源、2はバイナリ−分周回路、3は秒、分、時等のカウ
ンター回路、4はデコーダー・表示駆動回路、5は液晶
パネル等の表示手段、6は操作スイッチ14〜17等の
信号を受けて、時計回路をコントロールする制御回路、
7はランプ、アラーム、ブザー等の重負荷回路、11は
電源電池である。ここで電源電池11をリチウム電池、
ソノ電圧を3vと仮定し、Voo=OV、VSS、=−
3V、VSSI −約−1,5Vとして、V D D 
5V3st 、VSSI 1!源ラインを点線で表わし
ている。
In the block diagram shown in FIG. 1, which shows the configuration of an electronic timepiece according to the present invention, 1 is a time standard source such as a crystal oscillator, 2 is a binary frequency divider circuit, 3 is a counter circuit for seconds, minutes, hours, etc. 5 is a decoder/display drive circuit; 5 is a display means such as a liquid crystal panel; 6 is a control circuit that receives signals from operation switches 14 to 17 and controls the clock circuit;
7 is a heavy load circuit such as a lamp, an alarm, a buzzer, etc., and 11 is a power source battery. Here, the power supply battery 11 is a lithium battery,
Assuming the sono voltage is 3V, Voo=OV, VSS, =-
3V, VSSI - as approximately -1,5V, V D D
5V3st, VSSI 1! The source line is represented by a dotted line.

第1図実線ラインは信号ラインである。10は降圧用コ
ンデンサ12.13を直・並列スイッチング切り換えを
して電池電圧を乙に降圧する降圧回路、8は電源電池1
1の電圧が変動しても、一定電圧を出力する定電圧回路
であり、この電圧は降圧回路の出力電圧、すなわち電池
電圧の%、1゜5vに近い値となるように設定されてい
る。9は電源制御回路であり、通常時は定電圧回路8の
動作を停止させ、降圧回路10を動作させて降圧回路の
降圧電圧をVSS+電圧として供給する。一方、ランプ
ON時等の重負荷回路7の動作時には、電源制御回路9
は、降圧回路10の動作を停止させ、定電圧回路8を動
作させて定電圧回路出力の安定化された電圧を■35.
電圧として供給する。
The solid lines in FIG. 1 are signal lines. 10 is a step-down circuit that switches the step-down capacitors 12 and 13 between series and parallel switching to step down the battery voltage to B; 8 is a power supply battery 1;
This is a constant voltage circuit that outputs a constant voltage even if the voltage of the voltage converter 1 fluctuates, and this voltage is set to a value close to the output voltage of the step-down circuit, that is, 1°5V, which is % of the battery voltage. Reference numeral 9 denotes a power supply control circuit, which normally stops the operation of the constant voltage circuit 8, operates the step-down circuit 10, and supplies the step-down voltage of the step-down circuit as the VSS+ voltage. On the other hand, when the heavy load circuit 7 is in operation, such as when the lamp is turned on, the power supply control circuit 9
35. stops the operation of the step-down circuit 10 and operates the constant voltage circuit 8 to obtain the stabilized voltage of the constant voltage circuit output.
Supplied as voltage.

定電圧回路8を常に動作させ、重負荷の有無に係わらず
定電圧出力の安定化した電圧をVSSI として供給し
ないのは、降圧回路10の降圧ロスと比して、定電圧回
路8の降圧ロスの方が大きいことによる。すなわち、降
圧回路IOは、コンデンサ12.13の直・並列スイッ
チング切り換えにより降圧するため、降圧ロスがほとん
どないが、定電圧回路8は後述のようにMOS−TRの
電圧降下を利用して降圧し、安定化電圧を得ているので
、降圧ロスが比較的大きい。従って通常時は、降圧効率
の高い降圧回路10によりVss+電源を供給し、電圧
を安定化させる必要のある重負荷時のみ定電圧回路を動
作させ、安定化電圧をV 3s1電源として供給してい
る。
The reason why the constant voltage circuit 8 is always operated and the stabilized voltage of the constant voltage output is not supplied as VSSI regardless of the presence or absence of a heavy load is that the step-down loss of the constant voltage circuit 8 is lower than that of the step-down circuit 10. This is due to the fact that is larger. That is, the step-down circuit IO steps down the voltage by switching between series and parallel switching of the capacitors 12 and 13, so there is almost no step-down loss, but the constant voltage circuit 8 steps down the voltage by using the voltage drop of the MOS-TR as described later. Since a stabilized voltage is obtained, the step-down loss is relatively large. Therefore, under normal conditions, the Vss+ power source is supplied by the step-down circuit 10 with high step-down efficiency, and the constant voltage circuit is operated only during heavy loads when it is necessary to stabilize the voltage, and the stabilized voltage is supplied as the V3s1 power source. .

第1図82はタイマー回路であり、重負荷解除後、電池
電圧の回復までに若干時間を要すので、重負荷解除後タ
イマ一時間の間だけ引き続き定電圧回路8を動作させる
働きをする。同図84はクロック停止検出回路であり、
電池投入時に電源制御回路9が降圧回路IOを動作させ
る状態で安定した場合、降圧回路クロック1024Hz
がないため降圧出力が出力されず、従ってVSS+電圧
がでないため永続的に発振が開始されないことを防ぐた
め、84は1024 +(zクロックの有無を検出する
回路であり、この回路がクロック停止を検出すると電源
制御回路9の働きにより、定電圧回路8が強制的に動作
してvssl電源が確保される。なお、定電圧回路8は
後述のようにクロックが不要で動作する構成になってい
る。
82 in FIG. 1 is a timer circuit, and since it takes some time for the battery voltage to recover after the heavy load is removed, the constant voltage circuit 8 continues to operate for only one hour after the heavy load is removed. 84 in the figure is a clock stop detection circuit,
If the power supply control circuit 9 is stable in operating the step-down circuit IO when the battery is turned on, the step-down circuit clock is 1024Hz.
84 is a circuit that detects the presence or absence of the 1024 + (z clock, and this circuit detects the presence or absence of the clock. When detected, the constant voltage circuit 8 is forcibly operated by the function of the power supply control circuit 9 to secure the vssl power supply.The constant voltage circuit 8 is configured to operate without the need for a clock, as will be described later. .

第2図に、第1図ブロックダイヤグラムによるところの
、主要電源関係の電圧波形を示す、電源電池11にリチ
ウム電池を用いており、開放電圧が3v、電池内部抵抗
は常温で50〜80Ω、−1O℃で150〜200Ω位
の性能である。重負荷はランプ電流である。第2図縦方
向の点線より左側が常温時、同右側が低温時における各
部の電圧波形である。
Figure 2 shows the voltage waveforms related to the main power supply according to the block diagram in Figure 1.A lithium battery is used as the power supply battery 11, the open circuit voltage is 3V, and the internal resistance of the battery is 50 to 80Ω at room temperature. The performance is about 150 to 200Ω at 10°C. The heavy load is the lamp current. The left side of the vertical dotted line in FIG. 2 is the voltage waveform of each part at room temperature, and the right side is the voltage waveform of each part at low temperature.

同図Smはランプ信号(第1図173W4)、Smはリ
チウム電池11の出力電圧、Soは第1図降圧回路10
の出力電圧、Spは定電圧回路8の出力電圧、Sqは電
源制御回路9の出力電圧である。Sm−3qは■。基準
の電圧波形であり、また降圧回路出力So、定電圧回路
出力Spは説明の便宜上、重負荷の有無に係わらず連続
動作をさせた場合の出力電圧を記述している。
In the figure, Sm is a ramp signal (173W4 in Figure 1), Sm is the output voltage of the lithium battery 11, and So is the step-down circuit 10 in Figure 1.
, Sp is the output voltage of the constant voltage circuit 8, and Sq is the output voltage of the power supply control circuit 9. Sm-3q is ■. This is a reference voltage waveform, and for convenience of explanation, the step-down circuit output So and the constant voltage circuit output Sp are described as output voltages when continuous operation is performed regardless of the presence or absence of a heavy load.

同図Smから明らかなように、ランプラッシュ電流時に
電池電圧が常温で2v位に、低温時には1.3v位まで
電圧が落ち込む。しかもこれはランプラッシュ電流を消
滅させるために、ランプにシリーズに1000位挿入し
た場合の電圧であり、対策をとらないとこのラッシュ時
の電圧は、1vを割り込む。
As is clear from Sm in the same figure, during lamp rush current, the battery voltage drops to about 2V at room temperature, and drops to about 1.3V at low temperature. Moreover, this is the voltage when about 1000 lamps are inserted in series to eliminate the lamp rush current, and if no measures are taken, the voltage during this rush will fall below 1V.

一方、コンデンサ降圧回路をランプ点灯時にも動作させ
れば、降圧出力は電池電圧に2になるため、同図Soか
ら明らかなように、低温時には降圧出力が0.6v位ま
で落ち込むことになり、この電圧ではV 11m1系回
路は動作しない。この電圧落ち込みをカバーするため、
通常時に降圧回路出力をV 1$1電源とし、重負荷時
には電池電圧を直接Vssl を源とする方法もあるが
、この方式ではSmから明らかなように、温度により大
幅に電池電圧が変動するため、重負荷時にはそれにつれ
て■1.1電源も変動することになり、誤動作の要因と
なる。誤動作の恐れとして、急激な電圧変動に伴なうカ
ウンター回路のカウントミス、リセット等があり、また
比較的温度が高い条件下での重負荷では電池電圧がさほ
ど落ち込ます3vに近い電圧がV。I電源に供給される
ため、水晶発振回路が高調波発振を起す危険性がある。
On the other hand, if the capacitor step-down circuit is operated even when the lamp is lit, the step-down output will be 2 times the battery voltage, so as is clear from So in the figure, the step-down output will drop to about 0.6 V at low temperatures. The V11m1 system circuit does not operate at this voltage. To cover this voltage drop,
There is also a method of using the step-down circuit output as a V1$1 power supply during normal times, and using the battery voltage directly as a source of Vssl during heavy loads, but with this method, as is clear from Sm, the battery voltage fluctuates significantly depending on the temperature. 1.1 When the load is heavy, the power supply will also fluctuate, causing malfunctions. Possible malfunctions include counter circuit miscounts and resets due to rapid voltage fluctuations, and battery voltage drops significantly under heavy loads under relatively high temperature conditions. Since it is supplied to the I power supply, there is a risk that the crystal oscillation circuit will cause harmonic oscillation.

それに比して、定電圧回路出力は、第2図Spの電源波
形から明らかなように、電池電圧が定電圧回路の出力設
定電圧より落ち込まない限り一定電圧であり、電池電圧
が設定電圧より下がると、電池電圧がそのまま定電圧回
路の出力として出力される。
In comparison, the constant voltage circuit output is a constant voltage unless the battery voltage falls below the output setting voltage of the constant voltage circuit, as is clear from the power supply waveform in Figure 2 Sp. Then, the battery voltage is directly output as the output of the constant voltage circuit.

従って前述のように、通常時は降圧回路10の出力を■
、1.電源に、重負荷時は定電圧回路8の出力をV s
s+電源とするように電源制御回路9を構成すれば、第
2図sqに示す電圧がV 1m+電源として供給される
。該Sqにおいて、実線は降圧回路10の出力が供給さ
れ、一点鎖線は定電圧回路8の出力が供給されているこ
とを示す。Srは定電圧回路8が動作している時間を示
し、Ssは重負荷解除後の一定時間を計測する。タイマ
ー回路82の動作している時間を表わす、このタイマー
動作により、重負荷解除後、電池電圧が完全に回復した
後、定電圧出力から降圧出力にV、□電源供給が移行す
る。なお、■、□電圧電圧S台いて、−瞬電圧が落ち込
んでいる個所があるが、これは電池電圧が定電圧設定電
圧より落ち込んだためであり、前述のようにランプにシ
リーズに抵抗を挿入する、あるいは適切なランプを選択
する等の対策により、実用上問題ないレベルの1.3v
位に抑えることができる。
Therefore, as mentioned above, under normal conditions, the output of the step-down circuit 10 is
, 1. For the power supply, when the load is heavy, the output of the constant voltage circuit 8 is set to V s
If the power supply control circuit 9 is configured to use the s+ power source, the voltage shown in FIG. 2 sq is supplied as the V1m+ power source. In Sq, the solid line indicates that the output of the voltage down converter 10 is supplied, and the dashed line indicates that the output of the constant voltage circuit 8 is supplied. Sr indicates the time during which the constant voltage circuit 8 is operating, and Ss measures a certain period of time after the heavy load is released. Due to this timer operation, which represents the operating time of the timer circuit 82, after the heavy load is removed and the battery voltage is completely recovered, the power supply is shifted from the constant voltage output to the step-down output. Note that there are places where ■, □ voltage is S, and the instantaneous voltage drops, but this is because the battery voltage has fallen below the constant voltage setting voltage, so as mentioned above, insert a resistor in series in the lamp. 1.3V, which is at a level that does not cause any practical problems, can be achieved by
It can be kept to a minimum.

以上のように、電源制御回路9の制御によって通常時に
はコンデンサ降圧回路10が作動して、100%に近い
降圧変換効率でV ss、電源が供給でき、電池電圧が
大幅に変動する重負荷時、及び重負荷解除時には、定電
圧回路8、タイマー回路82が作動して安定した電圧を
V ss+電源として供給できるのである。
As described above, under the control of the power supply control circuit 9, the capacitor step-down circuit 10 normally operates and can supply Vss power with a step-down conversion efficiency close to 100%, and during heavy loads when the battery voltage fluctuates significantly, When the heavy load is released, the constant voltage circuit 8 and the timer circuit 82 operate to supply a stable voltage as the Vss+ power source.

本発明から成る電子時計の実施例として、電源回路関係
の回路図を第3図に、その主要タイミングチャート図を
第4図に表わす。
As an embodiment of the electronic timepiece according to the present invention, a circuit diagram related to the power supply circuit is shown in FIG. 3, and a main timing chart thereof is shown in FIG. 4.

第3図に、おいて、点線内のブロック8は第1図の定電
圧回路8に相当し、以下同じく、ブロック9は電源制御
回路9に、ブロック10は降圧回路10に、ブロック7
は重負荷回路7に、ブロック82はタイマー回路82に
、ブロック84はクロック停止検出回路84にそれぞれ
相当している。
In FIG. 3, the block 8 within the dotted line corresponds to the constant voltage circuit 8 in FIG.
corresponds to the heavy load circuit 7, the block 82 corresponds to the timer circuit 82, and the block 84 corresponds to the clock stop detection circuit 84.

ブロック83は電源制御回路9の一部であり、遅延回路
を形成している。
Block 83 is part of power supply control circuit 9 and forms a delay circuit.

第3図において、18〜28はP−MOS−FETであ
り、25だけがデプレッションタイプ、他は全てエンハ
ンスメントタイプである。29〜37はエンハンスメン
トタイプN−MO3−FET、41〜48はスイッチン
グゲートであり、ゲート電位)fighで導通、同Lo
wで非導通である。
In FIG. 3, 18 to 28 are P-MOS-FETs, only 25 is a depression type, and the others are all enhancement types. 29 to 37 are enhancement type N-MO3-FETs, and 41 to 48 are switching gates, which are conductive at the gate potential) high and low at the same gate potential.
It is non-conductive at w.

上記以外のゲート、Fl 1p−Flop (F−F)
類は全て相補型MO3−FETで構成されている。
Gates other than the above, Fl 1p-Flop (F-F)
The series are all composed of complementary MO3-FETs.

38.39はIC内蔵のコンデンサであり、40及び8
5〜87は同じ<IC内蔵の抵抗である。
38.39 is a capacitor with built-in IC, 40 and 8
5 to 87 are the same resistors built into the IC.

51〜61はマスタースレーブFF、62.64はスレ
ーブタイプハーフFF、63はマスタータイプ・ハーフ
FFであり、いずれもマスターがCLOCK−High
で書き込み状態、スレーブがCLOCK=Lowで書き
込み状態となる。第3図においてIC外部の外付は素子
として、17がランプ点灯スリッチ(SW4)、7Bが
ランプ、79がアラーム駆動用NPN トランジスター
、80が同インダクスタンス、81が圧電素子、12・
13が降圧用コンデンサ(約0.1,17F)である。
51 to 61 are master-slave FFs, 62.64 are slave type half FFs, and 63 are master type half FFs, and in all cases the master is CLOCK-High.
When CLOCK=Low, the slave enters the write state. In Fig. 3, the external elements outside the IC are as follows: 17 is a lamp lighting slit (SW4), 7B is a lamp, 79 is an alarm driving NPN transistor, 80 is an inductance, 81 is a piezoelectric element, 12.
13 is a step-down capacitor (approximately 0.1, 17F).

第3図において、1024HzD信号は、1024Hz
信号を1/32768秒あるいは1/16384秒等に
時間だけ遅延させた信号であり、1024)(zと10
24HzD信号を用いてANDゲート65(AI)と同
じ<66(Aiにより、第3図に示すような降圧回路用
二相クロックを作る。ANDゲー1−67 (A3 )
 68 (A、 )は、タイマー回路出力F 、tQが
High (すなわち、重負荷時、及び重負荷解除後タ
イマー回路動作中)になると、As 、Asゲート出力
とも第4図A3、A4に示すようにLowになるように
構成されている。
In Figure 3, the 1024HzD signal is 1024Hz
It is a signal that is delayed by a time such as 1/32768 seconds or 1/16384 seconds, and 1024) (z and 10
Using a 24Hz D signal and using the same <66 (Ai) as the AND gate 65 (AI), create a two-phase clock for the step-down circuit as shown in Figure 3.AND gate 1-67 (A3)
68 (A,), when the timer circuit outputs F and tQ become High (that is, during heavy load and when the timer circuit is operating after heavy load is released), both As and As gate outputs become as shown in Fig. 4 A3 and A4. It is configured so that it becomes Low.

降圧回路10の動作を説明すると、A4がHlgh(第
4図A4斜線部)の時はN−MOS−FET35.36
が導通状態となり、コンデンサ12 (CA ) とコ
ンデンサ13(C++)が直列の状態でV DD  V
 ssz電源間に接続される。C^とC1は容量が等し
いからvs□には電池電圧が2に分圧された電圧が印加
されることになる。一方A、がLow (第4図A、斜
線部)の時は、P−MOS−FET26.27が導通状
態となり、C6はCAと並列にVDII  vsst間
に接続され、VSS1系に充電された電荷を供給する。
To explain the operation of the step-down circuit 10, when A4 is Hlgh (shaded area A4 in Figure 4), N-MOS-FET35.36
becomes conductive, and when capacitor 12 (CA) and capacitor 13 (C++) are in series, V DD V
Connected between ssz power supplies. Since C^ and C1 have the same capacity, a voltage obtained by dividing the battery voltage into two is applied to vs□. On the other hand, when A is Low (Fig. 4 A, shaded area), P-MOS-FET26.27 becomes conductive, C6 is connected in parallel with CA between VDII vsst, and the charge charged in the VSS1 system is connected. supply.

第4図において、A3斜線部(Ca、Cmが並列)とA
4斜線部(CA、、C8直列)が重負荷がない通常状態
では1024HzF1期で交互に繰り返され降圧するこ
とが分る。なお、Ax 、A4斜線部の位相がずれてお
り、二相クロックで降圧している理由は、切り換え時に
、トランジスター26と35、もしくは27と36.3
5と27.26と36の組み合わせのトランジスターが
導通して、電源間シゴート、もしくはC8の充電電荷の
損失を防ぐためである。この改良をせず一部クロックで
降圧回路を駆動すると、降圧トランジスターのサイズに
もよるが、0.1〜0.2μへの降圧ロス電流が生じる
ことが、実験で確認されている。
In Figure 4, the A3 shaded area (Ca and Cm are parallel) and the A3
It can be seen that the four shaded areas (CA, C8 series) are alternately repeated at 1024 Hz F1 period and the voltage drops under normal conditions without heavy load. Note that the phases of the shaded areas of Ax and A4 are shifted, and the reason why the voltage is stepped down using a two-phase clock is that when switching, transistors 26 and 35, or 27 and 36.3
This is to prevent the transistors of the combinations 5, 27, 26, and 36 from conducting, thereby preventing transfer between the power supplies or loss of charge in C8. It has been experimentally confirmed that if a step-down circuit is driven by a partial clock without this improvement, a step-down loss current of 0.1 to 0.2 μm occurs, depending on the size of the step-down transistor.

一方、ランプ等の重負荷08時は第4図A、斜線部から
明らかなように、降圧動作は停止し、C1とC,が並列
に■I、。−7887間に接続されるようになっており
、■、□系の電源バックアップコンデンサとして機能す
るようになっている。
On the other hand, when there is a heavy load such as a lamp at 08, as is clear from the shaded area in FIG. 4A, the step-down operation stops and C1 and C are connected in parallel. -7887, and functions as a power supply backup capacitor for the ■ and □ systems.

また重負荷ONで瞬時にCAとC1lがV 351に並
列接続されるようになっており、遅延回路83の働きに
より、重負荷ON後定電圧回路が安定するまでの約1m
sの間は、CAとC3の充電電荷でVSS+電源を供給
する。これが重負荷ONで瞬時にCAとC3が並列接続
されず、VDDと■、!2間にCAとCIが直列に接続
されていると、第2図Soのような電圧降下した電圧が
v3,1電源に供給され誤動作の要因となる。
Also, when the heavy load is turned on, CA and C1l are instantly connected in parallel to V351, and due to the function of the delay circuit 83, it takes about 1 m until the constant voltage circuit stabilizes after the heavy load is turned on.
During the period s, the VSS+ power is supplied by the charged charges of CA and C3. When this heavy load is turned on, CA and C3 are not connected in parallel instantly, and VDD and ■! If CA and CI are connected in series between 2 and 2, a voltage drop as shown in So in FIG. 2 will be supplied to the v3,1 power supply, causing malfunction.

更に本実施例では重負荷タイマーOFF後、定電圧出力
から降圧回路動作に移行の際、必ずCAと06がシリー
ズ接続の状態から始まるようになっており、電圧変動が
最小となるよう工夫を施しである。
Furthermore, in this embodiment, when transitioning from constant voltage output to step-down circuit operation after the heavy load timer is turned off, CA and 06 are always connected in series, and measures have been taken to minimize voltage fluctuations. It is.

ブロック83は前述の機能を有す遅延回路であり、第4
図F 1sQ、 F +−QのようにFI!Qに対し遅
延しA、の信号となるe F+zQ=Lowにより定電
圧回路がONL、As=HighによりV。
Block 83 is a delay circuit having the above-mentioned function, and the fourth
FI as in Figure F 1sQ, F +-Q! It is delayed with respect to Q and becomes a signal of A. e F+z When Q=Low, the constant voltage circuit turns ONL, and when As=High, it becomes V.

1電源が定電圧回路側から供給されるのであり、第4図
からその遅延関係が明らかである。
1 power is supplied from the constant voltage circuit side, and the delay relationship is clear from FIG.

ブロック82はタイマー回路であり、F、。からのIH
z信号をクロックとして、通常時はF1□Q出力はL 
o w、ランプもしくはアラームON時、及び同OFF
後約1.5秒間と、クロック停止検出回路84がクロッ
ク停止と判定している間、及び同解除後約135秒間は
F+zQ出力はHi g hとなり、定電圧回路8を動
作させる。
Block 82 is a timer circuit, F. IH from
Using the z signal as a clock, the F1□Q output is normally L.
o w, when the lamp or alarm is on, and when the same is off
After about 1.5 seconds, while the clock stop detection circuit 84 determines that the clock has stopped, and for about 135 seconds after the cancellation, the F+zQ output becomes High and the constant voltage circuit 8 is operated.

ブロック84はクロック停止検出回路であり、第5図タ
イミングチャート図のように動作する。
Block 84 is a clock stop detection circuit, which operates as shown in the timing chart of FIG.

同回路出力siは、通常時Low、クロック停止時はH
ighとなる。
The circuit output si is Low during normal operation and High when the clock is stopped.
It becomes igh.

第3図ブロック8は定電圧回路であり、MOS・FET
18,19,29.30で基準電圧源が構成され、MO
S−FET20,31でMOS・FET21,24を定
電流動作させるためのバイアス回路を形成している。M
OS、FET21〜23.32.33で差動増幅回路が
形成されており、MOS−FET24,34で増幅回路
を形成している。MOS −FET25は電圧コントロ
ール用TRであり、セルフ帰還がかかるようにデプレッ
シぢンモードP−MO3−FETをソースフォローで使
用している。抵抗85〜87は出力電圧値設定用分圧抵
抗である。
Block 8 in Fig. 3 is a constant voltage circuit, which includes MOS/FET
18, 19, 29.30 constitute a reference voltage source, and MO
The S-FETs 20 and 31 form a bias circuit for operating the MOS-FETs 21 and 24 at constant current. M
A differential amplifier circuit is formed by the OS and FETs 21 to 23, 32, and 33, and an amplifier circuit is formed by MOS-FETs 24 and 34. MOS-FET 25 is a voltage control TR, and a depressin mode P-MO3-FET is used in source follow so that self-feedback is applied. Resistors 85 to 87 are voltage dividing resistors for setting output voltage values.

基準電圧源は、N−MOS −FET29のGa te
部Po1y−5tにPの不純物をドープすることにより
、Nの不純物がドープされているN−MOS−FET3
0との間のGe ta電極の仕事関数の差に起因する、
それぞれのトランジスターのスレッシッルド電圧VT+
4の差を利用して作られ、FET19のドレインと■、
。の間にはFET29のVT14と同30の■アにの差
の電圧、約1■が現われる。
The reference voltage source is the Gate of N-MOS-FET29.
N-MOS-FET3 doped with N impurity by doping P impurity in the part Po1y-5t
Due to the difference in the work function of the Ge ta electrode between 0 and
Threshold voltage VT+ of each transistor
4 is made using the difference between the drain of FET19 and ■,
. Between VT14 of FET 29 and VT14 of FET 30, a voltage of about 1■ appears.

ここで、基準電圧・・・■、ア、抵抗85〜87による
抵抗分圧比A、定電圧回路出力電圧・・・■5,1 と
すると、 Vst=AXVss+ となって均衡がとれるように帰還がかかり、コントロー
ルFET25のゲートバイアスが自動設定される。VS
tを1■、vssrを降圧回路出力電圧と等しい1.5
Vとすると、A=1/1.5となる。
Here, if the reference voltage...■, A, the resistor voltage division ratio A due to resistors 85 to 87, and the constant voltage circuit output voltage...■5,1, the feedback is set so that Vst=AXVss+ and balance is maintained. Then, the gate bias of the control FET 25 is automatically set. VS
t is 1■, vssr is 1.5 equal to the step-down circuit output voltage.
When V, A=1/1.5.

なお、本実施例ではクロック停止回路84がクロック停
止と判定している間は、スイッチングゲート47が導通
して抵抗分圧比Aが下って、1/1.7になり、V f
f31通常電圧より若干高めの1.7■位になって水晶
発振回路の自起動性が良くなるように工夫しである。
In this embodiment, while the clock stop circuit 84 determines that the clock is stopped, the switching gate 47 becomes conductive and the resistor voltage division ratio A decreases to 1/1.7, so that V f
The f31 voltage is a little higher than the normal voltage, about 1.7 cm, and is designed to improve the self-starting performance of the crystal oscillation circuit.

更には、重負荷時には電池電圧が低下するために液晶表
示素子の駆動実効電圧が下って液晶が見えに(くなるた
め、重負荷時の定電圧回路出力を意図的に1.7V等の
高めに設定して液晶駆動実効電圧を上げて見え易くする
ことができる。ただしコントラストには変化がなく、直
流成分も若干残るが、実用上問題ない範囲である。
Furthermore, when the load is heavy, the battery voltage drops, so the effective driving voltage of the liquid crystal display element drops and the liquid crystal becomes invisible. It is possible to increase the effective voltage for driving the liquid crystal and make it easier to see.However, there is no change in contrast and a slight DC component remains, but this is within a range that poses no practical problem.

以上詳述した如く、本発明によれば、電池投入時に確実
に水晶発振回路が自動開始することができ、しかもラン
プ、アラーム等の重負荷時に電池電圧が大幅に変動して
も時計用回路には安定した電圧を供給でき、通常時には
高い降圧効率が得られるため、電池寿命が長く、誤動作
の起らない使い易い時計システムが実現できるのである
As detailed above, according to the present invention, the crystal oscillation circuit can reliably start automatically when the battery is inserted, and even when the battery voltage fluctuates significantly during heavy loads such as lamps and alarms, the clock circuit remains stable. can supply a stable voltage and achieve high step-down efficiency under normal conditions, making it possible to create an easy-to-use clock system with long battery life and no malfunctions.

なお実施例ではリチウム電池を用いて説明したが、本発
明はリチウム電池を使用した電子時計に限定されるもの
ではなく、比較的高い電圧を有す他の電池を用いた降圧
回路を有す電子時計にも本発明が適用可能である。
Although the embodiments have been explained using lithium batteries, the present invention is not limited to electronic watches using lithium batteries, but is also applicable to electronic watches with step-down circuits using other batteries with relatively high voltage. The present invention is also applicable to watches.

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

第1図は本発明から成る電子時計の構成を示したブロッ
クダイヤグラム図。 第2図は、第1図ブロックダイヤグラムのうち主要電源
関係の電圧波形を表わした図。 第3図は本発明による実施例の電源回路関係の回路図。 第4図は第3図回路図の主要各部のタイミングチャート
図。 第5図は、クロック停止検出回路84の主要各部タイミ
ングチャート図。 1・・・水晶発振器 2・・・分周回路 3・・・カウンター 4・・・デコーダー、駆動回路 5・・・表示素子 6・・・制御回路 7・・・重負荷回路 8・・・定電圧回路 9・・・電源制御回路 10・・降圧回路 82・・タイマー回路 84・・クロック停止検出回路 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 −−し」コーJ− 手続補正書(自発) 21発明の名称 電子装置 (236)セイコーエプソン株式会社 代表取締役  中 村 恒 也 5、補正の対象 手続補正書 1、発明の名称を「電子装置」と補正する。 2、特許請求の範囲を別紙の如く補正する。 3、明細書筒2頁12行目及び14行目「電子時計」と
あるのを「電子装置」と補正する。 4、明細書第2頁15行目「本発明」から第3頁6行目
「にある。」までを削除する。 5、明細書筒3頁7行目「時計用」とあるのを「電子時
計等の電子装置用」と補正する。 6、明細書第4頁11行目「本発明」から16行目「記
した、」とあるのを以下の如く補正する。 「本発明の目的は、かかる点に鑑み、比較的電池電圧が
高く内部抵抗も高い電池を使用し、降圧回路により電池
電圧を降圧して発振回路を含む電子回路に供給する電子
時計等の電子装置において、電池投入時に安定な定電圧
を形成して発振回路を含む電子回路に供給することによ
り、外部操作なしで確実に発振回路が発振を開始し、且
つ急速に発振が安定化するシステムを提供することにあ
る。 以下、電子装置として代表的な電子時計の実施例に基づ
き、本発明の詳細な説明する。」7、明細書第16頁6
行目「同回路」から7行目「となる。」までを「同回路
は1024)(zのクロック信号を入力し、インバータ
ー74.75、抵抗40を介して容量39を放電して出
力Shを得る。このshはインバーター76により波形
整形される1024Hzの遅延出力Stとなる。 EX−ORゲート73はT1−F「EとSNを入力して
Sjを出力する。容量38、抵抗37、MOS−FET
28は充放電回路を形成しており、出力SjをMOS 
−FET28が受けて容量38を放電する。従って、ク
ロック信号の停止状態のときにSkは充電されてLow
となる。 結果としてクロック停止検出回路の出力Slは通常時L
ow、クロック停止時Highとなる。 」と補正する。 8、明細書第18頁10行目「本発明」から第19頁1
行目「である、」までを以下の如く補正する。 「本発明によれば、電池投入時に611Xに発振回路が
自起動することができ、通常時には高い降圧効率が得ら
れるため、電池寿命が長く、電池投入時の電子回路の安
定度の高い電子装置を提供できる。 なお実施例ではリチウム電池を用いて説明したが、これ
に限定されるものでなく、比較的高い電圧を有する他の
電池を用いた電子装置にも本発明が適用可能である。」 以上 特許請求の範囲
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an electronic timepiece according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing voltage waveforms related to main power sources in the block diagram of FIG. 1. FIG. 3 is a circuit diagram related to a power supply circuit according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a timing chart diagram of the main parts of the circuit diagram of FIG. 3. FIG. 5 is a timing chart of the main parts of the clock stop detection circuit 84. 1... Crystal oscillator 2... Frequency dividing circuit 3... Counter 4... Decoder, drive circuit 5... Display element 6... Control circuit 7... Heavy load circuit 8... Constant Voltage circuit 9...Power supply control circuit 10...Step-down circuit 82...Timer circuit 84...Clock stop detection circuit Applicant: Seiko Epson Corporation -- Shi'ko J- Procedural amendment (voluntary) 21 Title of the invention Electronic devices (236) Seiko Epson Co., Ltd. Representative Director Tsuneya Nakamura 5, Written amendment to procedures subject to amendment 1, amending the name of the invention to "electronic device." 2. Amend the claims as shown in the attached sheet. 3. In the 12th and 14th lines of page 2 of the specification cylinder, the words ``electronic watch'' should be corrected to ``electronic device.'' 4. Delete the text from page 2, line 15, ``The present invention'' to page 3, line 6, ``It is in.'' 5. On page 3, line 7 of the specification tube, the phrase "for watches" should be corrected to "for electronic devices such as electronic watches." 6. On page 4 of the specification, from line 11, ``the present invention'' to line 16, ``described,'' shall be amended as follows. "In view of the above, the object of the present invention is to provide an electronic watch or other electronic watch that uses a battery with relatively high battery voltage and high internal resistance, and uses a step-down circuit to step down the battery voltage and supply it to an electronic circuit including an oscillation circuit. In the device, by forming a stable constant voltage when a battery is inserted and supplying it to the electronic circuit including the oscillation circuit, the oscillation circuit can reliably start oscillating without external operation, and the oscillation can be rapidly stabilized. Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an example of an electronic watch, which is a typical electronic device.''7, Specification, page 16, 6
From the line "same circuit" to the seventh line "becomes.""The same circuit is 1024) (z clock signal is input, the capacitor 39 is discharged via the inverter 74.75 and the resistor 40, and the output Sh This sh becomes a 1024 Hz delayed output St whose waveform is shaped by the inverter 76. The EX-OR gate 73 inputs T1-F'E and SN and outputs Sj. -FET
28 forms a charging/discharging circuit, and the output Sj is connected to a MOS
-FET 28 receives and discharges capacitor 38. Therefore, when the clock signal is stopped, Sk is charged and becomes Low.
becomes. As a result, the output Sl of the clock stop detection circuit is normally low.
ow, becomes High when the clock stops. ” he corrected. 8. From page 18, line 10 of the specification, “This invention” to page 19, 1
Correct the lines up to "desu" as follows. "According to the present invention, the oscillation circuit can start automatically at 611X when the battery is inserted, and high step-down efficiency can be obtained under normal conditions, so the electronic device has a long battery life and has a highly stable electronic circuit when the battery is inserted. Although the embodiments have been described using a lithium battery, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to electronic devices using other batteries having a relatively high voltage. ” Scope of Claims

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)時間標準源、分周回路等の電子回路、表示手段、
電源電池、ランプ、アラーム等の比較的大きな電流が流
れる重負荷回路、前記分周回路の分周出力をクロック入
力として、クロック停止検出回路及び [ア]MOS・TRによる複数のコンデンサの直・並列
切り換えにより前記電源電池の電 圧を降圧するコンデンサ降圧回路。 [イ]前記電源電池の電圧より低い一定電圧に電源電池
の電圧を降圧させるMOS・TR より構成される定電圧回路。 [ウ]前記重負荷回路が動作していない時は前記コンデ
ンサ降圧回路を動作させて、コン デンサ降圧回路出力電圧を出力させ、重負 荷回路動作時及び前記クロック停止検出回 路が、クロック停止を判定した時は、前記 定電圧回路を動作させて定電圧回路出力電 圧を出力させる電源制御回路より成る電源 回路から少なくとも構成される電子時計。
(1) Time standard source, electronic circuits such as frequency dividing circuits, display means,
Heavy load circuits such as power batteries, lamps, alarms, etc. through which relatively large currents flow, clock stop detection circuits using the frequency division output of the frequency divider circuit as the clock input, and [a] series/parallel multiple capacitors using MOS/TR. A capacitor step-down circuit that steps down the voltage of the power supply battery by switching. [A] A constant voltage circuit composed of a MOS/TR that steps down the voltage of the power supply battery to a constant voltage lower than the voltage of the power supply battery. [C] When the heavy load circuit is not operating, the capacitor step-down circuit is operated to output the capacitor step-down circuit output voltage, and when the heavy load circuit is operating, the clock stop detection circuit determines that the clock has stopped. An electronic timepiece comprising at least a power supply circuit comprising a power supply control circuit that operates the constant voltage circuit to output a constant voltage circuit output voltage.
(2)クロック停止検出回路がクロック停止を判定した
時は、定電圧回路の出力電圧設定用抵抗分圧比を変化さ
せて、重負荷時よりも定電圧回路出力電圧を高くさせる
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電子時計
(2) When the clock stop detection circuit determines that the clock has stopped, the voltage dividing ratio of the resistor for setting the output voltage of the constant voltage circuit is changed to make the output voltage of the constant voltage circuit higher than when the load is heavy. An electronic timepiece according to claim 1.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53101473A (en) * 1977-02-16 1978-09-04 Seiko Instr & Electronics Ltd Electronic watch
JPS549665A (en) * 1977-06-23 1979-01-24 Nippon Precision Circuits Electronic timepiece
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