JPS6342214B2

JPS6342214B2 -

Info

Publication number: JPS6342214B2
Application number: JP55103255A
Authority: JP
Inventors: Chiaki Oguchi; Michiaki Takagi; Tatsuji Asakawa; Toshuki Misawa
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1980-07-28
Filing date: 1980-07-28
Publication date: 1988-08-22
Also published as: JPS5728228A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は時計用回路と同一チツプ内、あるいは
別な半導体基板に設けた抵抗温度センサーを簡単
に調整する回路構成に関するものである。従来、電子時計、特に腕時計においては発振器
として32768Hzの共振周波数をもつ屈曲モードの
音叉型水晶振動子による発振回路が広く用いられ
ている。この音叉型水晶振動子は小型化が可能で
時計用に適する反面、温度特性が良好でない、経
時変化が大きいなどの欠点を有する。この点を改
善する方法として、従来、水晶振動子と類似した
温度特性をもつチタバリコンデンサを用いること
や、温度特性補正用の水晶振動子を用いることが
行なわれている。しかし、これらの方法による
と、調整に手数がかかりすぎること、水晶やチタ
バリコンデンサに厳しい仕様が要求されること、
水晶やチタバリコンデンサをICの外から外付け
しなくてはならないこと等により生産性が悪く、
コスト高であつた。また、部品数が多く、部品の
大きさも大きいため、時計の小型化を妨げ、デザ
インを悪くする要因ともなつていた。この様な欠点を除去すべく、IC内の半導体素
子そのものを温度センサーとし温度補償等を行な
う方法が考案されている。本発明の目的は、上記半導体素子そのものを温
度センサーとする方法において、温度センサーで
ある抵抗の調整を自動調整にすることにより、調
整費を安くし、コストダウンをはかることにあ
る。また、従来使用していたPROMを用いない
ことにより、半導体集積回路（以下ICと略記す
る）のパツド数を少なく、ICを小さくすること
によりコストダウンをはかることにある。第１図は半導体温度センサーを用いた電子時計
の基本的な回路構成のブロツク図の一例である。
同図で１，２，３，４はそれぞれ発振器、分周
器、４の駆動装置、表示装置を表わし、５，６，
７，８，９はそれぞれ、CPU、温度検出及び変
換器、記憶装置Ａ、演算装置、記憶装置Ｂを表わ
す。また、１０，１１，１２，１３はコントロー
ル・バスを、１４，１５，１６，１７はデータ・
バスを示している。第１図の５，６，７，８，９
の働きは次のようなものである。周囲の温度は、
６で検出されデイジタル信号に変換される。７は
初期の段階で内容を設定することが可能な記憶装
置、例えばプログラマブル・ROM（以下PROM
と略記する）であり、これにより、例えば水晶振
動子の温度特性を表わす放物線の頂点に相当する
温度において分周器２への温度補正がゼロになる
ように初期設定が行なわれる。９は水晶振動子の
₀調整に関する情報を記憶している。９は要求さ
れている精度に応じて、マスクROMを用いる
か、PROMを用いるか、また他のメモリを用い
るかが決められる。８では、６および９からの情
報を用いて補正の度合い（例えば、印加すべき補
正パルスの数）が計算され、温度補正と₀調整は
補正量を加算して、同時に、または独立に行なわ
れる。５は６，７，８，９の間で行なわれる情報
のやりとりをコントロールすると同時に８から送
られてくる情報に従つて分周器２の分周比を調整
する。次に第１図の６及び７の部分に相当し、従来用
いられている温度検出部の一例である第２図につ
いて説明する。同図で１８はバイナリカウンタ、１９はデコー
ダ、２０はバイナリカウンタ、２１は第３図に示
す構造のPROM群、２２〜２４は第４図に示す
構造の差動増幅器、２５〜３０は金属酸化膜半導
体電界効果トランジスタ（以下、MOSトランジ
スタと略記する）、３１〜３４及びＲ１〜Ｒ７は
抵抗、３５〜３７はNAND回路、Ｔ１〜Ｔ８は
第５図に示す構造のトランスミツシヨン・ゲー
ト、Ｃ１〜Ｃ７は第６図に示す構造のセルであ
る。更に、同図で３１，３２，Ｒ１〜Ｒ７はそれ
ぞれ温度係数が等しく、３３と３４とは温度係数
が異なつていなくてはならない。セルＣ１〜Ｃ７
において、第６図に示すMOSトランジスタ３８
のコンダクタンス係数（以下ηと略記する。η＝
μＷ／Ｌ・Cox、ただし、μ：移動度、Ｗ：チヤンネル幅、Ｌ：チヤネル長、Cox：ゲート部分の単
位面積当りの容量）はセルごとに異なり、その比
はC₁、C₂、C₃…C₇で、例えば、１：２：４：
…：2⁶のように等比数例をなすように定める。こ
こではセルＣが７個の場合で説明したが、必要に
応じて何個の場合でも良く、C₁、C₂、C₃…、C_M
（Ｍは自然数）の場合は１：２：４：…：2^M-1の
ようにする。ηの値はチヤネル幅に比例しチヤネ
ル長に反比例するので、上述の比はMOSトラン
ジスタのサイズによつて定めることができる。 C₁〜C₇のセルで温度センサーである抵抗３４
の初期調整を行う時は、まず、水晶振動子の温度
特性を表わす放物線の頂点付近に相当する、基準
の周囲温度のときに第２図の８個のトランススミ
ツシヨン・ゲートのうちＳ１の信号によりＴ４を
オンとする。パツド４２にハイ信号を加え、Ｓ３
信号をハイにする、通常、パツド４２に信号の入
らない状態ではMOSトランジスタ２９によりマ
イナス側に引つ張られ、Ｓ３はローである。第３
図に示す如く、Ｓ３がハイになるとＳ５（バイナ
リカウンタ２０の出力）の信号がＳ６（セルC₁
〜C₇の入力）と導通する。この状態でバイナリ
カウンタ２０をリセツトし、パツド４３に適当な
CL信号を入れ掃引し、差動増幅器２４の出力が
ハイからローに変わつた所で、外部に持つバイナ
リカウンタ２０と同様のカウンタをストツプす
る。この外部カウンタのデータにより、PROM
群２１の対応するPROMのヒユーズ４４をパツ
ド４５とプラス間の電圧により切断し、設定完了
となる。温度検出をしない時Ｓ７は通常ローであ
り、MOSトランジスタ４６がオンして信号Ｓ８
をハイに固定している。温度検出時にはがロー
でＳ７がハイとなり、MOSトランジスタ４７が
オンする。この時ヒユーズ４４が導通していれば
Ｓ８はMOSトランジスタ４７のオン抵抗が抵抗
４８に比べ大きいためハイになる。ヒユーズ４４
が切断されている場合はローになる。この時Ｓ３
がハイのためＳ８とＳ６が導通する。このＳ６の
信号により第６図のトランスミツシヨン・ゲート
３９のオン、オフがなされる。ここでの説明ではR₁〜R₇の７個の抵抗とT₁〜
T₈の８個のトランスミツシヨン・ゲートの例で
説明したが、この抵抗、トランスミツシヨン・ゲ
ートを増せばより細かな温度検出が可能となる。
例えばR₁〜R_N-1（Ｎは自然数）の抵抗とT₁〜T_N
のトランスミツシヨン・ゲートを用いた場合は、
抵抗３４の初期調整を行う時はＮ個のトランスミ
ツシヨン・ゲートのうちＮが偶数ならばトランス
ミツシヨン・ゲートＴＮ／２、Ｎが奇数ならばトランスミツシヨン・ゲートＴＮ＋１／２、またはＴＮ−１／２をオンにして調整を行なう。温度検出時、抵抗３４，３３の温度係数をそれ
ぞれα（１／℃）、β（１／℃）とすると、周囲温
度ｔ℃のときの節点40の電位V40は V40＝Ｋ・１＋αt／１＋βt となる。ただし、Ｋは温度に依存しない定数。一
方、節点41の電位をV41とすると、V41はトラン
スミツシヨン・ゲートT₁〜T₃、T₅〜T₈のうちど
の１つがオンしているかで定まり、T₁〜T₃、T₅
〜T₈のスイツチングはカウンタ１８の掃引によ
り順次行なわれる。カウンタ掃引の過程におい
て、差動増幅器２４の出力信号がハイからローに
反転した時点でのカウンタ１８の値がその時の温
度を表わす信号となる。この信号を一時保持して
取り出すために、第２図に示す３５，３６により
構成されるＲ−Ｓフリツプ・フロツプおよび
NAND回路３７を付加する。第２図に示す信号
CL，，Ｓ２はそれぞれ第７図に示すもので、
クロツク信号、温度検出を行う周期を定める信
号、Ｒ−Ｓフリツプ・フロツプのセツト信号を表
わす。このとき、差動増幅器２４の出力信号はＲ
−Ｓフリツプ・フロツプのリセツト信号として働
く。第８図において、CLは第２図のCLと同一の
クロツク信号を、CL(1)、CL(2)はそれぞれカウン
タ１８の１段目、２段目のカウンタからの出力信
号を表わす。いま、Ｔの時点で差動増幅器２４の
出力信号がハイからローに反転したとすると、Ｓ
２信号によつてセツトされるまでの間カウンタ１
８の内容は第８図ａ，ｂのように保持される。こ
のようにして得られた温度信号は第１図の８へ送
られる。なお、第２図で、デコーダ１９は、カウ
ンタ１８が示している値を、対応するトランスミ
ツシヨン・ゲートをオンさせる信号に変換するた
めのものである。例として、16進カウンタのデコ
ーダの一部を第９図に示す。第２図において、仮
に、カウンタの値とオンするべきトランスミツシ
ヨン・ゲートが下記に示す表１のように対応して
いるとすると、第９図はトランスミミツシヨン・
ゲートT₆をオンさせるためのデコーダである。

【表】ただし、第９図において、４９，５０，５１，
５２はそれぞれ１段目、２段目、３段目、４段目
のバイナリカウンタであり、５３はNAND回路
である。この様にPROMを用いる構成だと、抵抗温度
センサーを調整する時に、個々に外部発振器より
CL信号を入れ、外部発振器内に持つバイナリカ
ウンタのデータにより任意のPROMパツドに高
電圧をかけ、データを設定しなくてはならないた
め、調整に多くの時間を必要とする。したがつて
コストアツプとなる。また外部発振器の様な調整
装置を必要とする。ここでは、PROMが７個の場合について説明
したが、従来の時計用ICのパツドに７個のパツ
ドが増加することになる。このパツド数の増加は
ICの面積増加、ひいてはコストアツプの大きな
要因である。もしこれを１パツドでも少なくする
ことができればICのコストは下げることができ
る。特にデイジタルのICは光学表示装置のため
のパツド数が多く、ICの４辺はほぼパツドによ
つて占められている。したがつてパツド数が増え
るとICの面積はそれだけのためにひと回り大き
くなる場合もある。本発明はかかる欠点を除去するものであり、温
度を検出して温度信号に変換する温度検出回路を
備える半導体集積回路において、前記温度検出回
路は、電源間に接続する分割抵抗と、クロツク信
号を計数した計数値によつて前記分割抵抗の分割
点を選択すると共に該計数値を前記温度信号とし
て出力する計数手段と、安定な電圧がゲート電極
に供給される第１のMOSトランジスタ及び第１
の抵抗を直列接続してなる第１の直列回路と、ゲ
ート電極が前記第１のMOSトランジスタのゲー
ト電極に接続される第２のMOSトランジスタ及
び温度係数が前記第１の抵抗とは異なる温度検出
用抵抗を直列接続してなる第２の直列回路と、第
１入力端子を前記分割抵抗の分割点に接続すると
共に第２入力端子を前記温度検出用抵抗に接続し
てなり両端子の電位の一致検出をして前記計数手
段の出力する前記温度信号を決定づける比較手段
と、前記第２のMOSトランジスタに並列接続さ
れて前記温度検出用抵抗に流れる電流を調整する
ための少なくとも１つの調整用MOSトランジス
タと、記憶回路とを具備し、調整時には前記比較
手段の第１入力端子に基準電位を供給すると共に
前記調整用MOSトランジスタを選択的に導通せ
しめ、前記記憶回路は該調整時の前記比較手段の
一致検出に応じて前記調整用MOSトランジスタ
の導通状態を記憶保持することを特徴とする。第１０図は本発明による電子時計の部分的な回
路図の一実施例を示す図である。５４は時間標準源である発振器であり、32768
Hzの水晶発振回路である。５５は15段のバイナリ
カウンタよりなる分周器であり、ここでは１Hzま
で分周する例を示している。５６は表示装置５７
の駆動装置であり、表示装置５７がアナログ（針
式）方式であればモータ及びモータ駆動回路であ
り、１秒運針、10秒運針等の運針周期も決めてい
る。また表示装置５７が液晶等のデイジタル方式
であれば、時、分、秒の分周及びデコーダ、液晶
駆動回路を有している。５８は第１１図に示す構
造のラツチ回路、５９，６０はNAND回路、６
１，６２はインバータ、６３はMOSトランジス
タである。本発明は抵抗温度センサーの調整部に
関するものであり、第２図と共通な部分の説明は
省く。温度センサーである抵抗３４の調整を行う時
は、第２図で説明したのと同様に水晶振動子の温
度特性を表わす放物線の頂点付近に相当する、あ
らかじめ定められた基準温度のときに、Ｓ１の信
号によつてトランスミツシヨン・ゲートT₄をオ
ンにして差動増幅器２４の入力に基準電位を与え
る。分周器と共用しているカウンタ６５〜７１を
Ｓ９信号をハイにしてリセツトする。カウンタ６
５〜７１をリセツト状態にしたままで、NAND
回路５９，６０により構成されるＲ−Ｓフリツ
プ・フロツプをパツド６４にハイ信号を加えセツ
トする。パツド６４は信号が加わらない時は、
MOSトランジスタ６３によつてマイナス側に引
つ張られローとなり、Ｓ１３はハイになる。Ｓ９
信号をローにしてカウンタ６５〜７１により掃引
して、差動増幅器２４の出力がハイからローに反
転すると、Ｒ−Ｓフリツプ・フロツプ（NAND
回路５９，６０）をリセツトし、その時のデータ
はラツチ回路５８に保持される。AND回路７２
は、抵抗３４の調整中は温度検出を行なわない様
に、温度検出を禁止している。この初期調整を腕時計に実装した場合を考えて
見よう。まず腕時計ケースの裏蓋を開けた状態
で、リユーズを引き出しリセツト状態にする。パ
ツド６４と導通しているパターンを一度ピンセツ
ト等でハイにし、リユーズにより時刻を合わせ、
通常の状態にリユーズを押し込むことにより、そ
の時の室温に合つた抵抗温度センサーの調整がで
きる。一般的に水晶振動子の温度特性を表わす放
物線の頂点は常温（24〜25℃）であり、抵抗温度
センサーの調整も常温付近で行えば良く、常温を
中心に低温側、高温側でほぼ対称の温度補償特性
が得られる。電池交換をする際などは時計屋さん
で上記と同様の操作をしてもらえば良い。この様な構成により、抵抗温度センサーの調整
が短時間で行える。またICのパツド数もＲ−Ｓ
フリツプ・フロツプのセツト信号用のパツドが増
加するだけですむため、ICの面積を小さくする
ことができ、コストダウンできる。ICの面積が
小さくなることにより歩留りも向上し、さらにコ
ストダウンできる。第１２図は第１０図のＲ−Ｓフリツプ・フロツ
プ（NAND回路５９，６０）部の他の一実施例
を示す図であり、インバータ６２の入力はリセツ
ト信号Ｓ９である。この回路構成ではリセツトす
る都度、ラツチ回路５８のデータが書き替えられ
る。普通時刻修正は腕につけていた時計をその時
はずして修正するので、時計体の温度は腕につい
ていた状態、即わち、常温とほぼ同一であるため
この様な構成でも何等問題ない。このようにして、さらにパツド数を低減でき、
コストダウンがはかられる。以上、詳述した様に、抵抗温度センサーの調整
をラツチ回路及びＲ−Ｓフリツプ・フロツプ等に
より行なうことにより、調整時間が短縮でき、ま
た、パツド数を減らすことによりICのコストダ
ウンができ、安くて精度の良い時計が供給でき
る。本発明の応用としては、電子時計の歩度調整の
みならず、液晶表示体に対する温度補正、時計内
への温度計の組み込みの場合など、広範囲の応用
が考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、半導体温度センサーを用いた電子時
計の基本的な回路構成の一実施例を示すブロツク
図である。第２図は、従来の温度検出部の一実施
例を示す回路図である。第３図は、第２図に用い
られているPROMの構成例を示す回路図である。
第４図は、第２図に用いられている差動増幅器の
構成例を示す回路図である。第５図は、第２図中
のT₁〜T₈のトランスミツシヨン・ゲートの構成
例を示す回路図である。第６図は、第２図中のＣ
１〜Ｃ７のセルの構成例を示す回路図である。第
７図は、第２図中の信号CL，，Ｓ２の波形を
示す図である。第８図は、第２図において差動増
幅器２４の出力信号によりカウンタ１８の値が保
持される様子を表わした図である。第９図は、第
２図中のデコーダ１９の一例を示す回路図であ
る。第１０図は、本発明による温度検出部の一実
施例を示す回路図である。第１１図は、第１０図
中のラツチ回路の一実施例を示す回路図である。
第１２図は、本発明による第１０図のＲ−Ｓフリ
ツプ・フロツプ部の他の一実施例を示す回路図で
ある。５４……発振器、５５……分周器、５６……駆
動装置、５７……表示装置、５８……ラツチ回
路、３５，３６，５９，６０……NAND回路、
６１，６２……インバータ、６３……MOSトラ
ンジスタ、６４……パツド、６５〜７１……カウ
ンタ、７２……NOR回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１温度を検出して温度信号に変換する温度検出
回路を備える半導体集積回路において、前記温度
検出回路は、電源間に接続する分割抵抗と、クロ
ツク信号を計数した計数値によつて前記分割抵抗
の分割点を選択すると共に該計数値を前記温度信
号として出力する計数手段と、安定な電圧がゲー
ト電極に供給される第１のMOSトランジスタ及
び第１の抵抗を直列接続してなる第１の直列回路
と、ゲート電極が前記第１のMOSトランジスタ
のゲート電極に接続される第２のMOSトランジ
スタ及び温度係数が前記第１の抵抗とは異なる温
度検出用抵抗を直列接続してなる第２の直列回路
と、第１入力端子を前記分割抵抗の分割点に接続
すると共に第２入力端子を前記温度検出用抵抗に
接続してなり両端子の電位の一致検出をして前記
計数手段の出力する前記温度信号を決定づける比
較手段と、前記第２のMOSトランジスタに並列
接続されて前記温度検出用抵抗に流れる電流を調
整するための少なくとも１つの調整用MOSトラ
ンジスタと、記憶回路とを具備し、調整時には前
記比較手段の第１入力端子に基準電位を供給する
と共に前記調整用MOSトランジスタを選択的に
導通せしめ、前記記憶回路は該調整時の前記比較
手段の一致検出に応じて前記調整用MOSトラン
ジスタの導通状態を記憶保持することを特徴とす
る半導体集積回路。