(57)【要約】【課題】シリコン共振器におけるように必ずしも温度安定性を必要としない周波数を有し、しかも周囲の熱的条件に係わらずに正確で低コストのタイムベースを得るために使用されることのできる共振器に基づいたレイアウトを提供すること【解決手段】二つの発振器を含むタイムベースであって、その一つは、他方よりも低い周波数を有し、後者は断続的にスタンバイモードにセットされ、二つの発振器間の周波数差により第１安定時間基準（ＲＥＦ）、最も低い周波数を有する発振器の周波数を分周することにより得られる第２永久的時間基準（ＲＴＣ）、及び、第１安定時間基準（ＲＥＦ）により決定される時間間隔の間に第１発振器（ＯＳＣ１）により計数されるパルスに依存する除算因子を発生する。【選択図】図２
2007500479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力信号が時間基準を形成するように仕組まれたレイアウトであって、
・周波数Ｆ１のシリコン共振器を含む第１発振器（ＯＳＣ１）、
・その周波数Ｆ２が前記第１発信器（ＯＳＣ１）の周波数と相違するところの、シリコン共振器を含む発振回路、
・前記第１発信器（ＯＳＣ１）から出力される信号（Ｓ１）と第２発振器（ＯＳＣ２）から出力される信号（Ｓ２）との差によって、第１温度安定時間基準（ＲＥＦ）を発振する手段、
・第１発振器（ＯＳＣ１）により出力される信号（Ｓ１）の温度による周波数ドリフトを、第１発振器（ＯＳＣ１）から出力される信号（Ｓ１）と前記第１温度安定時間基準（ＲＥＦ）とを比較することにより、決定する手段、
・前記ドリフトの値に従って第１発振器（ＯＳＣ１）から出力される信号（Ｓ１）の周波数を分周し、第２温度安定時間基準（ＲＴＣ）を形成する前記出力信号を発生するプログラマブル較正手段（ＤＩＶ１）、
を有することを特徴とするレイアウト。
【請求項２】
前記請求項１に記載のレイアウトであって、
・計数フェーズの間に、及び、第１時間基準（ＲＥＦ）の既定サイクル数（Ｍ）を越えるときに、第１発振器（ＯＳＣ１）により発振したパルス数（Ｎ１）を計数する計数手段（１０，１１，１２，１３）、及び
・前記周波数ドリフトを決定し、かつ、前記係数が可能な期間中に、計数されたパルス数（Ｎ１）及び前記第１時間基準（ＲＥＦ）の前記サイクル数（Ｍ）に従って前記プログラマブル較正手段を制御する手段（３３）、
を含むことを特徴とするレイアウト。
【請求項３】
前記請求項２に記載のレイアウトであって、
・スタンバイモードに第２発振器（ＯＳＣ２）を断続的にセットするためのスタンバイモード選択手段（ＭＶ）を含み、かつ
・第２発振器（ＯＳＣ２）の動作フェーズ期間中に前記計数フェーズが動作すること、を特徴とするレイアウト。
【請求項４】
前記請求項３に記載のレイアウトであって、
前記スタンバイモード選択手段（ＭＶ）が、少なくとも一つの先行する計数フェーズ中に、第２時間基準（ＲＴＣ）に要求される正確さに従って、及び／又は第１発振器（ＯＳＣ１）のために計数されたパルス数（Ｎ１）に従って、二つの連続する再動作の間の時間間隔を変化させるための手段、
を含むことを特徴とするレイアウト。
【請求項５】
前記請求項１〜４のいずれか一項に記載のレイアウトであって、
計数フェーズ中に、第１発振器（ＯＳＣ１）により発振されたパルス数（Ｎ１）から温度情報を発生させる手段、
を含むことを特徴とするレイアウト。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれか一項に記載のレイアウトであって、
第１温度安定時間基準（ＲＥＦ）に関する較正情報を記憶する手段、
を含むことを特徴とするレイアウト。
【請求項７】
前記請求項１〜６のいずれか一項に記載のレイアウトであって、
前記較正手段が、第１発振器（ＯＳＣ１）の絶対的正確性のための、及び／又は温度に起因する第１発振器（ＯＳＣ１）の周波数ドリフトを補償するための、一定範囲の分割係数を有するプログラマブル周波数分周器、
を含むことを特徴とするレイアウト。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のレイアウトであって、
第２発振器（ＯＳＣ２）が、その第１次温度係数が第１発振器（ＯＳＣ１）における第１次温度係数を有する比率λ.Ｆ１／Ｆ２の範囲内にあるシリコン共振器と、因子λにより前記共振器からの出力信号を除算する周波数分周器とを含み、第２発振器（ＯＳＣ２）の出力信号を発生させること
を特徴とするレイアウト。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載のレイアウトを含むタイムベース。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一項に記載のレイアウトを含む温度計。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか一項に記載のレイアウトを含むタイムピース。
【請求項１２】
以下のステップを含み、時間基準を形成する信号を発生させる方法。
・シリコン発振器を含む第１発信器（ＯＳＣ１）による第１周波数を発生させること、  ・シリコン共振器を含む第２発振器（ＯＳＣ２）により、第１周波数とは異なる第２周波数Ｆ２を発生させること、
・第１発振器(ＯＳＣ１)により出力される第１信号（Ｓ１）と第２発振器（ＯＳＣ２）から出力される前記第２出力信号（Ｓ２）との間の周波数差による第１温度安定時間基準（ＲＥＦ）を発生させること、
・第１発振器（ＯＳＣ１）により出力された信号（Ｓ１）と第１時間基準（ＲＥＦ）との比較による、第１発振器（ＯＳＣ１）により出力された信号（Ｓ１）の温度による周波数ドリフトを決定すること、
・前記ドリフトの値に従って、第２時間基準（ＲＴＣ）を形成する出力信号を発生させるために、第１発振器（ＯＳＣ1）により出力される信号（Ｓ１）の周波数を較正すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はレイアウト、特に時間基準を発生させるように仕組まれたタイムピース用及びタイムベース用等のレイアウト、及び時間基準を発生させる方法に、関する。
【背景技術】
【０００２】
タイムピースの分野において、タイムピースに存在するタイムベースの正確性につき問題が生じており、特にクロノメータにおいては温度に起因する信号の周波数ドリフトを補償するための共振器から出力される信号の較正についての問題が生じている。
【０００３】
最もよく知られたタイムベースは、音叉タイプの３２ｋＨｚ共振器を含み、音叉タイプ３２ｋＨｚ共振器による遮断が、熱特性である第１次熱係数をキャンセルするために選択される。これによって、−２０ｐｐｂ／℃２のドリフトを与える二乗則熱特性を有する時間保持機能が維持される。しかしながら、熱特性によるドリフトは未だに高過ぎて、タイムピースが例えばスイス公認クロノメーター検定協会（ＣＯＳＣ）の規格に従ったクロノメータの特長を実現することのできるように正確なタイムベースは、得られていない。
【０００４】
そのようなドリフトの影響を減じるための様々な解決方法が、時計メーカーによって工夫されている。第１の方法は、温度測定により温度によって生じる狂いを電子的に補償することである。しかしながら、この方法は、適正な温度測定を適用することと初期較正工程の実施とを必要とする。他の方法は、ディー．ランフランチ,イー.ディークストラ,及びディー.エビッシャー著、「年間３秒の正確性を有する、マイクロプロセッサーを基礎とするアナログ腕時計用チップ」スイス電子・微細技術センター,ＩＳＳＣＣ  １９９４年発行（Ｄ．Ｌａｎｆｒａｎｃｈｉ、Ｅ．ＤｉｊｋｓｔｒａとＤ．ＡｅｂｉｓｃｈｅｒによるＡ  ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ−ｂａｓｅｄ  ａｎａｌｏｇ  ｗｒｉｓｔｗａｔｃｈ  ｃｈｉｐ  ｗｉｔｈ  ３−ｓｅｃｏｎｄｓ／ｙｅａｒ  ａｃｃｕａｃｙ、ＣＳＥＭ（Ｓｗｉｓｓ  Ｃｅｎｔｒｅ  ｆｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、ＩＳＳＣＣ  １９９４）なる文献に開示されている。この文献は、ゼロオーダの第１及び第２の熱係数を有するＺＴ−カットクォーツ共振器の使用を採用する方法を、開示する。この場合、約２ＭＨｚといった高周波数で動作する共振器が、周波数が約３２ＫＨｚといった他の、精密性の低いクォーツ共振器における周波数ドリフトが存在するか否かを決定するための時間基準として、使用される。しかしながら、この解決方法は、高い周波数のＺＴクォーツ共振器を付加することが必要となり、そうすると時計システムのコストを押し上げる結果となる。この大きなコストがかかるという問題を解決するために、ＺＴクォーツが、正確性の低い３２ＫＨｚクォーツと組み合わせされて使用され、かつ、ＺＴクォーツを使用する発振器をスタンバイモードに常時切り替えることにより非常に低い平均的なコストを実現するために使用される。タイムピースにおける残留熱に応じて、非常に正確な時間基準が、二つのタイムベースを同調させるために、短期間の間に、定期的に、動作される。しかしながら、この解決方法は、高い温度安定性の周波数を有する高精密な共振器を用いなければならない。また、ＺＴタイプのクォーツ共振器の追加は、製造コスト、及びサイズを増大させることとなり、これらのいずれも望ましくない。
【０００５】
本願と同日に本願出願人により出願されたフランス特許の主題である「集積共振器及びそれを組み込んで成るタイムベース」（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ  ａｎｄ  ｔｉｍｅ  ｂａｓｅｓ  ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ  ｓｕｃｈ  ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ）との表題を有する文献は、シリコン基板に集積された、異なる共振モードを有すると共に異なる周波数を発振する二つの共振器を含むタイムベースが開示されている。これらの共振器それぞれは、温度に起因する非常に高い周波数のドリフトを有する。開示されたこれらの共振器の作動条件において、二つの共振器から出力される信号間の相違は、非常に正確な時間基準を得るために使用されることができ、その温度によるドリフトが非常に小さいことが、見出された。第１次熱係数のキャンセルが、これら二つの共振器の周波数間の相違によって、得られる。第２次熱係数の低減は、基板における二つの共振器の適切な配置によって達成される。そのような共振器に基づいて、クロノメータに適用するに十分であると考えられる程、温度に対して安定し、かつ正確であるタイムベースを組み立てることが可能である。しかしながら、前述の特許出願に示される通り、そのような共振器の周波数が高いので、結局のところ、腕時計のような携帯型にするには、コストの非常に高いタイムベースとなってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それゆえ、この発明の課題は、上述の欠点を克服することであり、特には、シリコン共振器におけるように必ずしも温度安定性を必要としない周波数を有し、しかも周囲の熱的条件に係わらずに正確で低コストのタイムベースを得るために使用されることのできる共振器に基づいたレイアウトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
それゆえ、この発明の主題は、レイアウト、特に、その出力信号が時間基準を形成するように仕組まれたタイムベースのためのレイアウトであって、
出力信号が時間基準を形成するように仕組まれたレイアウトであって、
・周波数Ｆ１のシリコン共振器を含む第１発振器、
・その周波数Ｆ２が前記第１発振器の周波数とは異なるところの、シリコン共振器を含む第２発振回路、
・第１発振器から出力される信号と第２発振回路から出力される信号との差により、第１温度安定時間基準を発生する手段、
・第１発振器により出力される信号と第１温度安定化時間基準とを比較することにより、第１発信器から出力される信号の温度に起因する周波数ドリフトを決定する手段、
・前記ドリフトの値に従って第１発振器から出力される信号の周波数を分周し、第２温度安定時間基準を形成する出力信号を発生するプログラマブル較正手段、
を有することを特徴とするレイアウトである。
【０００８】
この発明のレイアウトは、以下の特徴を有するところの、
・計数フェーズの間に、及び、第１時間基準の既定サイクル数を越えるときに、第１発振器により発振したパルス数を計数する計数手段を含むレイアウト、
・前記周波数ドリフトを決定し、かつ、前記計数が可能な期間中に、計数されたパルス数及び前記第１時間基準の前記サイクル数に従って前記プログラマブル較正手段を制御する手段を有するレイアウト、
・スタンバイモードに第２発振器を断続的にセットするためのスタンバイモード選択手段を含み、かつ第２発振器の動作フェーズ期間中に前記計数フェーズが動作するようにしたレイアウト、
・少なくとも一つの先行する計数フェーズ中に、第２時間基準に要求される正確さに従って、及び／又は第１発振器のために計数されたパルス数に従って、二つの連続する再動作の間の時間間隔を変化させるための手段を有するスタンバイモード選択手段を備えたレイアウト、
・計数フェーズ中に、第１発振器により発振されたパルス数から温度情報を発生させる手段を含むレイアウト、
・第１温度安定時間基準に関する較正情報を記憶する手段を含むレイアウト、
・第１発振器の絶対的正確性のための、及び／又は温度に起因する第１発振器の周波数ドリフトを補償するための、一定範囲の分割係数を有するプログラマブル周波数分周器を有する較正手段を含むレイアウト、
・その第１次温度係数が第１発振器（ＯＳＣ１）における第１次温度係数を有する比率λ.Ｆ１／Ｆ２の範囲内にあるシリコン共振器と、因子λにより前記共振器からの出力信号を除算する周波数分周器とを含み、第２発振器（ＯＳＣ２）の出力信号を発生させる第２発振器を含むレイアウト、
である。
【０００９】
この発明の他の主題は、時間基準を形成するために仕組まれた信号発生方法であり、以下のようなステップ、すなわち
・シリコン共振器を含む第１発振器により第１周波数を発生させること、
・比率Ｆ２０／λ．Ｆ１０を乗じられた前記第１発振器の共振器における第１次熱係数とほぼ等しい第１次熱係数を有するところの、シリコン共振器を含む第２発振器により、第１周波数とは異なる第２周波数を発生させること、
・前記後者を因子λで除算した後に、前記第１発振器により出力される信号と第２発振器から出力される信号との周波数差による第１温度安定時間基準を発生させること、
・第１発振器により出力された信号と第１時間基準との比較による、第１発振器により出力された信号の温度による周波数ドリフトを決定すること、
・前記ドリフトの値に従って、第２時間基準を形成する出力信号を発生させるために、第１発振器により出力される信号の周波数を較正すること、
を含む。
【発明の効果】
【００１０】
この発明は、ＣＯＣＳの要求を満足させるに十分に正確な基準時刻を、簡単な方法で、シリコン共振器を使用して、発生させるために前記した各種の特徴を有する。特にこの発明は、高い正確性を有する複数の共振器を必要とせず、また、ＺＴクォーツ共振器のような大きな熱的に安定な複数の共振器を必要としない。これらは、高価であり、タイムベースのサイズを大きくしてしまい、タイムベースの製造を複雑化させる。さらに、シリコン共振器の実装は、この発明に係るデバイスを様々に適用すること、特にシリコン集積回路を使用する既存のもの、例えば、ハンドヘルド・コンピュータ、パーソナルデジタルアシスタントや他の小型電子デバイスに使用することの考慮を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の他の特徴と利点とは、単なる例として与えられている以下の記述及び添付図面の参照により、明らかになる。
【００１２】
図１は、各々シリコン共振器を含む二つの発振器から出力される異なる信号の周波数差を使用したタイムベースの概略図である。この図において、第１発振器ＯＳＣ１は、発振器ＯＳＣ２より低い周波数で動作する。第２発振器の出力側に、第２発振器ＯＳＣ２に付随して設けられたところの、整数λにより周波数を除算する周波数分周器ＤＩＶ２が設けられる。因子λによる周波数分周の後に、第１発信器ＯＳＣ１から出力される信号Ｓ１と第２発振器ＯＳＣ２から出力される信号Ｓ２との周波数差が、時間基準ＲＥＦを形成し、その周波数は、周波数間の比が第１次熱係数の比率の逆数であるならば、安定である。
【００１３】
上述の単純な利用形態において開示されたように、もしも二つの発振器ＯＳＣ１，ＯＳＣ２が上述の条件を満足するように選択されるならば、時間基準ＲＥＦのための第１次熱係数のキャンセルが実現され、それ故に、二つの発振器が広い熱ドリフトを示してるにしても、安定な周波数差が得られる。
【００１４】
実際には、第１発振器ＯＳＣ１の周波数がＦ１であると、第１近似として、周波数Ｆ１は以下のようである。
【００１５】
Ｆ１（ΔＴ）＝Ｆ１０＊（１+α１＊ΔＴ）
ただし、ΔＴは温度変数であり、α１は発振器ＯＳＣ１における共振器の第１次熱係数であり、Ｆ１０はその固有周波数である。
【００１６】
そして、第２発振器の周波数がＦ２であると、第１近似として、周波数Ｆ２は以下のようである。
【００１７】
Ｆ２（ΔＴ）＝Ｆ２０＊（１＋α２＊ΔＴ）
ただし、α２は発振器ＯＳＣ２の第１次熱係数であり、Ｆ２０はその固有周波数であり、また、次の条件が満足される。
【００１８】
λ＊α１＊Ｆ１０＝α２＊Ｆ２０
よって、第２発振器ＯＳＣ２の周波数を因子λで除算すると、以下に示される周波数Ｆ’２が得られる。
【００１９】
Ｆ’２（ΔＴ）＝Ｆ２（ΔＴ）／λ
＝（Ｆ２０／λ）＊（１＋α２＊ΔＴ）
＝（Ｆ１０＊α１／α２）（１＋α２＊ΔＴ）
さらに、Ｆ’２とＦ１との差により、周波数ＦＲが以下のように得られる。
【００２０】
ＦＲ（ΔＴ）＝Ｆ’２（ΔＴ）−Ｆ１（ΔＴ）＝Ｆ１０＊（α１−α２）／α２
すなわち、高次熱係数を無視することによって、温度に依存しない周波数が、時間基準ＲＥＦとなる周波数である。既述したように、前述の特許出願にも、周波数差ＦＲの第２次熱係数をキャンセルし、又は、大幅に減少させる手段が開示されている。
【００２１】
図２は、既に記述した原理を使用した、特にタイムベースにおけるレイアウトを図示する。レイアウトは、第２発振器ＯＳＣ２より低い周波数で動作する第１発振器ＯＳＣ１を含む。プログラマブル較正手段が、第１発振器ＯＳＣ１の出力について作動し、第１発振器ＯＳＣ１によって出力される信号Ｓ１の周波数のプログラマブル分周を実行し、かくしてタイムベースにおける時間基準ＲＴＣの出力を発生させる。プログラマブル較正手段は、図２の例のように、第１発振器によって出力された信号Ｓ１の要素Ｎによって周波数を分周するプログラマブル分周器により、実行される。
【００２２】
第２分周器ＤＩＶ２は第２発振器ＯＳＣ２の出力について作動し、整数λによる周波数分周を実行し、周波数分周を基礎にして第１発信器ＯＳＣ１からの出力Ｓ１との差が第１時間基準ＲＥＦを形成する。既述したように、発振器は、少なくとも信号ＲＥＦを示す第１次熱係数が０となるように、選択される。この方法においては、第１時間基準ＲＥＦの周波数は温度安定である。
【００２３】
この発明におけるタイムベースは、初期較正フェーズにおいて使用される較正ブロックＣＡＬを含み、そしてそれは較正フェーズ外の通常の操作において較正から得られるデータを記憶しておくために使用される。
【００２４】
この較正ブロックＣＡＬはコントロールブロックＣＴＲＬに結合され、コントロールブロックＣＴＲＬの機能は、第１の低消費の発振器ＯＳＣ１に結合したプログラマブル分周器ＤＩＶ１を制御すること、である。このために、このコントロールブロックは、第１発振器から出力される信号Ｓ１、安定参照信号ＲＥＦ、及び較正フェーズで生じて較正ブロックに記憶されたデータＤＣＡＬを使用する。また、このコントロールブロックＣＴＲＬはまた、継続的に動作している発振器ＯＳＣ１と共に、スタンバイモードに切り替えるための、又は発振器ＯＳＣ２を復帰作動させるための制御信号ＭＶを発生する。
【００２５】
レイアウト操作原理と様々な態様とが、以下に詳細に述べられる。
【００２６】
較正ブロックＣＡＬは、安定な時間基準ＲＥＦの値をメモリに蓄える。この値は、初期較正フェーズで得られ、その初期較正フェーズの間にこの安定な基準が極めて正確な外部基準と比較される。例えば、ｐｐｍ（１０−６）の正確性を得るために１０６に等しい数である安定な基準ＲＥＦの所与のパルス数を係数するために外部基準と関連して必要とされる時間を測定することによって、これが達成される。
【００２７】
安定な基準周波数ＲＥＦの値は、計数されたパルスの数と外部基準を使用して測定された較正時間との比率を計数することによって得られる。このように、もし較正時間が１．８７２Ｓであれば、安定な基準周波数は、１０６／１．８７２＝０．５３４ＭＨｚとなるであろう。要求された測定精度に応じて、パルスの数はより高くなるが、較正時間が比例して長くなるだろう。
【００２８】
較正によって得られた安定な基準周波数ＲＥＦの値は、較正ブロックＣＡＬの中に、例えば、約１ｐｐｍの正確性を以って蓄積される。測定の正確性に不利な影響を与えることなしに、初期の較正が、周囲の温度でなされる。なぜなら、安定な基準ＲＥＦの温度ドリフトはとても低いからである。前記基準周波数の値は、タイムベースの較正フェーズ外の通常の操作においても利用可能であるように、較正ブロックＣＡＬに不揮発性の方法で、蓄えられる。
【００２９】
コントロールブロックＣＴＲＬは、第１発振器ＯＳＣ１の出力信号Ｓ１と安定な基準信号ＲＥＦとから、前記較正手段を制御する制御信号を発生させるために、較正情報を利用する。図２の例において、この制御信号は、第１発振器ＯＳＣ１による出力で動作する第１プログラマブル分周器ＤＩＶ１における除数因子Ｎを調整するために、使用される。
【００３０】
制御信号が決定される方法が、図３における流れ図によって示される。この流れ図において、計数フェーズがあり、この計数フェーズの間に、第１発振器ＯＳＣ１によって出力されたパルスと安定な基準ＲＥＦのパルスとが平行して計数される。
【００３１】
この決定過程が、ステップ３０において、第２発振器ＯＳＣ２が、コントロールブロックＣＴＲＬによって発生した再起動信号ＭＶによって再起動するときに、開始する。前記安定な基準ＲＥＦは、引き続くフェーズのため有用である。引き続いてリセットステップ２０となり、そのリセットステップ２０の間に、安定基準ＲＥＦのパルスを計数する計数器ＮＲの値が０にリセットされ、計数フェーズの終わりの指示ＥＮＤフラグがＮＯにセットされ、そして、第１発振器ＯＳＣ１により出力された信号Ｓ１のパルスを計数する計数器の値Ｎ１が０にリセットされる。
【００３２】
安定な基準ＲＥＦの期間に対応した待ち時間（ステップ２２）の後において、予め定められた値Ｍより計数器の値ＮＲが小さいことがステップ２３での比較の後に確認されたときに、計数器の値ＮＲがステップ２１で増加する。値Ｍは、計数フェーズの期間と定義できる安定な基準ＲＥＦのパルスの数に、対応する。計数器の値ＮＲが値Ｍに達すると、安定な基準ＲＥＦのパルスを計数するプロセスがステップ２４で終了し、そのステップ２４でＥＮＤフラグがＹＥＳにセットされ、その信号ＹＥＳは計数フェーズの終了を示す。ステップ２４で計数フェーズが終了すると、第２発振器ＯＳＣ２が、ステップ３１で、第２発振器をセットするために信号ＭＶを発生することによって、スタンバイモードにリセットされる。
【００３３】
上記されたステップ２１、２２、２３が進行している間に、信号Ｓ１の期間に相当する待ち時間（ステップ１２）の後に、計数フェーズが終了していない事実がＥＮＤフラグの値を検知することにより検出されるときに、計数器の値Ｎ１がステップ１１で増加される。
【００３４】
しかしながら、もし、ＥＮＤフラグの値が計数フェーズの終了を示すなら、ステップ３３にて、分周器ＤＩＶ１をプログラムするように企図された除算因子の値Ｎが、初期較正により得られた周波数基準値ＦＲで乗じると共に計数が行われているときの周波数基準のサイクル数Ｍで除算された低消費発振器のパルス数Ｎ１であるとして、決定される。
【００３５】
周波数Ｆ’１の信号はそれゆえ、プログラマブル分周器の出力で、以下のようにして得る。
【００３６】
Ｆ’１＝Ｆ１／Ｎ＝（Ｆ１／Ｎ１）＊（Ｍ／ＦＲ）
ただし、周波数１Ｈｚの信号は秒を与える。
【００３７】
もし、今、第１発振器ＯＳＣ１のある特定時間における周波数Ｆ１が増加すれば、計数されたパルス数Ｎ１が増加し、分周器ＤＩＶ１に適用される除数要素の値Ｎが比例して大きくなる。前記値を有する第１分周器ＤＩＶ１のそのようなプログラミング後に、デバイスによって出力された時間基準ＲＴＣは、再調整される。
【００３８】
第１発振器ＯＳＣ１において例えば約百万パルスを計数するように、安定な基準ＲＥＦのための予め定められたパルス数Ｍが、選択される。このパルスの数は、タイムベースに要求される正確性によって、調整されなければならないが、パルス数が多きければ大きいほど得られる正確性が大きくなり、他方、デバイスのコストが大きくなる。
【００３９】
この発明によるデバイスのコストを減じるために、最も低い周波数で動作する発振器ＯＳＣ１のみが半永久的に作動する。有利な態様に従えば、第２発振器ＯＳＣ２が、周期的にスタンバイモードにセットされる。安定な基準ＲＥＦはそれ故に、発振器ＯＳＣ２が作動している操作モードにおいてのみ使用される。
【００４０】
これは、デバイスのコストを大幅に減少させる。約１ＭＨの低消費発振器の周波数と約１００ＫＨｚの周波数差とにより、１０秒の初期較正が、正確な周波数基準ＲＥＦを得るために必要であるが、永久的な出力を有する発振器ＯＳＣ１の百万サイクルを計数するのはたったの１秒である。その結果として、１ｐｐｍの正確さで秒を刻むタイムピースが実現される。
【００４１】
この発明におけるデバイスに関して、例えばタイムピースに組み込まれる装置には熱による遅れが生じることがあり、その場合には、高周波数発振器の再起動の比率が決定される。共振器における熱ドリフトの高い値（約３０ｐｐｍ／℃）のために、除数因子Ｎの再調整を温度変化における少なくとも１０℃毎に行う必要がある。約１℃／分の温度慣性がある場合には、６秒毎に高周波数発振器ＯＳＣ２を１秒間再起動することが必要になり、その結果、二つの発振器が永久的に動作するデバイスに比べると、６の因子によりシステムを操作するに要する消費電力を低減することができる。
【００４２】
共振器を正確に製造することによって、絶対的な正確性を要求される周波数基準は±０．０５％となる。±１５℃の温度範囲にわたる３０ｐｐｍ／℃のドリフトは、全体的な同様のドリフトを生じる。それゆえ、もし、永久的に動作する発振器ＯＳＣ１の周波数値の９９．１％と１００．１％との間にある除算因子を発生させることのできるプログラマブル分周器ＤＩＶ１が使用されるならば、絶対的な正確性及び温度変化に対する補償が、共振器における如何なる事前の調整を要することなく、達成される。
【００４３】
さらに、温度安定時間基準ＲＥＦと（もし、第２熱係数の影響が無視されるならば）温度に対する良好な線形性を示す第１発振器ＯＳＣ１の出力信号とを適用しているから、永久的に作動する第１発振器ＯＳＣ１の周波数値は発振器における温度についての直接的表示となり、これは、良好な直線性をもって、デジタル信号として１℃につき約１／３０の正確性となる。
【００４４】
この場合において、較正フェーズにおいて、初期温度Ｔ０を測定し、かつ、予め定められたパルス数Ｍの範囲内でこの温度における第１発信器ＯＳＣ１のパルス数Ｎ１０を計数することが、必要である。この計数プロセスは、通常の動作モードにおいて較正フェーズ外で使用される既述した計数フェーズと同様である。これらの初期値Ｔ０及びＮ１０は、基準周波数ＦＲと同様に、不揮発性の状態で較正ブロックに格納される。通常の動作においては、第１発振器の出力信号Ｓ１であるパルス数Ｎ１から各係数フェーズの後に温度が、以下の式に従って得られる数Ｎ１の関数として、再評価される。
【００４５】
Ｔ＝Ｔ０＋（Ｎ１−Ｎ１０）／（Ｎ１０＊α１）
好適には、コントロールブロックＣＴＲＬは、温度差ΔＴ＝Ｔ−Ｔ０を決定し、かつ、図３中の破線で示されたステップ３５に従って以下の式によるこの温度差値を発生される手段を有する。
【００４６】
ΔＴ＝（Ｎ１−Ｎ１０）／（Ｎ１０＊α１）
以上の考察からすると、この発明は様々に変形し、広範囲に応用することができる結果となる。つまり、この発明は温度計型装置内における温度情報を使用することによりこの温度情報を利用し、又は発振器ＯＳＣ２のスタンバイフェーズ／動作フェーズの継続期間を制御するためにこの情報を好適に単に利用することができ、それ故にこの発明に係るデバイスのコストを最小にすることができる。
【００４７】
かくして、図３に示されるように、スタンバイモードと引き続く再起動との切り替えの間における時間間隔は、第１発振器ＯＳＣ１の出力信号Ｓ１のパルス数に相当する待ち受け時間（ステップ３２）の値τＶにより決定される。この値は、固定されることができ、この場合、時間基準ＲＴＣについて要求される正確性及び可能な最大熱ドリフトに応じて、決定される。この値はまた、例えば図３におけるステップ４０により示唆される例に従って、較正因子Ｎにより測定された周波数ドリフトについての線形予測法により、又は直接的に、ステップ１３の後に引き続いて計数されるように値Ｎ１から、各係数フェーズの後に決定されることもできる。
【００４８】
結論として、これまで説明されたこの発明は、タイムベースに適用するのみならず、高い正確性の要求される温度計タイプの装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、前記単なる実施例として開示されたタイムベースの概要図である。
【図２】図２は、この発明に従ったタイムベースの概略図である。
【図３】図３は、この発明に従ったレイアウトの中に含まれるコントロールボックスＣＴＲＬの操作を記述する流れ図である。
【図１】
2007500479.tif 000003
【図２】
2007500479.tif 000004
【図３】
2007500479.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成18年1月17日(2006.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力信号が時間基準を形成するように仕組まれたレイアウトであって、
・周波数Ｆ１と固有周波数Ｆ１０とのシリコン共振器を含む出力信号（Ｓ１）を発生する第１発振器（ＯＳＣ１）、
・第２発振器（ＯＳＣ２）を含むと共に、第１発振器（ＯＳＣ１）における共振器の周波数とは異なる周波数Ｆ２及び固有周波数Ｆ２０のシリコン共振器を含む発振回路、
・前記第１発振器（ＯＳＣ１）における共振器の第１次熱係数α１を内包すると共にλが比例因子である比率λ．Ｆ１０／Ｆ２０における第１次熱係数α２を示すと共に、前記発振回路の出力信号（Ｓ２）を発生し、前記λで前記第２発振器（ＯＳＣ２）による出力信号の周波数Ｆ２を除算する除算器を含む発振回路を含む共振器、
・第１発振器（ＯＳＣ１）から出力される信号（Ｓ１）と発振回路から出力される信号（Ｓ２）との周波数差による、第１温度安定時間基準（ＲＥＦ）を発生する手段、
・第１発振器（ＯＳＣ１）により出力される信号（Ｓ１）の温度による周波数ドリフトを、第１発振器（ＯＳＣ１）から出力される信号（Ｓ１）と前記第１温度安定時間基準（ＲＥＦ）と比較することにより、決定する手段、
・前記ドリフトの値に従って第１発振器（ＯＳＣ１）から出力される信号（Ｓ１）の周波数を分周し、第２温度安定時間基準（ＲＴＣ）を形成する前記出力信号を発生するプログラマブル較正手段（ＤＩＶ１）、
を有することを特徴とするレイアウト。
【請求項２】
前記請求項１に記載のレイアウトであって、
・計数フェーズの間に、及び、第１時間基準（ＲＥＦ）の既定サイクル数（Ｍ）を越えるときに、第１発振器（ＯＳＣ１）により発振したパルス数（Ｎ１）を計数する計数手段（１０，１１，１２，１３）、及び
・前記周波数ドリフトを決定し、かつ、前記係数が可能な期間中に、計数されたパルス数（Ｎ１）及び前記第１時間基準（ＲＥＦ）の前記サイクル数（Ｍ）に従って前記プログラマブル較正手段を制御する手段（３３）、
を含むことを特徴とするレイアウト。
【請求項３】
前記請求項２に記載のレイアウトであって、
・スタンバイモードに第２発振器（ＯＳＣ２）を断続的にセットするためのスタンバイモード選択手段（ＭＶ）を含み、かつ
・第２発振器（ＯＳＣ２）の動作フェーズ期間中に前記計数フェーズが動作すること、を特徴とするレイアウト。
【請求項４】
前記請求項３に記載のレイアウトであって、
前記スタンバイモード選択手段（ＭＶ）が、少なくとも一つの先行する計数フェーズ中に、第２時間基準（ＲＴＣ）に要求される正確さに従って、及び／又は第１発振器（ＯＳＣ１）のために計数されたパルス数（Ｎ１）に従って、二つの連続する再動作の間の時間間隔を変化させるための手段、
を含むことを特徴とするレイアウト。
【請求項５】
前記請求項１〜４のいずれか一項に記載のレイアウトであって、
計数フェーズ中に、第１発振器（ＯＳＣ１）により発振されたパルス数（Ｎ１）から温度情報を発生させる手段、
を含むことを特徴とするレイアウト。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれか一項に記載のレイアウトであって、
第１温度安定時間基準（ＲＥＦ）に関する較正情報を記憶する手段、
を含むことを特徴とするレイアウト。
【請求項７】
前記請求項１〜６のいずれか一項に記載のレイアウトであって、
前記較正手段が、第１発振器（ＯＳＣ１）の絶対的正確性のための、及び／又は温度に起因する第１発振器（ＯＳＣ１）の周波数ドリフトを補償するための、一定範囲の分割係数を有するプログラマブル周波数分周器、
を含むことを特徴とするレイアウト。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のレイアウトを含むタイムベース。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のレイアウトを含む温度計。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のレイアウトを含むタイムピース。
【請求項１１】
以下のステップを含み、時間基準を形成する信号を発生させる方法。
・固有周波数Ｆ１０のシリコン共振器を含む第１発振器（ＯＳＣ１）による、第１周波数Ｆ１の、第１出力信号（Ｓ１）を発生させること、
・前記第１発振器（ＯＳＣ１）の共振器における第１次熱係数α１と共に比率λ．Ｆ１０／Ｆ２０における第１次熱係数α２を示すと共にλが比例因子であるところの、固有周波数Ｆ２０のシリコン共振器を含む第２発振器（ＯＳＣ２）により、第１周波数とは異なる第２周波数Ｆ２を発生させること、
・前記第２発振器（ＯＳＣ２）により出力される信号の周波数Ｆ２を前記因子λで除算して第２出力信号（Ｓ２）を発生させること、
・第１発振器(ＯＳＣ１)により出力された第１信号（Ｓ１）と前記第２出力信号（Ｓ２）との間の周波数相違による第１温度安定時間基準（ＲＥＦ）を発生させること、
・第１発振器（ＯＳＣ１）により出力された信号（Ｓ１）と第１時間基準（ＲＥＦ）との比較による、第１発振器（ＯＳＣ１）により出力された信号（Ｓ１）の温度による周波数ドリフトを決定すること、
・前記ドリフトの値に従って、第２時間基準（ＲＴＣ）を形成する出力信号を発生させるために、第１発振器（ＯＳＣ1）により出力される信号（Ｓ１）の周波数を較正すること。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
それゆえ、この発明の主題は、レイアウト、特に、その出力信号が時間基準を形成するように仕組まれたタイムベースのためのレイアウトであって、
出力信号が時間基準を形成するように仕組まれたレイアウトであって、
・周波数Ｆ１のシリコン共振器を含む第１発振器、
・第２発振器を含むと共に、第１発振器における共振器の周波数とは異なる周波数Ｆ２を有するシリコン共振器を含み、前記第１発振器における共振器の第１次熱係数α１を内包する比率λ．Ｆ１０／Ｆ２０における第１次熱係数α２を示すと共に、前記Ｆ１０及びＦ２０がそれぞれ第１共振器及び第２共振器の固有周波数である発振回路、
・第２発振器から出力される信号である周波数Ｆ２を因子λで除算する周波数分周器を含み、出力信号を発生する発振回路、
・第１発振器から出力される信号と発振回路から出力される信号との周波数差により、第１温度安定時間基準を発生する手段、
・第１発振器により出力される信号と第１温度安定化時間基準とを比較することにより、第１発信器から出力される信号の温度に起因する周波数ドリフトを決定する手段、
・前記ドリフトの値に従って第１発振器から出力される信号の周波数を分周し、第２温度安定時間基準を形成する出力信号を発生するプログラマブル較正手段、
を有することを特徴とするレイアウトである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明のレイアウトは、以下の特徴を有するところの、
・計数フェーズの間に、及び、第１時間基準の既定サイクル数を越えるときに、第１発振器により発振したパルス数を計数する計数手段を含むレイアウト、
・前記周波数ドリフトを決定し、かつ、前記計数が可能な期間中に、計数されたパルス数及び前記第１時間基準の前記サイクル数に従って前記プログラマブル較正手段を制御する手段を有するレイアウト、
・スタンバイモードに第２発振器を断続的にセットするためのスタンバイモード選択手段を含み、かつ第２発振器の動作フェーズ期間中に前記計数フェーズが動作するようにしたレイアウト、
・少なくとも一つの先行する計数フェーズ中に、第２時間基準に要求される正確さに従って、及び／又は第１発振器のために計数されたパルス数に従って、二つの連続する再動作の間の時間間隔を変化させるための手段を有するスタンバイモード選択手段を備えたレイアウト、
・計数フェーズ中に、第１発振器により発振されたパルス数から温度情報を発生させる手段を含むレイアウト、
・第１温度安定時間基準に関する較正情報を記憶する手段を含むレイアウト、
・第１発振器の絶対的正確性のための、及び／又は温度に起因する第１発振器の周波数ドリフトを補償するための、一定範囲の分割係数を有するプログラマブル周波数分周器を有する較正手段を含むレイアウト、
である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
図１は、各々シリコン共振器を含む二つの発振器から出力される異なる信号の周波数差を使用したタイムベースの概略図である。この図において、第１発振器ＯＳＣ１は、発振器ＯＳＣ２より低い周波数で動作する。第２発振器の出力側に、第２発振器ＯＳＣ２に付随して設けられたところの、整数λにより周波数を除算する周波数分周器ＤＩＶ２が設けられる。これら二つの要素は、協同して発振回路（図１及び図では、破線で示される。）を形成する。因子λによる周波数分周の後に、第１発信器ＯＳＣ１から出力される信号Ｓ１と第２発振器ＯＳＣ２から出力される信号Ｓ２との周波数差が、時間基準ＲＥＦを形成し、その周波数は、周波数間の比が第１次熱係数の比率の逆数であるならば、安定である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
Ｆ２（ΔＴ）＝Ｆ２０＊（１＋α２＊ΔＴ）
ただし、α２は発振器ＯＳＣ２における共振器の第１次熱係数であり、Ｆ２０はその固有周波数であり、また、次の条件が満足される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007500479.tif 000006
【国際調査報告】
2007500479.tif 000007
2007500479.tif 000008
2007500479.tif 000009
2007500479.tif 000010
2007500479.tif 000011
2007500479.tif 000012