[发明专利]温度补偿计时信号发生器

说明书

技术领域

本发明涉及温度补偿计时信号发生器。更具体地说，本发明涉及这样的计时信号发生器：其中使用脉冲抑制和/或脉冲注入来补偿温度变化。

背景技术

计时信号发生器是已知的。它们包括提供计时信号的振荡器。振荡器通常包括用于稳定振荡频率的石英晶体谐振器。尽管在原理上，石英晶体振荡器非常精确，但是已知，它们的精确度会受到温度的不利影响。石英晶体基本像机械谐振器那样执行操作，温度方面的任何变化都会导致其发生极为轻微的膨胀或收缩，从而改变谐振频率。为了克服谐振频率变化的问题，已知现有技术提供了多种方法。

图1是现有技术计时器的功能图，该计时器包括石英晶体控制的振荡器1、一系列二进制除法器(触发器)2以及步进电动机3，该电动机被设置为驱动采取表针形式的计时器的显示装置4。在此计时器中，石英晶体通常为32’768Hz石英晶体音叉谐振器。32’768等于2¹⁵。因此，除法链可包括十五个二进制除法器，以便该链的输出频率为1Hz，适合于驱动步进电动机3。

32’768Hz石英晶体音叉谐振器一般通过这样的方式分割：当根据温度绘制频率时，定义以25℃为中心的抛物线。换言之，石英晶体音叉谐振器在室温下接近标称频率谐振，但是当温度从室温升高或降低时，谐振速度便降低。32’768Hz音叉谐振器的一般抛物线系数为-0.04ppm/℃²。

已知配备有温度传感器并且能够补偿温度变化的计时器。专利文献US 3,895,486描述了一种温度补偿计时设备，以及温度补偿方法。这种被称为抑制补偿的特定方法被用于降低计时信号的频率。为实现此方法，必须专门将石英晶体谐振器制造为运行稍快。脉冲抑制补偿包括：使除法链以定期的间隔(例如，10秒或1分钟)跳过少量的周期。每次跳过的周期数取决于温度并且借助所设计的查找表来确定。

另一公知的用于补偿温度变化的方法是脉冲注入补偿。与抑制补偿相反，注入补偿通过增加计时信号的频率来工作。例如，如专利文献US 3,978,650中所述，注入补偿包括：将额外的校正脉冲纳入(注入)通过二进制除法器链馈入的数字信号内。再次，注入的脉冲数借助温度传感器和所设计的查找表确定。

抑制补偿和注入补偿均与定量误差关联。定量误差源自不可能仅增加或抑制零点几个脉冲这一事实。当振荡器的频率为f时，定量将分辨率限制为1秒1/f。如果谐振器的振荡频率为f＝32768Hz，则分辨率不高于30.5ppm，从而产生大约±15ppm的误差。为了获取例如1ppm的分辨率，有必要在至少一百万个周期上进行补偿。在32768Hz谐振器的情况下，这意味着至少等待31秒才能应用抑制或注入补偿。因此，通过此类补偿，从二进制除法器链2输出的1Hz频率容易稍微偏离其标称频率，一直到第30个脉冲，然后在第31个脉冲处将累积误差作为整体进行补偿。这对于作为时间积分仪的手表而言不是问题。但是，例如在计时信号发生器的实例中，每个单独的脉冲的精确度应该高于1ppm。在这种情况下，上述温度补偿法并不令人满意。因此，本发明的目标是提供这样一种信号发生器：即，其中每个单独的振荡被进行热补偿。

发明内容

本发明通过提供根据所附权利要求1所述的温度补偿计时信号发生器来实现上述目标。

根据本发明，温度补偿计时信号发生器执行抑制补偿和/或注入补偿以提供每个时间单位脉冲的持续时间的粗略热补偿，并且该信号发生器进一步执行“小数抑制”作为内插法，以允许校正与抑制和/或注入补偿关联的定量误差。

附图说明

通过阅读以下仅借助非限制性实例给出的描述，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，下面的描述参考附图做出，其中：

-图1是现有技术时钟的基本功能图，该时钟包括时基和分频器，以及电动机和通过分频器驱动的时间指示装置；

-图2是示出石英晶体音叉谐振器和RC振荡器的频率的温度依存性的图表；

-图3是示出根据本发明的特定实施例的温度补偿计时信号发生器的基本功能框图；

-图4是示出图3中的温度补偿计时信号发生器的备选实现的详细功能框图；

-图5是示出温度补偿对作为图4中的计时信号发生器的输出提供的计时信号的效应的时序图。

具体实施方式