DE2326899A1 - Elektronische zeitmessvorrichtung - Google Patents

Description

TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED
13500 North Central Expressway
Dallas» Texas, V₀St₀Ao

Elektronische Zeitmeßvorrichtung

Die Erfindung "bezieht sich auf eine elektronische Zeitmaß-" vorrichtung und insbesondere auf eine elektronische Armband» uhr mit einer Flüssigkristallanzeige_o Zur Erzeugung des Frequenznormals wird ein Hochfrequenzoszillator verwendete Die Frequenz des Oszillators wird unter Verwendung bipo·= larer integrierter Schaltungselemente so geteilt_p dai3 ein Systemtakt mit einer Frequenz von 1 Hertz entsteht» Als integrierte Schaltungen ausgeführte bipolare Zahler.und Decodier» und Ansteuerlogikschaltungen legen Ansteuersignale an die Flüssigkristallanzeige_o

Elektronisch gesteuerte Kleinleistungs-Zeitmeßvorrichtungen sind In der Literatur beschrieben wordene So wird bei» spielsweise eine derartige Vorrichtung in der US-PS 3 5βθ beschrieben* Es ist auch beispielsweise in der US-PS 3 505 bereits vorgeschlagen worden ₉ Flüssigkristallanzeigen In einer In Festkörperbauweise ausgeführten Uhr zu verwenden. Beim Versuch, eine kommerzielle elektronische Armbanduhr mit Flüssigkristallanzeige herzustellen₈ haben sich Jedoch

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zahlreiche technische Schwierigkeiten ergebene Eine dieser Schwierigkeiten besteht darin₉ eine ausreichende Flüssigkristalllebensdauer zu erzielen^ wenn an die Flüssigkristallelektroden Gleichspannungen angelegt werden« Gegenwärtig kann eine ausreichende Lebensdauer bei Verwendung von Wechselspannungen erzielt werden₉ doch ist die Schwierigkeit bei Gleichspannungsausführungen immer noch vorhanden» Auch zeigen derseitige elektronische Uhren typischerweise nur Stunden₅ Minuten und Sekunden an» Es ist schwierig eine Uhr herzustellen₉ die eine Datumsanzeige aufweist, die leicht eingestellt werden kann₉ bei der also beispielsweise nach einer Erhöhung des Datums die Zeit zurückgestellt werden kann₉ ohne daß erneut das Datum fortgeschaltet wird»

Es ist vorgeschlagen worden_p die COMS=Technologie (Techno= logie mit komplementären MetalX-Oxid-Halbleitern) mit Flüssigkristallanzeigen in erster Linie wegen der Energie= einsparungsmö'glichkeiten solcher Ausführungen zu verwenden„ Es können jedoch bei Anwendung der bipolaren Technologie beim Aufbau der Schaltungslogik gewisse Vorteile erzielt werden_s doch geben die ohne weiteres verfügbaren Batteriequellen Spannungen in der Größenordnung von einem YoIt abj und es ist äußerst schwierige Logikschaltungen mit bipolaren integrierten Schaltungen bei Verwendung solcher Spannungswerte aufzubauen,, Zusätzlich© Einschränkungen werden infolge der sich aus der Integration ergebenden Anforderungen auferlegt ₉ die in erster Linie darin bestehen., daß es schwierig ist,""bei integrierten Schaltungen große Widerstände zu erhalten»

Mit Hilfe der Erfindung soll demnach eine elektronisch gesteuerte Zeitmeßvorrichtung mit einer Flüssigkristallanzeige geschaffen werden, die eine angemessene Lebensdauer

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"bei herkömmlichen Batteriequellen aufweist. Ferner soll ait Hilfe der Erfindung die Zeitmeßvorrichtung mit bipolaren integrierten Logikschaltungen aufgebaut sein₉ die aus einer Gleichspannungsquelle von einem Volt gespeist werden können» Ferner soll Hit Hilfe der Erfindung eine elektronisch gesteuerte Zeitmeßvorrichtung geschaffen werden, die einen quarzgesteuerten Oszillator enthält, der bei Spannungswerten in der Größenordnung von einem Volt arbeiten kann_o Die mit Hilfe der Erfindung zu schaffende Zeitmeßvorrichtung soll eine Flüssigkristallanzeige enthalten_s die von einer bipolaren integrierten Schaltungsanordnung gesteuert wird_? wobei die Anzeige die Möglichkeit der Datumsanzeige aufweist und Rückstell-Logikeinrichtungen aufweist_s die die Zeitrückstellung ohne Erhöhung des Datums ermöglichen=.

Wach der Erfindung enthält die Zeitmeßvorrichtung eine batteriebetriebene bipolare integrierte Schaltung zum Regeln der Zeitanzeige mit Anordnungen zum Anzeigen und unabhängigen Einstellen des Kalenderdatums, Es sind Logikanordnungen enthalten, die die Zähler derart miteinander verbinden ₉ daß die Ausgangssignale Sekunden, Minuten, Stunden und Kalendertagen entsprechen„ An die Datumsanzeige sind Zeiteinstelleinrichtungen angekoppelt, mit deren Hilfe der Stand jedes Kalenderabschnitts unabhängig von den restlichen Kalenderabschnitten wahlweise erhöht v/erden kann. Ein quarzgesteuerter Oszillator erzeugt eine Mutterfrequenz„ Diese Frequenz wird an einen Frequenzteiler angelegt, der einen Wechselzähler aus Flip-Flop-Kippschaltungen enthält und der die Erzeugung eines Systemtaktsignals mit einer Frequenz von einem Hertz bewirkt. Die Flip-Flop-Kippschaltungen enthalten jeweils bipolare Transistoren in einer Schaltungsanordnung, die mit

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Spannungsquellen arbeitet, die Spannungen in-der Größen» Ordnung von einem Volt liefern» Das Systemtaktsignal wird an eine Reihe von Zählern und eine Decodierlogik angelegt, damit Signale zum Ansteuern von Schaltungsanordnungen zum Anlegen an eine Flüssigkristallanzeige erzeugt werden» Es sind Schaltungseinrichtungen zur Erzeugung von Stromquellen anstelle von externen Widerständen mit hohen Widerstandswerten vorgesehen» Die Stromquellen sind geregelt, und sie enthalten Bezugseinrichtunge.n zur Festlegung eines vorgewählten konstanten Strom-'werts sowie an die Bezugseinrichtungen angekoppelte Transistorvorrichtungen zur Aufrechterhaltung der Stromwerte im wesentlichen unabhängig von Schwankungen der Last und der Spannungsquelle. Ein Gleichspannungswandler liefert eine Gleichspannung von etwa 15 Volt zur Aktivierung des Flüssigkristallmaterials» Die Ansteuerschaltungsanordnung enthält Einrichtungen zum Anlegen der Spannung an den Flüssigkristall entweder in Phase oder phasenverschoben. In der bevorzugten Ausführungsform wird aus der Frequenzteilerstufe ein Signal mit einer Frequenz von 32 Hz erhalten und an die Ansteuerschaltung angelegt,, Im Betrieb mit verschobener Phase wird an den Flüssigkristall ein Rechtecksignal mit 32 Hz und 15 V angelegt, so daß die Flüssigkristallebensdauer erhöht wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:

Fig.1 ein Funktionsblockschaltbild einer in Festkörperbauweise ausgeführten Armbanduhr nach der Erfindung,

Fig.2 ein Funktionsblockschaltbild einerAusführungsform der in Festkörperbauweise ausgeführten Armbanduhr, wobei die zugehörigen Anzeigefunktionen dargestellt sind,

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Fig.3 eine perspektivische Ansicht- eines Teils einer Flüssigkristall-Anzeigezelle ₉

Fig»4 eine schematische Schnittansicht der Anzeigezelle von Figo 3 ρ wobei die Reflexionsbetriebsart dargestellt

Figo5 ein sehematisches Schaltbild eines bei. der. Erfindung verwendeten Oszillators,

Fig_o6 bis 9 ein genaues Logikschaltbild einer elektroni« sehen Armbanduhr nach der Erfindung_s wobei die Schaltung mit bipolaren integrierten Schaltkreisen aufgebaut i

Figo1OA eine schematische Darstellung einer Flip-Flop» Schaltung ₉ die nach der Erfindung vorteihaft zur Erzeugung des 1=>Hertz~Taktsignals verwendet werden kann_p

Figο10B den Verlauf der an die verschiedenen Klemmen der Flip°Flop=»Schaltung von Figo10A angelegten Signale,

Figo 11 ein sehematisches Schaltbild einer RS=Flip=Flop<= Schaltungρ die vorteilhaft nach der Erfindung verwendet werden kann,

Figo 12 ein sehematisches Schaltbild einer JK-Flip-Flop-Schaltung, die vorteilhaft nach der Erfindung angewendet werden kann_p

Fig."13 ein Logikschaltbild eines Wechselzähler» Frequenzteilers,

3flQ9ßO / 1 Π 1 7 U 3 O Q £. f IU I /

Fig.14 den Verlauf der Zeitsteuersignale des Zählers von Fig.13,

Fig.15 ein Logikschaltbild.eines Zählers mit einem Teilfak-tor von 1Oj

Fig»16 das Zustandsdiagramm des Zählers von Figo 15, der nach der Erfindung verwendet werden kann₉

Fig«17a ein Logikschaltbild des Einheitendecodierers für den in Fig_o15"dargestellten Zähler»

Fig,»17b ein schematisches Schaltbild der Treiberschaltung _s die zur Erregung der Flüssigkristallanzeige nach der Erfindung verwendet werden kann^

Fig«17c den Verlauf von Signalen in der Treiberschaltung -von Fig.17b»

Fig.18 ein Logikschaltbild aines Zählers mit einem Teil= faktor von 6_S der nach der Erfindung verwendet werden kann₈

Fig.19 das Zustandsdiagranm des in Figo 18 dargestellten Zählers, .

Fig,20- typische Signalverläufe eines Zählers mit dem Teilfaktor von S₉ wie er beispielsweise in Fig.18 dargestellt ist,

Fig.21. ein Logikschaltbild eines Zählers mit einem Teil=» faktor von 24, der nach der Erfindung verwendet werden kann,

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Fig«22 ©in Zustandsdiagramm des In Fig«,21 dargestellten

Fig_e'23 die dem Vor·= zwölf-nach- zwölf «Anzeiger der erfindungs-.gemäßen Armbanduhr zugeordnete! Logikschaltungen,

Fig.24 eine Logikschaltung eines Zählers mit einem Teilfaktorvon 31» der nach der Erfindung zur Anzeige fies Datums verwendet werden "kann.

Figβ25 ©in schematisches Schaltbild eines erfindungsgemäßen Reglers^ der gewährleistet, daß die Konstantgtromquellen nicht schwanken,

Figο 26 ein schematisches Schaltbild einer Konstantstromquelle ,

Fig_e27 ein schematisches Schaltbild mehrerer Stromquellen ,

Fig.28 eine Draufsicht auf eine Stromquelle nach der Erfindung,

Fig.29 eine Schnittansicht der in Fig.28 dargestellten Stromquelle ₉

Fig»30 ein schematisches Schaltbild eines abhängigen Reglers, der nach der Erfindung verwendet werden kann,

Fig.31 ein schematisches Schaltbild eines Fünfzehn-Volt-Reglers, der nach der Erfindung verwendet werden kann,

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Fig.32a ein schematisches Schaltbild eines Gleichspannungswandlers nach der Erfindung,

FIg.32b Kurven zur Veransehaulicnung des Spannungsabstimmbereichs und des Wirkungsgrades des Wandlers von Fig.32a,

Fig,33 Ansichten des Transformatorkerns des in Figo32 schematisch dargestellten Gleichspannungswandler,

Fig.34 eine Schnittansicht des im. Wandler von Fig_o32 verwendeten Transformators und

Fig.35 "bis 42 schematische Schaltbilder der in den Figuren 6 bis 9 schematisch dargestellten Logikschaltung in der Ausführung in Form einer bipolaren integrier ten Schaltung,,

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung erfolgt nun eine genaue Beschreibung der Logik und ihrer Ausführung in Form einer bipolaren integrierten Schaltung der elektronischen Armbanduhr nach der Erfindung«, Zunächst wird erklärt wie die verschiedenen Abschnitte der Anordnung funktionell zusammenhängen„ Dann erfolgt die Beschreibung der Logikfunktionen_P die in Form einer integrierten Schaltung ausgeführt sind₉unter Bezugnahme auf die Figuren 6 Ms 9° Anschließend werden die verschiedenen ' Abschnitts der Anordnung einschließlich ihrer Ausführung in Form einer bipolaren integrierten Schaltung genau beschriebene Schließlich- wird die "bipolare integrierte Logikschaltung unter¹ Bezugnahme auf die Figuren 35 big 42 beschriebene

Punktionsbeschreibung

Figo1 sind die Elemente einer elektronischen Armbanduhr 10 allgemein dargestellte Die Armbanduhr enthält eine Flüssigkristallanzeige- 12_O Die Anzeige selbst wird unter Bezugnahme auf Figo3 genauer beschriebene Die Anzeige stellt nicht nur die Stunden^ Minuten und_Sekunden_s sendern auch das Datum -dar_o Es sind Logikanordnungen vorgesehen _s die später noch genauer beschrieben werden₉ und die die Einstellung der Zeit ohne Erhöhung des Datums ermöglichen _ö Die Armbanduhr arbeitet mit einer Spannungsversorgung 14p die aus einer im Handel erhältlichen Gleichstrombatterle besteht _o Die Logikschaltung der Armbanduhr Ist so ausgeführt₉ daß sie mit einerVersorgungsspannung In der Größenordnung von einem YoIt arbeiten kann_p die derjenigen Spannung entspricht _g dl© typischerweise von üblichen Batteriequellen erzeugt werden kann«, Mit der Logikschaltung Ist ein Regler 16 verbunden_P der gewährleistet _s d&B der Schaltung ein konstanter Strom unabhängig von Schwankungen der Spannungsversorgung 14 oder der Belastung zugeführt werden kann_o Ein quarzgesteuerter Oszillator 18 empfängt Energie aus der Spannungsversorgung 14_O Der Oszillator 18₉ der ein Signal mit einer Frequenz von 32^768 kHz erzeugte, wird später unter Bezugnahme auf Figo5" genauer beschrieben* Dieses Signal wird an den Frequenzteiler 20 angelegt₀

Der Frequenzteiler 20 besteht sns eisiM Wechselzähler mit 15 auf= elnanderfolgenden Flip«=-Flop=Schaltungens der Ausgang der letzten Flip^Flop^Schaltung In der Kette erzeugt ein Signal mit einer Frequenz von 1 Hz₀ Das Systemtaktsignal aus dem Frequenzteiler 20 wild an eine Reihe von Zählern angelegte Diese Zähler werden unter Bezugnahme auf die Figuren β bis 9 Im einzelnen genauer beschrieben*, Allgemein bewirken die Zähler die Erzeugung der Signale für die Sekundeny die Minuten _ΰ die Stunden und das Datum.

Die Ausgangs signale der Zähler 22 iirerden an De codier-= schaltungen 24 angelegte Di® Becodiei?sehaltungen liefern ihrerseits ein Signal zu Treiberschaltungen 26 _s die ein Ausgangssignal für die Flüssigkristallanzeige 12 ©rzeugen_o An die Anzeige wird über die Treiberschaltungen 26 aus dem Gleichspannungswandler 28 eine Gleichspannung in der Größenordnung von 15 Volt angelegte Der Gleichspannungs= wandler wird im-Zusammenhang mit Figo32 näher "beschriebene

Im Betrieb kann der Zähler 20 insofern als asynchron ange= sehen werden_s als das Signal die 15 aufeinanderfolgenden Flip-Flop-Schaltungen durchläuft ("ripples")ο Der Zähler 20 liefert ein Ausgangssignal mit einer Frequenz iron 1 Hz, das an die entsprechenden Zähler in der Schaltung angelegt wird« Der Betrieb der Zähler ict insofern synehr©n_s da dieses 1=Hs=Signal gleichzeitig an alle verschiedenen Zähler angelegt wird? dis zur Erzeugung der Sekunden= s Stunden=· _ΰ Minuten=und Datumsinformation verwendet werden.» Jedes Anzeigezeichea der Anzeige 12 ist vorzugsweise durch eine aus sieben Segmenten bestehende Anordrang von Elektroden gekennzeichnet-, die eine Digital= anzeige ergebene « """ .

Nach Figc,2 sind die Grundelemente des hier beschriebenen elektronischen Sj^stems , die auf integrierten Schaltungen gebildet sind_p in- Form eines Blockschaltbilds dargestellte Das Ausgangssignal des quarggesteuerten Oszillators wird als Eingangssignal an den 15=stufigen Zähler 20 angelegt _ΰ der das Signal durch 32 768 teilte Der Zähler 20 gibt zwei Ausgangssignale ab^ nämlich eines 1°Hz=Systemtakt am Ausgang 28, der an alle Zähler 22 angelegt wird, und ein 32-Hz-Signal am Ausgang 3O₉ das als Eingangssignal an alle Treiberschaltungen 26 angelegt wircL

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Im Betrieb erfolgt die Anzeige der Sekunden mit Hilfe des einen Teilfaktor von 10 aufweisenden Zahlerabschnitts 22a ₉ der Jeweils bei Empfang eines Systemtaktimpulses vom
Ausgang 28 erhöht wird_s sowie mit Hilfe eines einen Teilfaktor ύοώ. 6 aufweisenden Zählerabsehnitts 22b _o Die
Erhöhung des einen Teilfaktor von 6 aufweisenden Zählerabschnltts erfolgt In Abhängigkeit von einem Systemtaktimpuls atar dann,, wenn der Zählerabschnitt 22a seinen
höchsten Zählerstand erreicht hat_o Die Zähler&bschnitte 22a nand 22b Mlden einen einen Teilfaktor- von 60 aufweisenden Zähler,, der ein Signal für die Sekunden liefert_o Das Ausgangssignal jedes Zählera"bschnitts 22a und 22b "bildet ein Eingangssignal für einen entsprechenden Decodierer 24a
bzw,, 24bο Das Ausgangssignal jedes Decodierers wird über einen Treiberabschnitt 26a oder 26b.angelegt^ damit die
Anzeige der richtigen Zahlen entsprechend dem Zustand
der Zälilerabschnitte 22a und 22b bewirkt wird.

In gleicher Weise bilden die Zählerabschnitte 22c und 22d Hit den Teilfaktoren von 10 bzw₀ 6 den zur Anzeige der
Minuten notwendigen Teilfaktor von 6öo Diese Zähler»
anschnitte weisen ebenfalls Decodierer und an die
Flüssigkristallanzeige 12 angekoppelt© Treiberabschnitte auf ο Die Minuten= und Sekundensählerabschnitte sind mit
Einriclrfcmsgen zur .unabhängigen Einstellung ihres Anzeigezustandes ausgestattete

Wem die Zälil er ab schnitte 22a bis 22d ihre maxisalea
Zählerstände einnehmen_p wird an den eln©n T©!!faktor von 24 aufweisenden Zählerabsehnltt 22e (der den Stundenzähler bildet) ein Freigabesignal angelegt^ das .seine einmalige
Erhöhung ermöglichte Das Ausgangss'ignäl des Zählerabschnitts 22e wird an eine Verriegelungsschaltung 32 und an des

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Decodierer 24e angelegt. Die Verriegelungsschaltung 32 ist auf einen vorgewählten Stand abhängig vom Stundenzählerabschnitt 22e angelegt, so daß die Erhöhung des Datumszählerabschnitts 22f und 22g ermöglicht wird. Das Ausgangssignal des Decodierers 24e wird zur Darstellung der Stunden und der Vor-zwölf-nach-zwölf-Anzeige am Treiber 26 angelegt.

An den Stundenzählerabschnitt 22e schließt sich ein Zählerabschnitt 22f mit einem Teilfaktor von 10 und ein Zählerabschnitt 22g mit einem Teilfaktor von 4 an. Diese Zählerabschnitte sind derart an eine Logikschaltung 34 angeschlossen, daß sie einen Zähler mit einem Teilfaktor von 31 bilden. Dies ist der Zähler zum Speichern der Datumsinformation. Die Ausgangssignale der Zählerabschnitte 22f und 22g werden über Decodierer 24 und Treiber an die Segmente der Flüssigkristallanzeige angelegt. Sowohl der Stundenzählerabschnitt 22e als auch der Datumszählerabschnitt 22f und 22g sind mit Einrichtungen zur unabhängigen Einstellung der Stunden und zur Einstellung des Datums versehen. Der Decodierer 24e des Stundenzähler ab Schnitts enthält Einrichtungen zur Anzeige der -Stunden in einem 12-Stunden-Anzeigeformat oder in einem 24-Stunden-Anzeigeformat. Der Vor-zwölf-nach-zwölf-Anzeiger 36 zeigt die Information "Vor zwölf" oder "Nach zwölf" nur beim 12-Stunden-Anzeigebetrieb an. Beim 24-Stunden-Anzeigebetrieb ist der Vor-zwölf-nachzwölf-Anzeiger 36 ständig erregt.

Der Regler 16aist der übergeordnete Systemhauptregler, (Master-Regler) und in der dargestellten 2-Chip-Ausführung ist dieser Hauptregler an den untergeordneten Slave-Regler 16b angeschlossen. Das bedeutet,gemäß der Darstellung von Fig.2, daß; die Sekunden-und Minuten-Zähler-Decodierer und-Treiber auf einem integrierten Schaltungsplättchen(chip^ gebildet sind.

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während die restliche Schaltung auf einem zweiten integrierten Schaltungsplättchen angebracht ist. Da sich die Parameter der Vorrichtung von Schaltungsplättchen zu Schaltungsplättchen ändern können, ist ein Haupt-Neben-Reglersystem (Master/Slave-Reglersystem) vorgesehen

Fig.3 zeigt einen Abschnitt eines Teils einer in Fig.2 allgemein mit 12 bezeichneten Anzeigezelle. Wie zu erkennen ist, besteht die Flüssigkristallzelle aus einer sandwichartigen Struktur zweier Glasplatten 38 und 40. Die Außenabschnitte der zwei Glasplatten 38 und 40 sind mit lichtdurchlässigen Elektrodenmustern 42 versehen, die mittels lichtdurchlässiger Verbindungsbahnen 44 elektrisch kontaktiert sein können. Die lichtdurchlässigen Elektroden und Verbindungsbahnen können beispielsweise aus Zinnoxid bestehen. Gemäß der- Darstellung sind zwei Glasplatten 38 und 40 mit Hilfe eines Abstandsstücks 46 um einen vorbestimmten Abstand voneinander getrennt. Dieses Abstandsstück kann beispielsweise aus Teflon bestehen und eine Dicke in der Größenordnung von 25 van. aufweisen. Der Mittelabschnitt des Abstandsstücks 46 bildet eine Öffnung, in der die Flüssigkristallverbindung untergebracht ist. Der sandwichartige Aufbau kann entweder durch mechanisches Verklammern der Platten oder durch Verwendung eines Epoxydklebers abgedichtet sein.Flüssigkristall-Anzeigezellen sind in der Technik bekannt, so daß eine genaue Beschreibung der Betriebsweise und der · Verfahren zur Herstellung solcher Zellen hier nicht benötigt wird.

Wie in der Technik bekannt ist, können Flüssigkristallanzeigezellen entweder im Reflexionsbetrieb oder im Durchlaßbetrieb arbeiten- Bei der hier beschriebenen elektronischen Armbanduhr wird vorzugsweise eine Flüssig-

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kristallanzeige verwendet, die im Reflexionsbetrieb arbeitet. Eine derartige Zelle ist.in Fig.4 schematisch im Schnitt dargestellt. Im Reflexionsbetrieb kann die rückwärtige Elektrode 48 als reflektierend definiert werden. Wenn es jedoch erwünscht ist, kann das rückwärtigeElektrodenmuster lichtdurchlässig bleiben, und auf der Rückseite der rückwärtigen Elektrode kann eine stark reflektierende Schiebt angebracht werden* Der Reflexionsbetrieb ist deshalb vorteilhaft, weil das Umgebungslicht zur Erzielung der Anzeige ausgenützt werden kann. Wie in Fig.4 dargestellt ist, erfolgt in dem Bereich des Flussigkristallmaterials50, in dem eine Spannung angelegt ist, eine dynamische streuung, und von der reflektierenden Elektrode wird Umgebungslicht zu einem Betrachter 52 zurückgeworfen. In dem Bereich der Anzeigezelle, in der keine Spannung an die Flüssigkristall verbindung angelegt ist, wird flmgebungsliclat durch die Flüssigkristallverbinduiig ungestreut übertragen und von der reflektierenden Elektrode vom Betrachter 52 wegreflektiert.

Geeignete Flüssigkristallverbindungen für die Verwendung bei relativ niedrigen Gleich- und Wechselspannungen sind in der Technik bekannt; sie bedürfen hier keinar näheren Erklärung. An dieser Stelle sei bemerkt, daß es zur Zeit große Schwierigkeiten bereitet, Flüssigkristallverbindungen mit Gleichspannungen über längere Zeitperioden zu betreiben. Andrerseits kann eine relativ lange Betriebslebensdauer erwartet werden, wenn eine zeitlich veränderliche Spannung an die Verbindung angelegt wird.

Beschreibung des Oszillators

In Fig.5 ist schematisch eine Oszillator-Verstärker«= ~ Schaltung dargestellt, die. eine komplementäre Emitter-

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folger schaltung und einen Verstärker mit durch eine Konstantstromquelle gebildeten Lastwiderständen und mit Vorspannungsstäbilisierungs-Rückkopplungs schleif en enthält. Diese Oszillatorausführung ist "bei der hier "be schriebenen Anordnung äußerst vorteELhaft, da eine Versorgungsspannung von einem Volt oder weniger verwendet werden kann. Außerdem ermöglicht die Verwendung der Konstantstromquelle der Oszillator-Verstärker-Schaltung die Ausführung der Schaltung in integrierter Form, da hochohmige Lastwiderstände nicht erforderlich sind. Der Anschluß der Schaltung von Fig.5 an die bipolar integrierten Schaltungen gemäß der hier beschriebenen Anordnung ist in Fig.35 dargestellt.

Der Oszillator enthält einen Verstärker mit zwei Transistoren Q2 und CW. Der pn-Emitterfolgertransistor Q2 bildet eine hohe Eingangsinpedanz, so daß die Schaltung in einem weiten Frequenzabstimmbereich arbeitet. Die Osiillator— Verstärker-Schaltung stellt bei dieser Ausführung einen bedeutenden Vorteil gegenüber herkömmlichen Verstärkerschaltungen mit einem Transistor dar. Die Komplementäranordnung der Emitterfolgerausführung . ermöglicht den Betrieb mit einer unter 1,0 Volt liegenden Versorgungsspannung; dieser Vorteil ist mit herkömmlichen Oszillatorschaltungen nicht zu erzielen. Infolge der Verwendung einer Konstantstramquelle Qg erübrigen sich hochohmige Lasttransistoren, die in integrierter Form innerhalb der von der hier beschriebenen elektronischen Armbanduhr auferlegten Grenzen nicht in befriedigender Weise hergestellt werden können. Der Verstärkertransistor Qc empfängt vom Emitter des Transistors Q₂ ein Vorspannungssignal; der Kollektorvorstrom für den Transistor Q₅ wird von der Konstantstromquelle Q™ geliefert. Da sowohl der Oszillatortransistor als auch der Verstärkertransistor

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für einen linearen Betrieb vorgespannt werden müssen, sind Rückkopplungsschaltungen zur Vorspannungsstahilisierung verwendet. Die Vorspannungsstabilisierung für den Oszillator wird mit Hilfe einer Rückkopplung vom Kollektor des Transistors Q über den als Diode geschalteten Transistor Q.* an die Basis des Transistors Q₂ erzielt. Diese Rückkopplung hält die Kollektorspannung des Transistors Q^ auf einem Wert, der geringfügig über der Basis-Emitter-Spannung des Transistors Q. liegt. Der dem Oszillator von der Konstantstromquelle Qg zugeführte Gesamtkollektorstrom wird von der Rückkopplungsspannung vom Kollektor des Transistor Qc bestimmt. Der Kollektorstrom des Transistors Q wird von der Stromquelle Q₇ geliefert, die von einem \ nicht dargestellten) Stromquellenvorspannungsregler in den Durchlaßzustand vorgespannt ist. Wenn der Strom zunächst eingeschaltet wird,leitet nur der die Stromquelle Qy bildende Transistor, so daß der Spannungswert am Kollektor des Transistors Qc, ansteigt, bis die Diode D^ und der Transistor Q^ leiten. Der Kollektorstrom des Transistors Q^ schaltet dann den die Stromquelle Qg bildenden Transistor auf einen Stromwerü durchs, der die richtige Vorspannung liefert, so daß der Transistor Q,- gerade soviel leitet, daß seine Kollektorspannung die Diode D^ und den Transistor Qr bei der positivsten Spitze in jedem Zyklus des Oszillator-Ausgangs signals in einem sehr schwachen Leitungszustand hält. Auf diese Weise wird die Schaltung in einem stabilen Vorspannungsbetrieb gehalten, und ihr Ausgangssignal wird innerhalb der Grenzen gehalten, die vom Durchlaß-Basis-Emitter-Spannungsabfall des Transistors Q^ in Serie mit dem Durchlaß-Spannungs-Abfall der Schottky-Diode D^( der ein Gesamtspannungsabfall„von etwa 0,85 V ist) bei der von der Sattigungsspannung des Transistors Qc begrenzten niedrigeren Spannung definiert werden.

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Integrierte Ausführung der Logikschaltung

In den Figuren 6 bis 9 ist die integrierte Schaltung der hier beschriebenen elektronischen Armbanduhr in Form einer Logikschaltung dargestellt. Diese Logikschaltung verwirklicht die im Funktionsblockdiagramm von Fig.2 dargestellten Funktionen; es werden dabei die in Fig.2 verwendeten Bezugszeichen für die im einzelnen ausgeführten Logikblöcke der Figuren 6 bis 9 verwendet. Es erfolgt nun eine Beschreibung der Logikschaltung und der Betriebsweise der verschiedenen Logikblöcke in den Figuren 6 bis 9·

Vor der eigentlichen Erörterung der Logikschaltung gemäß der hier beschriebenen Anordnung ist es von Nutzen, zunächst die Betriebsweise der in der Logikschältung verwendeten drei bipolaren Flip-Flop-Schaltungen zu beschreiben. Diese drei Typen sind das Kipp-Flip-Flop? das RS-Flip-Flop und das JK-Flip-Flop.

Zunächst wird die Arbeitsweise des Kipp-Flip-Flops beschrieben. Nach den Figuren 1OA und 1OB enthält das Kipp-Flip-Flop ein gleichstromgekoppeltes Master-Slave-Flip-Flop mit nicht festgelegtem Master» Abschnitt. Herkömmliche bipolare Flip-Flop-°Schaltungen für die Anwendung bei kleinen Spannungen sind wechselstromgekoppelt. Bei der hier beschriebenen Anordnung _t bei der ein Betrieb bei einer Yersorgungsspannung im Bereich von einem Volt erforderlich ist, war es jedoch nicht möglich, eine gleichstromgekoppelte Standardschaltung aufzubauen, da zwei Basis-Emitter-Übergänge und eine Stromquelle nicht in Einklang mit einer Spannungsversorgung von einem Volt gebracht werden können« Außerdem verhindert die Einschränkung auf eine Spannungsversorgung

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von einem Volt die Verwendung einer Flip-Flop-Schaltung, die einen Basis-Emitter-Ubergang, einen Basis-Kollektor-Übergang und eine Stromquelle enthält«, Die hier beschriebene Flip-Flop-Schaltung macht von einem mit einer Sehottky-Klemmanordnung versehenen Basis-Kollektor-Übergang Gebrauch, und bei dem angewendeten Betriebsstromwert t/erden eine Stromquelle, ein Basis-Küllektor-Übergang mit einer Schottky-Klemmanordnung mid eine Basis-Emitter-Spannung mit den durdidie 1-Volt-Versorgung gegebenen Beschränkungen in Einklang gebracht.

Bei dem Kipp-Flip-Flop "bilden die Transistoren T₁ und T₂ den Master-Abschnitt, während die Transistoren T-* und T^, Tc und Tg den Slave-Abschnitt bilden. Im Betrieb sei angenommen, daß der Transistor Tg in den Durchlaßzustand vorgespannt ist j so daß sich sein Kollektor nahe dem Massepotential befindet und Strom über die kreuzweise Kopplungsverbindung von einem der Emitter des Schottky-Transistors T^ empfängt. Dem Transistor T-* steht somit kein Basisansteuerstrom zur Verfügung, so daß sich der Kollektor dieses Transitors T^ wegen seiner Vorspannimg in den Sperrbetrieb auf einem hohen Zustand- befindet „ Es sei nun angenommen, daß das den Transistor Ty taktende Taktsignal abgeschaltet ist«In diesem Fall verschiebt sich der Master-Abschnitt gegen die Versorgungsspannung Vg_C, und er wird über den Emitter am Transistor T₂ d-urdi «lie Schottky-Diode D₁ festgeklemmt,, die zam Kollektor des Transistors Tg führt» Dadurch wird der Transistor Tg durchgeschaltets der die Basisansteuerung vom Transistor T₁ über den Emitter des Transistors T₂ über die Schott™ ky-Diode D₁ und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Tpnach Masse lenkt. Wenn der Transistor Tg

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zum Takten des Kipp-Flip-Flops-duranschaltet, wird der Strom von einem Emitter zum anderen Emitter des Transistors T₂ übertragen, und er fließt in die Taktleitung. "Wenn das Kollektorpotential des Transistors T₇ an das Massepotential herankommt, dann werden die Sättigungsspannung des Kollektors des Transistors Ty und die Kollektor-Emitter-Spannung des gesättigten Transistors T₂ an einen Emitter des Transistors Tc angelegt. Der Basisstrom des Transistors Tc fließt aus diesem Emitter über die zwei gesättigten Transistoren T₂ und Ty nach Masse. Als Folge davon erhält der Transistor Tg keine Basisansteuerung mehr, so daß er dadurch in den Sperrzustand vorgespannt wird, in dem der Kollektor des Transistors Tg einen hohen Zustand annehmen kann* Dadurch können an die Emitter des Schottky-Transistors T- zwei hohe Potentialwerte angelegt werden, und die Basisansteuerunf; dieses Transistors T^ fließt nun von seinem Kollektor zur Basis des Transistors T-, so daß dieser Transistor in den Durchflußzustand vorgespannt wirdo Das Kipp-Flip-Flop befindet sich nun in einem stabilen Zustand» ¥enn der Takttransistor Ty in den Sperrzustand übergeht, steigt das Potential am Master-Abschnitt an₉ und es wird zu diesem Zeitpunkt über den Emitter des Transistors T,, und über die mit dem Kollektor des Transistors Τ·ζ verbundene Schottky-Diode D₂ festgeklemmt. Dies hat zur Folge, daß sich der Master-Abschnitt nun hinsichtlich des zuvor eingenommenen Zustandes im entgegengesetzten Zustand befindet. Wenn das Taktsignal nun wieder einen niedrigen Wert annimmt, bewirkt es eine Übertragung und Stromentnahme aus einem der Emitter des Transistors T^ über die Transistoren T^ und Ty. Dies hat wiederum zur Folge, daß am Transistor T, keine Basisansteuerung mehr anliegt, so daß dessen Kollektor einen hohen Zustand annehmen kann, wobei am Emitter des Transistors Tc zwei hohe Werte anliegen. Der Basisstrom des Transistors T_r fließt

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nun zum Transistor Tg, der wiederum durchschaltet, so daß ein vollständiger Kippzyklus beendet wird.

Die Funktion des Löscheingangs besteht darin, den Übergang des Ausgangs Q auf den Ausgangswert 0 zu bewirken. Die Funktion des Voreinstelleingangs besteht darin, den Übergang des Ausgangs Q auf den logischen Ausgangswert 1 zu bewirken. Die zum Löscheingang oder zum Voreinstelleingang gelangenden logischen Werte haben einen leichten Vorrang bezüglich des Taktsignals.Sie werden alle von gesättigten Transistoren geliefert. Damit ein Taktvorgang stattfindet, müssEn sowohl die Voreinstell- und Löschsignale hohe Signalwerte haben. Damit ein Voreinstell-oder Löschvorgang stattfindet, ist es erwünscht, daß dasTaktsignal einen hohen Wert hat. Dies ist in den Signalverlaufen von Fig.1OB dargestellt.

In Fig.11 ist das Schaltbild eines RS-Flip-Flops dargestellt, das bei der hier beschriebenen Anordnung verwendet werden kann. Hier besteht der Master-Abschnitt des RS-Flip-Flops aus den Transistoren 183 und 184, während der Slave-Abschnxtt aus den Transistoren 179, 180, 181 und 182 besteht. ¥ie zu erkennen ist, sind die Transistoren 180 und 181 Schottky--Transistoren. Die Betriebsweise des RS-Flip-Flops von Fig.11 ist der Betriebsweise des Kipp-Flip-Flops gemäß Fig.10 sehr ähnlich. Wie aus Fig.15 zu erkennen ist, wird bei Verwendung der RS-Flip-Flops in einer Schieberegister-Zählerlogik die Information des Slave-Abschnitts eines Elements in den Master-Abschnitt eines darauffolgenden Elements eingegeben. In der Schaltung von Fig«, 11 ist die zwischen den Kollektor des Transistors 183 und die Löschleitung eingefügte Schottky-Diode deshalb hinzugefügt, damit gewährleistet wird, daß das erste Flip-Flop eines Schieberegisterzählers, wie er beispielsweise in Fig„15 dargestellt

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■ Ii '

ist,· gelöscht werden kann. Dies wird deshalb erreicht, weil diese Diode die Basisansteuerung des Transistors 184 wegnimmt, wodurch sichergestellt wird, daß der Master-Abschnitt des FlipTFlops einen Zustand erreichen kann, in dem der Transistor 183 eingeschaltet ist.

Fig.12 zeigt ein JK-Flip-Flop in bipolarer Ausführung. Wie im Zusammenhang mit den einen Teilfaktor von 24 aufweisenden Zähler von Fig.21 im einzelnen noch genauer beschrieben wird, wird das JK-Flip-Flop in vorteilhafter Weise als Teil dieser Zählerlogik eingesetzt. Das Anschliessen des Flip-Flops von Fig.12 in der hier beschriebenen Anordnung läßt sich aus Fig.39 erkennen, wo zur Bezeichnung gleicher Bauelemente gleiche Bezugszeichen verwendet sind. Die Funktion der JK-Flip-Flop-Schaltung ist die gleiche wie die des oben im Zusammenhang mit Fig.10 beschriebenen Kippelements mit der Ausnahme, daß zwei zusätzliche Emitter, von denen sich jeweils einer auf jeder Seite des Master-Abschnitts befindet (Transistoren 33 und 34) zusammen mit entsprechenden Schottky-Dioden hinzugefügt worden sind.

Wechseizähler (ripple counter)

Nach Fig. 13 enthält der Wechselzähler fünfzehn Kipp-Flip-Flops. Jedes Kipp-Flip-Flop teilt die Frequenz seines angelegten Eingangssignals durch zwei. Das erste Flip-Flop teilt die Oszillatorfrequenz von 32 768 Hz auf die Hälfte; das zweite Flip-Flop teilt diese halbe Frequenz wieder«auf die Hälfte usw._s bis das fünfzehnte Flip-Flop schließlich eine Ausgagssignal von 1 Hz abgibt. Das Systemtaktsignal wird aus den Ausgangssignalen der letzten fünf Flip-Flops s,d_o'h..des fünfzehnten, vierzehnten, dreizehnten^ zwölften und elften Flip-Flops erzeugt.Das Ausgangssignal des zwölften Flip-Flops wird vom invertierenden

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Ausgang, d.h. vom Ausgang £1 abgenommen · Dadurch wird ein Impuls mit einer Dauer von 31»25 Millisekunden einmal pro Sekunde erzeugt, wie bei dem Systemtakt In ELg*14 dargestellt ist. Die letzten vier Flip-Flops, d«h. das zwölfte, dreizehnte, vierzehnte \md fünfzebnte Flip-Flop sind mit einer Voreinstellleitung 54 versehen, die vom Sekundeneinstellschalter aktiviert wird» Der Zweck dieser Voreinstellaitung ist es₈ zu gewährleisten₉ daß im wesentlichen eine volle Sekunde verstreicht, ehe ein Taktimpuls des Systemtakts im Anschluß an die.Freigabe des Sekundeneinstellschalters erzeugt wird» Dies wird dadurch erreicht, daß das zwölfte, dreizehnte₉ vierzehnte und fünfzehnte Flip-Flop auf den Zustand Eins voreingestellt werden. Die Flip-Flops müssen dann bis zu dem Zustand durchzählen, bei dem das zwölfte Flip-Flop den Zustand 0 hat und die Flip^Flops 11, 13_S 14 und 15 die Zustände Eins haben,, ehe die Decodierlogik 56 ein Ausgangssignal am Systemtaktausgang freigibt. Dies ist in dem Zeitdiagramm von Fig.14 angegeben.

Das Ausgangs signal des sehnten Flip-Flops,, das ein Signal mit einer Frequenz von 32 Hz ist, wird über eine Treiberschaltung 26, die im Zusammenhang mit Fig..2 erläutert wurde, an die Treiber jedes Abschnitts und an die Ansteuerschaltung der Hinterplatte der Flüssigkristallanzeige angelegte Dies wird deshalb angewendet, damit an das Flüssigkristallmaterial ein Wechselstromsignal mit einer Frequenz voa 32 Hz angelegt wird. Wie unten im Zusammenhang mit den Figuren 17b und 17c näher erläutert wird_? ermöglicht dieses WechseXstromsignaX der Logikschaltung in der Decodiereransteuerschaltung zn steuern, ob die an ein Anzeigesegment angelegte Spannung gegen die an die Hinterplatte angelegte Spannung phasenverschoben ist oder mit dieser Spannung in Phase ist_o Wenn eine Phasenverschiebung vorliegt, wird dieses Signal er-

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leuchtet; sonst bleibt es unbeleuchtet. Vorzugsweise wird die Flüssigkristallanzeige mit Wechselstrom angesteuert, damit die Lebensdauer verlängert wird. Aus Zweckmässigkeitsgründen wurde ein 32-Hz-Signal ausgewählt. Wenn es erwünscht wird, können auch andere Frequenzen verwendet werden.

Die Signalverläufe Q₁₁ bis Q₁^ von Fig.i4 geben die Tei]a*wirkung des Wechselzählers an.Das. Ausgangssignal von Q₁C ist ein 1 ,-Hz-Signal. Alle fünfzehn Flip-Flops der Abwärtszählkette sind gleichstromgekoppelte bipolare Master-Slave-Kipp-Flip-Flops mit nichtfestgelegtem Master, wie sie in Fig.10 dargestellt sind.

Zähler

Alle Zähler, wie sie beispielsweise in Fig.1 bei 22 allgemein dargestellt sind, arbeiten synchron bei dur hier beschriebenen Anordnung. Das bedeutet £, daß ,jedes logische Element für jede Sekunde einen Ss^rsterataktimpuls empfängt. Die Zähler erhöhen ihren Stand in Abhängigkeit von den Systemtaktimpulsen nur wenn sie freigegeben sind« In Fig* ist beispielsweise ein einen Teilfaktor von 10 aufweisender Zähler, beispielsweise der Zähler 22a von Fig_o2, dargestellt. Dieser Zähler enthält fünf RS-Flip-Flops A, B, C, D und E, die als Schieberegisterzähler miteinander verbunden sind, ■ wobei der Komplementausgang der letzten Stufe, d.h. der Stufe Ej über eine Rückkopplungsschleife mit dem Eingang der ersten Stufe verbunden ist.Mit den fünf Flip-Flops werden zweiunddreißig mögliche Zustände wiedergegeben. Diese Zustände sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben.

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	* unzulässiger	0	QB	Qc	QD	QE	*
Tabelle 1	Stand	1	0	0	0	0
Zählerstand QA	0	0	0	0	0	*
O	1	1	0	0	0	*
1	0	1	0	0	0	*
2	1	0	1	0	0
3	O	0	1	0	0	*
4	1	1	1	0	0
5	0	1	1	0	0
6	1	0	0	1	0	*
7	0	0	0	1	0	*
8	1	1	0	1	0	*
9	O	1	0	1	0	*
10	1	0	1	1	O
11	0	0 ■	1	1	0
12	1	1	1	1	0	*
13	0	1	1	1	0	*
14	1	0	0	0	1	*
15	O	0	0	0	1	*
16	1	1	0	0	1
17	0	1	0	0	1	*
18	1	0	1	0	1
19	O	0	1	0	1
20	1 ,	1	1	O	1
21	0	1	1	0	1	*
22	1	0	0	1	1
23	0	0	0	1	1
24	1	1	0	1	1	•ät
25	0	1	0	1	1
26	1	0	1	1	1
27	0	0	1	1	1
28	1	1	1	1	1
29		1	1	1	1
30
31

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Die gewünschte Ablauffolge des Zahlers ist in der Tabelle 2 angegeben.

	A	Tabelle	C	D	2	Binärer Stand
Zählerstand	0	Zählfolge	0	0
	1	B	0	0	E	0
0	1	0	0	0	0	1
1	1	0	1	0	0	3
2	1	1	1	1	0	7
3	1	1	1	1	0	15
4	0	1	1	1	0	31
5	0	1	1	1	1	30
6	0	1	0	1	1	28
7	0	0	0	0	1	24
8	0	1	16 Bndstand
9	0	1

Diese Zählf-olge hat natürlich gerade 10 Zählerstände. Alle anderen Zählerstände der 32 möglichen Zählerstände sind als unzulässige Zählerstände definiert* Diese Zählerstände sind in der Tabelle 1 mit einem Stern gekennzeichnet. Sollte der Zähler aus irgendwelchen Umständen einen Stand einnehmen, der hier als unzulässiger zrählerstand definiert worden ist, dann muß der Zähler so schnell wie möglich in die gewünschte Zählschleife zurückkehren. Dies wird unter Bezugnahme auf Fig.16 in dem darin dargestellten Zustandsdiagramm erläutert* Der Stand 16 ist hier als der Endstand des Zählerss definiert, der den Beginn der Zählschleife darstellt. Es ist zu erkennen, daß maximal drei Taktimpulse erforderlich sind, damit der Zähler von einem unzulässigen Zählerstand in die gewünschte Zäh !schleife zurückkehren kann. Wenn der Zähler beispielsweise den Zählerstand 14 einnimmt, erfolgt beim nächsten Taktimpuls eine Verschiebung des Zahlers zum Zählerstand 29, bei der nächsten Zählung

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zum Zählerstand 26 und bei der darauffolgenden Zählung zum Zählerstand 2Ö. Der Zählerstand 20 ist ein Übergangszustand, in dem der Shler nur solange bleibt, bis der Taktimpuls einen hohen Wert annimmt. Wenn dies geschieht, erfolgt eine Verschiebung des Zählers zum Endstand 16_O

Bei der momentanen Bezugnahme auf die Tabelle 2 ist zu erkennen, daß es möglich ist, irgendeinen der Zählerstände mit einer einfachen Gatterschaltung mit zwei Eingängen zu codieren. In der in Fig.15 dargestellten Logikschaltung 58 ist jedoch ein Gatter mit drei Eingängen verwendet v/or·? den, an das ein Eingangssignal aus einer Freigabeleitung angelegt ist. Dieses Eingangssignal stellt sicher, daß der Zähler nur einen Endstand erzeugen kann_f wenn die vorangehenden Zähler ein Freigabesignal geliefert haben_o Das Löscheingangssignal ist sowohl an die Löscheingänge der Flip-Flops als auch an den Eingang des Freigabepuffers 60 angelegt. Diese Ausführung wird angewendet, weil in der beschriebenen Anordnung die Löseh-und Freigabesignale ebenso wie die Takteingangssignale die glelchePriorität hinsichtlich des Master-Abschnitts ^©des Flip-Flops aufweisen. Das Ausgangssignal der für den Endstand vorgesehenen Logikschaltung 58 ist zum Löscheingang der ersten drei Flip-Flops A, B und C zurückgeführt, damit gewährleistet wird, daß der Zähler in der ausgewählten und in der Tabelle 2 dargestellten Folge umläuft. Das Zustandsdiagramm von Fig.i6 zeigt die gewünschte oder ausgewählte Umlauf- oder Zählschleife an₉ imd es läßt auch erkennen, wie der Zähler arbeitet, wenn er sich in einem der unzulässigen Zählerstände befindet und wie er anschließend zur gewünschten Zählschleife zurückkehrte

Decodierlogik

In Fig.17a ist eine Decodierlogik dargestellt_s die sich für -eine Verwendung bei einem in Zusammenhang mit Figo

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beschriebenen Zähler mit dem Teilfaktor von 10.eignet. Diese Decodierlogik ist so ausgeführt, daß sie die Ziffern 0 bis 9 auf einer Y-Segment -Decodieranzeige darstellt. Die Decodierlogik wird so betrieben, daß in den zweiundzwanzig unzulässigen Zählerständen, die der Zähler mit dem Zählfaktor von 10 einnehmen kann, eine gültige Anzeigeinformation unter Verwendung der sieben Segmente nicht bewirkt wird. Das bedeutet, daß erkennbare Ziffern dabei nicht dargestellt werden. Die Decodierlogikschaltungen für die verschiedenen Zähler der Anordnung sind in gleicher Weise aufgebaut, so daß eine ins einzelne gehende Erklärung nicht erforderlich ist. Die Arbeitsweise der Decodierlogik läßt sich durch Bezugnahme auf die Logikschaltungen erkennen.

Treiberschaltungen

In Fig.17b ist eine Treiberschaltung zur Erregung der entsprechenden Segmente der Flüssigkristallanzeige dargestellt. Der von der gestrichelten Linie 62 'umgebene Abschnitt der Schaltung gehört allen Anzeigesegraenten der Flüssigkristallanzeige gemeinsam an» Der Rest der Schaltung wird für jedes Segment der 7-8egment-Anzeige benötigt. Logiksignale aus der Zählerschaltung, wie sie im Zusammenhang mit Fig.17a beschrieben wurde, werden an die Emitter des Transistors Q1 angelegt, und sie bewirken eine Aktivierung der geforderten Anzeigesegmente. Es folgt nun die Beschreibung der Arbeitsweise der Treiberschaltung.

Es sei angenommen, daß die Logikeingangssignale an den zwei Emittern des Transistors Q1 hohe Signalwerte haben, und daß auch am Wechselspannungseingang des Transistors Q6 ein hoher Signalwert anliegt. Das Wechselspannungseingangssignal ist das 32-Hz-Signal aus dem oben beschriebenen Wechselzähler. Für diesen Fall wird der Transistor Q7

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·· 28 -

durchgeschaltet, so daß daher an seinem Kollektor eine niedrige Spannung anliegt. Aus dem Emitter des Transistors Q8 fließt somit Strom, der den Transistor Q24 sperrt. Der Transistor Q9 wird in Durchlaßrichtung vorgespannt, und der Transistor Q10 wird in Sperrichtung vorgespannt. Da der Transistor Q10 gesperrt ist, wird die Spannung an den mit "Hin'terplatte" bezeichneten Ausgang gegen die Versorgungsspannung V₂ gezogen.

Nun sei angenommen, daß an den zwei Emittern des Transistors Q1 hohe Signalwerte anliegen. Der Transistor Q2 ist daher durchgeschaltet, und der Spannungswert an seinem Kollektor ist nahe bei Masse. Das bedeutet, daß der Transistor Q4 gesperrt ist. Da der Transistor Q7 durchgeschaltet ist und sein Kollektor nahe bei Masse liegt, wird der Transistor Q3 infolge d©=niedrigeren Durchlaßspannungsabfalls der Schottky-Diode D1 in Sperrichtung vorgespannt. Da die Transistoren Q3 und Q4 gesperrt sind, wird der Spannungswert an den mit " Segment " bezeichneten Ausgang über den Transistor Q14 und Q15 gegen den Wert der Spannung Vp gezogen. Sovfohl die Segment- als auch ■ d.i.3 Hinterplattenseite der Flüssigkristallanzeige liegen nahe bei der Spannung Vp· Es wird nun angenommen, daß das Wechselspannungseingangssignal am Emitter des Transistors Q6 gegen Masse geht. Dadurch wird der Transistor Q7 gesperrt, so daß der Wert seiner Kollektorspannung ansteigen kann. Das bedeutet, daß der zur Basis des Transistors Q8 fliessende Strom aus dem Kollektor des Transistors Q8 kommt, so daß der Transistor Q24 in Durchlaßrichtung vorgespannt wird. Der Transistor Q9 wird dadurch gesperrt, was seinerseits das Durchschalten des Transistors Q10 zur Folge hat. Somit wird die Hinterplattenseite des Flüssigkristalls über die Diode D3 und die Kollektor-Emitter-Spannung

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des Transistors Q1O dicht zum Massepotential gezogen. Weil der Transistor Q7 gesperrt ist, wird auch der Transistor Q3 eingeschaltet, wobei seine Basisansteuerung durch seinen Basis-Emitter-Übergang und durch den Kollektor-Emitterübergang des Transistors Q2 fließt. Die Spannung am Kollektor des Transistors Q3 liegt um zwei Kollektor-Emitter-Spannungen über dem Massepotential, und die Segmentseite des Flüssigkristalls liegt um eine Schottky-Dioden-Spannung der Diode D2 über der Spannung am Kollektor des Transistors Q3. Da beide Klemmen des Flüssigkristalls dicht beim Massepotential liegen, bleibt der Flüssigkristall wieder unbeleuchtet. In gleicher Weise wird beim Anlegen eines einzigen Signals mit dem Signalwert Null an einem oder an beide Emitter des Transistors Q1 ein phasenverschobehes Potential an das Segment der Flüssigkristallanzeige angelegt, was eine Anzeige bewirkt.

Aus den in Fig.11b dargestellten Signalverlaufen läßt sich erkennen, daß die effektive Spannungsdifferenz an der Anzeige, d.h. V_m-j - Vm₂ de*¹ Wert Null hat, wenn die logischen Eingangssignale den Signalwert Eins haben, da die Spannungen V™* und Vm₂ nicht phasenverschoben sind. Wenn das logische Eingangssignal den Signalwert Null annimmt, wird der Verlauf der Spannung Vm₁ bei so verändert, daß die Spannung gegen die Spannung Vm₂ phasenverschoben wird. Auf diese V/eise entsteht an der Anzeige während der rechts der gestrichelten Linie (Fig.17c) liegenden Zßitperiode eine Spannungsdifferenz

Zähler mit Teilfaktor sechs

In den Figuren 18 bis 20 sind die Logikschaltung, das Zuiandsdiagramm und die Signalverlaufe eines Zählers mit einem Teilfaktor von sechs dargestellt, der bei der hier beschriebenen Anordnung verwendet werden kann.

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Der Zähler mit dem Teilfaktor sechs gleicht dem oben unter Bezugnahme auf Fig. 15 beschriebenen Zähler mit dem Teilfaktor zehn insofern, als er ein Schieberregisterzähler mit RS-Flip-Flops ist. Der einzige Unterschied besteht darin, daß eine Gatterschaltung 64, die zur Korrektur des Zählers und zur Sicherstellung seiner Arbeitsweise innerhalb der gewünschten Schleife (siehe Fig.19) verwendet wird, von einer Gatterschaltung getrennt ist , die zum Decodieren des Endstandes dieses Zählers verwendet wird. Dies erfolgt in der Weise, daß sich der vorliegende Zähler immer noch selbst korrigieren kann, wenn an die für den Endstand vorgesehene Gatterschaltung 66 ein Sperrsignal zum Verhindern eines Ausgangssignals für die Fortschaltung eines nachfolgenden Zählers angelegt wird.

Die Tabelle 3 zeigt die möglichen Zählerstände des Zählers mit dem Teilfaktor 6, während die Tabelle 4 die gewünschte Zählfolge angibt«.

	Tabelle 3	B	Zählerstände	C
	Mögliche	0	0
	A	0	0
0	0	1	0 *
1	1	1	0
2	0	0	1
3	1	0	1 *
4	0	1	1
5	1	1	1
6	0
7	1

»unzulässige Zählerstände

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Zählerstand Zählfolge Binärer Stand

ABC

0 0 0 0 0

1 10 0 ' 1

2 110 3

3 111 7

4 0 11 6

5 0 0 1 4

Die gewünschte Zählfolge ist außerdem in dem in Fig.19 dargestellten Zustandsdiagramm angegeben. Die nichtgewünschten Zählerstände sind in der Tabelle 3 als unzulässige Zählerstände bezeichnet und durch einen Stern gekennzeichnet.

Die Verläufe der Takt-,CL.-,GL·- und GU-Ausganjssignaie sind in Fig.20 dargestellt.

Logikschaltung mit Teilfaktor vierundzwanzig

In Fig.21 ist die zur Erzeugung eines Zählers mit einem Teilfaktor von vierundzwanzig benötigte Logikschaltung dargestellt. Der Zähler mit dem Teilfaktor vierundzwanzig wird in der hier beschriebenen Anordnung als Stundenzähler verwendet. Dieser besondere Zähler macht von den drei Arten von Flip-Flop-Elementen, nämlich dem Kipp-Element (T), dem RS-Element und dem JK-Element Gebrauch. Die ersten zwei Flip-Flops bilden einen Schiebezähler mit dem Teilfaktor drei, bei dem das erste Flip-Flop ein JK-Flip-Flop ist, während das zweite Flip-Flop, d.h. das B-Element ein IB-Flip-Flop ist. Die C-, D und E-Elemente sind Kipp-Elemente, die Schaltungen mit dem

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Teilfaktor zwei bilden. Der Decodierer für den Zähler mit dem Teilfaktor vierundzwanzig decodiert sowohl Einerais auch Zehnerstellen. Das Ausgangssignal des E-Flip-Flops im einem Zähler mit dem Teilfaktor Vierundzwanagwild durch zwei Gatterschaltungen geschickt, und die Ausgangssignale dieser Gatterschaltungen werden dann an den Decodierer angelegt. Eine-zu diesen Gatterschaltungen führende Steuerleitung 72 bewirkt entweder die Freigabe der Informationsübertragung vom E-Flip-Flop zum Decodierer oder die Sperrung der Daten und die Erzeugung eines Zustandes, bei dem die Daten für den Decodierer so erscheinen, als befände sich das E-Flip-Flop des Zählers im Null-Zustand. Wenn die Daten für das- E-Flip-Flop gesperrt sind, zeigt der Decodierer nur die Stunden 1 bis 12 an und beginnt dann wieder mit der Anzeige der Stunden 1 bis 12. Wenn die Übertragung der Daten aus dem E-Flip-Flop zum Decodierer freigegeben sind, läuft das Ausgangssignal des Decodierers von 1 bis 24,und es kehrt dann wieder zu 1 zurück.

Die möglichen Zählerstände sind in der Tabelle 5 angegeben. Das Diagramm der gewünschten Zustände des Zählers mit dem Teilfaktor vierundzwanzig ist in Fig.22 angegeben. Wie in Fig.22 zu erkennen ist, wird höchstens ein Taktimpuls dazu benötigt, den Zähler in die gewünschte Schleife zurückzuführen, falls er sich in einem der unzulässigen Zustände befinden sollte.

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Tabelle 5

Zählfolge Binärer Stand

BCDE

1	1	0	0	0	0
2	1	1	0	0	0
3	o.	1	0	0	0
4	1	0	1	0	0
	1	1	1	0	0
6	0	1	1	0	0
7	1	0	0	1	0
8	1	1	0	1	0
9	0	1	0	1	0
10	1	0	1	1	0
11	1	1	1	1	0
12	0	1	1	1	0
13	1	0	0	0	1
14	1	1	0	0	1
15	0	1	0	0	1
16	1	0	1	0	1
17	1	1	1	0	1
18	0	1	1	0	1
19	1	0	0	1	1
20	1	1	0	1	1
21	0	1	0	1	1
22	1	0	1	1	1
23	1	1	1	1	1
24	0	1	1	1	1

1 3 2 5 ·

9 11 10 13 15 14 17 19 12 21 23 22 25 27 26 29 31 Endstand 30

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Datenfortschaltlogik und Speicherelement

Diese Datenfortschaltlogik ist innerhalb der gestrichelten Linie 74 von Fig.9 dargestellt. Die Logikschaltung arbeitet folgendermaßen! Der an der Leitung 76 ankommende Endstand des Stundenzählers, d.h. des Zählers mit dem Teilfaktor vierundzwanzig, setzt ein RS-Flip-Flop wenn es den Datumszähler, d.h. den Zähler mit dem Teilfaktor 31 zur einmaligen Fortschaltung freigibt. Das RS-Flip-Flop 78 ist zum Endstandgatter 80 (Fig.8) des Stundenzählers zurückgeführt, und es hindert diesen Zäier daran, den Datumsäähler weiter fortzuschalten. Das RS-Flip-Flop 78 wird zurückgesetzt, wenn der Stundenzähler durch sich selbst durch die sechste Stunde zählen darf, und es darf dann zurückgesetzt werden, wodurch wieder der Endstand des Stundenzählers freigegeben wird. Wenn der Stundenzähler infolge einer Aktivierung des Stundeneinste11-knopfs (Fig.8) fortgeschaltet wird, kann das Speicherelement für die Datumsfortschaltung weder gesetzt noch rückgesetzt werden.

Vor-zwölf-nach-zwölf-Anzeiger

Die Logikschaltung des Vor-zwöTf-nach-zwölf-Anzeigers ist in Fig.23 dargestellt. Dieser Anzeiger ist ein Flüssigkristallanzeigesegment , das dazu dient, im 12-Stunden-Betrieb anzuzeigen, ob sich der Zähler in den ersten 12 Stunden oder in den zweiten awölf Stunden befindet. Der Anzeiger leuchtet nach der zwölften Stunde, d.h. während der zweiten zwölf Stunden auf. Im 24-Stunden-Betrieb leuchtet der Anzeiger ständig auf. Das den Anzeiger bildende Segment befindet sich vorzugsweise zwischen der Stunden- und der Minutenanzeige»

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Zähler mit Teilfaktor einunddreißig

In Fig.24 ist die Logikschaltung für den Zähler mit dem Teilfaktor 31 dargestellt. Dieser Zähler mit dem Teilfaktor 31 besteht aus einem Zähler 84 mit einem Tailfaktor von zehn und aus einem Zähler 86 mit einem Teilfaktor von vier. Der Zähler mit dem Teilfaktor zehn ist für die Einerstelle vorgesehen, während der Zähler mit dem Teilfaktor vier für die Zehnerstelle vorgesehen ist. Die zwei Zähler werden von RS-Flip-Flops gebildet. Die Logikschaltung 87 bewirkt eine Änderung der Folge, wenn der Zähler den Zählerstand 31 erreicht, und sie führt den Zähler auf den Zählerstand 1 zurück.

Regler

Die in der hier beschriebenen Anordnung verwendete Reglerschaltung wird im Zusammenhang mit den Figuren 25 "bis 31 beschrieben. An dieser Stelle sei bemerkt, daß es die Energieanforderungen einer batteriebetriebenen elektronischen Armbanduhr erforderlich machen, große Widerstände mit Widerstandswerten in der Größenordnung mehrerer 100 MeGOHIi zu verwenden. Solche Widerstände sind für eine Integration in bipolar integrierten Schaltungen zu groß. Somit werden bei der hier beschriebenen Anordnung in vorteilhafter Weise anstelle von Lastwiderständen Stromquellen verwendet. Verfahren zur Beseitigung einschränkender Widerstände in bipolaren integrierten Schaltungen sind beispielsweise in dem Aufsatz "Integrated Injection Logic, A Breakthrough in the Field of Integrated Circuits" in Microelectronics and Reliability, Pergamon Press, 1972, KoI. 11, Seite 94 beschrieben. Das bei der hier beschriebenen Anordnung angewendete "Strominjektionsverfahren"· (siehe Fig.28, 29 und 35 bis 42) bietet zahlreiche Vorteile gegenüber dem oben genannten Aufsatz, einschließlich der Kompatibilität mit den Erfordernissen einer hohen Ausgangsspannung.

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Der Grundbetrieb einer Stromquelle ist in Fig.26 dargestellt. Der Transistor 1 "bestimmt zusammen mit dem Transistor R eine Bezugsspannung. Die Basis und der Kollektor des Transistors 1 sind miteinander verbunden und bilden, eine Diode. Der durch diese Diode fliessende Strom erzeugt eine Bezugsspannung. Es wird vorausgesetzt, daß die Basisansteuerung,die für den Transistor 1 benötigt wird, klein im Vergleich zu seinem Emitterstrom ist. Yfenn der Transistor 2 gemäß der Darstellung von Fig.26 angeschlossen ist, wird die durch den Basis-Emitter-Spannungsabfall des Transistors 1 gebildete Spannung an die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 2 angelegt. Daher ist der im Emitter des Transistors 2 fliessende Strom gleich dem im Emitter des Transistors 1 fliessenden Strom. Es sei angenommen, daß die Ströme I^ und I^ wesentlich kleiner als die Emitter.ströme I^ und I^ sind. Daher gilt die Annahme, daß die Summe der Ströme I₂ und Ic, d.h. der Strom I« wesentlich kleiner als der Strom 1-z ist. Der Strom I, wird daher vom Wert des Widerstandes R bestimmt. Wenn die Transistoren 1 und 2 gut aneinander angepaßt sind, dann hat der Kollektorstrom Ig des Transistors 2 im wesentlichen den gleichen Wert wie der durch den Widerstand R fliessende Strom. Die praktischen Grenzen dieser Art von Schaltung sind aus Fig.27 ersichtlich. Wenn die Grundausführung der Stromquelle so erweitert wird, daß an sie viele Stromquellenangeschlossen sind, dann kann die oben vorgenommene Annahme, daß der Basisstrom Ig im Bezugsabschnitt klein gegen den Kollektorstrom(l_c) ist, nicht langer aufrecht erhalten werden. Auch hängt der vom Widerstand R bestimmte Strom direkt von der Versorgungsspannung V ab.

Bei der hier beschriebenen Anordnung ist eine Schaltung vorgesehen, die im Bezugsabschnitt einen Strom I« einstellt, der unabhängig von der Versorgungsspannung und

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auch unabhängig vom Basistrom Ig aus den Stromquellen (Fig.27) ist. Die Reglerschaltung der hier beschriebenen Anordnung ist in Fig.25 dargestellt, wo durch den Emitter des Transistors 5 ein festgelegterStrom fließt.

Die Reglerschaltung arbeitet folgendermaßen? Der Strom 12 in Fig.25 ist auf einen etwa fünfzehnmal größeren Viert als der Strom 11 eingestellt. Dieses Verhältnis wird durch die Geometrie der Transistoren. 1, 2, 3 und 4 bestimmt. Dieses Verhältnis ist nicht kritisch. Wegen des Verhältnisses zwischen den Strömen und 11 sind die Basis-Emitter~Spannungen der Transistoren 6 und 7 unterschiedlich. Dieser Spannungsunterschied erscheint an einem externen Widerstand, der an die Anschlußlasche 13 angeschlossen ist. Dieser Widerstand kann beispielsweise einen Wert in der Größenordnung von 68 KQ aufweisen. Dreiviertel des Kollektorstroms des Bezugstransistors 5 fliessen durch diesen Widerstand nach Masse, da drei der vier Kollektorelektroden gemeinsam an ihn angeschlossen sind. Wenn der durch den Bezugstransistor 5 fliessende Strom zu groß wird, steigt die Spannung an dem Widerstand an. Dies hat zur Folge, daß ein größerer Anteil de s Stroms 11 als Basisansteuerung zum Transistor 7 fließt. Somit wird ein größerer Anteil des Stroms 12 zumKollektorstrom des Transistors 7» wobei der Transistor 8 seiner Basisansteuerung beraubt wird«, Wenn der Transistor 8 beginnt ₉ in den Sperrzustand überzugehen, verringert · er die Basisansteuerung des Transi-. stors 5, so daß die Basis-Emitter-Spannung dieses Transistors 5 und aller als Stromquellen verwendeten pnp-Transistören erniedrigt wird» Wenn der Stroa im Transistor 5 zu stark absinkt ₉ sinkt die Spannung an dem Widerstands, so daß ein größerer Anteil des Stroms It in den Widerstand gezogen wirde Dadurch erhält der Transistor 7 keine Basisansteuenmg mehr, so daß ein größerer Anteil des Stroms 12 als Basisansteuerimg zwr

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Transistor 8 fliessen kann. Dadurch wird die Basisansteuerung des Transistors 5 und aller als Stromquellen verwendeten pnp-Transistoren erhöht. Die Reglerschaltung hat einen ausreichenden Dynamikbereich , daß sie sich selbst auf einen festen Strom einstellen kann, der ausschließlich von dem an die Anschlußlasche 13 angeschlossenen Widerstand bestimmt wird. Der erzielte Strom ist somit von der Versorgungsspannung unabhängig. Der zwischen den Kollektor und die Basis des Transistors 7 eingefügte Kondensator wird dazu verwendet, den Regler zu kompensieren und ihn am Schwingen zu hindern. Der an den Kollektor des Transistors 8 angeschlossene Widerstand hat den Zweck, eine SCR-Wirkung daran zu hindern, den Regler zu sperren. Die Transistoren 9 und 10 und der an die Anschlußlasche 11 angeschlossene Widerstand werden als Startschaltung verwendet, damit gewährleistet wird, daß der Regler einsetzt. Ein Kollektor des Transistors 5 führt zur Anschlußlasche 21. Der aus diesem Kollektor fliessende Strom wird als Bezugswert für den untergeordneten Stromregler 16b (Fig.2) verwendet.

Ein schematisches Schaltbild des untergeordneten Reglers ist in Fig.30 dargestellt. Die Transistoren 3, 4 und 5 bilden eine Stromquelle, die direkt von dem Strom aus dem Bezugspunkt des in Zusammenhang mit Fig»25 beschrie~ benen übergeordneten Reglers kommt. Der Transistor 3 bildet ein Basis-Emitter-Bezugspotential, das dann die Emitterströme der Transistoren 4 und 5 einstellt. Infolge der unterschiedlichen Anzahl der Emitter der Transistoren 3 und 4 und des Transistors 5 liegt ©in Verhältnis von 8t 1 zwis'chen den in den Kollektoren der Transistor en. 4 und 5 fliessenden Strömen vor„ Der Transistor 2 ist für alle von dem untergeordnet©!! Regler geregelten Stromquellen ein Bezugstransistor. Sein Strom wird in erster Linie vom Kollektorstrom des Transistors 5 festgelegt. Ein kleiner Anteil des aus dem Kollektor des Transistors 2

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fliessenden Stroms wird als Basisansteuerstrom für den Transistor 6 verwendet. Wenn der Strom im Transistor zu groß wird, wird der gesamte überschüssige strom zum Basisansteuerstrom für den Transistor 6, der dann den Basisansteuerstrom vom Transistor 7 ableitet, wodurch die Basisansteuerung des Transistors 2 reduziert und sein Kollektor strom wieder zurückgestellt wird. Wenn der Strom im Transistor 2 einen zu kleinen Wert annimmt, dann erhält der Transistor 6 keine Easisanste.uerung mehr. Der Transistor 7 erhält dann einen zusätzlichen Basisansteuerstrom, so daß er seinerseits einen zusätzlichen Basisansteuerstrom für den Transistor 2 liefert. Der zwischen den Kollektor und die Basis des Transistors eingefügte Kondensator dient dazu, den Regler zu kompensieren und ihn am Schwingen zu hindern.

Stromquelle

In den Figuren 28, 28a und 29 ist ein typischer pnp-Transistor, mit vier Kollektorelektroden dargestellt, der als Stromquellenlast bei der hier beschriebenen Anordnung verwendet wird. Fig.28 ist eine Draufsicht auf die Anordnung eines typischen Stromquellentransistors. Bei dem dargestellten Beispiel kann ein Substrat 91 beispielsweise aus p-leitendem Silizium bestehen. Eine (p+)-Diffusionszone 88 bildet eine isolierende Barriere zwischen verschiedenen Bauelementen auf dem Substrat. Die Basiszone des Transistors besteht aus einer nleitenden epitaktischen Schicht 90. Eine (n+)-leitende DUF-Zone 92 ist so gebildet, daß sie unterhalb des Transistoraufbaus liegt. Als Basisanschluß ist eine (n+)-leitende Zone 94 gebildet. Die Kollektoren C^, C₂* C-Z und Ολ sind um eine zentrale p-diffundierte Emitterzone 96 gebildet. Der Transistor ist in Fig.28a schematisch

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dargestellt. Zur Herstellung des Transistors können übliche Verfahren zur Herstellung integrierter Schaltungen angewendet werden. Solche Verfahren sind dem Fachmann "bekannt, so daß sie hier keiner näheren Erörterung bedürfen.

15-Volt-Reglerschaltung

In Fig.31 ist schematisch ein 15-Volt-Regler dargestellt, der in der hier beschriebenen Anordnung zur Einstellung eines vorgewählten Stroms verwendet ^rerden kann. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Strom von etwa 5 nA bevorzugt.Nach Fig.31 bildet der Transistor 8 den Bezugstransistor.Die Regierschaltung arbeitet folgendermaßen% Ein einzelner Kollektor einer 50-nA-Stromquelle liefert etwa einen Strom von 10 nA an einem ihrer vier Kollektoren. Dieser Strom fließt in die Kollektoren der Transistoren 3 und 4, die etwa einen Strom von 5nA in jedem der zugehörigen Emitter liefern. Die Transistoren 3 und 4 wirken als Bezugstransistoren für den Transistor 5» so daß im Transistor ein Emitterstrom von etwa 5 nA eingestellt wird«, Die Schottky-Diode 2 und der Transistor 6 werden dazu verwendet, zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 5 eine Spannung zu erzeugen, deren Wert fast dem Spannungsabfall einer Diode entspricht, den die Transistoren 3 *ad 4 an ihrem Kollektor-Emitter-Übergang sehen. Die" Zenerdiode 7 dient der Herabsetzung der Kollektor-Emitter-Spannung am Transistor 6. Die Transistoren 9 und 10 bilden eine Darlington-Emitterfolgerschaltung, die den sich aus allen Stromquellen des

ρ Transistors 11 ergebenden Basisstrom um einen Faktor ß herabsetzt. Die Einfügung des 15-Volt-Reglers in die hier

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beschriebene Anordnung ist in den Figuren 37₀ 38 und 42 dargestellt.

Gleichspannungswandler

Der Gleichspannungswandler er&ält ein Eingangssignal aus einer Niederspannungsbatterie _t dessen Spannungswert typisoherweise im Bereich um 1,35 Volt liegt« Das Ausgangssignal hat etwa den Spannungswert von 15 YoIt₉ der für den Betrieb der Flüssigkristallanzeige erforderlich ist.

Der Wandler ist in Figo32a schematisch dargestellte Er arbeitet folgendermaßen!

Der Transistor Q und der Transformator T bilden einen Sperrschwinger. Das in der Wicklung ¥,, erzeugte Wechselsignal wird mit Hilfe des Kondensators C^ und der zwei Dioden D^ und D₂ einer Spitze-Spitze-Gleichrichtung (Verdopplung) unterzogen. Dies stellt die Ausgangsspannung dar, die im Ausgangskondensator C£ gespeichert wird«

Zur Erklärung sei angenommen,, daß in der Schaltung ein Schalter S^ mit den Stellungen A und B enthalten ist*

Wenn sich der Schalter in der Stellung A '"befindet _s wird die Periode zwischen Sperrsckwingungsimpulsen mit Hilfe des Kondensators C-z und des Widerstandes R eingestellte Dies kann folgendermaßen gezeigt werdenι Es sei ©in© kleine negative Spannung an der Basis des Transistors Q angenommen!, die nicht ausreichte, die Basis in den leitenden Zustand Vorzuspannen_o Aus der Batterie (V₄») fließt Strom durch den Widerstand_ff der zut rechten Zeit einea sisp Vorspannimg der Basis in den leiteudsxi Zustand (3.u&z-<3i:'h3ii-= den tiert srrelchto Wegen dL©s Aufbaue als

Claims (17)

1. Patentansprü c h e

   Batteriebetriebene elektronische Zeitmeßvorrichtung mit einer Frequenzquelle, einer Decodierlogik und einer Flüssigkristallanzeige, dadurch gekennzeichnet, daß die Fi equenzquelle ein Taktsystem für eine Zeitmeßvorrichtung bildet, daß mehrere in Form bipolarer integrierter Schaltungen ausgeführte Speicherelemente, die aus Flip-Flop-Schaltungen bestehen, derart ausgebildet sind, daß sie in Abhängigkeit von dem Systemtaktgeber arbeitende Zähler bilden» daß eine Logikschaltung vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Zähler derart verbindbar sind, daß Ausgangssignale entsprechend den Sekunden, Minuten, Stunden und dem Kalenderdatum entstehen, und daß an die Zähler eine Zeiteinstellanordnung zur selektiven Erhöhung eines Zustandsabfragezählers unabhängig von den übrigen Zählern an die Zähler angeschlossen ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Systemtaktgeber einen quarzgesteuerten Oszillator enthält, daß an den Oszillator eine Verstärkerschaltung angeschlossen ist und daß der Verstärker eine aus zwei Transistoren bestehende komplementäre Emitterfolgeranordnung enthält.
3. 3« Vorrichtung nach Anspruch 2_S dadurch gekennzeichnet _s daß der quarzgesteuerte Oszillator eine ihn mit dem Verstärker verbindende Rückkopplungsschaltung zur Vorspannungsstabilisierung enthält,
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3_S dadurch gekennzeichnet, daß der quarzgesteuerte Oszillator eine zweite Rückkopplungsschaltung zur Vorspannungsstabilisierung enthält, die

   eine Stromquelle mit dem Verstärker verbindet.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Rückkopplungsschaltung zur Vorspannungsstabilisierung eine Schottky-Diode enthält.
6. 6_e Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle ein Bezugselement _azur Festlegung eines vorgewählten konstanten Stromwerts und einen an das Bezugselement angeschlossenen Transistor zur Erzeugung eines Stromverhältnisses enthält, das den Strom im wesentlichen unabhängig von Spannungsquellen - und LastSchwankungen hält.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor ein in Form einer integrierten Schaltung ausgeführter bipolarer Transistor ist, der in Abhängigkeit von einer Spannungsquelle mit· einer Ausgangsspannung in der Größenordnung von einem Volt oder weniger arbeitet.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch mehrere Konstantstromtransistorquellen, einen Bezugstransistor mit einer Vorspannungsschaltung zur Lieferung eines Stroms zu den mehreren Konstantstromtransistorquellen, einen Widerstand zur Einstellung des Werts des Stroms in dem Bezugstransistor und eine an den Transistor angeschlossene Spannungsquelle zum Anlegen einer von einem Stromverhältnis bestimmten Spannung an den Transistor, wobei entsprechende Ströme dieses Stromverhältnis in Abhängigkeit von Lastschwankungen festlegen und Änderungen der Größe der entsprechenden Ströme eine Änderung der Vorspannungsschaltung und eine Kompensation von LastSchwankungen bewirken.

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9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente aus einer Kombination eines Master-Abschnitts mit zwei Mehremitter-Transistoren und aus einem mit dem Master-Abschnitt verbundenen Slave-Abschnitt bestehen, wobei der Slave-Abschnitt aus vier Transistoren besteht, von denen zwei mit Hilfe von Schottky-Übergängen festgehaltene Transistoren sind.
10. 10. Yorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bipolaren integrierten Schaltungen derart ausgelegt sind, daß sie mit einer Versorgungsspannung in der Größenordnung von einem Volt arbeiten.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung an eine Flüssigkristallanzeige angeschlossen ist, die mit Anzeigeelementen zur Anzeige von Stunden, Minuten, Sekunden und zur Anzeige des Datums versehen ist.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

    daß der Systemtaktgeber bei einer Frequenz von einem Hertz arbeitet.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichspannungswandler vorgesehen ist, der eine Eingangsklemme zum Empfang einer ersten, relativ niedrigen Versorgungsspannung und eine Ausgangsklemme zur Abgabe einer zweiten, relativ großen Spannung enthält, daß an die Eingangs- und Ausgangsklemmen ein Sperrschwinger angeschlossen ist,der eine Transformator- und Transistoranordnung enthält, daß der Transformator mit zwei Topfkernhälften versehen ist und daß eine Schaltung zur selektiven Steuerung der Induktivität des Transformators zur Steuerung der Größe der Ausgangsspannung vorgesehen ist.

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14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet, daß der Transformatortopfkern einen ersten kreisförmigen Kernabschnitt mit einem im wesentlichen ebenen Umfangsrand aufweist, daß ein bedeutender Abschnitt des Randes eine Vertiefung bildet^ daß ein zweiter kreisförmiger Kernabschnitt einen im wesentlichen ebenen Umfangsrand aufweist, und daß ein "bedeutender Abschnitt dieses Randes eine vertiefte Fläche bildet.
15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 13? dadurch gekennzeichnet_s daß die erste Versorgungsspannung einen Wert in der Größenordnung von 1,35 Volt aufweist und daß die Ausgangsklemme eine Gleichspannung in derGrößenordnung von 15 Volt abgibt.
16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus mehreren bipolaren integrierten Speicherelementen aufgebauten Flip-Flop-Schaltungen eine erste Kombination von Flip-Flop-Elementen zur Erzeugung einer Division durch zehn und einer Division durch sechs zum Zählen von Sekunden enthalten, daß eine OTeite Kombination von Flip-Flop-Elementen eine Division durch zehn und eine Division durch sechs zur Anzeige von Minuten erzeugt^ daß eine dritte Kombination von Flip-Flop-Elementen eine Division durch vierundzwanzig zur Anzeige von Stunden erzeugt, und daß eine dritte Kombination von Flip-Flop-Elementen eine Division durch einunddreißig zur Anzeige von Tagen erzeugt«
17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16_O dadurch gekennzeichnet? daß ausgewählte Zähler eine Kombination von Kipp-, JK und RS-Flip-Flop-=Schaltungen enthalten.