DE19818775B4

DE19818775B4 - Elektronische Uhr

Info

Publication number: DE19818775B4
Application number: DE19818775.0A
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Yuzuki; Kenji Hayashi
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: US6052337A; JPH10300870A; CN1198547A; JP3162652B2; DE19818775A1; CN1122899C

Abstract

Elektronische Uhr, welche folgendes aufweist: – einen Schwingkreis (101); – eine Teilungsschaltung (102) zum Teilen eines Ausgangssignals von vom Schwingkreis (101); – eine Impulssynthetisierschaltung (103) zum Synthetisieren eines Ansteuerimpulses, eines Korrekturimpulses, eines Rotationserfassungsimpulses oder dergleichen und zum selektiven Ausgeben desselben; – eine Schwingsystem-Konstantspannungsschaltung (106) zum Anlegen einer konstanten Spannung an den Schwingkreis (101) und an einen Logikabschnitt des Schwingkreises (101) oder an den Schwingkreis (101), die Teilungsschaltung (102) und einen Logikabschnitt des Schwingkreises (101); – einen Schrittmotor (105) mit einem Stator, einem Rotor und einer Spule; – eine Ansteuerschaltung (104) zum Ansteuern des Schrittmotors (105) durch Eingeben eines Ausgangssignals von der Impulssynthetisierschaltung (103); – ein Element (107) mit variablem Widerstand, welches ausgelegt ist, eine beliebige Spannung durch Widerstandsteilung mindestens eines Endes der Spule des Schrittmotors (105) in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal der mit der Spule des Schrittmotors (105) verbundenen Ansteuerschaltung (104) zu teilen; und – eine Rotationserfassungsschaltung (108) zum Vergleichen einer von dem Element (107) mit variablem Widerstand erzeugten Spannung, um den Zustand der Rotation oder der Nichtrotation des Rotors des Schrittmotors (105) gemäß der Amplitude eines Erfassungsspannungswertes zu unterscheiden, wobei der Rotationserfassungsschaltung (108) eine Spannung (VREG 502c) der Schwingsystem-Konstantspannungsschaltung (106) als Referenzspannung zugeführt wird, wobei die der Rotationserfassungsschaltung (108) als Referenzspannung zugeführte Spannung (VREG 502c) einen konstanten Wert aufweist, welcher nicht von einer Schwankung der Versorgungsspannung abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Uhr einen Zeitberechnungszähler (409), der arithmetisch eine Zeitinformation gemäß einem Ausgangssignal von der Teilungsschaltung (402) verarbeitet; eine Anzeigeeinrichtung (411), das ein Eingangssignal an eine LCD, eine LED oder ein digitales Signal abgibt; ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung einer elektronischen Uhr, insbesondere eine elektronische Uhr, bei der der Stromverbrauch einer integrierten Schaltung (im Folgenden als ”IC” bezeichnet) und die Größe des IC reduziert sind.
Beispielsweise ist aus der Druckschrift CH 643 426 A3 eine elektronische Uhr bekannt, die einen Schwingkreis und eine Teilungsschaltung aufweist. Die Teilungsschaltung teilt ein Ausgangssignal von dem Schwingkreis. Ferner weist die elektronische Uhr eine Impulssynthetisierschaltung auf, die einen Ansteuerimpuls, einen Korrekturimpuls und einen Rotationserfassungsimpuls synthetisiert, um diese selektiv auszugeben. Auch wird in der elektrischen Uhr gemäß der Druckschrift CH 643 426 A3 eine Schwingungssystem-Konstantspannungsschaltung zum Anlegen einer konstanten Spannung an dem Schwingkreis offenbart. Die elektronische Uhr umfasst weiterhin auch einen Schrittmotor, der einen Stator, einen Rotor und eine Spule aufweist, eine Ansteuerschaltung, die den Schrittmotor durch Eingeben eines Ausgangssignals von der Impulssynthetisierschaltung ansteuert, ein Element mit variablem Widerstand, das eine beliebige Spannung durch Widerstandsteilung mindestens eines Endes der Spule in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal der Ansteuerschaltung, die mit der Spule des Schrittmotors verbunden ist, teilt und eine Rotationserfassungsschaltung, der eine Spannung der Schwingsystem-Konstantspannungsschaltung als eine Referenzspannung eingegeben wird, die eine von dem Element mit variablem Widerstand erzeugte Spannung vergleicht, um den Zustand der Rotation oder der Nichtrotation des Rotors des Schrittmotors gemäß der Amplitude des Erfassungsspannungswertes zu unterscheiden. Die der Rotationserfassungsschaltung als Referenzspannung zugeführte Spannung ist dabei konstant und nicht von einer Schwankung der Versorgungsspannung abhängig, um sie als Referenzspannung nutzen zu können. Ferner ist aus der Druckschrift CH 643 426 A3 ein Zählsignal für einen Zähler zum Festlegen des Detektionswiderstandes bekannt.
Allgemein wurde eine Referenzspannung einer Vergleichs- oder Komparatorschaltung (im Folgenden als ”Komparator” bezeichnet) als ein gegebener Wert verwendet, der eine konstante Spannung nutzt, ohne von einer Versorgungsspannung abhängig zu sein. Wenn jedoch eine Konstantspannungsschaltung ausschließlich für die Referenzspannung eines Rotationserfassungskomparators in einem IC für eine elektronische Armbanduhr verwendet wird, nimmt die Größe des Schaltungsaufbaus zu, und in dem Fall, in dem wie bei der elektronischen Armbanduhr das Volumen beschränkt ist, wird die IC-Fläche soweit wie möglich reduziert, was zur Folge hat, dass die Konstantspannungsschaltung für den IC der elektronischen Armbanduhr nicht geeignet ist. Aus diesem Grund ist die Referenzspannung der Rotationserfassungsschaltung in der elektronischen Armbanduhr nach herkömmlichem Gebrauch die Versorgungsspannung oder eine Spannung, die durch Teilen der Versorgungsspannung durch einen Widerstand erhalten wird.
2 zeigt ein Beispiel der Peripherie einer Rotationserfassungsschaltung, die eine durch Teilen der Versorgungsspannung durch Widerstand erhaltene Spannung als Referenzspannung der Rotationserfassungsschaltung in einer herkömmlichen elektronischen Uhr verwendet.
Die jeweiligen Gates eines Erfassungselements Pch-Tr 201, eine Erfassungselements Pch-Tr 202, einer Motoransteuerschaltung Pch-Tr 205, einer Motoransteuerschaltung Pch-Tr 206, einer Motoransteuerschaltung Nch-Tr 207 und einer Motoransteuerschaltung Nch-Tr 208 sind mit einer nicht dargestellten Impulssynthetisierschaltung verbunden, die Signale erzeugt, die gemäß einem Referenzsignal von einer Oszillatorschaltung geteilt werden, um einen Ansteuerimpuls, einen Korrekturimpuls, einen Rotationserfassungsimpuls und dergleichen zu erzeugen. Eine Spannung (minusseitiger Eingangsanschluss) eines Rotationserfassungskomparators 210 an dessen Erfassungsseite ist eine Anschlussspannung (im Folgenden als ”VRS” bezeichnet) eines Widerstandselements 203 oder 204, die entwickelt wird, wenn an dieses der Rotationserfassungsimpuls angelegt wird. Andererseits dient als Referenz (plusseitiger Eingangsanschluss) eine Spannung, die durch Teilen der Versorgungsspannung durch einen Referenzspannungswiderstand 211 und einen Referenzspannungswiderstand 212 erhalten wird. Die Rotation oder Nichtrotation wird entsprechend der Tatsache erfasst, ob die VRS grösser ist als die Referenzspannung oder nicht. Ferner ist die VRS während der Rotation (im Folgenden als ”Rotations-VRS” bezeichnet) proportional zu der Schwankung der Versorgungsspannung, wohingegen die VRS während der Nichtrotation (im Folgenden als ”Nichtrotations-VRS” bezeichnet) die Eigenschaft hat, dass sie ein gegebener Wert ist, beinahe ohne von der Schwankung der Versorgungsspannung abhängig zu sein.
In dem Fall, in dem die Referenzspannung eine Versorgungsspannung ist oder eine Spannung, die durch Teilen der Versorgungsspannung durch Widerstand erhalten wird, wird auch die Schwankung der Referenzspannung des Rotationserfassungskomparators gemäß der Schwankung der Versorgungsspannung verursacht. Aus diesem Grund ist ein Schrittmotor so konstruiert, dass er die Schwankung der Referenzspannung berücksichtigt. Ferner besteht in dem Fall, in dem die Referenzspannung die Versorgungsspannung ist, die Möglichkeit, einen tatsächlichen Rotationszustand fehlerhaft als Nichtrotation zu erfassen, da kein großer Unterschied zwischen der Referenzspannung und der Rotations-VRS besteht. Um eine derartige Fehlerfassung zu verhindern, ist der Schrittmotor so konstruiert, dass die Rotations-VRS stark ausgegeben wird. Auch wenn jedoch die Konstruktionskonstante des Schrittmotors geändert wird, wird der Wert der Rotations-VRS nicht stark geändert. Daher kann in dem Fall, in dem die Referenzspannung eine Spannung ist, die durch Teilen der Versorgungsspannung durch Widerstand erhalten wird, die Referenzspannung auf eine beliebige Spannung eingestellt werden, was sehr nützlich ist. Da jedoch Widerstände erforderlich sind und ferner ein hoher Widerstand erforderlich ist, um den Stromverbrauch zu unterdrücken, wird die Fläche des IC vergrößert.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Uhr zu schaffen, bei der für die Referenzspannung des Rotationserfassungskomparators die Spannung der Konstantspannungsschaltung, die für eine andere Schaltung erforderlich ist, gemeinsam verwendet wird, was zur Folge hat, dass der Referenzwiderstand, der zur Erzeugung einer optimalen Referenzspannung bisher verwendet wurde, nun ohne das Hinzufügen von Schaltungen überflüssig wird, so dass die Möglichkeit entsteht, den Stromverbrauch zu verringern und die IC-Größe zu verkleinern. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Uhr zu schaffen, bei welcher der Wert der Nichtrotations-VRS abgesenkt werden kann, da die erfassungsseitige Eingabe des Rotationserfassungskomparators von einer beliebigen Position des Elements mit variablem Widerstand abgenommen wird, was den Wert der Rotations-VRS und der Nichtrotations-VRS nachteilig beeinflusst. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Uhr zu schaffen, bei der Teile gemeinsam verwendet werden können, so dass eine Auswirkung auf verringerte Kosten erwartet werden kann, da die Gestaltungsfreiheit des Schrittmotors (die Anzahl der Wicklungen und der Leitungsdurchmesser der Spule, das Material des Stators) unter Verwendung des mit 3 Volt angesteuerten IC erhöht wird.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus Patentanspruch 1.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben.
1 ist ein schematisches Systemblockdiagramm, das die vorliegende Erfindung zeigt;
2 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel der Peripherie einer Rotationserfassungsschaltung zeigt, die eine Spannung verwendet, die durch Teilen der Versorgungsspannung durch einen Widerstand als die Referenzspannung der Rotationserfassungsschaltung in einer herkömmlichen elektronischen Uhr verwendet wird;
3 ist ein Schaltbild, das eine Motoransteuerschaltung und eine Rotationserfassungsschaltung einer elektronischen Uhr zeigt;
4 ist ein schematischen Systemblockdiagramm, das ein weiteres Beispiel einer elektronischen Uhr gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
5 ist eine Kurve, die die Simulation der Eigenschaften der Rotations-VRS, der Nichtrotations-VRS und einer Referenzspannung zeigt, wenn eine Versorgungsspannung in Schaltungsstrukturen nach dem Stand der Technik variiert wird.
Zur Lösung der vorstehend genannten Probleme wird die Referenzspannung des Rotationserfassungskomparators auf die Spannung der Konstantspannungsschaltung eingestellt, die in einer anderen Schaltung (beispielsweise einer Konstantspannungsschaltung für ein Schwingsystem, das eine konstante Spannung der Schwingkreisschaltung oder einem logischen Abschnitt der Schwingkreisschaltung, der Teilungsschaltung oder der Impulssynthetisierschaltung zuführt, oder einer Konstantspannungsschaltung für das Anzeigesystem, die eine konstante Spannung an eine Anzeigeansteuerschaltung anlegt) verwendet wird. Da die in einer anderen Schaltung verwendete Konstantspannungsschaltung jedoch einen konstanten Spannungswert hat, der für seinen ursprünglichen Zweck geeignet ist, hat die Spannung nicht immer einen Spannungswert, der das Erfassen von Rotation oder Nichtrotation ohne eine Veränderung ermöglicht. Daher wird dem Rotationserfassungskomparator von einem beliebigen Punkt eines Widerstandselements (im Folgenden als ”Element mit variablem Widerstand” bezeichnet) eine Spannung eingegeben, das mit einer Spule in Reihe geschaltet ist, die einen Wert der Rotations-VRS und der Nichtrotations-VRS beeinflusst. Mit diesem Aufbau kann ein zu erfassender Spannungswert, der dem Rotationserfassungskomparator eingegeben wird, bis auf das Widerstandsverhältnis abgesenkt werden, wobei die Spannung des VRS an sich nicht geändert wird, so dass die Rotation oder Nichtrotation auch durch die Referenzspannung der Konstantspannungsschaltung erfasst werden kann, die in einer anderen Schaltung verwendet wird.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Übersicht über ein System gemäß vorliegender Erfindung zeigt.
Ein Eingabe/Ausgabe-Signal in 1 wird beschrieben. Eine Teilungsschaltung 102 erhält als Eingabe ein Ausgabesignal von einer Schwingkreisschaltung 101 und gibt ein Ausgangssignal an eine Impulssynthetisierschaltung 103 aus. Eine Ansteuerschaltung 104 erhält als Eingabe ein Eingangssignal von der Impulssynthetisierschaltung 103 und gibt ein Ausgangssignal an einen Schrittmotor 105 und an ein Element 107 mit variablem Widerstand ab. Eine Schwingsystem-Konstantspannungsschaltung 106 gibt ein Ausgangssignal an den Schwingkreis 101, die Teilungsschaltung 102, die Impulssynthetisierschaltung 103 und eine Rotationserfassungsschaltung 108 ab. Die Rotationserfassungsschaltung 108 erhält als Eingabe ein Ausgangssignal von der Schwingsystem-Konstantspannungsschaltung 106 und ein Ausgangssignal von dem Element 107 mit variablem Widerstand und gibt ein Ausgangssignal an die Impulssynthetisierschaltung 103 ab.
Anschließend wird der Aufbau der jeweiligen Schaltungen beschrieben. Der Schwingkreis 101 erzeugt ein Referenzsignal in Übereinstimmung mit einer Quarzschwingung (allgemein 32 kHz für eine Uhr) oder CR-Schwingung, die durch einen Widerstand R und einen Kondensator C bedingt ist. Die Teilungsschaltung 102 teilt das Ausgangssignal von dem Schwingkreis 101. Im Fall der Erzeugung eines Signals mit 1 Hz (eine Sekunde pro Periode) unter Verwendung eines 32 kHz Quarzes sind 15 T-Flipflop-Schaltungen in Reihe geschaltet. Die Impulssynthetisierschaltung 103 synthetisiert einen Ansteuerimpuls, einen Korrekturimpuls, einen Rotationserfassungsimpuls oder dergleichen in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal von der Teilungsschaltung 102, um das Ausgangssignal selektiv auszugeben. Die Ansteuerschaltung 104 erhält als Eingabe das Ausgangssignal der Impulssynthetisierschaltung 103, um den Schrittmotor 105 anzusteuern, der aus einem Stator, einem Rotor und einer Spule aufgebaut ist. Ferner steuert die Ansteuerschaltung 104 den Erfassungskomparator an, um es so zu erlauben, dass eine von dem Erfassungskomparator zu erfassende Spannung zum Zeitpunkt der Erfassung der Rotation entwickelt wird. Der Schwingkreis 101, die Teilungsschaltung 102 und die Impulssynthetisierschaltung 103 sind hinsichtlich der raschen Spannungsschwankung schwach und verbrauchen eine große Strommenge aufgrund der Hochfrequenzbetriebsschaltungen in den ICs für eine Uhr. Aus diesem Grund wird eine konstante Ausgangsspannung, die niedriger ist als die Versorgungsspannung der Schwingsystem-Konstantspannungsschaltung 106, als eine Stromversorgung verwendet, um dadurch einen Antrieb mit niedrigem Stromverbrauch zu realisieren, ohne dass eine Schwankung der Leistungsversorgungsspannung beeinflusst wird. Das Element 107 mit variablem Widerstand besteht aus mindestens zwei Widerstandselementen (Diffusionswiderstände, Polysiliziumwiderstände etc.) oder Elementen, die eine den Widerstandselementen äquivalente Funktion haben (beispielsweise ein Ein-Widerstand eines MOSFET etc.), die miteinander verbunden sind, und eine Verbindung zwischen diesen ist mit einem erfassungsseitigen Eingang des Rotationserfassungskomparators gemäß der Auswahl verbunden. Die Rotationserfassungsschaltung 108 erhält als Eingabe eine konstante Spannung der Schwingsystem-Konstantspannungsschaltung 106 als eine Referenzspannung. Ferner ist die Schaltung ein Komparator, der eine an dem ausgewählten Verbindungspunkt des Elements 107 mit variablem Widerstand entwickelte Spannung als Eingangssignal erhält, die Spannung mit der Referenzspannung vergleicht und ein Vergleichsresultat an die Impulssynthetisierschaltung 103 ausgibt.
Bezugnehmend auf 3 wird eine Motoransteuerschaltung und eine Rotationserfassungsschaltung einer elektronischen Uhr sowie der grundsätzliche Betriebsablauf derselben erläutert.
Zunächst wird die Schaltungsverbindung von 3 beschrieben. Die jeweiligen Sources eines Erfassungselements Pch-Tr 301, eines Erfassungselements Pch-Tr 302, einer Motoransteuerschaltung Pch-Tr 307 und einer Motoransteuerschaltung Pch-Tr 308 sind mit VDD verbunden und die jeweiligen Sources einer Motoransteuerschaltung Nch-Tr 309 und einer Motoransteuerschaltung Nch-Tr 310 sind mit VSS verbunden. Ein Widerstand 303 und ein Widerstand 305 sowie ein Widerstand 304 und ein Widerstand 306 sind jeweils miteinander verbunden und die jeweiligen Verbindungspunkte sind als Eingabe mit einem minusseitigen Eingangsanschluss des Rotationserfassungskomparators 312 verbunden. Ein plusseitiger Eingangsanschluss des Rotationserfassungskomparators 312 erhält als Eingabe eine Spannung der Schwingsystem-Konstantspannungsschaltung, die eine konstante Spannung an den Schwingkreis anlegt. Eine andere Seite des Widerstands 303 ist mit einem Drain des Erfassungselements Pch-Tr 301 verbunden und eine andere Seite des Widerstands 304 ist mit einem Drain des Erfassungselements Pch-Tr 302 verbunden.
Die andere Seite des Widerstands 305 ist mit einem Anschluss a einer Spule 311 an einer Seite derselben verbunden und die andere Seite des Widerstands 306 ist mit einem Anschluss b einer Spule 311 an deren anderer Seite verbunden. Das Drain der Motoransteuerschaltung Pch-Tr 307 und das Drain der Motoransteuerschaltung Pch-Tr 309 sind mit dem Anschluss a der Spule 311 verbunden. Ferner sind das Drain der Motoransteuerschaltung Pch-Tr 308 und das Drain der Motoransteuerschaltung Pch-Tr 310 mit dem Anschluss b der Spule 311 verbunden. Die jeweiligen Gates des Erfassungselements Pch-Tr 301, des Erfassungselements Pch-Tr 302, der Motoransteuerschaltung Pch-Tr 307, der Motoransteuerschaltung Pch-Tr 308, der Motoransteuerschaltung Nch-Tr 309 und der Motoransteuerschaltung Nch-Tr 310 sind mit einer Impulssynthetisierschaltung (nicht dargestellt) verbunden, die ein Signal synthetisiert, das gemäß dem Referenzsignal von dem Schwingkreis geteilt ist, und einen Ansteuerimpuls, einen Korrekturimpuls, einen Rotationserfassungsimpuls und dergleichen erzeugt.
Nachfolgend werden der Betriebsablauf der Motoransteuerung während einer normalen Zeigerbewegung und ein Rotorprinzip des Rotors beschrieben.
Beim Betrieb der Motoransteuerschaltung während der normalen Zeigerbewegung werden zunächst in dem Fall, in dem ein Ansteuerimpuls von der Seite M1 ausgegeben wird, die Motoransteuerschaltung Pch-Tr 307 und die Motoransteuerschaltung Nch-Tr 310 eingeschaltet und andere Transistoren werden ausgeschaltet, und zwar in der Weise, dass in VDD, der Motoransteuerschaltung Pch-Tr 307, der Spule 311, der Motoransteuerschaltung Nch-Tr 310 und VSS in der angegebenen Reihenfolge ein Strom fließt. Der in dieser Situation in der Spule fließende Strom erlaubt die Entwicklung eines Magnetfeldes in dem Stator, was den Rotor in Umdrehung versetzt, wodurch die Zeiger bewegt werden. Anschließend werden in dem Fall, in dem der Ansteuerimpuls von einer Seite M2 ausgegeben wird, die Motoransteuerschaltung Pch-Tr 308 und die Motoransteuerschaltung Nch-Tr 309 eingeschaltet und andere Transistoren werden in der Weise ausgeschaltet, dass in VDD, der Motoransteuerschaltung Pch-Tr 308, der Spule 311, der Motoransteuerschaltung Nch-Tr 309 und VSS in der angegebenen Reihenfolge ein Strom fließt. Auf diese Weise ist die Richtung des in der Spule 311 fließenden Stromes zu diesem Zeitpunkt der vorstehend genannten entgegengesetzt. Da jedoch der Rotor bereits in Umdrehung versetzt ist, wird der Betriebsablauf der Rotation in derselben Richtung wiederholt.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Erfassen der Rotation oder der Nichtrotation des Motors beschrieben.
Wenn von der Seite M1 der Ansteuerimpuls ausgegeben wird, wird es nicht erlaubt, dass der Strom zwangsweise in die Spule fließt, nachdem der Ansteuerimpuls wie vorstehend beschrieben ausgegeben wurde. Daher beginnt der Rotor unabhängig vom Zustand der Rotation oder Nichtrotation frei zu vibrieren. Die freie Vibration des Rotors erzeugt wechselweise einen Strom. In dieser Situation, wenn das Erfassungselement Pch-Tr 301 in einen EIN-Zustand geschaltet wird und die Motoransteuerschaltung Pch-Tr 307 durch Zerhacken (Ein/Aus) bedingt durch Abtastimpulse eingeschaltet wird, wird eine geschlossene Schaltung 314 gebildet, die aus VDD, der Motoransteuerschaltung Pch-Tr 308, der Spule 311, einem synthetischen Widerstand, der aus dem Widerstand 303, dem Widerstand 305, dem Erfassungselement Pch-Tr 301 und der Motoransteuerschaltung Pch-Tr 307 besteht (allgemein wird der synthetische Widerstand der Schaltung in 3 niedrig, da der Ein-Widerstand des Transistors in der Motoransteuerschaltung etwa mehrere zehn bis mehrere hundert OMEGA hat und der Widerstand derselben mehrere hundert k OMEGA hat), und VDD zusammengesetzt ist. Ein relativ großer Strom fließt in der geschlossenen Schaltung 314.
Wenn andererseits die Motoransteuerschaltung Pch-Tr 307 ausgeschaltet wird, wird eine geschlossene Schaltung 315 gebildet, die aus VDD, der Motoransteuerschaltung Pch-Tr 308, der Spule 311, einem synthetischen Widerstand, der aus dem Widerstand 303, dem Widerstand 305 und dem Erfassungselement Pch-Tr 301 besteht (da der Ein-Widerstand des Transistors etwa mehrere zehn bis mehrere hundert OMEGA ist und der Widerstand derselben mehrere hundert k OMEGA hat, wie vorstehend erwähnt, wird der synthetische Widerstand der Schaltung in 3 hoch), und VDD zusammengesetzt ist. Ein relativ kleiner Strom fließt in der geschlossenen Schaltung 315. Da die Induktivität der Spule 311 groß ist, kann die Spule 311 einer Variation dieser Ströme nicht folgen und zeigt ein Ansprechverhalten einer Verzögerung der ersten Ordnung mit einer Zeitkonstanten tau = L/R bedingt durch eine Induktivität L des synthetischen Widerstands R und der Spule 311. Als Resultat versucht eine momentane Spule 311, die zu der geschlossenen Schaltung 315 geschaltet wird, einen zu der Zeit der geschlossenen Schaltung 314 auftretenden Strom kontinuierlich fließen zu lassen, wie er ist, wird eine hohe Spannung (VRS) momentan an einem Verbindungspunkt des Widerstands 303 und des Widerstands 305 entwickelt, die jeweils einen hohen Widerstand haben, und anschließend wird diese hohe Spannung durch die Zeitkonstante tau = L/R gedämpft. Die Spannung wird durch den Rotationserfassungskomparator 312 erfasst. Da die ferner die freie Vibration des Rotors während der Rotation grösser ist als während der Nichtrotation, wird eine große VRS erzeugt, wenn der Rotor in Rotation steht, wohingegen eine kleine VRS erzeugt wird, wenn der Rotor nicht rotiert.
Ferner wird in ähnlicher Weise in dem Fall, in dem der Ansteuerimpuls von der Seite M2 ausgegeben wird, wenn das Erfassungselement Pch-Tr 302 in einen Ein-Zustand geschaltet wird und die Motoransteuerschaltung Pch-Tr 308 durch Zerhacken (Ein/Aus) bedingt durch Abtastimpulse eingeschaltet wird, eine geschlossene Schaltung gebildet, die aus VDD, der Motoransteuerschaltung Pch-Tr 307, der Spule 311, einem synthetischen Widerstand, der aus dem Widerstand 304, dem Widerstand 306, dem Erfassungselement Pch-Tr 302 und der Motoransteuerschaltung Pch-Tr 308 besteht (der synthetische Widerstand wird niedrig), und VDD zusammengesetzt ist. Ein relativ großer Strom fließt in der geschlossenen Schaltung. Wenn andererseits die Motoransteuerschaltung Pch-Tr 308 ausgeschaltet wird, wird eine geschlossene Schaltung gebildet, die aus VDD, der Motoransteuerschaltung Pch-Tr 307, der Spule 311, einem synthetischen Widerstand, der aus dem Widerstand 304, dem Widerstand 306 und dem Erfassungselement Pch-Tr 302 besteht (der synthetische Widerstand wird hoch), und VDD zusammengesetzt ist. Ein relativ kleiner Strom fließt in der geschlossenen Schaltung.
Nachfolgend wird der Betriebsablauf des Rotationserfassungskomparators 312 beschrieben. Dem Rotationserfassungskomparator 312 wird eine konstante Spannung (nachfolgend als ”VREG” bezeichnet) eingegeben, die von der Schwingsystem-Konstantspannungsschaltung 313 erzeugt wird, die an ihrem plusseitigen Anschluss eine Referenzspannung hat. Dann wird an ihrem minusseitigen Anschluss eine Spannung an dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 303 und dem Widerstand 305 und eine Spannung an dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 304 und dem Widerstand 306 eingegeben, welche jeweils zu erfassende Spannungspunkte sind. Als Resultat ist der Komparator so gestaltet, dass er feststellt, dass es sich um den Rotationszustand handelt, wenn VRS >/= VREG, und feststellt, dass es sich um einen Nicht-Rotationszustand handelt, wenn VRS < VREG ist. In 3 wird die Teilung einer zu erfassenden Spannung an einem Punkt durchgeführt. Er kann jedoch aus einer Vielzahl von Punkten gemäß dem Konstruktionswert des Schrittmotors ausgewählt werden.
Nachfolgend werden die Schaltung von 2, welche das herkömmliche Beispiel zeigt, und die Schaltung von 3 anhand einer Simulation verglichen.
In 2 wird angenommen, dass die Referenzspannung (VREG), die an dem plusseitigen Eingang des Rotationserfassungskomparators 210 vorliegt, so eingestellt ist, dass das Verhältnis des Referenzspannungswiderstands 211 zu dem Referenzspannungswiderstand 212 3:1 ist, und der Leitungsdurchmesser und die Anzahl der Wicklungen der Spule, der Rotor und der Stator sind so konstruiert, dass sie die Rotations-VRS 501a, die Nichtrotations-VRS 501b und die VREG 501c abgeben, die in 5 gezeigt sind. Ferner wird angenommen, dass in 3 ein zu erfassender Spannungspunkt so vorgesehen ist, dass das Verhältnis des Widerstands 303 zu dem Widerstand 305 oder das Verhältnis des Widerstands 304 zu dem Widerstand 306 3:1 ist und ferner die Referenzspannung (VREG), die an dem plusseitigen Eingang des Rotationserfassungskomparators 312 anliegt, VREG = 1,05 V erfüllt, unter der Annahme, dass eine Konstantspannungsschaltung eine konstante Spannung als eine Stromversorgung des Schwingkreises oder dergleichen zuführt. Die Simulation resultiert in der Rotations-VRS 502a, der Nichtrotations-VRS 502b und der VREG 502c in 5. Hier sind die Bedingungen abgesehen von den vorstehend genannten mit denjenigen der in 2 gezeigten Schaltung identisch. Ferner sind der synthetische Widerstandswert des Widerstands 303 und des Widerstands 305 in 3, der Wert des Widerstandselements 203 in 2, der synthetische Widerstandswert des Widerstands 304 und des Widerstands 306 in 3 und der Wert des Widerstandselements 204 in 2 ebenfalls identisch. Unter den vorstehend angeführten Bedingungen werden, wenn die Werte der Rotations-VRS 501a und der Nichtrotations-VRS 501b 100% sind, sowohl die Rotations-VRS 502a als auch die Nichtrotations-VRS 502b eine Spannung, die um 20% niedriger ist. Ferner ist die VREG 502c ein konstanter Wert, der aufgrund einer konstanten Spannung nicht von einer Schwankung der Versorgungsspannung abhängig ist.
4 zeigt ein schematisches Systemblockdiagramm eines weiteren Beispiels einer elektronischen Uhr gemäß vorliegender Erfindung.
Zunächst wird ein in 4 gezeigtes Eingangs-/Ausgangssignal beschrieben. Einer Teilungsschaltung 402 wird ein Ausgangssignal von einem Schwingkreis 401 eingegeben, so dass sie ein Ausgangssignal an eine Impulssynthetisierschaltung 403 und einen Zeitberechnungszähler 409 ausgibt. Einer Ansteuerschaltung 404 wird ein Ausgangssignal von der Impulssynthetisierschaltung 403 eingegeben, so dass sie ein Ausgangssignal an einem Schrittmotor 405 und an ein Element 407 mit variablem Widerstand ausgibt. Einer Anzeigeansteuerschaltung 410 wird ein Ausgangssignal von dem Zeitberechnungszähler 409 eingegeben, so dass sie ein Ausgangssignal an eine Anzeigeeinrichtung 411 ausgibt. Eine Schwingsystem-Konstantspannungsschaltung 406 gibt ein Ausgangssignal an den Schwingkreis 401, die Teilungsschaltung 402, die Impulssynthetisierschaltung 403 und den Zeitberechnungszähler 409 aus. Eine Anzeigesystem-Konstantspannungsschaltung 412 gibt ein Ausgangssignal an die Anzeigeansteuerschaltung 410 aus. Einer Rotationserfassungsschaltung 408 wird entweder das Ausgangssignal von der Schwingsystem-Konstantspannungsschaltung 406 oder das Ausgangssignal von der Anzeigesystem-Konstantspannungsschaltung 412 oder das Ausgangssignal von dem Element 407 mit variablem Widerstand eingegeben, so dass sie ein Ausgangssignal an die Impulssynthetisierschaltung 403 ausgibt.
Nachfolgend wird der Aufbau der jeweiligen Schaltungen beschrieben. Der Schwingkreis 401 erzeugt ein Referenzsignal aufgrund einer Quarzschwingung (allgemein 32 kHz für eine Uhr), einer CR-Schwingung aufgrund eines Widerstands R und eines Kondensators C oder dergleichen. Die Teilungsschaltung 402 teilt ein Ausgangssignal von dem Schwingkreis 401. Im Fall der Erzeugung eines Signals von 1 Hz (1 Sekunde in einer Periode) durch den 32 kHz-Quarz sind 15 T-Flipflop-Schaltungen in Reihe geschaltet. Die Impulssynthetisierschaltung 403 synthetisiert einen Ansteuerimpuls, einen Korrekturimpuls, einen Rotationserfassungsimpuls oder dergleichen in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal von der Teilungsschaltung 402, um selektiv ein Ausgangssignal auszugeben. Die Ansteuerschaltung 404 erhält das Ausgangssignal von der Impulszusammensetzungsschaltung 403 als ein Eingabe, so dass sie den Schrittmotor 405 ansteuert, der aus einem Stator, einem Rotor und einer Spule aufgebaut ist.
Ferner steuert die Ansteuerschaltung 404 den Rotationserfassungskomparator bei der Rotationserfassung an, so dass eine Spannung erzeugt wird, die von dem Rotationserfassungskomparator zu erfassen ist. Der Zeitberechnungskomparator 409 erhält als Eingangssignal das Ausgangssignal von der Teilungsschaltung 402, berechnet und zählt dieses, und gibt eine Zeitinformation an die Anzeigeansteuerschaltung 410 aus. Die Anzeigeansteuerschaltung 410 erhält das Ausgangssignal des Zeitberechnungszählers als Eingabe um eine Anzeige an die Anzeigeeinrichtung 411 abzugeben, wie beispielsweise ein Anzeigeelement, welches ein Eingangssignal an eine Flüssigkristallanzeige (LCD), eine LED-Anzeige oder ein digitales Signal abgibt. Der Schwingkreis 401, die Teilungsschaltung 402, die Impulssynthetisierschaltung 403 und der Zeitberechnungszähler 409 sind bezüglich raschen Spannungsschwankungen schwach und verbrauchen eine große Strommenge aufgrund der mit hoher Frequenz arbeitenden Schaltungen in den ICs für eine Uhr. Aus diesem Grund wird eine konstante Ausgangsspannung, die niedriger als die Versorgungsspannung der Schwingsystem-Konstantspannungsschaltung 406 ist, als eine Leistungsversorgung verwendet, um dadurch einen Antrieb mit niedrigem Stromverbrauch ohne nachteilige Beeinflussung einer Schwankung der Leistungsversorgungsspannung und mit kleiner Amplitude zu verwirklichen.
Die Anzeigeeinrichtung 411, wie etwa das Anzeigeelement, das eine Eingabe an die LCD, die LED oder das digitale Signal abgibt, wird durch eine Schwankung der Ansteuerspannung der Anzeigeansteuerschaltung 401 nachteilig beeinflusst, so dass es schwierig ist, die Anzeige etc. zu sehen. Daher erhält die Anzeigeeinrichtung 411 eine konstante Spannung, die von der Anzeigesystem-Konstantspannungsschaltung 412 ausgegeben wird, als Eingabe, um eine Spannungsschwankung zu eliminieren. Das Element 407 mit variablem Widerstand besteht aus mindestens zwei Widerstandselementen (Diffusionswiderstände, Polysiliziumwiderstände etc.) oder Elementen, die eine Funktion haben, die dem des Widerstandselements äquivalent ist (beispielsweise ein Ein-Widerstand eines MOSFET etc.), welche miteinander verbunden sind, und eine Verbindung zwischen diesen ist mit einem erfassungsseitigen Eingang des Rotationserfassungskomparators gemäss der Auswahl verbunden. Die Rotationserfassungsschaltung 408 hat als Eingangssignal selektiv eine konstante Spannung der Oszillations-Konstantspannungsschaltung 406 oder eine konstante Spannung der Anzeigesystem-Konstantspannungsschaltung 412 als eine Referenzspannung. Ferner ist die Schaltung ein Komparator, der als Eingangssignal eine Spannung hat, die an dem Verbindungspunkt des Elements 407 mit variablem Widerstand als die zu erfassende Spannung entwickelt wird, die Spannung mit der Referenzspannung vergleicht und ein Vergleichsresultat an die Impulssynthetisierschaltung 403 ausgibt.

Claims

Elektronische Uhr, welche folgendes aufweist: – einen Schwingkreis (101); – eine Teilungsschaltung (102) zum Teilen eines Ausgangssignals von vom Schwingkreis (101); – eine Impulssynthetisierschaltung (103) zum Synthetisieren eines Ansteuerimpulses, eines Korrekturimpulses, eines Rotationserfassungsimpulses oder dergleichen und zum selektiven Ausgeben desselben; – eine Schwingsystem-Konstantspannungsschaltung (106) zum Anlegen einer konstanten Spannung an den Schwingkreis (101) und an einen Logikabschnitt des Schwingkreises (101) oder an den Schwingkreis (101), die Teilungsschaltung (102) und einen Logikabschnitt des Schwingkreises (101); – einen Schrittmotor (105) mit einem Stator, einem Rotor und einer Spule; – eine Ansteuerschaltung (104) zum Ansteuern des Schrittmotors (105) durch Eingeben eines Ausgangssignals von der Impulssynthetisierschaltung (103); – ein Element (107) mit variablem Widerstand, welches ausgelegt ist, eine beliebige Spannung durch Widerstandsteilung mindestens eines Endes der Spule des Schrittmotors (105) in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal der mit der Spule des Schrittmotors (105) verbundenen Ansteuerschaltung (104) zu teilen; und – eine Rotationserfassungsschaltung (108) zum Vergleichen einer von dem Element (107) mit variablem Widerstand erzeugten Spannung, um den Zustand der Rotation oder der Nichtrotation des Rotors des Schrittmotors (105) gemäß der Amplitude eines Erfassungsspannungswertes zu unterscheiden, wobei der Rotationserfassungsschaltung (108) eine Spannung (VREG 502c) der Schwingsystem-Konstantspannungsschaltung (106) als Referenzspannung zugeführt wird, wobei die der Rotationserfassungsschaltung (108) als Referenzspannung zugeführte Spannung (VREG 502c) einen konstanten Wert aufweist, welcher nicht von einer Schwankung der Versorgungsspannung abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Uhr einen Zeitberechnungszähler (409), der arithmetisch eine Zeitinformation gemäß einem Ausgangssignal von der Teilungsschaltung (402) verarbeitet; eine Anzeigeeinrichtung (411), das ein Eingangssignal an eine LCD, eine LED oder ein digitales Signal abgibt; eine Anzeigeansteuerschaltung (410), die ein Ausgangssignal von dem Zeitberechnungszähler (409) als Eingabe hat, um die Anzeigeeinrichtung (411) anzusteuern; und eine Anzeigesystem-Konstantspannungsschaltung (412) enthält, die eine konstante Spannung an die Anzeigeansteuerschaltung (410) anlegt, wobei die Referenzspannung der Rotationserfassungsschaltung (408) als die Spannung der Anzeigesystem-Konstantspannungsschaltung (412) verwendet wird.