DE2133371A1 - Quarzkristalluhr - Google Patents

Description

Dipl.-lng. Heinz lesser, Patentanwalt D —8 München 81, Cosimastrafje 81 Telefon: (0811) 483820

Kabushiki Kaisha L 9425/L /ho

Suwa Seikosha _5>

3-4, 4-chome, Ginza,
Chuo-ku,
Tokyo (Japan)

Quarzkristalluhr

Die Erfindung bezieht sich auf eine Quarzkristalluhr, insbesondere auf eine Quarzkristallarmbanduhr oder eine fest gelagerte Tischuhr, wobei ein elektrischer Kreis, der eine von einem Kristalloszillator emnfancrene elektrische Anzeige hoher Schwingung in eine elektrische Anzeige geringer Schwingung umwandelt, und weiter einen elektro-mechanischem Umformer betreibt.

Diese teilenden und treibenden Kreise sollen bei beschränkter Leistungsaufnahme in einem begrenzten Raum enthalten sein, sie sollen zusammengedrängt sein und mit einer kleinen elektrischen Leistuna betrieben werden. Wenn auch der elektrische Kreis geeignet ist, die oben angegebenen Bedingungen mit den üblichen Mitteln, einem gemischt integrierten Schaltkreis oder einem monolithisch dopnelpoliqen integrierten Schaltkreis zu erfüllen, so ist es aber sehr schwierig, den zusammengedrängten Schaltkreis zu erreichen, der mit einer sehr kleinen elektrischen Leistung arbeitet und ffir die Massenproduktion geeignet ist. Deshalb ist der integrierte Schaltkreis, der den Komplementär-MOS-Transistor enthält, beachtlich als integrierter Schaltkreis für die Armbanduhr. Und zwar deshalb, weil der MOS-Transistor mit beiden P und N Kanälen durch eine niedrige Spannung betrieben wird, die nicht, bevor sie allmählich entwickelt worden ist, erreicht werden könnte.

Aufgabe der Erfindung ist, bei einer Quarzkristallarmbanduhr,

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bei der der Komplementär-MOS-Typ verwendet wird, eine geeignete Methode für die Massenproduktion bei dem treibenden Kreis für den elektro-mechanlschen Umformer vorzusehen. MOS ist die Abkürzung für Metal1-Oxyd-Halbleiter. (Metal-Oxide-Semiconductor).

In der Prinzipschaltung des Komplementär-MOS-Transistors ist die Eingangskapazität C,, die Schaltfrequenz eines Elementes

f, die Spannung der Kraftquelle V₍ , die Leistungsaufnahme

P wie folgt:

cc

P = f

cc

Um die Leistunasaufnahme der ganzen integrierten Schaltuna zu verringern, soll die Torkapazität des MOS-Transistors so klein wie möglich sein.

Der Sättigunqsstrom IDs, der durch den MOS-Transistor fliesst, wird durch die geometrische Grosse an den abfluss-, Quell- und Torbereichen gesättigt.

TDs = 1/2

C/l/

worin,

M/ = Beweglichkeit der elektrischen Ladung beim Umschalten des Kanals in P-Form.

C = Kapazität des Toroxydbelages L = Länge des Kanals
VG - Torspeisespannuno

VG' = Minimale Torspannung für Steigerungsform von ON oder minimale Torspannuna für Senkungsform von OFF.

Wenn die Torkapazität klein ausgelegt ist, um die Lei*ungsaufnähme herabzusetzen, wird der Antriebsstrom des Transformators durch den SMttigungsstrom des\ MOS-Transistors verrinaert und nicht genügend Stromkapazität für den treibenden Umformer

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erhalten, so dass der Wirkungsgrad des jetzt gebräuchlichen elektro-mechanischen Umformers nicht gut ist.

Deshalb braucht die Torschaltung des Komplementärtransistors MOS eine grosse Dimension für den Kanalbereich, um den elektro-mechanischem Umformer nur durch den KomplementSrtransistor MOS anzutreiben, und die Dimension des ganzen Kristalles,integriert mit einer Anzahl von MOS-Transistorelementen, wird gross, so dass es nicht vorteilhaft für die Massenproduktion des Kristalles einschliesslich jedes MOS-Transistors ist und der Kristallpreis hoch wird.

Geaenstand der Frfindung ist, die oben angeaebenen Nachteile in einer solchen Weise zu beseitigen, dass der Kristall der dopnelpoligen Ausbildung des Transistors ^für den treibenden Teil verwendet wird und der Kristall des KomplementHrtransistors MOS mit dem treibenden ^eil verbunden ist. Das heisst, der Komnlemenfirtranslstor des teilenden Teiles ist in einer solchen Weise entworfen, dass die Bereiche des Abflusses, der Quelle und des Tores so klein x^ie pöglich sind, um den Stromverbrauch zu verringern, und der Sättiaungsstrom eines einzigen Komplementärtransistors MOS, der mit den rincrang eines doppelnoliaen Transistors verbunden ist, *ür den Antrieb 1/ß des elektrischen Stromes beträot, der für den Antrieb des Umformers notwendig ist, so dass der Torbereich nur um einiges grosser sein kann, was die Massennroduktion nicht beeinträchtigt, ß ist das Stromverst?>rkungsverhMltnis der zweipoliaen Transistorausführung. Obgleich hier beide, die zweipoliae Ausführung des Transistorkristalles und die komplementäre MOS Ausführung des Transistorkristalles vorhanden sind, ist es für den asammenbau und für die Massenproduktion nicht nachteilig.

Die Erfindung sieht den Schaltkreis für die Quarzkristall-Annbanduhr vor, die durch eine niedrige elektrische Leistung· und nur einem Kugeltransistor betrieben wird. Das ist sehr vorteilhaft für die Massenproduktion der Schaltkreise und überdies für die Massenproduktion der Quarzkristall-Armbanduhren.

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Quarzkristall-Ambanduhr, sie kann aber auch für festgelagerte Uhren für von einem Kristall gesteuerte Zeitgeber verwendet werden.

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ersichtlich.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipschaltung der Verwendung eines Komplementär-MOS-Transistors,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ouarzkristall-Arrabanduhr nach der Erfindung,

Fig. 3 eine Anwendunosform eines treibenden Kreises nach der Erfindung.

In der\?Figur 1 dargestellten Prinzinschaltuna des Komplementär-MOS-Transistors ist C₁ die Einaangskapazität und V die Spannung der Kraftaueile.

In der Figur 2 ist ein eine Ausführunasform der Vorrichtung für die Ouarzkristalluhr nach der Fr^induna erläutertes Blockschaltbild dargestellt. Fr ist 1 ein Oszillator, 2 der Freouenzteiler einschliesslich der KomnlementSr-MO.q-.ftusführungsart des integrierten Kreises, 3 der treibende Kreis einschliesslich der bipolaren Ausführungsart de.s integrierten Transistorkreises, und 4 eine Lastmotorspule.· Eine vom Oszillator 1 erzeugte Anzeige von 8192 Hz wird durch den Freauenzteiler 2 auf O,5 Hz verringert zu jeder Sekunde durch den treibenden Kreis 3 einschliesslich des mit der donpelpoligen Transistorausführungsform integrierten Kreises.

Figur 3 zeigt eine Ausführungsart des Teilkreises, der mit dem treibenden Kreis 3, dem mit dem Kristallkreis 2 integrierten Komplementär-MOS und der Lastmotorspule 4 in Fig. 2 verbunden ist. Es sind 6, 7, 8, 9 Wechselrichter, die als Ausgangsteile des mit dem Komplementär-MOS integrierten Kreises dienen. Mit 5 ist die zweipolige Ausführungsart des Transistors be-

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zeichnet, der mit dem treibenden Kreis integriert ist. 14 ist die die Belastung treibende Spule. Es sind 10, 11, 12, 13 Eingangsklemmen der oben angegebenen Wechselrichter 6, 7, 8, Der Sättigungsstrom der Wechselrichter 6, 7, 8, 9 einschliesslicfi des Komplementärtransistors-MOS ist zu 1/ß des treibenden Kreises ausgelegt, der durch die Lastspule 14 fliesst, um die doppelpolige Ausführungsform des mit dem Kreis 5 integrierten Transistors zu steuern. Einlasswellenformen an den Einlassklemmen 9,10, 11, 12 der Wechselrichter 6, 7, 8, 9 sind in A, B, C, D der Figur 3 zu sehen, sie speisen den Fluss zur jeden weiteren Folge.

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Claims (2)

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   PATENTANSPRUCH E

   l.JQuarzkristalluhr, gekennzeichnet durch einen Elektronikschaltkreis, der einen Unschaltkreis enthält, der mit einem Kugeltransistor ausgebildet ist, eine isolierende Tcrschaltausfiihrung eines Transistors und eine doppelpolige Transistorausführung (5) enthalt und mit einem Belastungselement (14) an der dopnelpoligen Ausführung des Transistors (5) verbunden ist, der vom durch die isolierende Torschaltunnsausführung des Transistors fliessenden Sättigungsstro"¹ steuerbar ist, und durch einen durch die doppelpolige Transistorausführung abschaltbares Belastungselement.
2. 2. Quarzkristal1-Armbanduhr, gekennzeichnet durch einen Kristalloszillator, eine elektronische Frequenzteilerschaltung, einen abgestuften Motor, wobei die elektronische Frequenzteilerschaltung mit einem Kugeltransistor ausgebildet ist, der eine isolierte Torschaltung des Transistors und einen donpelpoligen Transistor enthält, durch mit dem doppelpolioen Transistor als belastung dienenden Fortschreitantrieb, und durch einen vom durch die isolierende Torschaltung des Transistors fliessenden Sättigungsstrom kontrollierbaren und abschaltbaren donpelpoliaen Transistor.

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