DE2229533A1 - Elektronischer zeitmesser, insbesondere armbanduhr - Google Patents

Description

• Elektronischer Zeitmesser, insbesondere Armbanduhr-Die Erfindung betrifft einen elektronischen Zeitmesser und insbesondere eine elektrische Uhr, die keine beweglichen Teile aufweist. Beim erfindungsgemäßen Zeitmesser bewirkt ein Frequenznormal, das von einem Kristalloszillator über elektronische Brequenzteiler- und Treiberstufen erzeugt wird, ein Ansteuern bzw. Erregen von lichtemittierenden Dioden einer elektrooptischen Zeitanzeige in bestimmter Zeitfolge. Niedriger Beistungsbedarf, geringe Größe und nieariges Gewicht werden durch Verwendung von komplementären MOS-Schaltungen erreicht, die insgesamt einen Kleinrechner mit festem Programm darstellen. Genauer gesagt, bezieht sich die mrSindung auf eine Armbanduhr, bei welcher praktisch alle elektrischen Schaltkreise unter Anwendung integrierter Schaltungstechnik, insbesondere Large-Scale-Technik aufgebaut werden können.
• Es gibt bereits batteriegespeiste Armbanduhren und andere kleine, tragbare Zeitmesser verschiedener Art, die - wie beispielsweise der US-PS Reissue 26 187 zu entnehmen ist- eine Unruh und eine Spirale aufweisen, welche durch das Zusammenwirken einer stromführenden Spule mit einem durch kleine Dauermagnete erzeugten Magnetfeld angetrieben werden.
• In den letzten Jahren wurden Armbanduhren entwickelt, die keinen elektromechanischen Schwinger als Haupt-Zeitnormal aufweisen. Diese Konstruktionen verwenden zum größten Teil einen kristallgesteuerten Hochfrequenz-Oszillator als Freguenznormal in Verbindung mit einer Frequenz-Wandlerschaltung zur Erzeugung eines Antriebssignals mit einer geeigneten Zeithaltefrequenz.
• Es ergaben sich hierbei jedoch Schwierigkeiten bei der Entwicklung einer Ozillator-Frequenzwandler-Kombination, die nicht nur die erforderliche Frequenzstabilität, sondern auch genügend kleine Stromaufnahme und geringe Größe aufweist und sich somit in der Praxis für batteriegespeiste Armbanduhren eignet.
• In der US-Ps 3 560-998 ist eine Hochfrequenzoszillator-Uhr beschrieben, die komplementäre iWGS-Schaltungen mit nieurigem Strombedarf aufweist. Die Oszillator-Frequenzwandler-Kombination gemäß dieser Patentschrift eignet sich für den Antrieb herkömmlicher Uhrzeiger, die über einem Zifferblatt angeordnet sind, oder wahlweise zur selektiven Betätigung der Anzeigeelemente einer optischen Zeitanzeige in Abhängigkeit von einem Antriebs-Ausgangssignal des Wandlers. Die US-Ps 3 576 099 offenbart eine verbesserte Uhrenkonstruktion, bei welcher die optische Zeitanzeige aus mehreren licateeittierenuen bioden besteht, die intermittierend erregt werden, wodurch minimale Leistungsaufnahme und verlängerte Betriebslebensdauer der Uhr-Batterie gewährleistet werden.
• Eine verbesserte Uhrenkonstruktion dieser allgemeinen Art unter Verwendung von Halbleiterschaltungen und integrierter Schaltkreise ist in der DU-OS P 21 13 350.6 beschrieben.
• Der Erfindung liegt demgegenüber in erster Linie die Aufgabe zugrunde, Uhrenkonstruktionen der Gattung, wie sie in den genannten Patentschriften beschrieben sind, so zu verbessern, daß für die Zeithaltefunktion keine beweglichen Teile benötigt werden.
• Die Erfindung ist bei einem elektronischen Zeitmesser der eingangs genannten Gattung ganz allgemein dadurch gekennzeichnet, daß praktisch alle elektrischen Bauteile in integrierter Large-Scale-Schaltkreistechnik aufgebaut und verbunden sind, wodurch sowohl die iertigungskosten als auch die Größe der Uhrenbauteile vermindert werden. Infolge der Verwendung derartiger Schaltungen ist es möglich, genormte, massengefertigte elektrische Bauteile zu verwenden; hierdurch werden nicht nur die Fertigungskosten der Uhr erheblich gesenkt, sondern es wird auch infolge der Größenreduzierung in einem herkömmlichen Armbanduhrgehäuse mehr Raum für die Uhren-Batterie und andere Bauteile der Armbanduhr zur Verfügung gestellt.
• Eine erfindungsgemäße armbanduhr weist ein vorzugsweise auf einr Frequenz von 32 768 Hz arbeitendes Zeitnormal auf, das als kristallgesteuerter Umsetzer in komplementärer ZlOS-Technik ausgebildet ist, der als Oszillator dient. Die Ausgangssignale des Xrequenznormals werden über einen Frequenzwandler geleitet, der vorzugsweise als mehrstufiger, binärer Frequenzteiler aus komplementären MOS-Transistoren aufgebaut ist. Das Signal wird auf ein Ausgangssignsl von 1 Hz, d.h. einem Impuls pro Sekunde heruntergeteilt. Die Anzeige-Betätigungseinrichtung besteht aus einer Anzahl von Registern und Gattern sowie einem Dekoder, der eine elektrooptische Zeitanzeige vorzugsweise in Form einer Balkensegmentanordnung lichtemittierender Segmente ansteuert. Weitere, über die integrierte Schaltung durchfiihrbare Funktionen sind Zeiteinstellen, Rückstellen, Schalten und Steuerung der Anzeige intensität.
• Durch Verwendung von logischen NOR- und NAND-Schaltkreisen sowie komplementären MOS-Transistoren ist es erfindungsgemäß möglich, eine Uhr in Festkörpertechnik aufzubauen, bei welcher bis auf einige wenige Teile alle elektrischen Bauteile unter Anwendung des Large-Scale-Integrationsverfahrens, des sogenannten LSI -Verfahrens ausgebildet sein können.
• Die Zeitanzeige der Uhr weist vorzugsweise ein rot gefärbtes Filter auf, welches das kalte Rotlicht einer Anzahl lichtemittierender Galliumarsenidphosphid-Dioden durchläßt, die vorzugsweise in einem aus sieben Balken bestehenden Schema angeordnet sind. Die lichtemittierenden Dioden werden in entsprechender Zeitbeziehung zu einer effektiven Helligkeit angeregt, welche durch eine einen lichtempfindlichen Detektor bzw.
• Fühler aufweisende Intensitätsregelschaltung bestimmt wird.
• An der Vorderseite der Uhr ist neben der Zeitanzeige ein Druckknopf-Abfrageschalter angeordnet, der in gedrücktem Zustand augenblicklich die betreffenden Zeitanzeigestationen aktiviert.
• Die Minuten- und Stundenanzeigen sind dabei so programmiert, daß sie bei einfacher Berührung des Abfrageschalters 1 1/4 Sekunden lang aufleuchten. Bei weiterem Drücken dieses Schalters erlöschen die Minuten und Stundenanzeigen und erscheint sogleich die Sekundenanzeige. Die Sekunden werden fortlaufend weiter angezeigt, solange der Benutzer den Abfrageschalter drückt. Die Berechnung der genauen Zeit erfolgt kontinuierlich und genau unabhängig davon, ob die Zeit angezeigt wird oder nicht.
• Das Stellen der Uhr erfolgt durch betätigung entweder eines Stunden- oder eines Minuten-Stellschalters. Ersterer läßt die Stundenanzeige schnell weiterlaufen, ohne die Zeithaltefunktion der Minuten und Sekunden zu beeinflussen. Bei Betätigung des Minuten-Stell schalters wird die Sekundenanzeige automatisch auf Null gestellt, während die inutenanzeige bis zur gewünschten Anzeige weitergeschaltet wird.
• Die erfindungsgemäße Uhr ist unabhängig von den Umgebungsbedingungen, unter denen sie sich befindet, und praktisch stoßsicher und wasserdicht. Die elektrischen Bauteile und die Zeitanzeige können in einer klaren Vergußmasse eingekapselt sein, so daß die Elektronik weder durch mechanische Kräfte noch durch Korrosion beeinflußt wird. Da keine herkömmliche Welle zum Aufziehen oder Stellen der Uhr vorhanden ist, entfallen die bei der Abdichtung einer dünnen Welle auftretenden Probleme. Normalerweise ist weder Wartung noch Instandsetzung nötig, da die Bauteile gekapselt und äußeren Einflüssen unzugänglich sind.
• Alle elektrischen Halbleiterbauteile, einschließlich der lichtemittierenden Dioden, besitzen praktisch unbegrenzte Betriebslebensdauer.
• Ein beteutsames Ivlerkmal der drtindung besteht in der Verwendung einer integrierten Schaltung mit einem einzigen Dekoder zum Entschlüsseln der wiederzugebenden Zeitinformation. Neben der Wiedergabe der Zeit kann die Zeitanzeige in Verbindung mit dem Dekoder auch zur Darstellung des Datums, d.h. des Tages und Monats, sowie beispielsweise zur Angabe der Tages oder Nacntstunden herangezogen werden. Die Anzeigeziefern werden einzeln ausgewertet bzw. angesteuert, und es sind spezielle Anschlüsse vorgesehen, um die Zeitanzeige jederzeit zur Verwendung als Uhr oder als Wecker einzuschalten oder um spezielle Informationen, wie Datum, Monat, Tages- oder Nachtstunde, einzugeben. Darüber hinaus ist ein itnschluß als Abgriff vom Stundenregister zur Verwendung als alenderschaltung vor&esehen, so daß die Schaltung der Uhr in Verbindung mit anderen Schaltungen benutzt werden kann, um auf der gleichen Zeitanzeige die Tag- und Monatsangaben des Datums anzuzeigen.
• Eine erfindungsgemäß verbesserte elektronische Armbanduhr benötigt also, wie erwähnt, für die Zeithaltefunktion keine beweglichen Teile, sie ist darüber hinaus vollständig aus Halbleiterelementen aufgebaut und die Zeitanzeige erfolgt über eine Anzahl lichtemittierender Dioden.
• In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt diese Uhr außerdem eine beleuchtete Zeitanzeige, bei welcher zur Gewährleistung erhöhten Ablesekomforts und reduzierter Stromaufnahme der lichtpegel, d.h. die Helligkeit automatisch an die Sichtverhältnisse angepaßt wird.
• Eine erfindungsgemäße Uhr kann mit vergleichsweise geringen Fertigungskosten und so klein hergestellt werden, daß sie im Gehäuse einer herkömmiicnen Herrenarmbanduhr unterbringDar ist.
• Eine erfindungsgemäße Uhr ist vergleichsweise einfach aufgebaut und besitzt dennoch größere Betriebs-Vielseitigkeit als andere Uhren dieser Gattung, so daß auch andere Informationen wiedergegeben werden können. Schließlich läßt sich diese Uhr in Verbindung mit anderen, äußeren Schaltungen verwenden.
• Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Srfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Uhr in der Größe einer herkömmlichen Herrenarmbanduhr, Fig. 2 ein vereinfachtes Blockschaltbild der Haupt bauteile der erilndungsgemäßen elektronischen Uhr gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine aus sieben Balkensegmenten bestehende Anordnung lichtemittierender Dioden, die einen Teil der Zeitanzeige der Uhr gemäß Fig. 1 und 2 bilden, Fig. 4 ein Schaltbild eines die Zeitbasis bzw. das Frequenznormal gemäß Fig. 3 bildenden Oszillators, Fig. 5 ein detaillierteres Schaltbild der erfindungsgemäßen Uhr, welches in Blockschaltbildform die integrierte Groß-Schaltung zeigt, Fig. 6a bis 6c ein detailliertes Blockschaltbild der integrierten Schaltung gemäß Fig. 5 und Fig. 7 eine Darstellung der Anordnung der lichtemittierenden Dioden-Balkensegmente bei einer erfindungsgemäßen Uhr.
• Die in Fig. 1vGargestellte erfindungsgemäße Uhr 10 ist so ausgebildet, daß sie in ein Uhrengehäuse-12 ungefähr der Größe des Gehäuses einer herkömmlichen Herrenarmbanduhr paßt. Das Gehäuse 12 ist mit einem Uhrenarmband 14 verbunden und weist ein Sicht-Fenster 16 auf, durch welches die Zeit, wie bei 20 angedeutet, in Digitalform angezeigt wird. Das Fenster kann zur Verbesserung der Darstellung gewünschtenfalls durch ein Rotlichtfilter abgedeckt sein. Am Gehäuse 12 ist ein Druckknopf-Abfrageschalter 18 angeordnet, mit dessen Hilfe die Zeitanzeige 20 betätigt werden kann, wenn der Benutzer der Uhr die Zeit abzulesen wünscht.
• Im Normalbetrieb wird die Zeit kontinuierlich berechnet, aber nicht durch das fenster 16 angezeigt. Dies bedeutet, daß normalerweise keine Zeitanzeige durch das Fenster 16 sichtbar ist, so daß im normalerweise vorherrschenden Zustand Batterieenergie eingespart wird. Auch wenn die Zeit im Fenster 16 nicht angezeigt wird, hält die Uhr 10 jederzeit die genaue Zeit, die sich zu jedem beliebigen Zeitpunkt genau anzeigen läßt. Will der Benutzer die genaue Zeit wissen, so drückt er mit dem Finger auf den Druckknopf 18, worauf die genaue Zeit augenblicklich bei 20 im Fenster 16 angezeigt wird. In Fig. 1 ist z.B. eine aus lichtemittierenden Dioden bestehende Zeitanzeige dargestellt, welche die Zeitanzeige von 10:10 liefert.
• Die Stunden und Minuten, dehs die Ziffern 10:10, werden durch das Fenster 16 während einer vorbestimmten Zeitspanne von vorzugsweise 1 1/4 Sekunden angezeigt, und zwar unabhängig davon, ob der Druckknopf 18 gedrückt bleibt oder nicht. Die genaue Anzeigezeitspanne ist so gewählt, daß dem Benutzer genügend Zeit zum Ablesen der Zeitanzeige in Stunden und Minuten bleibt. Falls sich die Minuten- oder Stundenzahl während der Darstellung ändert, wird dies augenblicklich während des Ablesens durch Weiterschalten der Minuten- oder Stundenanzeige auf die nächste Ziffer, im vorliegenden Fall auf 11, angezeigt.
• Wenn der Druckknopf 18 nach 1 1/4 Sekunden weiter gedrückt bleibt, werden die Stunden- und Minutenziffern der Anzeige gelöscht und verschwinden im Fenster 16, während gleichzeitig die Sekunden im Fenster 16 angezeigt werden. Die weiterlauSenden Sekunden von 0 bis 59 bleiben über das Fenster 16 so lange sichtbar, bis der Druckknopf 18 losgelassen wird.
• In Fig. 2 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild der Hauptbestandteile der Uhr 10 gemäß kig. 1 dargestellt. Die Uhr weist eine Zeitbasis bzw. ein Prequenznormal 26 auf, das vorzugsweise ein elektrisches Ausgangssignal mit einer Frequenz von 32 768 Hz auf einer Leitung 28 liefert. Diese vergleichsweise hohe Frequenz wird einem Frequenz-Wandler 30 in Form eines Frequenzteilers eingespeist, welcher die vom Frequenznormal 26 gelieferte Frequenz derart teilt, daß das auf der Leitung 32 erscheinende Ausgangssignal vom Wandler 30 eine Frequenz von 1 Hz besitzt. Dieses Signal wird einer Anzeige Betätigungseinrichtung 34 eingespeist, die ihrerseits die Zeitanzeige 20 der Uhr über eine elektrische Leitung 36 ansteuert. Obgleich nur die Stunden- und Minutenanzeigen dargestellt sind, ist aus den vorherigen Ausführungen ersichtlich, daß zunächst die Stunden und Minuten während einer vorbestimmten Zeitspanne angezeigt werden, und wenn dann der Druckknopf 18 gedrückt bleibt, erlöschen die Stunden und Minuten und werden die Sekunden sichtbar. Für die Minuten und die Sekunden werden jeweils die gleichen Anzeige-Dioden verwendet, da diese Anzeigen nicht gleichzeitig erscheinen, so daß die Stromaufnahme von der Uhr-Batterie auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden kann. Aufbau und Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Uhr sind in der DT-OS P 21 13 350.6 näher erläutert.
• In bevorzugter Äusführungsform besitzt die Zeitanzeige die Form einer aus sieben Balkensegmenten bestehenden Anordnung von lichtemittierenden Dioden, vorzugsweise aus Galliumarsenidphosphid, die bei Erregung im sichtbaren Rotbereich des Spektrums liegendes Licht emittieren. Fig. 3 veranschaulicht eine einzelne Änzeigestation bzw. eine akeigende Ziffer 38 aus sieben länglichen lichtemittierenden Dioden 40, 42, 44, 46, 48 50 und 52, die so angeordnet sind, daß durch Aufleuchtenlassen einer entsprechenden Kombination der Balken oder Segmente jede beliebige Ziffer von 0 bis 9 wiedergegeben werden kann.
• Obgleich eine aus sieben Balkensegmenten bestehende Anzeige bevorzugt wird, kann ersichtlicherweise auch eine andere Anzeige, z.B. eine aus 27 Punkten bestehende Matrixanzeige verwendet werden.
• Fig0 4 ist ein Schaltbild des Frequenznormals 26 gemäß Fig. 2, das einen kristallgesteuerten Schwinger aus einem komplementären Paar von als integrierte Schaltung ausgeführten Anreicherungstyp-Transistoren mit einem mit e inem P-Kanal-T'ransistor 53 und einem N-Kanal-Transistor 54 darstellt, die zwischen die Plusklemme 56 der Spannungsquelle und ihre andere, an Masse liegende und bei 59 angedeutete Seite geschaltet sind, so daß sie einen MOS-Inverter in Komplementärschaltung bilden. Die Ausgänge F und F für den Frequenzteiler 30 gemäß Fig. 2 sind (gemäß Fig. 4) mit husgangsleitungen 58 bzw. 60 verbunden.
• Der Frequenzteiler 30 ist vorzugsweise von der in der US-PS 3 560 998 dargestellten und beschriebenen Art. Die Transistoren 53 und 54 gemäß Fig. 4 bilden einen als integrierte- Schaltung ausgeführten MOS-Inverter, über den ein Arbeitspunkteinstell-oder Vorspann-Widerstand 62, ein Quarzkristall 64 und ein mit letzterem in Reihe geschalteter variabler Abstimm-Kondensator 66 geschaltet sind. Zwischen die Plusklemme 56 der Spannungsquelle und die Gate-Elektrode des Transistors ist eine Schutzdiode 68 geschaltet. Ein JQ -1etzwerk mit zwei Kondensatoren von Eingang und Ausgang des Oszillators nach Masse verbessert die Stabilität und macht den Oszillator sehr wenig lastabhängig, d.h. vom angeschlossenen Schaltkreis weitgehend unabhängig.
• Das aktive Element des Oszillators 26 gemäß Fig. 4 ist der komplementäre ilOS-Inverter mit den Schutzdioden 68 und 69 zwischen Gate- und Source-Elektrode jedes Transistors 53 und 54.
• Dieser Inverter kann eine getrennte Einheit sein, ist jedoch vorzugsweise ein Teil der noch näher zu beschreibenden integrierten Kette von Teilerschaltungen. Der Vorspann-Widerstand 62 dient zur Einstellung des Inverters auf einen linearen Arbeitspunkt-Bereich und wird so gewählt, daß die Eingangsg spannung unter statischen Bedingungen gleich der Ausgagsspannung ist. Sobald der Oszillator unter der Steuerung durch den Kristall steht, stellt der Vorspann-Widerstand 62 keinen wesentlichen Bauteil der Schaltung mehr dar. Ein typischer Wert für den Vorspann-Widerstand ist etwa 22 M n . Der Quarzkristall 64 ist von dem normalerweise bei Oszillatoren verwendeten Typ, bei denen der Q-Wert hoch und der Reihenwiderstand niedrig ist.
• Die Nebenschlußkapazität des Kristalls sollte niedriger sein als 10 pF. Der Abstimm-Kondensator 66 dient zur Justierung des Oszillators innerhalb eines engen Frequenzbereichs. Der Wert dieses Kondensators liegt normalerweise zwischen 0,5 und 5,0 pF. Der Oszillator 26 liefert das von der ersten Stufe der Teilerkette benötigte zweiphas ge Ausgangssignal. Er weist zwei Widerstände R1 und R2 auf, welche den Strom im Oszillator steuern und die Schaltung vom jeweiligen Aufbau unabhängig machen. Am Ausgang des Oszillators dient ein Umformer als Formungs- oder Entzerrerschaltung, um ein Rechteckwellensignal in den Teiler einzugeben.
• Die Gate-Schutzdioden 68 und 69 dienen vor allem als Schutz gegen bleibende Beschädigung, die bei MOS-Transistoren leicht auftreten kann, wenn an die Gate-Elektrode eine die Source-Elektroden- bzw. Substrat-Spannung übersteigende Spannung angelegt wird. Ein hohes positives oder negatives Potential an der Gate-Elektrode verursacht einen Durchbruch oder Durchschlag über das Dielektrikum der Gate-Elektrode hinweg, wodurch Durchschlaglöcher im Dielektrikum hervorgerufen und die Eigenschaften des Transistors verändert werden. Durch Einfügung der Schutzdioden 68 und 69 zwischen Gate- und Source-Elektrode der Transistoren wird ein Strompfad für den Fall geschaffen, daß die Gate-Spannung höher ist als das Source-Potential.
• Fig. 5 ist ein schaltbild der erfindungsgemäßen Uhr 10, in welchem gleiche Teile mit jeweils denselben Bezugsziffern bezeichnet sind. Die integrierten Schaltungsteile der Uhr sind durch den großen Block 70 dargestellt, der aus einem oder mehreren integrierten Schaltkreisp1ättchen oder Chips bestehen kann; vorzugsweise sind aber alle im Block 70 zusammengefaßten Bauteile, wie sie in Fig. 6 dargestellt sind, nach dem LSI-Verfahren hergestellt. Neben der integrierten Schaltung 70 (Fig. 5) weist die Uhr eine Batterie 72 auf, bei der es sich beispielsweise um eine herkömmliche 3 V-Armbanduhrenbatterie handeln kann. An die Plus-Seite der Batterie ist ein einem noch näher zu beschreibenden Zweck dienender Widerstand 7 angeschlossen, und die Batterie speist die Zeitanzeige 38, die gemäß Fig. 5 aus zwei Stundenstationen in Form einer Einerstation Y4 und einer Zehnerstation 76 sowie zwei kombinierten Minuten- und Sekundenstationen in Form einer Einerstation 78 und einer Zehnerstation 80 besteht. Daneben weist die Zeitanzeige 38 einen Doppelpunkt 81 auf, der aus zwei getrennten lichtemittierten Dioden besteht. Die Anzeigestationen werden über eine Anzahl von Zuleitungen 79 von der an die Batterie 72 angeschlossenen integrierten Schaltung 70 her gespeist. Der Stromkreis ist von den Zuleitungen 79 zu den Anoden der lichtemittierenden Dioden geschlossen, deren Kathoden über Ans teuer- oder NPN-Schalttransistoren 82, 84, 86, 88 und 90 einzeln an die andere Seite der Spannungsquelle angeschlossen sind. Hierbei ist je eine getrennte Zuleitung 79 für die Gesamtzahl der in einer Anzeigestation befindlichen Balkensegmente vorhanden. Dies bedeutet, daß bei einer aus sieben Balkensegmenten bestehenden Zeitanzeige sieben Zuleitungen vorgesehen sind, von denen je eine auf noch zu erläuternde Weise an ein einzelnes Balkensegment jeder Station angeschlossen ist. Alle Kathoden jeder Station sind dagegen gemeinsam über den für die betreffende Anzeige vorgesehenen NPN-Flächentransistor geschaltet. Die Kathoden der beiden Balkensegmente 94 und 96 für die Stunden-Zehneranzeige sind, ebenso wie die Elemente des DoppelRunkts 81, mit dem Transistor 82 verbunden. Alle Kathoden der Stunden-Einerstation 74 sind an einen Transistor 84 angeschlossen. Die Anzeigestationen 78 und 80 dienen zur Därstellung sowohl der Minuten als auch der Sekunden, so daß an der Station 80 die Kathoden aller Dioden an einen als klinutentransistor bezeichneten Transistor 86 und an einen als Sekundentransistor dienenden Transistor 90 angeschlossen sind. Auf ähnliche Weise sind alle Dioden-Kathoden der Anzeigestationen 78 mit einem Minutentransistor 88 und einem Sekundentransistor 92 verbunden. Die Basis-Slektroden dieser Transistoren sind über strombegrenzende Widerstände 98, 100, 102, 104, 106 und 108 zur integrierten Schaltung 70 zurückgeschaltet, während ihre Emitter gemeinsam an Masse liegen, d.h. an der Minusklemme der als Spannungsquelle dienenden Batterie 72, wie dies bei 110 angedeutet ist.
• Die Anoden der Balkensegment-Dioden werden von bipolaren Treibertransistoren aus an Spannung gelegt, die in Fig. 5 als PNP-Flächentransistoren 112, 114, 116, 118, 120, 122 und 124 dargestellt sind. Da die größte Anzahl von Balkensegmenten an einer vorgegebenen Anzeigestation sieben beträgt, sind sieben Treibertransistoren und sieben Zuleitungen 79 vorgesehen. Die Kollektoren der Transistoren sind über einzeln zugeordnete strombegrenzende Widerstände 126 mit den Anzeige-Dioden verbunden, während die Basis-Elektroden der Treibertransistoren über Schutzwiderstände 128 mit der integrierten Schaltung 70 verbunden sind. Ihre Emitter sind bei 130 gemeinsam an die Plusklemme der Batterie 72 angeschlossen.
• Die äußeren Bauteile des Oszillators 26 gemäß Fig. 5 sind der Kristall 64, der variable Kondensator 66 sowie der Vorspann-Widerstand 62 und die -Netzwerk-Kondensatoren. Die restlichen Abschnitte des Oszillators gemäß Fig. 4 sind in der integrierten Schaltung 70 gemäß Fig. 5 untergebracht. Außerhalb der integrierten Schaltung befindet sich auch ein Abfrage- bzw. Ableseschalter 132, der beim Drücken des Druckknopfs 8 gemäß Fig. 1 geschlossen wird. Weitere handbetätigte, außerhalb der integrierten Schaltung 70 befindliche Schalter sind ein Minuten-und ein Stunden-Stellschalter 134 bzw. 136. Diese Schalter sind von der Plusklemme der Batterie 72 über zugeordnete Reihenwiderstände 138, 140 und 142 nach Masse geschaltet. Uber die diesen Schaltern zugeordneten Widerstände lassen sich die betreffenden Eingänge an Masse legen, da diese anderenfalls potentialmäßig "schwimmen" würden und irgend ein Signal darstellen könnten.
• In geschlossenem Zustand dienen diese Schalter zum Umschalten der Eingangsspannungen von Masse nach Plus.
• Bei einer vorzugsweisen Äusführungsform einer erfindungsgemäßen Uhr besteht ein Merkmal darin, daß die Intensität des von den Anzeige-Dioden ausgestrahlten Lichts entsprechend den Umgebungslichtverhältnissen variiert wird. Dies bedeutet, daß die Lichtintensität der Dioden bei hellem Umgebungslicht zur Gewährleistung größeren Kontrasts, beispielsweise beim Ablesen unter Tageslichtbedingungen, erhöht wird una abnimmt, wenn das Umgebungslicht schwächer wird. vie in Fig. 5 bei 144 dargestellte automatische Anzeige-Intensitätsregelschaltung weist einen photoempfindlichen Widerstand 146 auf, der auf passende Weise an der Vorderseite der Uhr montiert und mit der Plusklemme der Batterie 72 sowie einem Widerstand 148 und einem Kondensator 150 verbunden ist. Diese Bauteile sind über einen Reihenwidersand 152 an die Plusklemme der Spannungsquelle angeschlossen. Weitere an die integrierte Schaltung 70 angeschlossene, äußere Bauteile sind eine Inneninformation-Sperrleitung 154, eine Übertragungsgatter-Steuerleitung 156 und eine Wahleingang- bzw. Daueranzeigeleitung 158, die alle normalerweise an Masse liegen. Eine weitere Verbindung zu Masse besteht über einen Widerstand 157. Weiterhin ist die integrierte Schaltung 70 mit einer Abgriff- bzw. Herausführleitung mit Klemme 159 versehen.
• Fig. 6 ist ein Einzelheiten zeigendes Blockschaltbild der integrierten Schaltung 70 gemäß Fig. 5, bei welchem gleiche Teile jeweils mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.
• Fig. 7 veranschaulicht die Anordnung der lichtemittierenden Diodensegmente der Zeitanzeige.
• Gemäß Fig. 6 und 7 wird ein Signal mit einer Frequenz von Hz 32 768/vom Oszillator 26 über die Zuleitung 28 an eine Deiler-Eingangsklemme 160 gelegt. Der Frequenzteiler 30 ist ein 14-stufiger, nicht rückstellbarer Zähler, der den Frequenzwandler 30 gemäß Fig. 2 bildet. Der Zähler wird durch vierzehn Stufen binärer Flip-Flops in einer Zählkette gebildet, von denen jede Stufe, wie erwähnt, aus komplementären MOS-Transistoren besteht.
• Das Ausgangssignal der zwölften Stufe des Teilers, das eine Frequenz von 8 Hz besitzt, wird über eine Leitung 162 an den Eingang eines dreistufigen, rückstellbaren Zählers 164 aus drei Stufen komplementär-symmetrischer MOS-Transistor-Flip-Flops angelegt, die auf einer Leitung 166 ein Ausgangssignal mit einer Frequenz von 1 Hz erzeugen. Das 8 Hz-Signal vom Teiler wird außerdem über eine Leitung 168 an einen vierstufigen Flip-Flop-Dekadenzåhler bzw. Steuer-Taktgeber 170 angelegt, dessen Ausgangssignal ein eine Zeitspanne von 1 1/4 Sekunden festlegendes Taktgeber-Flip-Flop 172 ansteuert.
• Das auf der Leitung 166 liegende 1 Hz-Signal wird einem Einer-Sekunden-Speicherregister 172 eingegeben, das durch zehn dividiert und dessen Ausgangssignal wiederum an ein durch sechs teilendes Zehner-Sekunden-hegister 174 angelegt wird. Der Ausgang des letzteren ist wiederum mi-,J einem seinerseits durch zehn teilenden Siner-Minuten-Register 176 verbunden, dessen Ausgang an ein durch sechs teilendes Zehner-Minuten-Register 178 angeschlossen ist. Der Ausgang des Registers 178 ist wiederum mit einem durch zwölf dividierenden Stundenregister 180 verbunden. Diese Register bestehen sämtlich aus binären Ketten von komplementären MOS-Transistorpaaren und die einzelnen Stufen, mit Ausnahme der Steueranschlüsse, entsprechen in jeder Hinsicht den einzelnen Stufen der binären Teiler 30 und 164.
• Eine genauere Erläuterung einer Einzelstufe, die eine Stufe des Teilers 30, des Teilers 164 oder eines der Register 172, 174, 176, 178 und 180 bildet, findet sich in der US-PS 3 560 998.
• Die Einer-Sekunden der Zeit angebende Ausgangssignale werden im Register 172 erzeugt und über vier Auswahl-Gatter 182 sowie vier Eingangs-Gatter 184 einem Dekoder 186 eingespeist. Der Dekoder 186 wandelt die binär verschlüsselten 8-4-2-1-Dezimalsignale vom Register 172 in entsprechende Treibersignale für die Zeitanzeigen um, die dann über Pufferverstärker 188 an die lichtemittierenden Dioden der Zeitanzeige angelegt werden. Die einzelnen Balkensegmente sind mit a bis g bezeichnet, und das Verhältnis der Segmente und ihrer gegenseitigen Verbindungen zu den Ausgängen der Pufferverstärker 188 ist in Fig. 7 dargestellt.
• Fig. 7 zeigt die Zehner-Stunden-Station 76 und die Einer Stunden-Station 74 zusammen mit dem Doppelpunkt 81. Obgleich -in Fig. 7 nur die Stunden-Station 74 dargestellt ist, ist zu beachten, daß die Ausgänge der Pufferverstärker- 188 auch an die entsprechenden Balkensegmente der kombinierten Minuten-und Sekunden-Stationen 78 und 80 gemäß Fig. 5 angeschlossen sind, von dienen jede in jeder Beziehung der Station 74 entspricht. Dies bedeutet, daß ein Ausgangssignal vom Pufferverstärker 188 nicht nur an das Balkensegment a der Station 74, sondern auch an das entsprechenoe Segment der Stationen 78 und 80 gemäß Fig. 5 angelegt wird. Die entsprechend bezeichneten anderen Ausgänge der Pufferverstärker 188 sindan die entsprechenden anderen Balkensegmente jeder Station 74, 78 und 80 angeschlossen. Die Ausgänge b und c sind auch an die Anoden der Doppelpunkt-Dioden angeschlossen, während die Ausgänge a und d der Pufferverstärker 188 mit den Anoden der beiden Dioden 94 und 96 verbunden sind, welche die Stundenanzeige bilden.
• Diese Dioden sind gleichzeltig aktiviert oder aber abgeschaltet, so daß sie entsprechend der Zehner-Zeitziffer der Stundenanzeige entweder eine "1" anzeigen oder überhaupt keine Anzeige liefern.
• Das Register 174 gemäß Fig. 6 ist auf ähnliche Weise über vier Wähl-Gatter 19C an die Eingangs-Gatter 184 und den Dekoder 186 angeschlossen, wobei die Eingangs-Gatter 184 und der Dekoder 186 allen Registern gemeinsam zugeordnet sind. Das Register 176 ist über das Auswahl-Gatter 192 an die Eingangs-Gatter -184 angesonlossen, während das Register 178 auf ähnliche Weise über Auswahl-Gatter 194 mit den Eingangs-Gattern verbunden ist. Schließlich ist das Stunden-Register 180 über zwei Sätze 196 und 200 von Auswahl-Gattern mit den zingangs-Gattern verbunden. Die integrlerte Schaltung 70 gemäß Fig. 6 erfüllt die }'unKtionen der Zeitbasiserzeugung, der Zeitspeicherung und der Informationsentschlüsselung sowie die zusatzlichen Funktionen der Zeitanzeige-Takt steuerung, der automatischen Intensitätsregelung und der Zeitanzeige-Auswahl. Die Schaltung ist fur den Betrieb mit 2,5 - 3,2 V und für die Verwendung von 25,4 mm großen Zeitanzeigen aus lichtemittierenden Dioden ausgelegt. Der Zeitbasis-Generatorabschnitt der Schaltung besteht aus äußeren Bauteilen (Kristall, Widerstand und Trimmerkondensator), einem als Oszillator verwendeten Umsetzer und einem 14-stufigen, nicht rückstellbaren Zähler 30 sowie dem 3-stufigen, rückstellbaren Zähler 164. ber 14-stufige Zähler 30 liefert die im ganzen System für Funktionen wie Taktgebung, Stellen, Rückstellen, Schalten und Zeitanzeige-Intensitätsregelung verwendeten Frequenzen. Der 3-stufige Zähler 164 ist rückstellbar, weil er während aes Minuten-Stellvorgangs als "Halte"-Kreis dient.
• nachdem die Minuten gestellt worden sind, bleibt dieser Zähler in der Betriebsart "Rückstellen", in welcher ein Signal an der Übertragung in das Sekunden-Speicherregister 172 gehindert wird, bis der Ablese- bzw. Abfrageknopf 18 (Fig. 1) gedrückt und der Abtrage-Schal-ter 132 (Fig. 5) geschlossen worden ist. Dieser Zähler besteht aus drei Stufen, damit der Fehler beim Ingangsetzen höchstens 1/8 Sekunde beträgt.
• Der Zeitspeicherabschnitt der Schaltung besteht aus drei Registern, von denen zwei durch 60 und eines aurch 12 dividieren.
• Das erste, durch 60 teilende Register ist rückstellbar und dient zum Speichern der Sekunden. Beide durch 60 teilende Register sind in durch zehn und durch sechs teilende abschnitte unterteilt, so daß das erste dieser Register durch die Registerabschnitte 172 und 174 und das zweite durch die Registerabschnitte 176 und 178 gebildet wird. Diese Unterteilung ist vorgesehen, weil die Zeitinformation in Form von Dezimalzahlen angezeigt werden muß. Das durch zwölf teilende Register 180 zeigt die Ziffern 1 bis 12 an und stellt auf 1 zurück. Dies geschieht dadurch, daß das erste Flip-Flop 202 in dem durch die Klammer 204 angedeuteten, durch zehn teilenden Abschnitt nicht-rückstellbar gemacht wird. Die ersten vier Flip-Flops innerhalb der Klammer 204 stellen den durch zehn teilenden Abschnitt dar, das nächste Flip-Flop 206 steuert die Zehner der Stundenanzeige unu das letzte i'lip-ilop dient zur (;ewährleistung einer Zwangs-Rückstellung. Im Zählzustand 10 werden 8 und 2 abgegriffen. Hierdurch werden die Zehner des Stunden-i'lip-Flops 206 gesetzt und wird das Rückstell-Flip-Flop 208 angestoßen, welches die Stufen 2, 4 und 8 rückstellt. Die Stufe 1, d.h. das Flip-Flop 202 steht bereit auf "0", so daß die Einer-Stunden zu Null entschlüsselt werden. Bei 13 greift jedoch ein UND-Gatter 210 die Zehner-Stunden in den Stufen 1 und 2 ab.
• Hierdurch kippt das Zehner-Stunden-Flip-Flop 206 über die Leitung 212 zurück auf Null und werden die Stufen 2, 4 und 8 über die Leitung 214 rückgestellt. Die Stufe 1, d.h. das Flip-Flop 202, wird nicht rückgestellt, so daß die Zahl "1" entschlüsselt wird. Dies geschieht jedoch so schnell, daß die Zahl 13 niemals angezeigt wird.
• Ein Merkmal nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß nur ein Dekoder 186 in Verbindung mit einer AuStast- bzw. Ansteuerschaltung 216 verwendet wird, mit deren Hilfe die Ziffern einzeln angesteuert werden. Die sechs mit A, B, C, D, E und F bezeichneten Ansteuerausgänge der Schaltung 216 liegen an den entsprechenden und ähnlich bezeichneten Leitungen 218, 220, 222, 224, 226 und 228 der Auswahl-Gatter 182, 190' 192, 194 und zweier Sätze in der Gruppe 196, so daß diese Auswahl-Gatter entsprechend den Ansteuerausgangssignalen aktiviert werden. Ein zweiter Satz von mit S1, S2, S3, S4, S5 und S6 bezeichneten Ansteuerschaltung-Ausgangssignalen wird in Form entsprechend bezeichneter Eingangssignale gemäß Fig. 5 an die Ansteuer-Transistoren 82 -92 gelegt. Die Ansteuer-Ausgangssignale sind derart, daß die Anzeigenreihenfolge wie folgt festgelegt ist: (a) Zehner-Stunden und Doppelpunkt; (b) Einer-Stunden; (c) Zehner-Minuten; (d) Einer-Minuten oder (a) keine Anzeige; (b) keine Anzeige; (c) Zehner-Sekunden; (d) Einer-Sekunden, falls Sekunden angezeigt werden; hierauf wiederholt sich der Zyklus.
• Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß ein gemeinsamer Dekoder 186 für alle darzustellenden Ziffern verwendet wird. Das Hochfrequenz-Ausgangssignal des Oszillators 2o wird in seiner Frequenz durch eine Reihe von binären Teilerstufen im Frequenzteiler 30 verringert. Letzterer erzeugt verschiedene Ausgangsfrequenzen einschließlich eines 8 Hz-Ausgangssignals, das dem Register ist eingegeben wird, ein ein 1 Hz-Ausgangssignal auf der Leitung 166 zu erzeugen. Dieses 1 Hz-Ausgangssignal wird den Zählregistern 172, 174, 176, 178 und 180 eingegeben, in denen es entsprechend den für die Darstellung der Sekunden, Minuten und Stunden erforderlichen Ziffern durch 10, durch 6, durch 10, durch 6 I:md durch 12 dividiert wird. Die binär verschlüsselten Dezimalausgangssignale aller Teiler in den Zählregistern werden den entsprechenden Auswahl-Gattern 182, 190, 192, 194 und 196 eingegeben, die wiederum durch die Ansteuerschaltung 216 gesteuert werden, wobei die über die Eingangs-Gatter 184 in die Dekoder-Treiberstufe 186 gelangende Zahl durch diese Schaltung bestimmt wird Im Betrieb der Vorrichtung steuert der Takt geber 170 die Ansteuerschaltung. Wenn der Abfrage schalt er gedrückt wird, werden die Minuten und Stunden 1 1/4 Sekunden lang angezeigt; bleibt der Abfrageschalter dann gedrückt, so schaltet die Anzeige automatisch auf die Sekundenanzeige um. Infolgedessen muß die Ansteuerschaltung zu jedem Zeitpunkt jeweils nur vier Ziffern ansteuern, obgleich sie alle sechs Ziffern kontrolliert. Nachdem die Ansteuerscnaltung 216 das herauszulesende Register gewählt hat, wird die in binär verschlüsselter bezimalform in diesem Register gespeicherte Zeitinformation über den Satz der durch die Ansteuerschaltung geöffneten Auswahl-Gatter sowie die Eingangs-Gatter 184 übertragen, die als Zwischenfläche zum Dekoder 186 wirken. Dieser Dekoder wandelt die BCD-, d.h. binär verschlüsselte Dezimal-Irfformation in das für die Bildung verständlicher Ziffern erforderliche Ausgaissignal um. Die Ansteuerschaltung 216 bestimmt nicht nur, welches Zählregister herausgelesen wird, sondern schließt auch die Anodenschaltung für die entsprechenden Zifferndioden. Infolgedessen kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt nur jeweils eine Ziffer eingeschaltet sein, da die Ansteuerung jedoch sehr schnell vor sich geht, hat es den Anschein, als ob bis zu vier Ziffern gleichzeitig.
• aufleuchten würden.
• Der Frequenzteiler 30 erzeugt ein 256 Hz-Ausgangssignal (7) und ein 128 Hz-Ausgangssignal (08), die an ausgewählte der vier NAND-Gatter 215 in der Ansteuerschaltung 216 angelegt werden.
• Diese Signale werden ihrerseits über vier SOR-Gatter 217 übertragen, die über die Leitung 250 ein Signal von einem 'Gaktgebersteuer-Flip-Flop 248 empfangen. Die Ausgangssignale A, B, C, D,'E und F der Schaltung 216 werden an die entsprechenden Sätze von Auswahl-Gattern 182, 190, 192, 194 und 196 angelegt, um zu bestimmen, welche Ziffern auf beschriebene Weise darzustellen sind. Die anderen Ansteuer-Ausgangssignale S1 bis werden an die Basis-zlektroden der Transistoren 82 bis 92 (Fig. 5) angelegt, um die Anoden-Kathoden-Stromkreise der Anzeige-Dioden zu schließen. Auf diese Weise kann die Ansteuerschaltung bestimmen, welche Information von welchem Register zum Dekoder 186 übertragen wird, und diese BCD-Information muß die Eingangs-Gatter 184 durchlaufen, die vorgesehen sind, um eine Interferenz bzw. Störung zwischen den verschiedenen Ausgangssignalen der Auswahl-Gatter bei deren Eintritt in den Dekoder zu verhindern. Das Ausgangssignal der Dekoder-Treiberstufe 186 liefert über die Treibertransistoren 112 bis 124 (Fig. 5) Leistung zu den Segmenten oder Anzeige-Diöden, die zur barstellung der der BCD-Eingangszahl entsprechenden ZIffern aktiviert werden sollen.
• Die Zeitanzeige-Intensitätssteurung oder -regelung wird durch snderung des Betriebszyklus bzw. der Periode des über eine Leitung 230 der Ansteuerschaltung 216 aufgeprägten Ansteuer-Treibersignals erreicht, das auch als EIN-hUS-Signal über eine Leitung 232 an die zingalgs-Gatter 184 angelegt wird.
• Das auf der Leitung 232 liegende Signal gewährleistet, daß die Dioden, selbst wenn sie eingeschaltet sind, mit einer Frequenz von z.ß. 64 Hz ein- und ausschalten bzw. blinken, so daß sie ständig eingeschaltet zu sein scheinen. Das auf der Leitung 232 liegende EIN-AUS-Signal und das Ansteuer-Treibersignal 230 sind mithin ein 64 Hz-Signal oder eine Reihe von Impulsen kurzer Breite mit einer Folgefrequenz von 64 Hz, wobei die Impulsbreite zur Änderung der durchschnittlichen Periode des Signals variierbar ist. Dies geschieht durch Abgriff von mit 3, 4, 5 und 6 bezeichneten Signalen von der dritten, der vierten, der fünften bzw. der sechsten Stufe des Frequenzteilers 30 und Anlegung derselben an die vier Eingänge eines 1AND-Gatters 234.
• Das auf der Leitung 236 erscheinende Ausgangssignal dieses Gatters ist eine Reihe von 64 Hz-Impulsen mit sehr kurzer Impulsbreite, die über ein NAND-Gatter 238 und über eine - als Klemme 9 bezeichnete - Klemme 240 an den Anzeigeintensitäts-Regler 240 (Fig. 5) angelegt werden Ein mit dem Lichtfühler 146 in Reihe geschalteter Widerstand 152 gewährleistet erhöhte Linearität, und die Schaltung wirkt im wesentlichen als Multivibrator, der mit einer Frequenz von 64 Hz durch den Frequenzteiler 30 und das NAND-Gatter 234- angestoßen wird. Die länge des durch den Multivibrator 144 erzeugten und an die -in Fig. 6 als Klemme 10 bezeichnete - Klemme 242 angelegten Ausgangsimpulses wird in erster Linie durch den Festert-Kondensator 150 und den lichtempfindlichen Widerstand 146 genau Fig. 5 bestimmt. Diese 64 Hz-Impulse, die variable Breite und mithin variable Periode entsprechend der Umgebungslichtintensität besitzen, werden über die Leitung 230 an die Ansteuerschaltung 216 und als EIN-AUS- bzw. Blinksignale an die Eingangs-Gatter 184 angelegt, um die Beleuchtungsperiode der Anzeige-Dioden zu steuern. Die Betriebsperiode jeder Ziffer beträgt maximal 25% und wird durch die Schaltung 144 so verändert, daß sie im Dunkeln nur 1,56% (d.h. 6,25% von 25fo) beträgt. Die für die Minutenanzeige benutzten Ansteuersignale werden auch für die Sekundenanzeige benutzt, doch wird bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform zusätzlich die Minutenanzeige auch zur Darstellung der Sekunden verwendet.
• Der in Fig. 6 bei 170 angedeutete Anzeige-Taktgeber schaltext Die Stunden- und Minutenanzeige nach 1 1/4 Sekunden automatisch ab. Bei kurzzeitigem Drücken des Abfrageschalters 18 wird entsprechend der Hand-Schalter 132 (Fig. 5) geschlossen, wodurch ein Stellkreis geschlossen wird, d.h. die Leitung B+ wird mit der Klemme 244 (Fig. 6) verbunden, die an die Leitung 246 angeschlossen ist und zum Stellen eines Taktgeber-Flip- Flops 248 dient. Dieses Flip-Flop wird erst dann rückgestellt, wenn der Dekadenzähler 170 zehn Impulse eines über die Leitung 168 an ihn angelegten 8 Hz-Signals gezählt hat. Solange sich das Flip-Flop 248 in der Setzphase befindet, legt es das entsprechende Signal an die Leitung 250, so daß nur die Stunden und Minuten angezeigt werden. Wenn der Abfrageknopf gedrückt bleibt, nachdem der Dekadenzähler 170 einen Zyklus beenaet und über die Leitung 252 ein Rückstellsignal geliefert hat, so schaltet die Zeitanzeige automatisch auf eine Wiedergabe der Sekundenanzeige um.
• Der Frequenzteiler 30 ist eine 14-stufige Binär-Vorrichtung und erzeugt auf einer Leitung 254 ein 2 Hz-Ausgangssignal, das mit einem 4 Hz-Signal auf einer Leistung 256 und einem 8 Hz-Signal auf einer Leitung 258 in einem iMAND-Gatter 260 kombiniert wird una auf einer zeitung 262 ein 2 Hz-Stellsignal von sehr kurzer Impulsbreite liefert. Dieses Signal wird durch ein NAND-Gatter 264 an den Eingang des Minuten-Registers 176 und über ein NAND-Gatter 266 an den Eingang des Stunden-Registers 180 angelegt. Beim Schließen des Stunden-Stellschalters 136 (Fig. 5) wird die Leitung B+ mit einer Klemme 268 verbunden und gelangt das kurze lmpulsbreite besitzende 2 Hz-Stellsignal über ein NAND-Gatter 266 zum Stunden-Register, um die Stundenanzeige mit der "hohen" Geschwindigkeit von 2 Stunden pro Sekunde zu verstellen. Beim Schließen des Minuten-Stellschalters 134 (Fig. 5) wird die Leitung B+ mit einer MJnutenstell-Klemme 270 verbunden und gelangt das 2 Hz-Stellsignal über das Gatter 264 an den Eingang des Minuteneiner-Registers 176. Dies stellt dann eine "langsame" bzw. Feineinstellung dar, bei der die Minutenanzeige pro Sekunde um 2 Minuten weitergeschaltet wird. Eine Anzeige während des Stellvorgangs wird dadurch gewährleistet, daß die Stundenstell-Klemme 268 und die Minutenstell-Klemme 270 über das NOR-Gatter 272 mit der an die Klemmen 240 und 242 angeschlossenen Anzeigeintensitäts-Steuerschaltung verbunden sind.
• Bei Betätigung des T!inuten-Stellschalters wird ein Rückstellimpuls von der Minutenstell-Klemme 270 über die NOR-Gatter 274 an eine Leitung 276 angelegt, welcher den Zähler 164 una die Sekunden-Register 172 und 174 auf Null zurückstellt.
• Auf diese Weise wird die Sekundenanzeige beim Stellen der Minuten automatisch auf Null gestellt. Die Zählung wird in den Sekunden-Registern wieder aufgenommen, sobald der Druckknopf 18 gedrückt und der Abfrageschalter 132 geschlossen ist.
• Der Dekoder 186 dient zur Umwandlung der binär verschlüsselten 8-4-2-1-Dezimalkode von den Registern in einen Siebensegment-Anzeigekote für die Zeitanzeigestationen, der für die Einer und Zehner der Sekunden, die Einer und Zehner der Minuten sowie die Einer aer Stunden benutzt wird. Wie erwähnt, sind die Zehnerziffern der Stundenanzeige entweder ein-oder abgeschaltet, so daß entweaer eine "1" angezeigt oder keine Anzeige geliefert wird. Die Zehnerziffer der Stundenanzeige ist mit den Ausgangen a und d des Dekoders verbunden, während der Doppel dunst mit den Ausgängen b und c verbunden ist, so daß eine binar verschlüsselte Dezimalziffer "1" nur den Doppelpunkt und eine binär verschlüsselte Dezimalziffer "O" den Doppelpunkt und die Stundenzehner aufleuchten läßt. Die richtig verschlüsselte Information wird in der integrierten Large-Scale-Schaltung 70 selbst erzeugt. Ein besonderes merkmal des Dekoders besteht darin, daß ihm spezielle Informationen nach folgender Tabelle eingespeist werden können: Tabelle BCD-Eingangssignal a b c d Anzeige 0000 1: 1000 0 1 0 0 1 4 AXi (vormittags) 0 1 1 0 1 . PM (nachmlttags 0 1 0 1 . AM (vormittags) 0 1 1 1 . PM (nachmittags) Dies bedeutet, daß die Zeitanzeige in Verbindung mit dem Dekoder zur Anzeige des l'ages- und Monatsoatums verwendet werden kann, während die Vormittags- una Nachmittags-Stunden, d.h. die Stunden vor bzw. nach 12:00 Uhr, durch den einen oder den anueren Punkt des Doppelpunkts angezeigt werden. Diese spezielle Information wird über die mit Q1 bis Q4 bezeichneten Leitungen 274, 276, 278 una 280 eingegeben, die sämtlich unter der Steuerung durch eine Eingangsklemme 282 stehen, die mit der Ubertragungsgatter-Steuerleitung 156 gemäß Fig. 5 verbunden ist und normalerweise an Masse liegt. Die Klemme 282 läßt jedes Signal zu den entsprechenden, allgemein mit 284 bezeichneten uberbragungsgattern durch oder sperrt ihre ubertragung, d.h. wenn die Klemme 282 an Masse liegt, wirkt das Ubertragungsgatter als offene Schaltung. ist die Klemme mit der Leitung B+ verbunden, so sind die Übertragungsgatter 284 kurzgeschlossen.
• Die Schaltung weist auch eine mit der wahlweisen Eingangsleitung 158 gemäß Fig. 5 verbundene una normalerweise an lviasse liegende wahlweise Eingangsklemme 286 sowie eine innere bzw.
• Inneniniormations-Sperrklemme 288 auf, die an die Ansteuerschaltung 216 angekoppelt, mit der Inneninformation-Sperrleitung 154 (Fig. 5) verbunaen und ebenfalis normalerweise an Masse gelegt ist. Wenn diese Eingangsklemme 286 mit einem positiven Signal verbunden ist, wird dieses einem NAND-Gatter 290 aufgeprägt, so daß der Dekaden-Tsktgeber 170 entregt wird und die Stunden- und Minutenanzeigen während der gesamten Zeitspanne eingeschaltet sind, während welcher ein positives Signal an der Klemme 286 anliegt. Wenn die Inneninformation-Sperrklemme 288 mit einem positiven Signal beaufschlagt ist, sind die Ansteuerschalter-Ausgänge S1 bis S4 nicht gestört, doch ist der Dekoder nicht mehr in der Lage, die BCD-Information von den Registern zu übertragen, da die Steuersignal-Ausgänge A, B, C und D von der Ansteuerschaltung 216 gesperrt sind. Mit diesen mit den Klemmen 282, 286 und 288 verbundenen Schaltungen sind bei Verwendung der richtigen Kombinationen folgende Arbeitsgänge möglich: (1) Dauerndes Einschalten der Zeitanzeige zur Verwendung als normale Uhr, (2) Unterdrückung der Ablesung der in der Uhr berechneten Zeit und. Ablesung aller an den Klemmen 274, 276, 278 und 280 eingegebenen Informationen und (3) Auslesen der in der Uhr berechneten Zeit in BCD-Form (mit Ausnahme aer Sekunden zu jedem Zeitpunkt) über die Klemmen 274, 276, 278 und 280. Wenn die Zeitanzeige ständig eingeschaltet ist, kann sie als Wecker benutzt werden.
• Außerdem ist es möglich, (4) diese Schaltung mit einer anderen Schaltung zu verwenden, um auf der gleichen Zeitanzeige eine Anzeige~des Tages- und Monatsdatums zu liefern.
• Ein weiteres merkmal der Schaltung 70 ist eine Herausführ-Klemme 292, die an eine Außenklemme und eine Leitung 159 (Fig. 5) angeschlossen ist, um einen Abgriff des Stunden-degisters zur Verwendung mit einer Kalenderschaltung zu ermöglichen. Außerdem ist zu beachten, daß die Plus- und inusleitungen des Oszillators 26 für die Einschaltung von Begrenzungswiderständen zur Verfügung stehen, so daß das Ausgangssignal des Oszillators gewunschtenfalls zur Verfügung steht.
• Aus der vorangehenden Beschreibung ist mithin ersichtlich, daß mit der Erfindung eine verbesserte Halbleiter-Uhr geschaffen wurde, bei welcher der größte Teil der elektrischen Bauteile, d.h. praktisch alle diese Bauteile, durch eine integrierte Large-Scale-Schaltung gebildet werden. Die ganze Schaltung ist mit komplementär-symmetrischen MOS-Transistoren aufgebaut, und nur die Puffer in der Schaltung führen hohe Ströme, so daß praktisch in der gesamten Schaltung kleine Transistoren verwendet werden können.
• Wichtige Merkmale der Erfindung bestehen in einer elektronisch regulierten Zeitmesservorrichtung, die sich durch für die praktische Verwendung bei einem Zeitmasser von Armbanduhrgröße ausreichend geringe Größe und niedrigen Stromverbrauch auszeichnet. Durch die Anwendung von integrierten Large-Scale-Schaltungstechniken kann die Schaltung wirtschaftlicher hergestellt werden und wird in einem herkömmlichen Armbandulirgehäuse mehr Raum für elne Batterie, einen Kristall und andere Bauteile zur Verfügung gestellt. Obgleich vorstehend eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit gewissen, besonders bedeutsamen Betriebsbedingungen beschrieben ist, sind dem Fachmann zahlreiche Abwandlungen möglich. In bevorzugter Ausführungsform bestehen die lichtemittierenden Dioden aus Galliumarsenidphosphid-Dioden der in der US-PS 3 576 099 näher erläuterten Art. bie Zeitanzeige kann aber eine beliebige von mehreren an sich möglichen Formen besitzen.
• Beispielsweise kann die optische Zeitanzeige aus bekannten Vorrichtungen wie- Miniaturgühlampen, anderen Arten lichtemittierender Dioden ooer den bekannten Flüssigkristallen ~ oder auch aus weniger bekannten Vorrichtungen, wie ferroelektrischen Kristallen oder elektrolumineszenten Anzeigeelementen und dgl., bestehen. Gewünschtenfalls können die elektrischen Signale über einen elektromechanischen Wandler oder einen Motor zum Antreiben herkömmlicher Unrzeiger geschaltet werden.
• Zusammenfassend schafft die erfindung mithin eine aus Halbleiterelementen aufgebaute elektronische Armbanduhr, die keine bewegilenen Teile aufweist. Ein Kristalloszillator liefert ein Taktsignal über einen binären Teiler und eine Anzeige-Betätigungseinrichtung an eine elektrooptische Zeitanzeige in 2'orm einer Digitalanordnung lichtemittierender Dioden. Die gleiche Zeitanzeige wird sowohl für die Minuten als auch für die Sekunden verwendet, und alle Zeitanzeigen werden durch den gleichen Dekoder angesteuert. Der größte Teil der elektrischen Bauteile aer Uhr ist in einer oder mehreren integrierten large-Seale-Schaltungen zusammengefaßt.

Claims (20)

Patentansprüche

1.) Aus Halbleiterbauteilen aufgebauter elektronischer Zeitmesser, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine quelle elektrischer Signale konstanter Frequenz, mehrere elektroop tische Anzeigeeinrichtungen, ole so angeordnet sind, daß zumindest die Sekunden und Minuten der Zeit in Digitalform anzeigbar sind, und eine die Frequenzquelle elektrisch mit denAnzeigeeinrichtungen kops ende integrierte Large-Scale-Schaltung mit einem Teiler zum Herunterteilen der Frequenz der von der Frequenz quelle gelieferten Signale und einem einzigen Dekoder, ter die freouenzgeteiiten signale auf die Anzeigeeinrichtungen koppelt.

2.) Zeitmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierte Schaltung eine Anzahl von an den Freouenzteiler angekoppelten und binär verschlüsselte Dezimalsignale erzeugenden Zählregistern autweist und daß Schalteinrichtungen vorgesehen sind, die die binär verschlüsselten Dezimalsignale auf den Dekoder schalten.

3.) Zeitmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen mehrere Auswahl-Gatter sind.

4.) Zeitmesser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichen elektrooptischen Anzeigeeinrichtungen sowohl die Minuten als auch die sekunden der zjeit anzeigen.

5.) Zeitmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrooptischen Anzeigeeinrichtungen mit r;inrichtungen versehen sind, die mit dem Frequenzteiler verbunden und so angeordnet sind, daß sie eine Zeitanzeige der Stunden in Digitalform liefern.

6.) Zeitmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtungen mehrere Stationen aufweisen, die jeweils durch eine aus sieben Balkensegmenten bestehende Anordnung elektrooptischer Einrichtungen gebildet werden.

7.) Zeitmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stundenanzeige eine Zehner-Stunden-Station mit zwei zusammengeschalteten, in einer Linie angeordneten elektrooptischen Balkensegmenten autweist.

8.) Zeitmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrooptischen Anzel3einrichtungen lichtemittierende Dioden sind.

9.) Zeitmesser nach einem der vorstehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß die konstante FreQuenzcuelle ein kristallgesteuerter Oszillator ist.

10.) Aus Halbleiterelementen aufgebauter elektronischer Zeitmesser, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Quelle elektrischer Signale mit konstanter Frequenz, mehrere elektrooptische Anzeigeeinrichtungen, die so angeordnet sind, daß sie zumindest die Minuten und Stunden in Digitalform anzuzeigen vermögen, eine die Frequenzquelle elektrisch m t den Anzeigeeinrichtungen kuppelnde integrierte Large-Scale-Schaltung mit einem Teiler zum Herunterteilen der Frequenz der von der Frequenzquelle geiieferten Signale und mit einem die geteilten signale an die anzeige einrichtungen ankoppelnden oder, sowie eine mit aen Anzeige einrichtungen verbundene Ansteuerschaltung aufweist, um die Anzeigeeinrichtungen der iieihe nach mit so hoher Frequenz an Spannung zu legen, daß der Eindruck einer ständigen erregung entsteht.

11.) Zeitmesser nach anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung einen Teil der integrierten Large-Scale-Schaltung bildet.

12.) Zeitmesser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung an den Frequenzteiler angekoppelt ist und von diesem Signale mit einer Frequenz von mindestens 128 Hz empfängt.

13.) Zeitmesser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichner, daß an seiner Vorder- bzw. Stirnseite ein Photofühler vorgesehen ist, der zwischen den Frequenzteiler und die Ansteuerschaltung eingeschaltet ist, so daß die Einschaltphase bzw. die Periode des von der Ansteuerschaltung gelieferten Signals in abhängigkeit von dem auf die Stirnfläche des Zeitmessers einfallenden Licht variierbar ist.

14.) Aus Halbleiterelementen aufgebaute elektronische Armbanduhr, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine uelle elektrischer signale mit konstanter Frequenz, mehrere elektrooptische Anzeigeeinrichtungen, die so angeordnet sind, daß sie zumindest die Minuten und Stunden der Zeit in Digitalform anzeigen, einen mit der Frequenz quelle verbundenen Teiler zum Herunterteilen der Frequenz der von der Frequenzquelle gelieferten Signale, mehrere an den Ausgang des Teilers angekoppelte und binär verschlüsselte Dezimalsignale erzeugende Zählregister, mehrere an deren Ausgänge angeschlossene Auswahl-Gatter, einen deren Ausgänge an die Anzeigeeinrichtungen ankoppelnden Dekoder und eine mit den Auswahl-Gattern verkoppelte Ansteuerschaltung, wobei die Gatter nacheinander entsprechend dem Ausgangssignal der Ansteuerschaltung aktivierbar sind.

15.) Armbanduhr nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Satz von Ausgängen der Ansteuerschaltung an die Auswahl-Gatter und ein zweiter Satz von Ausgängen an die Anze igeeinrichtungen angeschlossen ist.

16.) Armbanduhr nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtungen vier Stationen bilden, von denen zwei sowohl eine Minuten- als auch eine Sekundenanzeige liefern, während die restlichen beiden eine Stundenanzeige liefern.

17.) Armbanduhr nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Dekoder mehrere elektrische Informationseingänge gekoppelt sind, um von außerhalb der Armbanduhr spezielle Informationen in die Anzeige eingeben zu können.

18.) Armbanduhr nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Register je ein Sekunden-, Minuten und Stundenregister umfassen und daß an das Stundenregister eine elektrische Herausführ- bzw. Abgriffklemnie zur Lieferung eines Abgriffsignals von der Armbanduhr angeschlossen ist.

Ny.) Armbanduhr nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ansteuerschaltung eine Informations-Sperrklemme zum Sperrer ues Ausgangssignals von den Registern zum Dekoder angescnlossen ist.

20.) Armbanduhr nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung eine elektrische Eingangsklemme aufweist, über die wahlweise ein ständiges Minschalten der Stunden- und Minuten-Anzeigeeinrichtungen moglich ist.