DE2342701C3 - Elektronische Uhr - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Uhr, insbesondere Armbanduhr, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art. Eine Anordnung mit den Merkmalen einer derartigen elektronischen Uhr ist aus der US-PS 36 46 371 bekannt.

Bei elektronischen Uhren ist es bekannt (CH-AS 270/70), Signale mit isochroner Periodendauer durch

nnen Quarzoszillator zu erzeugen, dessen Frequenz jurch einen binären Frequenzteiler mit einstellbarem Teilerverhältnis in gewünschter Weise geteilt wird. Ein derartiger Quarzoszillator ^{weist zwar eine} sehr hohe

Fig,4 ein detaillierteres Schaltbild einer Signalformerstufe für die Signale am Justiereingang der Ausfi-hrungsbeispiele nach F i g. 1A und 1B.

in Fig. IA und IB dargestellte Generatorschal-

Frequenzgenauigkeit auf, jedoch ist es zur Erzielung der 5 tung für eine justierbare elektronische Uhr weist einen gewünschten isochronen Periodendauer erforderlich, Oszillator 1 auf, der im üblichen, unabhängigen den Quarz mit extremer Präzision zu schneiden, um inm Betriebszustand Signale mit isochroner Periodendauer die gewünschte Resonanzfrequenz zu verleihen. Neben erzeugt, die an einem Ausgangsanschluß SS anliegen, den hohen Kc-iten für eine derartige Präzisionsherstel- Die Periodendauer dieser Signale kann jederzeit neu lung sind aufwendige Maßnahmen erforderlich, um eine io justiert werden, wobei dann die Generatorschaltung zu starke Alterung des Quarzes zu verhindern, da sonst bzw. die elektronische Uhr in dem Justierbetriebszudie alterungsbedingte Resonanzfrequenzverschiebung stand arbeitet, und zwar aufgrund eines an den des Quarzes außerhalb des Justierbereiches liegt. Justiereingang ER angelegten Zeitnormal-lnforma-Eine Anwendung der aus der US-Patentschrift tionssignals, dessen Periodendauer der Eichperioden-36 46 371 zur Steuerung von Raketen bekannten 15 dauer entspricht. Zur Verwirklichung dieses doppelten elektronischen Schaltung auf elektronische Uhren führt Betriebszustandes weist die Generatorschaltung außer insbesondere bei miniaturisierten Uhren zu ^iner Reihe dem Oszillator 1 eine Auswahlschaltung 2 auf, welche von Schwierigkeiten. Und zwar sind bei der Einstell- mit dem Oszillator I sowohl unmittelbar als auch und Justiereinrichtung der bekannten Schaltung sowohl mittelbar über einen Frequenz-Vorteiler 3 verbunden galvanische Verbindungen zu Masse und zu Batteriean- 10 ist, ferner einen Frequenzteiler in Form eines programschlüssen ais auch zu signalführenden Anschlüssen (z. B. mierbaren Zählers 4, eine Programmierlogik 5 für den Speichersetzleitung 20, Speicher-Rücksetzleitung 22) Zähler 4 und eine Signalformerstufe 12 für die vorgesehen, die zwar bei einer Zeitmeßeinrichtung mit Informationssignale am Justiereingang ER. Die Progroßen Abmessungen ohne größere Schwierigkeiten grammierlogik 5 enthält ihrerseits einen Vielfachspeihergestelit werden können, sich jedoch bei kleineren 25 eher 6, eine Vieltorschaltung 7 für den Speicher 6, einen Uhren mit einem sehr kompakten und geschlossenen Vielfach-Koinzidenzdetektor 8, ein an den Ausgang des Aufbau nur auf sehr komplizierte und unbequeme Weise Detektors 8 angeschlossenes Verzögerungsglied 9, ein unier Inkaufnahme erheblicher konstruktiver Schvie- Differenzierglied 10 für das Zeitnormal-Informationsrigkeiten verwirklichen lassen. signal sowie eine Signalformerstufe 11 für die

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine 30 Nullrückstellung des Zählers 4.

elektronische Uhr der eingangs erwähnten Art zu Die Generatorschaltung kann mit einem Oszillator 1

schaffen, die auf einfache Weise eine schnelle und beliebiger Frequenz versehen sein, um ein Signal mit

automatische Justierung gestattet, und zwar ungeachtet einer auf einen beliebigen gewünschten Wert justierten

der besonderen Bedingungen und der kleinen Abmes- isochronen Periodendauer zu erzeugen, wobei es

sungen, wie sie bei Uhren, insbesondere bei Armband- 35 lediglich darauf ankommt, daß die der Frequenz des

uhren vorhanden sind. Oszillators 1 entsprechende Periodendauer wesentlich

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kürzer ist als die isochrone Periodendauer des Signals

Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale am Ausgang SS, damit die Periodendauer des

gelöst.

Oszillators den maximalen Justierabstand der isochro-

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen 40 nen Periodendauer bestimmt,
der elektronischen Uhr nach Anspruch 1 sind in den Nachstehend soll die Funktionsweise der Generator-Ansprüchen 2—8 gekennzeichnet. schaltung unter der Annahme erläutert werden, daß an Die erfindungsgemäße elektronische Uhr sieht zur dem Ausgang SS ein Signal mit einer isochronen j7„_cu„„ng von Signalen mit isochroner Periodendauer Periodendauer in der Größenordnung von einer eine "ilochfrequenzquelle vor, deren Ausgangsfrequenz 45 Sekunde oder von einem Bruchteil einer Sekunde mit innerhalb eines sehr großen Bereiches veränderbar ist einer Justiergenauigkeit von mindestens 10-⁶ erzeugt durch eine kontaktlose Übertragung der Justierinforma- wird; dies setzt voraus, daß der Oszillator 1 eine tion von außen auf die elektronische Uhr. In Frequenz in der Größenordnung von 10 MHz besitzt, bevorzugter Weise erfolgt diese kontaktlose Übertra- Weiterhin sei angenommen, daß der Oszillator 1 in für ng _auf elektromagnetischem oder fotoelektrischem 5° sich bekannter Weise bereits eine Ausgangs-Signalfor-YY_e?_e merstufe umfaßt und deshalb an seinem Ausgang s einen Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher rechteckförmigen Impulszug abgibt, bei dem aufemanerläutert. Es zeigt derfolgend und alternierend Signalsprünge von einem Fig IA ein Blockschaltbild eines ersten Ausfüh- Signalpegel für die Binärzahl 0 zu einem Signalpegel für rungsbeispiels einer Generatorschaltung zur Erzeugung 55 die Binärzahl L auftreten. Unter der weiteren Annahme, von Signalen mit isochroner Periodendauer für eine daß die Generatorschaltung bereits justiert ist, soll justierbare elektronische Uhr, wobei die Generator- zunächst der unabhängige Betriebszustand betrachtet schaltung einen in einer Richtung arbeitenden Zähler werden, der die Regel darstellt und bei dem keine _aufweist Intormationssignale bezüglich der Eichpenodendauer Fig IB ein Blockschaltbild eines weiteren Ausfüh- 60 am Justiereingang ER auftreten. Die Auswahlschaltung rungsbeispiels einer Generatorschaltung zur Erzeugung 2 überträgt die an ihrem Eingang e, direkt von dem von Signalen mit isochroner Periodendauer für eine Oszillator 1 empfangenen Informationssignale sowie die justierbare Uhr wobei die Generatorschaltung einen in an ihrem Eingang ei von dem Oszillator 1 über den zwei Richtungen arbeitenden Zähler aufweist, Frequenz-Vorteiler 3 empfangenen Informationssigna-Fig 2 ein detaillierteres Schaltbild eines Teils des 65 |_e. Ein am Eingang cder Auswahlschaltung 2 angelegtes Blockschaltbildes nach F i g. 1A, logisches Informationssignal bestimmt, welcher der Fi2 3 ein detaillierteres Schaltbild eines Teils des beiden Eingänge e, und e* ausgewählt wird. Da an ck.ni Blockschaltbildes nach F ig. !Bund Justiereingang ER kein Signal anliegt, entspricht der

Signalpegel am Eingang c der Auswahlschaltung 2 der Störungen bei der Rücksetzung des Zählers 4 auf Null zi

Binärzahl O, wobei die spezielle Ausbildung der vermeiden — die dadurch auftreten, daß bestimmte

Signalformerstufe 12, welche diese Bedingung erfüllt, Stufen des Zählers 4 vor anderen Stufen auf Null

nachfolgend noch näher beschrieben wird. Entspre- zurückgesetzt werden, wodurch das Signal am Ausgang

chend der logischen Übertragungsfunktion der Aus- 5 des Detektors 8 ausgelöscht werden könnte, bevor

wahlschaltung 2 ergibt sich somit, daß der Eingang ei sämtliche Stufen des Zählers 4 auf Null zurückgesetzt

ausgewählt wurde und daß das direkt vom Oszillator 1 sind —, besitzt das Verzögerungsglied 9 nur eine

an den Eingang ei gelangende Signal dem Ausgang sder geringe Verzögerungsdauer, die mit der Periodendauer

Auswahlschaltung 2 zugeführt wird und von dort an den des Oszillators 1 vergleichbar ist. Diese Periodendauer

Eingang edes programmierbaren Zählers 4 gelangt. io ist bei etwa 10 MHz ungefähr 100 ns. Der Zähler 4 ist

Wie Fig. IA zeigt, ist der Zähler 4 von herkömmli- ebenso wie alle anderen Funktionseinheiten der

eher Bauart und weist η binäre Teilerstufen auf, die ein Programmierlogik 5 in Form von komplementären

Zählen bis 2" ermöglichen, d. h., eine Teilung in einem integrierten MOS-Schaltkreisen ausgebildet, wodurch

maximalen Verhältnis 1/2". Das Ausgangssignal des die Schaltzeiten in der Größenordnung von ungefähr

Zählers 4 tritt somit in Form einer Vielzahl von binären 13 10 ns liegen und die Verzögerungsdauer des Verzöge-

Informationsbits auf einer besonderen Leitung oder im rungsgliedes 9 dementsprechend das Doppelte dieser

Falle komplementärer Signale auf einem besonderen Schaltzeit beträgt.

Leitungspaar auf. Dieses Ausgangsinformationssignal Solange die Generatorschaltung in der vorbeschrieist symbolisch in F i g. 4 durch den binären Vielfachaus- benen Weise, d. h., unabhängig arbeitet, liegen an ihrem gang sbm angedeutet. Es sei darauf hingewiesen, daß in 20 Ausgang 55 Impulse in Kadenzform an, die sich am Fig. IA die einfach gezeichneten Verbindungsleitungen Ende jedes Zählzyklus des Zählers 4 wiederholen, die Übertragung eines einzigen binären Informations- Solange die Frequenz des Oszillators 1 völlig stabil bits betreffen, während die doppelt gezeichneten bleibt, bleibt auch die Periodendauer der Impulse am Verbindungsleitungen eine Parallelübertragung einer Ausgang 55 vollständig stabil. Wenn sich aus irgendei-Vielzahl von binären Informationsbits betreffen, und zj nem Grunde die Frequenz des Oszillators 1 ändert oder zwar im betrachteten Beispielsfalle π binäre Informa- wenn die Generatorschaltung erstmalig justiert werden tionsbits. Das an dem Ausgang sbm von dem Zähler 4 soll, gelangt das Signal mit der Eichperiodendauer am ausgegebene Informationssignal wird an den Vielfach- Justiereingang ER der Generatorschaltung zur Anweneingang ebm der Programmierlogik 5 übertragen, dung. Über die Signalformerstufe 12 für das Signal am welche intern das erwähnte Informationssignal einer- 30 Justiereingang ER wird ein genau bemessener Impuls, seits an den Eingang eni\ des Vielfach-Koinzidenzdetek- üblicherweise von einer Sekunde oder von zwei tors 8 und andererseits an den Eingang em der Sekunden Dauer an den Eingang ecder Programmierlo-Vieltorschaltung 7 leitet, die η parallele UND-Glieder gik 5 angelegt. Die Ausbildung der Signalformerstufe 12 aufweist, welche von dem Signal am Eingang c der wird nachstehend noch näher erläutert. Das Informa-Vieltorschaltung 7 gesteuert werden. Im unabhängigen 35 tionssignal am Eingang ec mit dem Binärwert L wird Betriebszustand, d. h., bei fehlendem Eichzeitinforma- innerhalb der Logik 5 an den Eingang c der tionssignal, ist die Vieltorschaltung 7 gesperrt, wobei Vieltorschaltung 7 und an den Eingang C₂ des davon ausgegangen wird, daß sie vorher leitend war, um Verzögeruugsgliedes 9 angelegt und außerhalb der in dem Vielfachspeicher 6 insgesamt η binäre Informa- Logik 5 über deren Ausgang se an den Eingang c der tionsbits einzuspeichern. Der Vielfachspeicher 6 über- 40 Auswahlschaltung 2 angelegt. Hierdurch werden folgenträgt via seinen Vielfachausgang sm ein multiples de Wirkungen ausgelöst: Erstens wird die Vieltorschalbinäres Informationssignal (entsprechend dem Zustand tung 7 leitend, zweitens wird die Übertragung eines seiner Flip-Flop-Schaltungen) an den Eingang em₂ des Impulses am Ausgang des Verzögerungsgliedes 9 Vielfach-Koinzidenzdetektors 8. Der Detektor 8 weist η unterdrückt und drittens wird nicht mehr das Informa-EXKLUSIV-ODER-Glieder auf, die ausgangsseitig an 45 tionssignal am Eingang ei, sondern das Informationsein invertiertes ODER-Glied mit η-Eingängen oder an signal am Eingang e? des Zählers 4 (d. h., das ein anderes Logikglied mit der gleichen logischen Frequenzsignal des Oszillators 1 nach Durchlaufen des Gesamtfunktion angeschlossen sind. Der Detektor 8 Frequenz-Vorteilers 3) an den Ausgang s der Auswahlermittelt den Zeitpunkt, an dem der Zähler 4 einen schaltung 2 weitergegeben. Die Wirkungsweise des Zustand einnimmt, der genau dem im Vielfachspeichere 50 Frequenz-Vorteilers 3 soll später erläutert werden, eingespeicherten Zustand entspricht. Zu diesem Zeit- Zunächst wird davon ausgegangen, daß der Frequenzpunkt überträgt der Detektor 8 von seinem Ausgang s Vorteiier 3 an seinem Ausgang s ein Signal mit einer ein Signal zum Eingang ei des Verzögerungsgliedes 9, Frequenz g'eich einem Zehntel der Signalfrequenz des dessen Ausgang s an den Eingang ej der Signalformer- Oszillators 1 liefert. Dementsprechend zählt der Zähler stufe 11 führt, die ein ODER-Glied aufweist. Der 55 4 mit einem um den Faktor zehn vergrößerten Zyklus. Ausgang der Signalformerstufe 11 nimmt dann einen Verallgemeinert bedeutet dies, daß bei einem Teilerverder Binärzahl L entsprechenden logischen Pegel an, der hältnis des Frequenz-Vorteilers 3 von Ma und einer über den Ausgang srz der Programmierlogik 5 den; Frequenz /"des Oszillators 1 am Eingang des Zählers 4 Nullsetzeingang rz des Zählers 4 zugeführt wird. Der ein Signal mit der Frequenz sia anliegt. Da nunmehr die Zähler 4 wird auf Null zurückgesetzt, nachdem er einen 60 Vielfachtorschaltung 7 leitend ist, erhalten die binären Zählzyklus mit einer Anzahl von Bits durchlaufen hat, Speicherstufen des Vielfachspeichers 6 dauernd die am der durch das binäre, im Speicher 6 gespeicherte Ausgang sbm des Zählers 4 ankommenden Informa-Vielfachinformationssignal bestimmt wird. Der gleiche tionssignalc. Der Vielfach-Koinzidenzdetektor 8 er-Zählzyklus beginnt kontinuierlich von neuem, wobei am zeugt daher ein dauerndes Informationssignal an seinem Ende jedes Zyklus ein Impuls von dem Ausgang des 65 Ausgang, welches das Vorliegen einer Koinzidenz Ver/ögerungsgliedes 9 dem Ausgang sfc der Program- anzeigt, was jedoch infolge der Verzögerungswirkung mierlogik 5 zugeführt wird und von dort an den des Verzögerungsgliedes 9 belanglos ist. Weiterhin Ausgang SS der Gcneratorschaltung gelangt. Um gelangt das Informatio.-ssignal am Eingang ec zu dem

Differenzierglied 10, welches bei Auftreten eines der Binärzahl L entsprechenden logischen Pegels am Steuereingang ec einen kurzen Impuls abgibt. Dieser kurze, vom Ausgang s\ an den Eingang ei der Signalformerstufe 11 übertragene Impuls bewirkt die Nullsetzung des Zählers 4 genau bei Beginn der Eichperiodendauer. Auf diese. Weise zählt der Zähler 4 mit einem zehnmal (oder a-mal) langsameren Zyklus als im Normalbetrieb, und zwar von seiner Nullsetzung ab während der gesamten Eichperiodendauer. Am Ende der Eichperiodendauer wechselt der Eingang ec wieder auf einen der Binärzahl 0 entsprechenden logischen Pegel; weiterhin wird die Vieltorschaltung 7 wieder sperrend und der Vielfachspeicher 6 bleibt in dem Zustand bei Beginn der Eichperiodendauer. Weiterhin überträgt am Ende der Eichperiodendauer das Differenzierglied 10 einen zweiten Impuls von seinem Ausgang S₂ an den Impulsgeberteil ÄZder Signalformerstufe 11, die nun ihrerseits einen neuen Rücksetzimpuls an den Zähler 4 überträgt. Gleichzeitig wird durch die Unterdrückung des der Binärzahl L entsprechenden logischen Pegels am Eingang der Auswahlschaltung 2 die direkte Übertragung der Ausgangssignale des Oszillators 1 an den Ausgang der Auswahlschaltung 2 bzw. den Eingang des Zählers 4 wieder hergestellt und ferner wird durch die Unterdrückung des der Binärzahl L entsprechenden logischen Pegels am Eingang ei des Verzögerungsgliedes 9 die Abgabe eines Impulses durch das Verzögerungsglied 9 ausgelöst, der am Ausgang des Vielfach-Koinzidenzdetektors 8 auftritt. Die Generatorschaltung arbeitet dann wieder im unabhängigen Betriebszustand, wobei jedoch die in dem Speicher 6 gespeicherte binäre Zahlenkombination genau der Anzahl von Bits entspricht, welche der Zähler 4 zählen muß, damit die Periode des Signals am Ausgang SS der Generatorschallung gleich einem Zehntel bzw. dem a-ten Teil der Eichperiodendauer ist. Wenn beispielsweise die Eichperiodendauer des Signals am Eingang ec der Logik 5 1 Sekunde beträgt, so beträgt die synchrone Periodendauer des zyklisch am Ausgang SS der Generatorschaltung auftretenden Signals exakt 1/10 s; wenn dagegen die Eichperiodendauer 2 Sekunden beträgt, so beträgt die Periodendauer des synchronen Signals am Ausgang SS exakt 0,2 Sekunden.

Wie vorstehend bereits erwähnt, dient die Signalfcrmerstufe 12 für das Signal am Justiereingang ER zur Erzeugung eines Impulses genau bestimmter Impulsdauer für den Eingang ec der Logik 5. Das über den Eingang ER an die Signalformerstufe 12 gelangende Informationssignal kann insbesondere bei Verwendung der Generatorschaltung als Uhr im Format einer Armbanduhi auf magnetische oder fotoelektrische Weise zugeführt werden. Für den Fall, daß die Übertragungseigenschaften der magnetischen oder fotoelektrischen übertragungseinrichtung für die vordere und die hintere Impulsflanke des zu übertragendien Impulses unterschiedlich sind, ist es für eine genaue Bestimmung der Impulsdauer günstiger, die Zeitdauer zwischen dem Auftreten zweier kurzer, aufeinanderfolgender Impulse zu messen. Der Beginn und das Ende des an den Eingang ec übertragenen Impulses werden durch das Auftreten oder durch das Verschwinden dieses kurzen Impulses bestimmt, so daß die Übertragungseigensohaften »ür die vordere und die hintere Flanke eines Impulses bestimmter Dauer genau gleich sind. Hierzu werden der Signalformerstufe 12 über den mit der ^mahnten Übertragungseinrichtung verbundenen Eingang £7? zwei aufeinanderfolgende Impulse oder eine gerade Anzahl von aufeinanderfolgenden Impulsen zugeführt. In dem Funktionsblock der Signalformerstufe 12 in F i g. IA ist angedeutet, wie ein Impuls bestimmter Dauer erzeugt wird. Bei Verwendung einer magnetischen Übertragungseinrichtung IS wird diese so ausgebildet, daß sie stets zwei Impulse oder eine gerade Anzahl von Impulsen überträgt. Sollten aus irgendeinem Grunde diese kurzen Impulse eine ungerade Anzahl besitzen oder mit einer, das Aufnahmevermögen des Zählers 4 und des Speichers 6 übertreffenden Geschwindigkeit ankommen (und zwar im Vergleich zu der Impulsfolgegeschwindigkeit der am Eingang des Zählers 4 angelegten Impulse), so würde der Pegel des Informationssignals am Eingang ec bis zu dem Zeitpunkt, an welchem der Zähler 4 und der Speicher 6 die letzte Stufe erreichen, noch der Binärzahl L entsprechen. Wie ohne weiteres ersichtlich ist, wäre unter diesen Bedingungen eine justierung nicht möglich. Zur Rückstellung des Informationssignals am Eingang ec auf einen der Binärzahl 0 entsprechenden "logischen Pegel ist vorgesehen, daß der Speicher 6 bei Erreichen seiner Endstellung dem Ausgang sdder Logik 5 ein die Rücksetzung der Signalformerstufe 12 bewirkendes Informationssignal zuführt. Hierfür wird die Anstiegsflanke des invertierten Ausgangs des letzten Speicher-Flip-Flops verwendet. Dies wird nachstehend anhand von F i g. 4 noch näher erläutert.

F i g. IB zeigt eine weitere Ausführungsform für eine Generatorschaltung, welche zum Teil die gleichen Schaltungselemente wie die erste Ausführungsform nach Fig. IA enthält, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei der Ausführungsform nach F i g. 1B arbeitet der programmierbare Zähler 4' in beiden Richtungen, wobei die Zählrichtung von dem logischen Pegel eines an einem zusätzlichen Eingang ar angelegten Signals abhängig ist. Im übrigen wird dem Detektor 8' nicht mehr einerseits das binäre Vielfachinformationssignal des Zählers 4' und andererseits das binäre Vielfachinformationssignal des Speichers 6 zugeführt, sondern lediglich das binäre Vielfachinformationssignal des Zählers 4'. Der Detektor 8' arbeitet daher nicht mehr als Koinzidenzdetektor, sondern als Nulldetektor, der das Erreichen der Nullage durch den Zähler 4' erfaßt. Das von dem Speicher 6 gelieferte binäre Vielfachinformationssignal wird der Vieltorschaltung 14 zugeführt, welche dieses Informationssignal in Abhängigkeit von dem Pegel des Ausgangssignals des Verzögerungsgliedes S überträgt oder sperrt. Der Ausgang s des Verzögerungsgliedes 9 ist bei dieser zweiten Ausführungsform nicht mehr mit dem Eingang ej der Signalformerstufe 11, sondern parallel zjm Ausgang SS mit einem Steuereingang c der Vieltorschaltung 14 verbunden. Wenn das von dem Speicher ί dem Eingang em der Vieltorschaltung 14 zugeführtc Informationssignal an deren Ausgang sm übertrager wird, gelangt es an den Vielfacheingang prs des Zählen 4'. Die Zählrichtung des Zählers 4' ist dabei derart, dal bei dem Justiervorgang in Vorwärtsrichtung und be dem unabhängigen Betriebszustand in Rückwärtsrich tung gezählt wird. Bei Erfassung einer Nullstellung de Zählers 4' durch den Detektor 8' überträgt der Detekto 8' einen impuls an das Verzögerungsglied 9, welches di Vieltorschaltung 14 in den leitenden Zustand Steuer hierdurch wird das in dem Speicher 6 gespeichert binäre Vielfachinformationssignal dem Zähler 4' zug< führt, wodurch dessen Stufen die der gespeicherte Binärzahlenkombination entsprechende Binärlage eh nehmen. Daraufhin zählt der Zähler 4' die gewünschi

^tv> Mi/27:

Anzahl von Bits zurück, bis er bei Null ankommt, worauf wiederum eine Einstellung des Zählers 4' in die zuvor gespeicherte Binärlage erfolgt. Zur Rückwärlszählung des Zählers 4' überträgt die Auswahlschaltung 2 von ihrem Ausgang m ein Signal an den Eingang ar des Zählers 4', welches zusätzlich zu dem Signal am Eingang c der Auswahlschaltung 2 vorhanden ist. Beim Justierbetrieb ist daher am Eingang ardes Zählers 4' ein der Binärzahl 0 entsprechender Pegel vorhanden, wobei der Zähler 4' in Vorwärtsrichtung zählt, während beim unabhängigen Betrieb am Eingang ardes Zählers 4' ein der Binärzahl L entsprechender Pegel anliegt und der Zähler 4' in Rückwärtsrichtung zählt. Das Ausgangssignal der zweiten Ausführungsform nach F i g. 1B besitzt einen mit der gleichen Genauigkeit einstellbaren Zyklus wie die erste Ausführungsform nach Fig. IA, jedoch braucht in vorteilhafter Weise keine Vielfach-Koinzidenz erfaßt zu werden, was den Detektor 8' wesentlich vereinfacht.

Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß die Rückstellung des Zählers 4' auf Null am Ende des Justierzyklus über die Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang $> des Differenziergliedes iO und dem Eingang e2 der Signalformerstufe 11 nicht unbedingt erforderlich ist. Und zwar befindet sich bei der zweiten Ausführungsform nach Fig. IB der Zähler 4' am Ende des Justierzyklus bereits in der erforderlichen Ausgangsstellung für den Beginn des ersten Zyklus für den selbständigen Betriebszustand. Wenn eine Rückstellung des Zählers 4' auf Null erfolgt, so löst diese Rückstellung die Abgabe von Impulsen durch den Detektor 8' aus, wodurch der Zähler 4' in den Zustand zurückgestellt wird, welcher der im Speicher ti gespeicherten Vielfach'-lnformation entspricht. In diesem Falle wäre somit eine Rückstellung, des Zählers 4' auf Null überflüssig. Im übrigen befinden sich bei der ersten Ausführungsform nach Fig. IA am Ende des Justierzyklus der Speicher 6 und der Zähler 4 genau in der gleichen Lage, so daß der Vielfach-Koinzidenzdetektor

8 ebenfalls anläuft und eine Rückstellung des Zählers 4 auf Null bewirkt sowie den der Binärzahl L entsprechenden Pegel am Eingang ei des Verzögerungsgliedes

9 löscht und dieses damit freigibt. Es wäre somit möglich, die Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang S₂ des Differenziergüedes 10 und dem Eingang C₂ der Signalformerstufe 11 wegzulassen, was diese beiden Schaltkreise vereinfachen würde. Hierdurch würde jedoch ein gewisses, wenn auch kleines Risiko in Kauf genommen, daß im Falle einer Kuinzidenz zwischen der rückwärtigen Flanke des Impulses am Eingang ec und einem Kippvorgang des Zählers 4 in "olge eines Impulses am Eingang e des Zählers 4 der Speicher 6 den letzten Sprung des Zählers 4 nicht mitmacht, so daß die Koinzidenz nicht festgestellt wird. Hierdurch wäre der erste Zyklus des Zählers 4 verlängert, während ab dem zweiten Zyklus die Periodendauer des isochronen Signals wieder korrekt wäre, so daß sich lediglich die Zeitjustierung verzögert.

Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die Einstellgcnauigkeit der isochronen Periodendauer zwangsläufig gleich der Periodendauer des Ausgangssignals des Oszillators 1 ist, was bedeutet, daß beispielsweise bei einer Frequenz von 10 MHz des Oszillatorausgangssignals und bei einer gewünschten isochronen Periodendauer von einer Sekunde die Justiergenauigkeit gleich 10"⁷ wäre; wenn ferner der Frequenz-Vorteiler 3 ein Teilerverhältnis von 1:10 besitzt und damit eine isochrone Periodendauer von 1/10 s erzeugt wird, wäre die Justiergenauigkeit nur gleich 10~⁶. Der Umstand daß dem Eingang des Zählers 4 über den Frequenz-Vor teiler 3 Impulse mit einer gegenüber den Oszillator-Aus gangsimpulsen langsameren Impulsfolge zugeführt werden und dadurch der Justierzyklus verlängert wird beeinträchtigt nicht die Genauigkeit, da die isochrone Periodendauer im gleichen Verhältnis wie die währenc der Justierung verwendete Eichperiodendauer verringert wird.

ίο Fig.2 zeigt in detaillierterer Weise die erste Ausführungsform nach Fig. IA, jedoch ohne der Oszillator 1, den Vor-Frequenzteiler 3 und die Signalformerstufe 12 für das Justiersignal am Eingang ER. Die in F i g. 2 verwendeten Logikschaltungssymbole

zeigen, wie die verschiedenen Funktionsblöcke verwirklicht werden, wobei zur Vermeidung überflüssiger Wiederholungen nur diejenigen Teile beschrieben werden, welche Besonderheiten .oder Unterschiede bezüglich Fig. IA aufweisen. Die Vieltorschaltung 7

und der Vielfachspeicher 6 sind zu einem einzigen Funktionsblock zusammengefaßt, da der Vielfachspeicher 6 Flip-Flops FFenthält, deren Selektionseingang D direkt von einem Eingang V des Flip-Flops gesteuert, d. h. wirksam oder unwirksam gemacht wird. Die

Vieltorschaltung 7 besteht aus der Parallelverbindung der Eingänge V sämtlicher Flip-Flops des Speichers 6, wobei die Vielfachinformation aus dem Zähler 4 über den Eingang D an die Flip-Flops übertragen wird. Die Flip-Flops sollen lediglich über ihren Eingang D gesetzt

werden können; alternativ hierzu kann, wie mit gestrichelten Linien angedeutet ist, die Information aus dem Speicher 4 in Form zweier komplementärer Signalpegel übertragen werden, wobei der eine Signalpegel an den Eingang D und der andere

Signalpegel an den in diesem Beispielsfalle vorgesehenen Eingang Dangelegt wird.

Weiterhin wurde bei der Anordnung nach F i g. 2 der Vielfach-Koinzidenzdetektor 8 so ausgebildet, daß anstelle jedes EXKLUSIV-ODER-Gliedes zur Anzeige

einer Koinzidenz für einen der Binärzahl 0 entsprechenden Signalpegel drei invertierte UND-Glieder vorgesehen sind, welche in der dargestellten Zusammenschaltung ein invertiertes EXKLUSIV-ODER-Glied bilden. Dementsprechend ist die mit den Ausgängen der

EXKLUSIV-ODER-Glieder verbundene Torschaltung nicht mehr wie in F i g. 1A ein invertiertes ODER-Glied, sondern ein UND-Glied.

Schließlich weist das Differenzierglied 10 zwei tfC-Glieder auf, wobei es sich jedoch versteht, daß zur

Bildung des Differenziergliedes 10 auch andere logische Schaltkreise, insbesondere in Form von komplementären integrierten MOS-Schaltkreisen vorgesehen werden können. Die in F i g. 2 angedeutete strichpunktierte Linie stellt die Grenze zwischen der Logik 5 und den

anderen Elementen der Generatorschaltung dar.

Fig.3 zeigt ähnlich wie Fig. 2 in detaillierterer Weise die zweite Ausführungsform nach F i g. 1B, wobei ehe zu Fig. 2 angestellten allgemeinen Betrachtungen auch für Fig. 3 gelten. Die Vielfachtorschaltung 7 und

der Speicher 6 sind ebenso wie der Detektor 8' und das Verzögerungsglied 9 zu einem einzigen Funktionsblock zusammcngelußt, wobei die Zusammenfassung des Detektors 8' und des Verzögerungsgliedes 9 lediglich zur Vereinfachung der Zeichnung vorgenommen wurde.

Der Detektor 8' besteht aus einem UND-Glied mit η Lingilngcn, welche jeweils mit einem Ausgang Q eines Hip-Flops FFdcs Zählers 4 verbunden sind.

Bei der Ausfiihrungsform nach F ig. 3 ist die

Vieltorschaltung 14, welche die von dem Vielfachspeieher 6 gelieferte Vielfachinformation entweder an den Vielfach-Vorselektionseingang prs des Zählers 4' durchläßt oder sperrt, unmittelbar mit dem Zähler 4' kombiniert, und zwar durch Verwendung von mit Selektionseingängen D versehenen Flip-Flops FF, die über jeweils einen Eingang V gesteuert werden. Das Setzender Flip-Flops des Speichers 6 und des Zählers 4' erfolgt in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform nach F ig. 2.

Wie aus F i g. 3 weiterhin hervorgeht, sind sämtliche Flip-Flops des Zählers 4' mit Ausnahme des ersten Flip-Flops mit einer Anordnung zur Umkehrung der Zählrichtung des Zählers 4'versehen. Bekanntlich ist es zur Umkehrung der Zählrichtung eines Binärzählers lediglich erforderlich, an den Impulseingängen Cp sämtlicher Flip-Flops hinter dem ersten Flip-Flop ein Signal anzulegen, das bezüglich des Signals für die Zählung in Vorwärtsrichtung das komplementäre Signal darstellt. Hierfür kann jeder Flip-Flop anstatt mit dem Ausgang Q mit dem Ausgang Q des vorgeordneten Flip-Flops verbunden werden; indessen ist die hierfür erforderliche Torschaltungsanordnung wesentlich kornplizierter als die für den gleichen Zweck in Fig.3 dargestellte Torschaltungsanordnung. Wenn ein der Binärzahl 0 entsprechender Signalpegel am Eingang ar des Zählers 4' vorhanden ist, wird das Signal am Ausgang Q eines Flip-Flops mit seiner ursprünglichen Phasenlage (nach doppelter Invertierung) an den Eingang Cp des nachfolgenden Flip-Flops angelegt, während bei Vorhandensein eines der Binäreahl L entsprechenden Signalpegels am Eingang ardes Zählers 4' das Signal am Ausgang Q eines Flip-Flops mit entgegengesetzter Phasenlage übertragen wird. Auf diese Weise zählt der Zähler 4' bei Anliegen eines der Binärzahl 0 entsprechenden Signalpegels am Eingang ar in Vorwärtsrichtung, während bei einem der Binärzahl L entsprechenden Signalpegel der Zähler 4' in Rückwärtsrichtung zählt.

Wie in Fig. 2 stellt auch in Fig. 3 3 die gestrichelte Linie die Grenze zwischen der Logik 5 und den übrigen Teilen der Generatorschaltung dar.

Fig.4 zeigt in detaillierterer Weise die im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach Fig. IA erwähnte Signalformerstufe 12 für die Signale am Justiereingang ER, wobei Fig.4 nur eine der zahlreichen Möglichkeiten zur Realisierung der Signalformerstufe 12 ist. Das mittels einer magnetischen, optischen oder kapazitiven Übertragungseinrichtung an den Eingang ER angelegte Signal gelangt zunächst ar, eine Regenerier-Kippschaltung, beispielsweise einen Schmitt-Trigger, um den Impulsen eine Rechteckform sowie genau definierte logische Pegel zu verleihen. Anschließend werden die regenerierten Impulse differenziert, um zu vermeiden, daß die Impulse dauernd einen der Binärziffer L entsprechenden Signalpegel besitzen, wenn beispielsweise bei Verwendung einer fotoelektrischen Übertragungseinrichtung infolge von Unaufmerksamkeit die Beleuchtung ständig eingeschaltet bleibt. Die differenzierten Impulse werden anschließend einem Flip-Flop FFzugeführt, an dessen Ausgang das die Eichperiodendauer mit hoher Genauigkeit enthaltende Eichsignal anliegt, welches an den Eingang ec der Logik 5 übertragen wird. Für den Fall eines fehlenden zweiten Impulses am Eingang ER, was gleichbedeutend damit ist, daß der Flip-Flop FF im Binärzustand L bleibt, ist vorgesehen, daß an den Eingang rz der Signalformerstufe 12 das Informationssignal am Ausgang Q des letzten Flip-Flops des Speichers 6 angelegt wird. Bei einer normalen Justierung, bei welcher der Speicher 6 nie einen vollständigen Zyklus durchläuft, geht der erwähnte letzte Flip-Flop des Speichers 6 erst dann vom Binärzustand L in den Binärzustand 0 über, wenn zu Beginn des Justierzyklus die Rückstellung des Zählers 4 auf Null erfolgt oder wenn am Ende des Justierzyklus der Ausgang der Signalformerstufe 11 den Binärzustand 0 bereits wieder eingenommen hat. Der dem Eingang rz der Signalformerstufe 12 zugeführte Ausgangsimpuls des letzten Flip-Flops des Speichers 6 wird über ein Differenzierglied an den Rücksetzeingang R des Flip-Flops FF der Signalformerstufe 12 angelegt,

i$ wodurch dieser Flip-Flop auf Null zurückgesetzt wird. Um zu vermeiden, daß das Umkippen des letzten Flip-Flops des Speichers 6 zu Beginn des Justierzyklus den Flip-Flop FF der Signalformerstufe 12 auf Null zurückstellt, wird der Impuls am Eingang rz der Stufe 12 außer über das erwähnte Differenzierglied noch über ein UND-Glied übertragen, welches mit Hilfe eines Differenziergliedes und eines eine geringe Verzögerungszeit aufweisenden Inverters zu Beginn des Justierzyklus gesperrt wird. Auf diese Weise wird auch dann, wenn am Eingang ER der Stufe 12 eine ungerade Anzahl von Impulsen eintrifft, der Justierbetrieb nicht dauernd aufrechterhalten. Es stellt sich vielmehr der unabhängige Betriebszustand wieder ein, jedoch mit einer unjustierten Synchronperiodendauer, welche dem 2"-fachen der Periodendauer des Oszillators 1 entspricht, wobei η die Anzahl der Binärstufen des Zählers 4 ist. Dieser Umstand gestattet eine Bestimmung der tatsächlichen Frequenz des Oszillators 1 durch Anlegen eines einzigen Impulses an den Eingang ER, wobei darauf hinzuweisen ist, daß die Frequenz des Oszillators 1 für die Funktionsweise der Generatorschaltung unwichtig ist und daher nicht genau bekannt zu sein braucht.

Die vorstehend anhand von Beispielen erläuterte Generatorschaltung eignet sich besonders für elektronisehe Armbanduhren mit geringem Herstellungspreis. Die Regelung einer derartigen elektronischen Armbanduhr kann sehr einfach dadurch erfolgen, daß ohne Öffnung der Armbanduhr an den Eingang ER eine Spule angeschlossen wird, in welcher mittels eines äußeren magnetischen Impulsgebers die Justiersignale induziert werden.

Die am Ausgang SS der Generatorschaltung erzeugten Signale mit einer isochronen Periodendauer können in bekannter Weise zur Steuerung oder zur Synchronisierung der Schwingungen einer Unruhe bzw. eines Regulators sowie zur Steuerung eines Schrittmotors füi übliche Zeiger verwendet werden. Diese Signale können ferner, wie ebenfalls bekannt, in einem anderen zur Erzeugung von Zeitinformationen wie Sekunden Minuten, Stunden und Tage vorgesehenen Teil de elektronischen Schaltung verwendet werden, de vorzugsweise in integrierter Schaltkreistechnik ausgc führt ist.

In bestimmten Fällen kann es ungünstig sein, mit seh kurzen Impulsen am Ausgang SS die isochron Periodendauer vorzugeben. Im Falle einer Generatoi schaltung für Uhren der vorstehend erwähnten Ai kann an deren Ausgang SS ein Univibrator angeschlo:

sen werden, dessen Periodendauer etwa gleich dt Hälfte der isochronen Periodendauer ist. Weiterhi kann unabhängig vom Betrag der isochronen Periode! dauer an den Ausgang SS ein Flip-Flop angeschlosse

werden, das während einer isochronen Periode des Signals am Ausgang 55 den Binärzustand L und während einer weiteren isochronen Periode den Binärzustand 0 besitzt, so daß das Ausgangssignal dieses Flip-Flops die doppelte Periodendauer der isochronen Periodendauer besitzt

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektronische Uhr, insbesondere Armbanduhr, mit einer Zeitbasiseinrichtung zum Erzeugen eines zur Zeitmessung vorgesehenen periodischen Signals mit einer eingestellten und justierbaren isochronen Periodendauer, die folgende Bestandteile aufweist:

a) Eine Hochfrequenzquelle, deren Schwingungsdauer die kleinste quantifizierbare Zeitabwei- chung zur Beeinflussung der isochronen Periodendauer definiert;

b) einen als Zähler ausgebildeten Frequenzteiler, dessen Eingang mit den Hochfrequenzsignalen der Hochfrequenzquelle oder mit Signaien mit einem Bruchteil der Frequenz der Hochfrequenzquelle beaufschlagt ist und bei dem ein auf eine gespeicherte, unterhalb des maximalen Zählerinhalts liegende Zahl von »n« Zählschritten beschränkter Arbeitszyklus die isochrone Periodendauer darstellt, und

c) einen die Zahl »n« speichernden Programmierspeicher,

wobei zum Einstellen und zum Justieren der isochronen Periodendauer die elektronische Uhr mittels einer logischen Verknüpfungsschaltung in einen an die Stelle des normalen, unabhängigen Betriebszustandes tretenden Justierbetriebszustand verbringbar ist,

wobei der Programmierspeicher mit der logischen Verknüpfungsschaltung verbunden ist und den Zähler nur während des unabhängigen Betriebszustandes beeinflußt,

wobei die Verknüpfungsschaltung mit einer Empfangs- und Erkennungseinrichtung für von außen zugeführte Befehlssignale zur Umsteuerung der Uhr in den Justierbetriebszustand versehen ist,
wobei in der Uhr ein Aufnahmer einer von außen zugeführten Zeitnormalinformation während des Justierbetriebszustandes der Uhr vorgesehen ist, wobei die Verbindung zwischen der logischen Verknüpfungsschaltung und der Zeitbasiseinrichtung steuerbar ist, um in dem Justierbetriebszustand der Uhr eine Neubestimmung der Zahl »n« in Abhängigkeit von der Periodendauer der aufgenommenen Zeitnormalinformation durch Löschen des Zählers bei Periodenbeginn der Zeitnormalinformation durchzuführen, um ferner dem Eingang des Zählers das Hochfrequenzsignal oder ein Signal mit einem bestimmten Bruchteil der Frequenz des Hochfrequenzsignals ohne Beeinflussung der Zahl »n« des Zählers zuzuführen und um den Zählerinhalt am Periodenende der Zeitnormalinformation zu erfassen, wobei der diesem Zählerinhalt entsprechende Zahlenwert als neuer, justierter Wert der Zahl »/7« speicherbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß für die Empfangs- und Erkennungseinrichtung sowie den Aufnehmer für die Zeitnormalinformation eine einzige Signalstufe (12) vorgesehen ist, die zum kontaktlosen Empfang eines von außen zugeführten Einfachsignals ausgebildet ist, wobei das Justiersignal zur Umsteuerung der Uhr in den Justierbetriebszustand durch den logischen Zustand des Einfachsignals und/oder eines davon abgeleiteten binären Signals und die Periodendauer der Zeitnormalinformation durch die Dauer dieses logischen Zustandes definiert sind und daß die mit der Signalstufe (12) verbundene logische Verknüpfungsschaltung (2,7,10,11) derart ausgebildet ist, daß die Umsteuerung der Uhr in den Justierbetriebszustand nur während der Dauer der Zeitnormalinformation erfolgt.

2. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zähler ein Binärzähler vorgesehen ist, wobei die Zahl »/?« binär vorgebbar ist.

3. Elektronische Uhr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitbasiseinrichtung (1,4,6) für eine Beschränkung des Arbeitszyklus des Zählers (4 bzw. 4') auf die gespeicherte Zahl »n« ausgebildet ist, indem eine Koinzidenz zwischen dem Wert der Stufen des Zählers(4 bzw. 4') und dem Wert der Zahl »/2« feststellbar und in Abhängigkeit von dieser Feststellung der Zähler löschbar ist.

4. Elektronische Uhr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (4') bezüglich seiner Zählrichiung umsteuerbar ist und irn Justierbetriebszustaiid in Vorwärtszählrichtung sowie im unabhängigen Betriebszustand in Rückwärtszählrichtung arbeitet und daß die Zeitbasiseinrichtung derart ausgebildet ist, daß durch vorwählbare Rückstellung des Zählers auf den gespeicherten Wert »n« bei Erreichen der Stellung Null durch den rückwärts zählenden Zähler die Schritte des Zähler-Arbeitszyklus auf die gespeicherte Zahl »n« beschränkt werden.

5. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Vor-Frequenzteiler (3) zur Teilung der Frequenz der Hochfrequenzsignale, wobei dem Zähler (4, 4') in Abhängigkeit von der logischen Verknüpfungsschaltung (7) im unabhängigen Betriebszustand der Uhr die Hochfrequenzsignale und im Justierbetriebszustand der Uhr die Signale mit der geteilten Frequenz zuführbar sind, um die isochrone Periodendauer mit einer Genauigkeit, welche gleich einer Periodendauer des Hochfrequenzsignals ist, auf einen Wert gleich dem Quotienten aus der Periodendauer der Zeitnormalinformation und dem Teilerverhältnis des Vor-Frequenzteilers (3) einzustellen.

6. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltungselement (12) ein magnetisches Kopplungsorgan zum Empfang des Einfachsignals aufweist.

7. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltungselement (12) einen fotoelektrischen Sensor zum Empfang des Einfachsignals aufweist.

8. Elektronische Uhr nach einem der Ansprüche 1—7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Schaltungselemente der Uhr, und zwar wenigstens der Zähler (4,4'), der Programmierspeicher (6) und die logische Verknüpfungsschaltung in integrierter Schaltkreistechnik ausgebildet sind.