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Elektronische Weltzeituhr Die vorliegende Erfindung bezieht sich
auf eine elektronische Uhr, die die Weltzeit anzeigt.
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Die Bezeichnung "Weltzeit" bedeutet eine Zeit an jedem beliebigen
Ort auf der Erde, die aufgrund der Zeitdifferenz von Ort zu Ort abweicht.
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Eine "elektronische Uhr zur Anzeige der Weltzeit" ist eine elektronische
Uhr, die an jedem Ort der Erde die Zeit von einem anderen Ort der Erde anzeigen
kann.
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Bei einer herkömmlichen mechanischen Uhr mit der oben beschriebenen
Funktion ist die Zeitskala oder das Ziffernblatt um den Betrag verschoben,
der
der Zeitdifferenz entspricht, oder es sind mehrere Zeitskalen vorgesehen. Eine derartige
Uhr ist jedoch mühevoll zu gebrauchen und schwierig bzw. umständlich abzulesen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung-, eine elektronische Uhr
mit Weltzeitanzeige anzugeben, die die Zeit an jedem beliebigen Ort der Erde bei
einer einfachen Bedienung anzeigt und leicht ablesbar ist die se elektronische Uhr
mit Weltzeitanzeige soll aus einer herkömmlichen elektronischen Uhr mittels lediglich
einiger zusätzlicher Teile herstellbar sein.
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Die erfindungsgemäße elektronische Uhr besteht aus einer Einrichtung
zur Erzeugung von Bezugszeitimpulsen mit einer Frequenzbasis für die Zeitangabe
der Uhr, einer ersten Umlaufschleife einschließlich eines ersten und zweiten Schieberegisters
zur umlaufenden Speicherung einer Zeitinformation, die nicht kürzer als die Minuten-
oder Stundeneinheit ist, einer zweiten Umlaufschleife einschließlich eines dritten
Schieberegi sters, das zwischen dem Eingang und dem Ausgang des ersten Schieberegisters
parallel zum zweiten Schieberegister vorgesehen ist, eine Einrichtung zum Ansteuern
der ersten Umlaufschleife oder der zweiten Umlaufschleife, und eine Einrichtung,
die die Bezugszeitimpulse addiert, die die Umlaufschleife wechselt, wenn das Ergebnis
der Addition eine Minute über
schreitet, und die bewirkt, daß die
erste Umlaufschleife eine übertragzeitinformation von nicht weniger als einer Minute
durch die zweite Umlaufschleife gleichzeitig umlaufend speichert, während die Addition
der Bezugszeitimpulse fortgesetzt wird.
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Die Erfindung gibt also eine elektronische Uhr an, die die Zeit an
jedem Ort der Erde unabhängig vom Ort, an der sich die Uhr befindet, anzeigen kann,
und die aufweist: einen Zeitzähler, ein Glied zur Erzeugung der zeitlichen Differenz
zwischen dem Ort, dessen Zeit im Zähler gespeichert ist, und dem Ort, dessen gegenwärtige
Zeit ermittelt werden soll, ein Zeitdifferenz-Kompensierglied für eine Addition
oder Subtraktion zwischen der im Zähler gespeicherten Zeit und der Zeitdifferenz,
und ein Anzeigeglied zur Anzeige der zuletzt erzeugten Zeit.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild der erfindungsgemäßen elektronischen
Uhr, Fig. 2 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
und Fig. 3 Signale an verschiedenen Stellen des in der Fig. 2 zarge stellten Ausführungsbeispiels.
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Bei der in der Fig. 1 dargestellten Uhr wird ein Frequenzteiler aus
einem gewöhnlichen Flipflop als Zeitgeber verwendet. Eine Eingangseinrichtung 1
stellt die Zeit in der Uhr ein, die beispielsweise aus einem elektronischen oder
mechanischen Schalter, einer durch den Schalter gesteuerten Torschaltung und einem
Flipflop besteht. Ein Eingangsglied 2 für eine Zeitdifferenzinformation ist erforderlich,
wenn die Weltzeit angezeigt werden soll. D. h., es wird die Lageinformation des
Orts, dessen Zeit ermittelt werden soll, durch das Eingangsglied 2 eingespeist.
Ein B zugszeitgenerator 3 besteht beispielsweise aus einer gewöhnlichen Wechselstromquelle
mit einer Grundfrequenz von 50 Hz oder einem Oszillator mit einer genauen Eigenfrequenz
durch Verwendung eines Kristalls, wie beispielsweise eines Quarzkristalls. Ein aus
einem Flipflop bestehender Zähler 4 zählt die Ausgangsimpulse des Bezugszeitgenerators
3 fur die Zeitgabe. D. h., der Zähler 4 zählt die Ausgangsimpulse des Bezugszeitgenerators
3 und unterwirft die Zahl einer Frequenzteilung in Sekunden-, Minuten-und Stundensignale.
Folglich wird die Zeit an jedem Ort auf der Erde immer im Zähler 4 gezählt. Mit
5 ist bezeichnet ein Zeitdifferenz-Kompensierglied, das die Weltzeit, d. h. die
Zeit an jedem beliebigen Ort, errechnet, oder ein Glied, das die Zeitinformation
vom Zähler 4 mit der Zeitinform ation vom Zeitdifferenzinformations>Eingangsglied
2 addiert oder subtrahiert. Ein Decodier- und Abtastglied (Strobe-Glied) 6a wandelt
ein Binärsignal in ein Dezimalsignal und dient zu einer gleichzeitigen Anzeige.
Ein Oszillator 7 erzeugt ein Signal, das gewöhnlich eine Frequenz (einige kHz) hat,
die um ungefähr zwei Größenordnuno gen höher ist als die Frequenz der gewöhnlichen
Stromquelle. Wenn ein Anzeiger oder eine Nixieröhre mit einem Signal von einer so
niedrigeii Frequenz wie der Frequenz der herkömmlichen Wechselstromquelle angesteuert
wird,
ist das Ablesen mit dem unbewaffneten Auge aufgrund einer zu niedrigen Frequenz
schwierig Folglich ist der Oszillator 7 getrennt vom Bezugszeitgenerator 3 vorgesehen.
Wenn die Schwingungsfrequenz des Bezugszeitgenerators 3 gleich zur Frequenz des
Oszillators 7 ist, muß tatsächlich der Oszillator 7 nicht getrennt vorgesehen werden.
Ein Anzeigeglied 8 zeigt die Sekunden-, Minuten- und Stundenzeitinformation an.
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Im folgenden wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Uhr näher erläutert.
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Beispiel 1 Es soll angenommen werden, daß die Uhr so betrieben wird,
daß ihre Zeit auf die Zeit eines Ortes A eingestellt ist, an dem sich die Uhr befindet.
Zunächst wird die Zeit auf den Ort A durch das Zeitstell-Eingangsglied 1 eingestellt.
Wenn in diesem Zustand das Zeitdifferenzsignal im Zeitdifferenzinform ations-Eingang
sglied 2 zu "Null" gemacht wird, wird der Inhalt des Zählers 4, so wie er vorliegt,
auf dem Anzeigeglied 8 angezeigt. D. h. es wird die Zeit am Ort A angezeigt. Wenn
folglich die Uhr am Ort A in diesem Zustand benutzt wird, kann sie ähnlich wie eine
gewöhnliche elektronische Uhr verwendet werden.
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Wenn sodann die vorliegende Zeit an einem vom Ort A getrennten Ort
B ermittelt werden soll, wird wie folgt vorgegangen:
Die Information
der Zeitdifferenz zwischen den Orten A und B wird über das Zeitdifferenzinformations-Eingangsglied
2 in das Zeitdifferenz-Kompensierglied 5 eingespeist. Da der Zähler 4, in demdie
Zeitinformation des Ortes A zuvor eingestellt wurde, eine Zeitgabe durchführt, erzeugt
das Zeitdifferenz-Kompensierglied 5 die Zeit des Ortes B durch Addition oder Subtraktion
der Zeitdifferenzinformation mit der im Zähler 4 eingestellten Zeit. Die durch das
Zeitdifferenz-Kompens ierglied 5 erzeugte Zeitinformation wird, so wie diese vorliegt,
mit dem Anzeigeglied 8 angezeigt. Auf diese Weise kann die Zeit des Ortes B auf
einfache Weise am Ort A ermittelt werden.
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Durch die im Beispiel 1 erläuterte Operation kann das angestrebte
Ziel erreicht werden. Da jedoch dabei die Uhr die Zeit immer an dem Ort mißt, an
dem sie sich befindet, wird sie mit einer Information der relativen Zeitdifferenz
zwischen dem vorliegenden Ort und dem Ort, an dem die Zeit als Information der Zeitdifferenz
ermittelt werden soll, gespeist. Folglich ist bei einer Uhr mit einer Anzeige bis
zu einer Woche eine Änderung des Datums schwierig. Dieses Problem wird auf die folgende
Weise gela;t: Beispiel 2 Der Zähler 4 in Fig. 1 mißt immer die Zeit an einem bestimmten
Ort auf der Erde, so daß die Zeit, an der sich die Uhr befindet, durch Kompensation
des Inhaltes des Zählers 4 mit der Information
der Zeitdifferenz
bezüglich der Zeit am vorbestimmten Ort angezeigt wird. Dann kann die Zeit an jedem
Ort ermittelt werden, indem ledigloch die Zeitdifferenz in bezug auf den vorbestimmten
Ort betrachtet wird, wobei keine relative Zeitdifferenzinformation zwischen dem
vorliegenden Ort und dem Ort erforderlich ist, von dem die Zeit ermittelf werden
soll.
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Es soll beispielsweise angenommen werden, daß der vorliegende Ort
San Francisco ist. Die Zeit in San Francisco kann auf dem Anzeigeglied 8 angezeigt
werden, indem die Zeitdifferenz zwischen dem vorbestimmten Ort und San Francisco
über das Zeitdifferenzinformations-Eingangsglied 2 in das Zeitdifferenz-Kompensierglied
5 eingespeist wird. Wenn in San Francisco die Zeit in Tokio ermittelt werden soll,
kann diese auf dem Anzeigeglied 8 in ähnlicher Weise angezeigt werden, indem lediglich
die Zeitdifferenz zwischen dem vorbestimmten Ort und Tokio in das Zeitdifferenz-Kompensierglied
5 eingespeist wird.
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Wenn die Greenwich-Zeit oder die Zeit auf der Datumsgrenze als Zeit
am vorbestimmten Ort ausgewählt wird, kann eine Datumsänderung wesentlich leichter
durchgeführt werden. Wenn beispielsweise die Greenwich-Zeit ausgewählt wird, würde
es sehr schwierig erscheinen, den Inhalt des Zählers 4 in Fig. 1 auf die Greenwich-Zeit
an jedem Ort einzustellen. Wenn jedoch die Einstellung während der Kompensation
für jenen Ort durch das Zeitdifferenz-Kompensierglied 5 durchgeführt wird, reicht
es für einen Benutzer aus, die Zeit ähnlich wie bei der Einstellung einer gewöhnlichen
Uhr auf seinen eigenen Ort einzustellen. Auf diese Weise wird die Greenwich-Zeit
automatisch im Zähler 4 eingestellt.
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Oben wurde die yorliegende Erfindung erläutert. Die zusätzlich für
die Weltzeitanzeige bei der Uhr vorgesehenen Teile sind das Zeitdifferenzinformations-Eingangsglied
2 und das Zeitdifferenz-Kompensierglied 5, die die Anzahl aller Schaltungsteile
der Uhr um lediglich 10 bis 20 % erhöhen.
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Wenn in der Fig. 1 das im Glied 6a vorgesehene Abtastglied (Strobe-Glied)
zwischen dem Zeitdifferenz-Kompensierglied 5 und dem Zähler 4 vorgesehen ist, kann
das Zeitdifferenz-Kompensierglied gleichzeitig (zeitlich parallel) betrieben werden,
um die Anzahl der Schaltungsteile weiter zu verringern. Das Eingangsglied 2 kann
einfach aus einem Druckknopfschalter oder dergleichen bestehen, so daß die Information
oder Zeitdifferenz an dem Ort, von dem die Zeit ermittelt werden soll, durch das
Eingangsglied 2 eingespeist wird, indem der Druckschalter für diesen Ort betätigt
wird. Auf diese Weise ist eine mühsame Bedienung wie gewöhnlich bei einem herkömmlichen
mechanischen System nicht erforderlich.
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Fig. 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
elektronischen Uhr, bei dem ein Frequenzteiler mit Schieberegistern als Zähler 4
(Fig. 1) verwendet wird. Ein Taktimpulsyenerator 9 arbeitet mit einer Frequenz,
die im allgemeinen asynchron zum und höher als das Ausgangssignal des Bezugszeitgenerators
3 ist. Der Generator 9 erzeugt verschiedene Taktimpulse, die für den Betrieb des
ganzen Systems erforderlich sind. Schieberegister 10 und 11 spei chern die Zeitinformation.
Das Schieberegister 11 hat eine Speicherkapazität von einer Ziffer (Digit) der Information,
und die Sunllrle der
Speicherkapazitäten der Schieberegister 10
und 11 sind alle Ziffern n der zu zählenden Zeit, d. h. die Speicherkapazität des
Schieberegisters 10 beträgt (n-1) Ziffern. Die Zeitinformation ist in der Form eines
binär codierten Dezimalcodes gespeichert, und eine Ziffer besteht aus vier Bits.
Ein Schieberegister 12 hat eine Speicherkapazität von einer Ziffer, d. h. es kann
vier Bits Parallel-Ausgangssignale und Serien-Ausgangssignale erzeugen. Ein Bezugszeitimpuls-Generator
13 erzeugt einen Impuls, der synchron zum Ausgangsimpuls des Taktimpulsgenerators
9 in der durch den Bezugszeitgenerator 3 bestimmten Zeit ist. Ein Rechenwerk 14
erfüllt eine einfache Steuerfunktion.
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Weiterhin sind vorgesehen NAND-Glieder 15a, 15b und 15c mit zwei Eingängen
und ein NICHT-Glied (Inverter) 16. Die NAND-Glieder 15a, 15b und 15c und das NICHT-Glied
16 bilden ein Ansteuerglied für das Eingangssignal in das Schieberegister 10. Da
das Ausgangssignal 18 des NICHT-Gliedes 16 "1" ist, wenn ein Umschaltsignal 17 "0"
ist, wird das Ausgangssignal des Schieberegisters 11 als Eingangssignal des Schieberegisters
10 gewählt. Da andererseits das Ausgangssignal 18 "0" ist, wenn das Signal 17 "1"
ist, wird das Ausgangssignal des Schieberegisters 12 als Eingangssignal in das Schieberegister
10 gewählt. D. h. wenn das Signal 17 "0" ist, wird ein Speicher mit der Umlaufschleife
10-11-10 gebildet, während bei einem Signal 17 im "1"-Zustand ein Speicher mit einer
Umlaufschleife 10-12-10 aufgebaut wird. Das Umschaltsignal 17 wird durch das Rechenwerk
14 erzeugt.
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Im folgenden wird der Betrieb des anhand der Fig. 2 erläuterten Ausführungsbeispiels
näher mit Hilfe der Fig, 3 beschrieben, die die
Signale an verschiedenen
Teilen des in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels zeigt. Mit 19 und 20
sind jeweils das Ausgangssignal des Bezugszeitgenerators 3 und die Phase der Schwingungsform
der Grundwelle bezeichnet, die durch den Taktimpulsgenerator 9 erzeugt wird Zur
Vereinfachung der Darstellung sind von der Signalform 20 lediglich einige Impulse
am Beginn gezeigt.
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Ein Taktsignal 21 hat eine Impulsbreite, die einer Länge von vier
Bits des Grundimpulses des Signals 20 entspricht, und die Periode dieses Signales
ist auf 4 n/f ausgewählt, wobei f die Grundfrequenz des Taktimpulsgenerators 9 und
n die Anzahl der zu zählenden Stellen der Ziffern der Uhr bedeuten. Diese Periode
ist gleich zur Periode oder Zeitdauer, während der die im Schieberegister (Fig 2)
gespeicherte Information auf der Umlaufschleife 10-11 oder 10-12 übertragen und
in ihre ursprüngliche Lage zurückgeführt wird.
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Wie aus der Fig. 3 hervorgeht, ist die Phasenbeziehung zwischen den
lmpulssignalen 19 und 20 oder 21 nicht allgemein synchronisiert.
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Wenn jedoch mindestens ein Impulssignal 21 während der Zeitdauer
23 des Hochspannungspegels des Impulssignales 19 erzeugt wird, d. h. wenn das Tastverhältnis
des Impulssignales 19 zu 50 % gemacht wird, ist die Grundfrequenz f des Taktimpulsgenerators
9 so ausgewählt, daß die Beziehung f 5 f/8n mit der Frequenz f des Impulssi-0 0
gnales 19 gilt. Dann kann ein zu dem Impulssignal 20 oder 21 synchroner Impuls während
einer Periode des Impulssignales 19 in ganz ähnlicher Art empfangen werden, bei
der verschiedene Informationsarten, die über ein Eingangsglied, wie beispielsweise
einen Druckknopf
oder einen elektromechanischen Schalter durch
Handbetätigung wie bei einem gewöhnlichen elektronischen Tischrechner eingespeist
werden, als Signale empfangen werden, die mit der Taktfrequenz im System synchronisiert
-sind. Im vorliegenden Fall wird ein Impuls 22 aus den Impulsen 19 und 21 durch
den Bezugszeitimpuls-Generator 13 erzeugt. D. h., der Impuls 22 ist ein Impuls,
der einmal für jede Periode des Impulses 19 erzeugt wird und synchron zum Impuls
21 ist.
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Indem folglich dieser Impuls immer bei 1/f gezählt wird, kann eine
Zeitzählung durchgeführt werden. Diese Zählung erfolgt durch das Rechenwerk 14.
Mit anderen Worten, die Zeitgabe ist durchgeführt, wenn das Ausgangssignal des Bezugszeitimpuls-Generators
13 vorliegt, indem eine Addition oder Subtraktion mit der Zeitinformation erfolgt,
die im Schieberegister gespeichert ist, um die Anzahl der Impuls-Ausgangssignale
des Bezugszeitimpuls-Generators 13 zu zählen. Diese Zeitgabe wird gleichzeitig für
jede Ziffer und für jedes Bit durchgeführt.
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Bei einer gewöhnlichen elektronischen Uhr ist es üblich, die Ziffern
von Minuten und längeren Zeiteinheiten anzuzeigen. Daher reicht es aus, eine die
Weltzeit betreffende Kompensation lediglich für diese Ziffern durchzuführen.
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Weiter oben wurde erläutert, daß bei diesem Ausführungsbeispiel die
Zeitgabe gleichzeitig (zeitlich parallel) durchgeführt wird. Es reicht aus, das
Abzählen der Zeitgabe für die Ziffern einer Stunde, Woche usw. länger als die Minuteneinheit
nur dann durchzuführen,
wenn ein Übertragssignal von der Sekundenziffer
zur Minutenziffer auftritt. Folglich kann während der Zeitdauer, während der kein
Übertragssignal erzeugt wird, das den Zeitgabeoperationen für diese Ziffern zugeordnete
Zeitband für die Kompensation der Weltzeit verwendet werden. Das heißt, wenn kein
Übertragssignal zur Minuteneinheit vorliegt, wird das Umschaltsignal 17 zu I'O",
so daß die Umlaufschleife der Schieberegister 10»11O10 (erste Umlaufschleife) gebildet
wird, während das Umschaltsignal 17 zu "1" wird, so daß die Umlaufschleife 10412+10
(zweite Umlaufschleife) nur bei Vorliegen eines Übertragssignals erzeugt wird. Das
Übertrags signal 17 wird durch das Rechenwerk 14 gebildet. Der Betrieb des Rechenwerkes
14 wird synchron mit dem Umschaltsignal 17 umgeschaltet. Mit anderen Worten, wenn
das Umschaltsignal 17 im "0"~Zustand ist, wird die Kompensation zwischen den Signalen
des Schieberegister 10 und des Zeitdifferenzinformations-Eingangsgliedes 2 durchgeführt,
so daß die Weltzeit kompensiert wird, während bei einem Um schalt signal 17 im "1""Zustand
die Kompensation zwischen den Ausgangssignalen des Schieberegisters 10 und des Zeitstell
Eingangsgliedes 1 so durchgeführt wird, dcß eine gewöhnliche Zeitgabe erfolgt.
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Wenn das System in der oben erläuterten Weise aufgebaut ist, werden
die Zeitgabeoperationen für die Ziffern der Minuteneinheit und der längeren Einheiten
einmal in einer Minute durchgeführt, und während der übrigen Zeitdauer wird die
Zeitinformation der Ziffern der Minuteneinheit und der höheren Einheiten umlaufend
in der Unllaufschleife der Schieberegister 10+11510 gespeicIiert.
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Andererseits wird während jener Zeitdauer die Kompensation für die
Zeitdifferenz durch das Rechenwerk 14 durchgeführt, und das Ergebnis der Kompensation
wird durch das Schieberegister 12 und das Glied 6b auf dem Anzeigeglied 8 angezeigt.
Das Umschaltsignal 17 ist so festgelegt, daß die Zeitinformation für die Ziffern,
die niedriger sind als die auf dem Anzeigeglied 8 angezeigten Ziffern, immer in
der Umlaufschleife 10914512+10 fließt.
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Auf die oben erläuterte Weise kann die Zeit an jedem Ort auf der
Erde leicht angezeigt werden.
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Da bei diesem Ausführungsbeispiel das Schieberegister 12 und das
Rechenwerk 14 von Anfang an vorgesehen sind, sind die zusätzlich angeordneten und
auf der Anzeige der Weltzeit beruhenden Teile das Zeitdifferenzinformations-Eingangsglied,
das Schieberegister 11, die NAND-Glieder 15a, 15b und 15c und das NICHT-Glied 16.
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Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel als elektronische Bauelemente
MOS-Feldeffekttransistoren verwendet werden, sind die oben erwähnten zusätzlichen
Bauelemente einige zehn MOS-Feldeffekttransistoren. Dieses Anwachsen in der Anzahl
der Bauelemente ist nahezu vernachlässigbar, wenn beachtet wird, daß eine gewöhnliche
elektronische Uhr aus nahezu tausend Bauelementen besteht.