DE3230217A1 - Integrierte schaltung fuer eine uhr oder ein uhrenradio mit analoger zeitanzeige - Google Patents

Description

Integrierte Schaltung für eine Uhr oder ein Uhrenradio mit analoger Zeitanzeige

BESCHREIBUNG ~ _ _Α

Die Erfindung betrifft eine integrierte Schaltung für eine Uhr oder ein Uhrenradio mit analoger Zeitanzeige mit mehreren Anschlüssen zur Steuerung und Regelung der zeitanzeigenden Mittel und ggf. einem oder mehreren die von einem Oszillator abgegebene Frequenz herabteilenden Frequenzteilern, insbesondere einen integrierten Uhrenschaltkreis mit acht Anschlußstiften.

Es sind integrierte Schaltungen für analoganzeigende Uhren oder Uhrenradios bekannt, die einerseits mit einem als Frequenznormal dienenden Oszillator und andererseits mit der Steuer- bzw. Arbeitswicklung eines die zeitanzeigenden Mittel antreibenden Motors verbunden sind. Die integrierte Schaltung dient dabei als Zeittaktgeber für das Analoguhrwerk, indem sie die vom Oszillator abgegebene und heruntergeteilte Frequenz als SoIt-Frequenz mit der von der Motordrehzahl abgeleiteten Ist-Frequenz vergleicht und bei voreilender bzw. nacheilender Motorfrequenz entsprechend Antriebs- oder Bremsimpulse auf die Arbeitswicklung des Motors gibt bzw. lediglich bei nacheilender Motorfrequenz Beschleunigungsimpulse auf die Antriebswicklung gibt.

Da Uhren jedoch neben der reinen Zeitanzeigefunktion noch zusätzliche Funktionen wie Alarmauslösung, Weckwiederholung und bei Uhrenradios Einschlafautomatik u.dgl. ausführen können, muß die elektronische Schaltung der Uhr noch ergänzende Schaltkreise enthalten, die die genannten Funktionen ie* alisieren können. Zu diesem Zweck sind zusätzliche elektronische Schaltkreise vorgesehen oder es werden integrierte Schaltungen verwendet, die zusätzlich zu der Funktion als Zeittaktgeber noch getrennte Ein- und Ausgänge für die ver-

schiedenen Zusatzfunktionen aufweisen. Vereinigt man jedoch die Steuerung und Regelung der zeitanzeigenden Mittel mit den Schaltkreisen für die verschiedenen Zusatzfunktionen, so führt dies zu erheblich vergrößerten Schaltkreisgehäusen mit erheblich mehr Anschlußstiften als für die alleinige Durchführung der Steuerung und Regelung der Zeitanzeige erforderlich ist. Beispielsweise muß dann anstelle eines 8-PIN-Gehäuses ein 14-PIN-Gehäuse verwendet werden, oder aber es können nur bestimmte Zusatzfunktionen realisiert werden, wenn eine Vergrößerung der Anzahl der Anschlußstifte nicht möglich ist. Da aber die Gehäusegröße der integrierten Schaltkreise bzw. die Zahl der Anschlußstifte eines integrierten Schaltkreises unmittelbar in die Herstellungskosten des integrierten Schaltkreises eingeht, ist es wünschenswert^ die Gehäusegröße bzw. die Zahl der Anschlußstifte eines für analoganzeigende Uhren oder Uhrenradios zu verwendenden integrierten Schaltkreises so gering wie möglich zu halten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen integrierten Schaltkreis für eine Uhr oder ein Uhrenradio mit analoger Zeitanzeige zu schaffen, der bei gerringstmöglicher Größe und einem Minimum an Anschlußstiften neben der zeitanzeigenden Funktion eine Vielzahl zusätzlicher Funktionen ausführen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der integrierte Schaltkreis zusätzlich zur Steuer- und Regelschaltung für die zeitanzeigenden Mittel ein Schaltnetzwerk enthält, das mit einem einzelnen bidirektionalen Anschluß für die Eingabe mehrerer Zusatzfunktionen der Uhr oder des Uhrenradios mit analoger Zeitanzeige wie Weckwiederholung (Snooze), Alarmauslösung, Einschlaf-

automatik (Sleep-Timer), 12- bzw. 2 4-Stunden-Alarmwiederholung u.dgl. und für die Auslösung der betreffenden Zusatzfunktion verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, auf einem integrierten Schaltkreis für eine Uhr oder ein Uhrenradio mit analoger Zeitanzeige bei geringstmöglicher Größe und einem Minium an Anschlußstiften neben der zeitanzeigenden Funktion eine Vielzahl zusätzlicher Funktionen auszuführen. Vorteilhafterweise wird der bei einem üblichen 8-Pin-Uhren-IC vorhandene Anschlußstift zur Alarmauslösung in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung dazu verwendet, neben der Alarmauslösung noch weitere Funktionen auszuführen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß an den bidirektionalen Anschluß mehrere zur Einstellung der Zusatzfunktionen dienende Bedienungs- bzw. Schaltelemente angeschlossen sind und daß der bidirektionale Anschluß wahlweise ein Taktsignal für einen Schallwandler zur Alarmauslösung, ein kontinuierliches Signal zum Ein- und Ausschalten des Radioteiles eines Uhrenradios oder zum Auslösen eines Signalgebers abgibt.

..

Neben der reinen Alarmauslösung kann unter Zuhilfenahme der erfindungsgemäßen Lösung der vorhandene bidirektionale Anschluß zur Auslösung verschiedener Signale oder Funktionen sowie zur Eingabe der gewünschten Funktionen verwendet werden.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltnetzwerk für die Zusatzfunktionen die einzelnen Schaltungszustände für

die verschiedenen auszulösenden Zusatzfunktionen durch unterschiedliche Signalpegel am Eingangs- bzw. Ausgangs*- anschluß unterscheidet.

Durch die Verwendung unterschiedlicher Signalpegel am einzelnen bidirektionalen Anschluß ist es möglich, über ein geeignetes Schaltnetzwerk die betreffenden Funktionen über einen einzelnen, in beide Signalrichtungen wirksamen Anschlußstift einzugeben und entsprechend auszulösen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung für eine Uhr mit analoger Zeitanzeige besteht darin, daß der die Zusatzfunktionen empfangende bzw. auslösende bidirektionale Anschluß des integrierten Schaltkreises mit einem Ziffernblatt-Kontaktschalter, einem ersten Schalter zum Ein- bzw. Ausschalten der Alarmauslösung, einem zweiten Schalter zum Ein- bzw. Ausschalten der Weckwiederholung und über einen Widerstand mit der Basis eines Schalttransistors verbunden ist, in Reihe zu dessen ■Kollektor-Emitter-Strecke ein elektromagnetischer Summer oder ein Piezoelement-Summer geschaltet ist.

Für ein Uhrenradio mit analoger Zeitanzeige ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung dadurch gekennzeichnet, daß der die Zusatzfunktionen empfangene bzw. auslösende bidirektionale Anschluß des integrierten Schaltkreises mit einem Ziffernblatt-Kontaktschalter, einem dritten Schalter zum Ausschalten des Alarms und gleichzeitigem Einschalten der Einschlafautomatik, einem vierten Schalter zum Ausschalten der Einschlafautomatik und einem fünften Schalter zum Einschalten des Weckaktes verbunden ist, daß sowohl der

Ziffernblatt-Kontaktschalter als auch der dritte Schalter mit einem Weckbereitschaftsschalter verbunden sind und daß der Weckbereitschaftsschalter mit dem Emitter eines Schalttransistors verbunden ist, dessen Kollektor an die Spannungsversorgung des Radioteiles des Uhrenradios und dessen Basis an den Ausgang eines Integrators angeschlossen ist, der eingangsseitig mit dem die Zusatzfunktionen empfangenden bzw. auslösenden bidirektionalen Anschluß des Schaltkreises verbunden ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Piezoelement eine Induktivität geschaltet ist, deren Selbstinduktionsspannung durch unterschiedliche Einschaltzeichen eines elektronischen Schalters, der mit einer in der integrierten Schaltung enthaltenen Impulsbreiten-Steuerschaltung verbunden ist, die Impulse mit konstanter Wecktaktfrequenz und unterschiedlicher Impulsbreite an den elektronischen Schalter abgibt, gesteuert wird, wobei mit steigender, von der Induktivität an das Piezoelement abgegebener Selbstxnduktionsspannung die Wecklautstärke ansteigt.

Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ermöglicht es zusätzlich, über den einen bidirektionalen Anschluß auch unterschiedliche Wecklautstärken, vorzugsweise Wecklautstärken mit ansteigender Lautstärke, zu ermöglichen. Für diese zusätzliche Möglichkeit ist Iediglich eine Erweiterung der elektronischen Schaltung erforderlich und kein weiterer Anschlußstift in dieser Schaltung muß dabei zur Realisierung dieser Zusatzfunktion belegt werden.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 die externe Beschaltung eines Analoguhren-Schaltkreises ,

Fig. 2 die externe Beschaltung eines integrierten Schaltkreises für ein Analog-Uhrenradio,

Fig. 3 einen Zustandsgraph zur Definition der

gewünschten Schaltungsfunktionen bzw. deren Auslösung und Ablauf,

Fig. 4 ein detailliertes Schaltbild des in den

integrierten Schaltkreis einer analoganzeigenden Uhr oder eines Uhrenradios enthaltenden Schaltnetzwerkes zur Realisierung der Zusatzfunktionen und

Fig. 5 ein Schaltbild zur Erzeugung eines Referenztaktes zur Ansteuerung der in der Schaltung gemäß Fig. 4 verwendeten JK-Flip-Flops.

Das in Fig. 1 dargestellte Schaltbild zeigt einen integrierten Analoguhren-Schaltkreis 2, der an eine Speisespannungsquelle 1 angeschlossen ist. Der integrierte Schaltkreis 2 enthält eine Steuer- und Regeleinrichtung

zur Steuerung und Regelung der zeitanzeigenden Mittel der Analoguhr. Eine derartige Steuer- und Regeleinrichtung ist beispielsweise auch in den deutschen Pate"nten/-anmeldun-gen DE-PS 23 o5 682, DE-PS 28 5o 295, DE-PS 28 5o 325, DE-PS 28 5o 357 beschreiben.

Diese Steuer- und Regeleinrichtung steuert den Zeittakt der Analoguhr und ist beispielsweise über einen Anschluß mit einem als Zeitnormal dienenden Oszillator verbunden und weist eine interne Teilerkette auf, an der verschiedene Frequenzen abgegriffen werden können.

Erfindungsgemäß ist zusätzlich zur Steuer- und Regeleinrichtung ein Schaltnetzwerk 20 vorgesehen, das mit nur einem einzigen bidirektionalen Anschluß 3 des integrierten Schaltkreises 2 verbunden ist. Dieser Anschluß ist bei den üblichen Analoguhren-Schaltkreisen für die Abgabe eines Alarmsignales ohnehin vorhanden und kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung dahingehend erweitert werden, daß neben der reinen Alarmauslösung auch weitere Funktionen eingegeben und ausgelöst werden können.

Der bidirektionale Anschluß 3 ist mit einer externen Beschaltung versehen, die aus einer Reihe von Schaltern bzw. Tastern 4, 5, 6 und einer Summer-Anordnung 7, 81, 82 besteht. So ist beispielsweise mit dem bidirektionalen Anschluß 3 über einen Widerstand 17 ein Ziffernblatt-Schalter 4 verbunden, der geschlossen wird, wenn die Zeitanzeige der Analoguhr eine bestimmte, voreinstellbare Stellung erreicht hat. Darüber hinaus ist mit dem bidirektionalen Anschluß 3 ein Ausschalter zur Alarmauslösung 5 und in Reihe zu einem

- Au-

Widerstand 18 ein Einschalter 6 für Weckzeitwiederholung verbunden.

über einen Widerstand 19 ist die Basis eines Transistors 7 an den bidirektionalen Anschluß 3 angeschlossen, in Reihe zu dessen Kollektor-Emitter-Strecke wahlweise eine Induktivität 81 oder ein Piezosummer 82 angeordnet ist, aber auch ein elektromagnetischer Summer angeordnet werden kann.

Durch Einstellen einer bestimmten Weckzeit an der Analoguhr wird beispielsweise zum betreffenden Zeitpunkt der Ziffernblatt-Schalter 4 geschlossen und ein entsprechendes Signal über den bidirektionalen An-

-| 5 Schluß 3 an das Schaltnetzwerk 20 abgegeben. Ist der Alarmschalter 5 geöffnet/ so wird zu dem betreffenden Zeitpunkt über den bidirektionalen Anschluß 3 die Basis des Transistors 7 mit einer Impulsreihe angesteuert, so daß im betreffenden Impulstakt der Piezosummer 81, 82 bzw. der elektromagnetische Summer schwingt und das Alarmsignal ertönt. Durch Einschalten des Schalters 5 wird der Transistor 7 gesperrt, so daß das Alarmsignal endet. Wird dagegen der Schalter 6 zur Wecksignalwiederholung eingeschaltet, so ertönt nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne das Wecksignal erneut, da über den bidirektionalen Anschluß 3 wiederum die Basis des Transistors 7 über den Widerstand 19 angesteuert wird.

Die Mehrfachfunktionen der Analoguhr werden dabei ausschließlich über den bidirektionalen Anschluß 3 vom Schaltnetzwerk 20 ausgelöst, dessen näherer Aufbau im Zusammenhang mit dem Zustandsgraph gemäß Fig. 3 und dem detaillierten Schaltbild gemäß Fig. 4 näher erläutert werden soll.

- -tr -

-45-

In Fig. 2 ist die externe Beschaltung der Spannungsversorgungsanschlüsse sowie des bidirektionalen Anschlusses 3 eines integrierten Schaltkreises 2 dargestellt, der für den Einsatz in einem Analog-Uhrenradio verwendet wird. Die Spannungsversorgungs-Anschlüsse des integrierten Schaltkreises 2 sind an eine SpannungsgueHe 1, vorzugsweise eine Batterie mit einer Spannung zwischen 1,2 bis 1,8 Volt angeschlossen. Analog zur Darstellung gemäß Fig. 1 ent-

TO hält der integrierte Schaltkreis 2 eine nicht näher dargestellte Zeittaktschaltung, die mit einem Referenz-Oszillator, vorzugsweise einem Quarzoszillator, verbunden ist und die als Ist-Frequenz beispielsweise die von der Sensorspule eines Uhrenmotors abgegebene drehzahlproportionale Frequenz des Uhrenmotors erhält.

Der bidirektionale Ausgang 3 ist über einen ersten Schalter 12 mit dem Ausschalter 10 eines kombinierten Ein/Aus-Schalters 9, 10 zum Ein- bzw. Ausschalten des Radioteils des Analog-Uhrenradios mit dem positiven Pol der Spannungsquelle 1 verbunden. Der erste Schalter 12 dient zum Ausschalten des Alarms und zum Einschalten der Einschlafautomatik. Zusätzlieh ist der bidirektionale Anschluß 3 über einen ersten Widerstand 17, einen Ziffernblattschalter 4 und einen Weckbereitschaftsschalter 11 ebenfalls mit dem Ausschalter 10 des kombinierten Ein/Aus-Schalters 9, 10 für das Radioteil verbunden.

über einen Schalter 13 zum Ausschalten der Einschlafautomatik und zum Einschalten der Weckwiederholung sowie einen zweiten Widerstand 18 ist der bidirektionale Anschluß 3 mit dem negativen Pol der Spannungs-

Versorgung 1 für die Versorgung des integrierten Schaltkreises 2 verbunden. Zusätzliche Verbindungen des bidirektionalen Anschlusses 3 führen zu dein Eingang
eines Integrators 15 sowie über einen Wecktakt-Schal-5 ter 16 und einen nicht näher bezifferten Kondensator zum Niederfrequenzverstärker des Radioteils. Dieser
Wecktakt-Einschalter 16 ist zusätzlich mit dem negativen Pol der Spannungsversorgung für das Radioteil V_ sowie mit dem Zwischenfreguenzteil des Radioteils verbunden.

Der Integrator 15 ist zusätzlich mit dem negativen Pol der Spannungsversorgungsguelle 1 und mit dem negativen Pol V_ zur Spannungsversorgung des Radioteils verbunden und ausgangsseitig an die Basis eines Schalttransistors 14 angeschlossen, dessen Emitter mit der Verbindung des Weckbereitschaftsschalters 11 und des Ausschalters 10 des kombinierten Ein/Aus-Schalters 9, 10 zum Ein- bzw. Ausschalten des Radioteiles verbunden ist.

Der Kollektor des Schalttransistors 14 ist über den

Einschalter 9 des kombinierten Ein/Aus-Schalters 9, 10 mit dem positiven Pol der Spannungsquelle V verbunden und führt zum positiven Versorgungsanschluß des Radioteiles.

Ähnlich wie bei der Darstellung gemäß Fig. 1 werden
die Mehrfachfunktionen des Analog-Uhrenradios ausschließlich über den bidirektionalen Anschluß 3 vom
Schaltnetzwerk 20 innerhalb des integrierten Schalt-

kreises 2 ausgelöst, dessen näherer Aufbau im Zusammenhang mit dem Zustandsgraph gemäß Fig. 3 und dem detaillierten Schaltbild gemäß Fig. 4 näher erläutert werden soll.

Der in Fig. 3 dargestellte Zustandsgraph gibt die Reali-

COPY

sierung der gewünschten Schaltungsfunktionen bzw. deren Auslösung und Ablauf gemäß der nachstehenden Tabelle wieder. ·

Auszulösende Funktion	Schaltungszustand	Bedingungen	egel	Ausgang	eq
./. Vlarmtakt	Wartezustand Wartezustand	Eingang	L L H	hoch- ' dhrnig	L
Einschlaf EKT (Sleep)	Wartezustand	niederohm. hochohmig mittelohm. durch ZB	H
tfeckwiederhlg. (Snooze) Wecktakt aus	Alarmzustand	nieder- ohmig	L	nieder- ohmig	H
\lärm aus	Alarmzustand	nieder- ohmig	H	nieder- ohmig	L
Sleep aus	Sleepzustand	nieder- ohmig	L	nieder- ohmig	H
Sleep zurück (64 Min)	Sleepzustand	nieder- ohmig	H	-/.
Qarmzustand aus	Ruhezustand	64 Min JL	L	mittel- ohmig	H
ilarm zurück (8Min)	Alarmmode	hoch	H	./-
snooze aktiv	Alarmmode Snoozemode	8 Min JL	H
	6 Min JL

Hierbei wurden als auszulösende Funktionen der Alarmtakt, die Einschlaffunktion, die Weckwiederholung sowie Ausschaltung des Wecktaktes, die Ausschaltung des Alarms und die Ausschaltung der Einschlaffunktion, das Rück-

-Vh-

- 41-

wärtslaufen der Einschlaffunktion bis maximal 64 Minuten, das Ausschalten des Alarmzustandes, das Zurückschalten des Alarmzustandes und die Aktivierung der Weckwiederholung angenommen. Aus diesen auszulösenden Funktionen ergibt sich der jeweilige Schaltungszustand, der die in der Tabelle dargestellten Eingangs- bzw. Ausgangsbedingungen mit den entsprechenden Pegeln zur Folge hat.

Der in Fig. 3 dargestellte Zustandsgraph dient der eindeutigen Definition der Verknüpfung der Eingangs- und Ausgangsgrößen, die durch die beiden Vektorgleichungen

1 = f (E, Z)
A = g (E, Z)

beschrieben werden. Dabei bedeuten E die jeweiligen Eingangsgrößen und "Z die jeweiligen Zustands- bzw. Ausgangsgrößen:
20

E- = Eingang

E- = Zählerausgang 8 Minuten E₃ = Zählerausgang 64 Minuten E₄ = Wecktakt 512 Hz

Z„ = Snoozemode bzw. Weckwiederholungszustand

Ζ., = Resetrnode bzw. Rücksetzzustand

Z₁ . Z_ = Sleepmode bzw. Einschlafzustand

Die in Fig. 3 dargestellten einzelnen Zustände sind mit den Buchstaben A bis H bezeichnet und werden nachfolgend in dieser Reihenfolge beschrieben. In der Darstellung bedeuten eine 0 eine logische 0, eine 1 eine logische und ein X eine logische 0 oder 1.

Im Wartemode A sind sämtliche drei Zustandsgrößen Z gleich 0. Der Ziffernblattschalter 4 des AnaloguhrwerJces ist geöffnet und der bidirektionale Ausgang 3 nicht aktiv und hochohmig 0. Wird am Eingang des bidirektionalen Anschlusses 3 der Logikpegel 1 angelegt, beispielsweise durch Schließen des Ziffernblattschalters 4 oder des Schalters 12 zum Einschalten der Einschlafautomatik, so geht die Schaltung mit der nächsten aktiven Referenztaktflanke in den Resetmode bzw. Rücksetzzustand B. Im Resetmode nehmen die drei Zustandsgrößen Z- bis Z^ den Zustand logisch 1 an, und es erfolgt die Rückstellung der Zähler für die Weckzeit, die im vorliegenden Beispiel auf 8 Minuten gewählt wurde, bzw. die Rückstellung der Zähler für die Einschlafzeit, die im vorliegenden Beispiel auf -64 Minuten festgelegt wurde. Der Ausgang des bidirektionalen Anschlusses 3 wird aktiviert und schaltet auf eine logische 0.

Ist der Eingangspegel niederohmig 1, beispielsweise durch eingeschaltete Einschlaftaste 12, so geht die Schaltung mit dem nächsten Takt in den Sleepmode bzw. Einschlafzustand, da der Eingang auf der logischen 1 bleibt. Ist der Pegel dagegen hochohmig 1, so bricht der Pegel auf 0 zusammen, da beispielsweise der Ziffernblattschalter 4 geschlossen ist und eine Spannungsteilung durch die in Fig. 1 dargestellten Innenwiderstände R₁₁ und R₁₂ in der integrierten Schaltung erfolgt. Ist der Pegel auf 0 zusammengebrochen, so geht die Schal-

tung mit dem nächsten Takt in den Alarmzustand C.

Im Alarmzustand C sind die Zustandsgrößen Z. = 1 , Z~ = O und Z-, = O. In diesem Zustand wird der von der im integrierten Schaltkreis enthaltenen Teilerkette zur Herabteilung der Oszillatorfrequenz erzeugte Wecktakt auf den bidirektionalen Anschluß 3 geschaltet. Von diesem Zustand ausgehend, kann die Schaltung durch Betätigung der 12/2 4-Alarm-Aus taste oder nach Ablauf der vorgewählten Weckzeitdauer von beispielsweise 8 Minuten in den Ruhezustand G mit den Zustandsgrößen Z., =0, Z₂ = 0 und Z₃ = 1 übergehen. Dies kann lediglich mit der aktiven Referenztaktflanke erfolgen.

Wird die Weckwiederholungstaste 13 betätigt, so geht die Schaltung mit der folgenden aktiven Referenztaktflanke in den Resetmode bzw. Rücksetzzustand mit den Zustandsgrößen Z- =0, Z~ = 1 und Z~ = 1 über. Die im integrierten Schaltkreis 2 enthaltene interne Teilerkette wird dabei auf 0 gesetzt.

Im Weckwiederholungszustand bzw. Snoozemode E betragen die Zustandsgrößen Z, = 0, Z₂ = 1 und Z₃ = 0, und die Schaltung bleibt in diesem Zustand, in dem der Ausgang des bidirektionalen Anschlusses 3 niederohmig 0 ist bis entweder die Snoozezeit von 8 Minuten abgelaufen ist oder die 12/24-Stunden-Alarm-Austaste betätigt wurde. Nach Ablauf der Snoozezeit geht die Schaltung in den Resetmode bzw. Rücksetz-Zustand F mit den Zustandsgrößen Z- = 1, Z₂ = 0 und Z₃ = 1 bzw. bei Betätigung der 12/24-Stunden-Alarm-Austaste in den Ruhezustand G mit den Zustandsgrößen Z₁ =0, Z„ = 0 und Z₃ = 1 über.

Im Resetmode bzw. Rücksetzzustand F bzw. im Zustand der ausgeschalteten Weckwiederholung sind die Zustands-

größen Z- - 1, Z₂ = O und Z₃ = 1 gesetzt, und die interne Teilerkette des integrierten Schaltkreises 2 wird auf O zurückgestellt. Die Schaltung geht dann wieder in den Alarmzustand B mit den Zustandsgrößen Z- = 1, Z„ = O und Zo-O über, so daß der Ausgang des bidirektionalen Anschlusses 3 wieder ein Wecksignal abgibt.

Die Schaltung befindet sich im Ruhezustand G mit den Zustandsgrößen Z- =0, Z₂ = 0 und Z₃ = 1 mit einem hochohmigen/ eine logische 1 aufweisenden Ausgang des bidirektionalen Anschlusses 3 bei geschlossenem Ziffernblattschalter, bis der Ziffernblattschalter 4 des Uhrwerks wieder öffnet. Danach geht die Schaltung in den Wartezustand A über, bis durch den Eingang des bidirektionalen Anschlusses 3 erneut eine der Mehrfachfunktionen ausgelöst wird. Wie dem in Fig. 3 dargestellten Zustandsgraph zu entnehmen ist, kann die Schaltung aus dem Ruhezustand G nur in den WartezustandA mit den Zustandsgrößen Z- =0, Z₂ = 0 und Z₃ = 0 gebracht werden.

Im Einschlafzustand bzw. Sleepmode H sind die Zustandsgrößen Z- = 1, Z₂ = 1 und Z=O, wobei der Ausgang niederohmig logisch 1 ist. Vom Sleepmode H geht die Schaltung entweder durch Betätigung der Taste 13 gemäß Fig.

2 oder nach Ablauf der Einschlafzeit wieder in den Wartezustand A über.

Wie aus dem in Fig. 3 dargestellten Zustandsgraph hervorgeht, sind bei dem gewählten Ausführungsbeispiel durch die gewünschten Funktionen acht verschiedene Schaltungszustände möglich. Zur Realisierung dieser acht verschiedenen Schaltungszustände werden drei bistabile Speicherelemente benötigt, da die dritte Potenz von 2 gleich 8 ist.

• Das in Fig. 4 dargestellte detaillierte Schaltbild zur Realisierung der verschiedenen Schaltungszustände zeigt drei bistabile Speicherelemente in Formvon J/K-Flip-Flops 21, 22, 23, deren J- bzw. K-Eingänge von einem Gatterschaltkreis angesteuert werden, an dessen Eingänge die verschiedenen Zustandsgrößen Z bzw. Z und Eingangsgrößen E bzw. E anliegen: " Die Ausgänge Z₁, Z₁ bzw. Z₂, Z₂ bzw. Z₃, Z₃ der drei J/K-Flip-Flops 21, 22, 23 werden zurückgeführt bzw. über ein weiteres Gatter-Netzwerk 36 und ein Verstärkungsglied 37 an den bidirektionalen Anschluß 3 gelegt.

Die für den Betrieb der Schaltung benötigten Taktfreguenzen werden der in dem integrierten Schaltkreis 2 zum Betrieb der Analoguhr bzw. des Analoguhrenradios bereits vorhandenen Teilerkette entnommen. Je nach gewählter Alarm-, Wackwiederholungs- und Einschlafzeit wird eine zusätzliche Anzahl von Flip-Flops benötigt, die in der Teilerkette 24 enthalten sind. Mit diesen zusätzlichen Flip-Flops werden die gewählten Zeiten von beispielsweise 8 Minuten für die Weckwiederholung oder 64 Minuten für die Einschlafzeit als entsprechende Zeitmarken zur Abgabe von Rücksetzimpulsen erzeugt.

Obwohl die erfindungsgemäße Schaltung durch die synchrone Arbeitsweise bereits Störunterdrückungseigenschaften aufweist, da nur die in der Schaltung während der aktiven Flanke herrschenden Zustände bzw. Eingangsund Ausgangsgröße ausgewertet werden können, wird zusätzlich eine Entprellung der extern angeschlossenen Kontakte vorgenommen, die durch Auswahl eines niedrigen Referenztaktes von beispielsweise 64 Hz erfolgt. Dadurch können zwischen zwei aufeinanderfolgenden aktiven Taktflanken keine auftretenden Störimpulse wirksam werden.

COPY

+ Z-Z₂ (E₁ .E₄) + Z^ E.

^A5

In diesen Gleichungen bedeuten die Ziffern A₁ bis A₅ bzw. A₁ bis Ac Hilfsgrößen zur Vereinfachung und Wahrung der Übersichtlichkeit der Darstellung gemäß Fig. 4. Diese Größen werden an den in Fig. 4 dargestellten Stellen abgegriffen und an den ebenfalls dargestellten Stellen an die Eingänge der logischen Glieder zugeführt.

Die dem Eingang J- des ersten Flip-Flops 21 vorgeschaltete Gatterschaltung 31 besteht aus zwei NAND-Gattern 311, 312, an deren Eingänge die Signale I₂, Z„ bzw. Z₂, Z₃ und E₁ gelegt sind. Die Ausgänge der beiden NAND-Gatter 311, 312 sind an die Eingänge eines nachgeschalteten NAND-Gatters 313 gelegt, dessen Ausgang mit dem Eingang J₁ des ersten Flip-Flops 21 verbunden ist.'

Die dem K₁-Eingang des ersten Flip-Flops 21 vorgeschaltete Gatterschaltung 32 enthält vier NAND-Gatter 321 bis 324, an deren Eingänge die Signale E₂, E bzw. E., E₄ bzw. Z₂, E , E₄ bzw. Z₂, Z₃, E₁ gelegt sind. Die Ausgänge der NAND-Gatter 322, 323, 324 sind an die Eingänge eines nachgeschalteten NAND-Gatters 325 angeschlossen, während der Ausgang des NAND-Gatters 321 über ein Negationsglied 326 an einen weiteren Eingang des

BAD OBI&lNAli COPY

-■ 23Γ - -.

Dieser Referenztakt wird den Takteingängen C, der drei J/K-Flip-Flops 21 bis 23 zugeführt und der in dem integrierten Schaltkreis 2 enthaltenen Teilerkette entnommen.

Das den J- bzw. K-Eingängen der drei J/K-Flip-Flops 21 bis 23 vorgeschaltete Gatternetzwerk 31 - 35 realisiert die aus dem Zustandsgraphen gemäß Fig. 3 erkennbare Verknüpfung der Eingangs- bzw. Ausgangsgrößen. Aus dem Zustandsgraph gemäß Fig. 3 lassen sich die Verknüpfungen der Zustandsgrößen Z bzw. der Eingangsgrößen E erkennen und daraus die folgenden Gleichungen für die Eingangssignale der J- bzw. K-Eingänge der Flip-Flops 21 bis 23 ableiten:

^J1 ^{= Z}2 ' ^E2 ^{+ Z}2 ■ ^Z3 · ^E1

^A1

W ^E1

J_ = Z. . (Z. E.) + Z E., (E, . EJ

"2 ^y 1 4

■+ E₃ + (Z₁ E₁) +

NAND-Gatters 325 angeschlossen ist. Der Ausgang des NAND-Gatters 325 ist mit dem K--Eingang des Flip-Flops 21 verbunden .

Dem J₂~Eingang des zweiten Flip-Flops 22 ist eine Gatterschaltung vorgeschaltet, die zwei NAND-Gatter 331, 332 enthält, an deren Eingänge zum einen das Signal Z^ bzw. Aj. und zum anderen die Signale Z₁ , E₂ und A₃ gelegt sind. Das Signal A₃ wird dem Ausgang eines dem NAND-Gatter 322 der Gatterschaltung 32 nachgeschalteten Negationsglied 327 entnommen, während das Signal Ac am Ausgang eines einem NAND-Gatter 341 der Gatterschaltung 34 nachgeschalteten Negationsglied 344 entnommen wird. Die Ausgänge der beiden NAND-Gatter 331 und 332 werden über ein weiteres NAND-Gatter 333 an den J₂~Eingang des zweiten Flip-Flops 22 angeschlossen.

Die dem K^-Eingang des zweiten Flip-Flops 22 vorgeschaltete Gatterschaltung enthält zwei NAND-Gatter 341, 342, an deren Eingänge die Signale Z-, E₁ bzw. Z^, E₁ anliegen und deren Ausgänge mit zwei Eingängen eines nachgeschalteten NAND-Gatters 343 verbunden sind. An einen weiteren Eingang dieses NAND-Gatters 343 ist das am Ausgang des Negationsgliedes 326 abgegriffene Signal A₂ angeschlossen. Der Ausgang des NAND-Gatters 341 der Gatterschaltung 34 liefert das Signal Ar negiert bzw. über das Negationsglied 344 das Signal A₁-.

Der J-j-Eingang des dritten Flip-Flops 23 wird mit dem Ausgangssignal eines NAND-Gatters 353 einer Gatterschaltung 35 beaufschlagt, an dessen Eingänge die Signale Α.. negiert, A₄, A₅ und die Ausgangssignale zweier NAND-Gatter 351, 352 anliegen, deren Eingänge mit den Signalen Z^, E₂ bzw. Z^, Z₂, A₃ beaufschlagt sind. Dabei wird das Signal Ä, dem Ausgang des NAND-Gatters 323 der

Gatterschaltung 32 entnommen.

An den ^-Eingang des J/K-Flip-Flops 23 ist das am Ausgang des Negationsgliedes 34 4 der Gatterschaltung 34 anstehende Signal A₅ angelegt.

Die an die Ausgänge der drei J/K-Flip-Flops 21 bis 23 angeschlossene Gatterschaltung 36 enthält zwei NAND-Gatter 361, 362, die mit den Signalen Z₂, E. bzw. Z₃, Z beaufschlagt sind. Der Ausgang des einen NAND-Gatters 361 ist mit einem Eingang eines nachgeschalteten NAND-Gatters 363 verbunden, an dessen anderen Eingang das Signal Z2 gelegt ist. Der Ausgang dieses NAND-Gatters 36 3 wiederum ist an einen Eingang eines nachgeschalteten NAND-Gatters 364 angeschlossen, dessen andere Eingänge mit den Signalen Z₃ und Z- beaufschlagt sind. Der Ausgang dieses NAND-Gatters 364 ist über ein Negationsglied 365 mit dem Eingang eines Verstärkungsgliedes 37 verbunden, das ebenfalls mit dem Ausgang des NAND-Gatters 362 verbunden ist. Der Ausgang dieses Gliedes repräsentiert den bidirektionalen Anschluß 3.

Von diesem bidirektionalen Anschluß wird über ein Negationsglied 43 das negierte Eingangssignal E- bzw. über ein weiteres Negationsglied AA das Eingangssignal E- abgegriffen.

Wie aus der Darstellung gemäß Fig. 4 zu entnehmen ist, wird das negierte Eingangssignal E₄ mittels eines NAND-Gatters 41 gebildet, an dessen Eingänge das Ausgangssignal Z₃ des dritten J/K-Flip-Flops 23 bzw. der 512 Hz-Wecktakt anliegt, über ein weiteres Negationsglied 42 wird aus diesem Signal das Eingangssignal E. gewonnen.

- ,26" -

Das Eingangssignal E₃ wird einer Teilerstufe der Teilerketter 24 entnommen, während das negierte Eingangssignal E- am Ausgang eines NAND-Gatters 39 abgegriffen wird, an dessen Eingang eine Teilerstufe Qn mit einem 8-Minuten-Zeittakt der Teilerketter 24 und der Ausgang eines weiteren NAND-Gatters 38 angeschlossen ist, dessen Eingänge mit den Ausgangssignalen Z- bzw. Z₀ beaufschlagt sind. Über ein weiteres Negationsglied 40 wird aus dem negierten Eingangssignal E₂ das Eingangssignal E₂ gewonnen.

Der Q.-Ausgang der Teilerkette 24 liefert einen 16-Sekunden-Takt.

Der Takteingang C, der Teilerkette 24 wird mit einem 1-Hz-Signal beaufschlagt, während der Rücksetzeingang der Teilerkette 24 an den Ausgang Z₃ des dritten J/K-Flip-Flops angeschlossen ist und gleichzeitig mit dem Wecktakt-Encoder verbunden ist.

Der Eingangs- bzw. Ausgangsverstärker 37 am bidirektionalen Anschluß 3 wird durch die logische Verknüpfung Z- +Z₂ aktiviert:

Ausgarig A_n aktiv = E_a = Z₁ + Z₀

υ a_q ι ■ ζ

Die Ausgangsgröße selbst folgt der Gleichung

A₀ = Z₁ - Z₃ (Z_{2 +} Z₂ -E₄)
30

Um auch eine Betätigung der Weckwiederholungs- bzw. Einschlaf-Taste während der Pause des Alarmsignals erkennen zu können, wird während dieser Zeit ebenfalls ein Takt am Ausgang erzeugt, der allerdings bei gleicher Frequenz

wie der des Wecktaktes eine geringere Impulsbreite von beispielsweise 7,6 με statt 1 ms besitzt.

In Fig. 5 ist eine Schaltung zur Erzeugung des Referenztaktes zur Ansteuerung der Takteingänge C, der drei J/K-Flip-Flops 21 bis 23 dargestellt. Diese Schaltung enthält ein NAND-Gatter 54, an dessen Eingänge verschiedene von der Teilerkette des integrierten Schaltkreises 2 zur Ansteuerung der Analoguhr abgegebene Frequenzen angelegt sind. An einem zusätzlichen Eingang wird ein 512-Hz-Takt über ein NAND-Gatter 53 angelegt, dessen Eingänge mit den Ausgängen zweiter NAND-Gatter 51, 52 verbunden sind, die wiederum mit einem 32-Hz bzw. 32-Hz- und mit einem Wecktakt bzw. negierten Wecktakt WT angesteuert werden. Der Ausgang des NAND-Gatters 54 ist über ein Negationsglied 55 mit einem Eingang eines NAND-Gatters 56 verbunden, dessen anderer Eingang mit einem 131-KHz-Impuls beaufschlagt ist. Der Ausgang des NAND-Gatters 56 gibt die Referenzfrequenz von beispielsweise 64 Hz mit einer Impulsdauer von 3,8 με ab.

Der an die Eingänge der NAND-Gatter 51, 52 angelegte Wecktakt bzw. negierte Wecktakt WT kann von gleichbleibender aber auch von variierender Impulsdauer sein, so daß beispielsweise ein in der Lautstärke variierender Wecktakt abgegeben werden kann. Zu diesem Zweck ist parallel zum Piezoelement 82 eine Induktivität 81 geschaltet, deren Selbstinduktionsspannung durch unterschiedliche Einschaltzeiten eines mit der Steuerelektronik bzw. der integrierten Schaltung 2 der Uhr oder des Uhrenradios verbundenen Transistors 7 gesteuert wird, wobei mit steigender, von der Induktivität 81 an das Piezoelement 82 abgegebener Selbstinduktionsspannung die Wecklautstärke ansteigt. Der Transistor 7 ist dabei mit einer in der integrierten Schaltung enthal-

- 28" - -■■■■'■ ■· .' ■ '

tenen Impulsbreiten-Steuerschaltung verbunden, die Impulse mit konstanter Wecktaktfrequenz und unterschiedlicher Impulsbreite an den Transistor 7 abgibt. Die Impulsbreiten-Steuerschaltung gibt dabei Impulse mit in vier Stufen ansteigender Impulsbreite an den Transistor 7 ab, deren Breite in der ersten Stufe 1/16, in der zweiten Stufe 1/8, in der dritten Stufe 1/4 und in der vierten Stufe 1/2 der Periodendauer der Impulsfrequenz beträgt. Damit ist über den einzelnen bidirektionalen Anschluß 3 durch Erweiterung der elektronischen Schaltung eine Signalgabe mit ansteigender Wecklautstärke möglich, ohne daß ein weiterer Anschluß der integrierten Schaltung 2 belegt wird.

Claims (11)

1. ( 1 .--^Integrierte Schaltung für eine Uhr oder ein Uhrenradio mit analoger Zeitanzeige mit mehreren Anschlüssen zur Steuerung und Regelung der zeitanzeigenden Mittel und ggf. einem oder mehreren die von einem Oszillator abgegebene Frequenz herabteilenden Frequenzteilern, insbesondere ein integrierter Uhrenschaltkreis mit acht Anschlußstiften, dadurch gekennzeichnet, daß der integrierte Schaltkreis (1) zusätzlich zur Steuer- und Regelschaltung für die zeitanzeigenden Mittel (2) ein Schaltznetzwerk (20) enthält,

   TO das mit einem einzelnen bidirektionalen Anschluß

   (3) für die Eingabe mehrerer Zusatzfunktionen der Uhr oder des Uhrenradios mit analoger Zeitanzeige wie Weckwiederholung (Snooze), Alarmauslösung, Einschlafautomatik (Sleep-Timer), 12- bzw. 24-Stunden-Alarmwiederholung u.dgl. und für die Auslösung der betreffenden Zusatzfunktion verbunden ist.
2. 2. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß an den bidirektionalen Anschluß (3) mehrere zur Einstellung der Zusatzfunktionen vorgesehene Bedienungs- bzw. Schaltelemente (4, 5, 6, 7; 11, 12, 13, 14, 16) angeschlossen sind und daß der bidirektionale Anschluß (3) wahlweise ein Taktsignal für einen Schallwandler (81, 82) zur Alarmauslösun-g, ein kontinuierliches Signal zum Ein- und Ausschalten des Radioteiles eines Uhrenradios oder zum Auslösen eines Signalgebers abgibt.
3. 3. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

   gekennzeichnet, daß das Schaltnetzwerk (20) für die Zusatzfunktionen die einzelnen Schaltungszustände für die verschiedenen auszulösenden Zusatzfunktionen durch unterschiedliche Signalpegel am Eingangs- bzw. Ausgangsanschluß (3) unterscheidet.

   ^e copy
4. 4. Integrierte Schaltung nach Anspruch 3 für eine Uhr mit analoger Zeitanzeige, dadurch gekennzeichnet, daß der die Zusatzfunktionen empfangene bzw. auslösende bidirektionale Anschluß (3) des integrierten Schaltkreises (2) mit einem Ziffernblatt-Kontaktschalter (4), einem ersten Schalter (5) zum Ein- bzw. Ausschalten der Alarmauslösung, einem zweiten Schalter (6) zum Ein- bzw. Ausschalten der Weckwiederholung und über einen Widerstand (19) mit der Basis eines Schalttransistors (7) verbunden ist, in Reihe zu dessen Kollektor-Emitter-Strecke ein elektromagnetischer Summer oder ein Piezoelement-Summer (82) geschaltet ist.
5. 5. Integrierte Schaltung nach Anspruch 3 für ein Uhren-

   radio mit analoger Zeitanzeige, dadurch gekennzeichnet, daß der die Zusatzfunktionen empfangene bzw. auslösende bidirektionale Anschluß (3) des integrierten Schaltkreises (2) mit einem Ziffernblatt-Kontaktschalter (4), einem dritten Schalter (12) zum Ausschalten 0 des Alarms und gleichzeitigem Einschalten der Einschlafautomatik, einem vierten Schalter (13) zum Ausschalten der Einschlafautomatik und einem fünften Schalter (16) zum Einschalten des Wecktaktes verbunden ist, daß sowohl der Ziffernblatt-Kontaktschalter (4) als auch der dritte Schalter (12) mit einem Weckbereitschaftsschalter (11) verbunden sind und daß der Weckbereitschaftsschalter (11) mit dem Emitter eines Schalttransistors (14) verbunden ist, dessen Kollektor an die Spannungsversorgung des Radioteiles des Uhrenradios und dessen Basis an den Ausgang eines Integrators (15) angeschlossen ist, der eingangsseitig mit dem die Zusatzfunktionen empfangenden bzw. auslösenden bidirektionalen Anschluß (3) des Schaltkreises (2) verbunden ist.
6. 6. Integrierte Schaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Alarmzustand befindliche Auswertschaltung erst nach Aufhebung des Alarmzustandes in den Einschlafzustand geschaltet werden 5 kann.
7. 7. Integrierte Schaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Zustand der Einschlafautomatik befindliche Auswertschaltung nicht in den Alarmzustand geschaltet werden kann.
8. 8. Integrierte Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Piezoelement (82) eine Induktivität (81) geschaltet ist, deren Selbstinduktionsspannung durch unterschiedliche Einschaltzeiten eines elektronischen Schalters (7), der mit einer in der integrierten Schaltung (2) enthaltenen Impulsbreiten-Steuerschaltung verbunden ist, die Impulse mit konstanter Wecktaktfrequenz und unterschiedlicher Impulsbreite an den elektronischen Schalter (7) abgibt, gesteuert wird, wobei mit steigender, von der Induktivität (81) an das Piezoelement (82) abgegebener Selbstinduktionsspannung die Wecklautstärke ansteigt.
9. 9. Integrierte Schaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Schaltnetzwerk (20) drei J/K-Flip-Flops (21, 22, 23) enthält, deren Takteingänge (C, ) mit einer Referenzfrequenz beaufschlagt sind und deren Rücksetz-Eingänge mit einer Reset-Leitung verbunden sind und deren J- bzw. K-Eingänge über Gatterschaltungen (31 - 35) mit den Eingangsgrößen (E- - E.) zur Eingabe der Zusatzfunktionen bzw. Zustands- bzw. Ausgangsgrößen (Z.. Z₃) beaufschlagt sind.
10. 10. Integrierte Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (Z) der J/K-Flip-Flops (21, 22, 23) über eine weitere Gatterschaltung (36) und einen Ausgangsverstärker (37) mit dem bidirektionalen Anschluß (3) verbunden sind.
11. 11. Integrierte Schaltung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß an die J- K-Eingänge der J/K-Flip-Flops (21, 22, 23) folgende Signale angelegt sind:

    Z₃

    ^K1 ^{= E}2 ^{+ E}3 ^{+ E}1 ' ^E4

    Z₃. (Z₁ E₁) + Z₁ E₂

    E₂ + E₃ + (Z₁ E₁) +

    J₃ =

    K₃ = Z

    wobei J₁, K₁ die Eingänge des ersten J/K-Flip-Flops 21, J₂, K₂ die Eingänge des zweiten J/K-Flip-Flops 22 und J₃, K₃ die Eingänge des dritten J/K-Flip-Flops 23 bedeuten und E die jeweiligen Eingangsgrößen und Z die jeweiligen Zustands- bzw. Ausgangsgrößen bedeuten:

    E₁ = Eingang

    E- = Zählerausgang 8 Minuten E₃ = Zählerausgang 64 Minuten

    :₄ = Wecktakt 512 Hz

    ί, = Alarmmode

    ;₂ = Snoozemode bzw. Weckwiederholungszustand

    I₃ = Resetmode bzw. Rücksetzzustand

    \. · Z₂ — Sleepmode bzw. Einschlafzustand