Электронные часы

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН И ЯН ПАТЕНТУ п 1) 443526 Союз Советскиа Социалистических Реслублик(61) Зависимый от патента 1) М. Кл. б 300 21) 13599671(32) Приор (33) Швейц тет 26,08,6ария го 15.09.74 Государственный комите Совета Министров СССР ло делам изобретенийи открытий1 тполлетець М 3 ояцкова ковация описания 08.04.7 о та опуо Авторизобретени Ино Якоб Шве страцЛушерйцария)ццая фирматЭндустри Ойцарця) Ицостра Сосьете Сюиссе Пур71) Заявитель ожер 54) ЭЛЕКТРОННЫЕ ЧАСЫ Изобретение относится к области приборостроения, в частности к кварцевым часам, предназначенным для измерения ц индикации текущего времени.В известных электронных часах применяются делители частоты на полевом транзисторе с изолированным затвором, причем входная емкость т 1 ранзистора образует память каскада. При делении импульсов низкой частоты вследствие разряда входной емкости в известных делителях нарушается нормальный режим работы,В предложенных часах для компенсации потерь энергии входной емкости каскадов деления низкой частоты управляющий электрод транзистора каждого цз этих каскадов соединен с одной стороны, со входом второго усилителя и с другой стороны - с генерато,ром более высокой частоты, чем частота данного делителя, через второй электронный переключатель, управляемый вторым усилителем.Кроме того, в качестве генератора высокой частоты могут быть использованы эталонный генератор или автономный генератор.На фиг. 1 приведена принципиальная схема счетчика импульсов со схемой компенсации утечки зарядов входной емкости;на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы работы предлагаемого устройства. Схема (фиг. 1) состоит из однокаскадныхусилителей на транзисторах Ть Ти Т, с конденсаторами Сь С, Сз, двухкаскадных усилителей на транзисторах Т, Тз и Т Т, с конденсаторами С и С 6. Вход ц выход усилителя на транзисторах Т Т, связацы соответственно с выходом усилителя на транзисторе Т, и со входом схемы ца транзисторе Т, причем выход последнего усилителя связан со входом 10 усилителя на т 1 ранзисторе Т,. Эти т 1 ри усилителя подключены к источнику 51 периодического напряжения трапециевидной формы, которое подлежит пересчету.Вход усилителя на транзисторе Тз соединен 15 с управляющим электродом транзистора Та, авыход транзистора Тз - со входом усцлцтеля на транзисторах ТБ, Тт. Усилители с транзисторами подключены к источнику 5 з периодического напряжения Утра;тециевидной фор мы. Частота цм: ульсов Гт, намного превышает частоту пересчитываемых импульсов Ь.Напряжение С может быть получено на выходе эталонного генератора, на выходе предыдущей ступени, а также при помощи неза висимого генератора.Пересчетная декада работает следующимобер азом.Предположим, что в момент 1 конденсаторС, образуемый входной емкостью транзцсто 30 ра Т заряжен, вследствие чего транзистор Т, 443526находится в открытом состоянии, а транзистор Т, - в закрытом.Первый импульс 1 Напряжения Л 5 источника 51 после момента 11 (см. фиг. 2), переводит в проводящее состояние траизистор Т: и разряжает конденсатор С через транзисторы Т и Т 5 (см. потенциальную кривую Уш на фиг. 2). Ввиду того, что крутизна характеристики транзистора Т выбрана меньше крутизны транзистора Т разряд конденсатора Ср 11 ребует большего времени, чем длительность фронта 1, импульса Уо. Поэтому в точке 1 Ъ напряжение на выходе равно нулю, и, следовательно, не будет никакого напряжения О", на выходе 5 пересчетной схемы до следующего импульса 1, напряжения С/О, В результате этого транзистор Т, находится в состоянии проводимости, транзистор Т закрыт, а в точке 11 появляется наирякение,конденсатор Ср вновь заряжается, Крутизна транзистора Тз меньше крутизны транзистора Т, поэтому заряд конденсатора требует больше времени, чем 5, что обес:1 счивает Оявление импульса напряженпи У,. на выходе 5 (кривая Удт на фиг. 2). Таким образом на выходе 5 появляетсяодин импульс наиряхкения У, на каждые два импульса напряжения У, источника 5 ь следовательно, 1 астота этого источника Окажется разделенной надвое. Из временных д 1 аграмм на фиг. 2, представляющих эволюцию во времени потенциала в точках 1, П, П 1 и 17 пере- счетного контура, видно, что конденсатор С является не только источником потенциала управления транзистора Т а кроме этого формирует память пересчетной схемы, позволяющую блокировать транзистор Тчто является решающим элементом для 11 олучения выходных импульсов Ь с рас:етом одного такого импульса на каждые два полученных импульса С/о, Эта пересчетная ступень образует, следовательно, двоичную иересчетную схему,Как описано выше, транзистор Т, остаетсяоткрытым только в том случае, если потенциал управления, которым его снабжает конденсатор Ср, превышает его собственное пороговое напряжение. Однако заряд конденсатора Ср, как и всех других конденсаторов, уменьшается в течение времени вследствие тока утечки, и, в частности (ввиду того, что мы имеем дело со входной емкостью транзистора Т являющегося 1 астью интегральной схемы), вследствие обратного тока 1 ерехода.Потеря электрического заряда становитсязначительной, когда 1 астота иересчитываемого сиГнала относительно низка, а окружаю. щая температура - высока (обратный ток перехода увеличивается экспоненциально с увеличением абсолютной темературы). В этом случае пересчетная ступень, состоящая из одной лишь верхней части схемы на фиг. 1, не работает,На фиг. 3 показано, как з 1 ечяется за;1 ядемкости Ср в зависмост 1 от врсмеи даграмма ,111), когда к .е 1 ресчстид 11 сгуен:1ромс 5 ктоНО 1 1 астоть 1 пе 115 Нлстс 51 рсо5ванне иересч:тат с 11 гна,1 на Относите.1 ыОи:1 зких частота.;, 1 римеро и несколько герц(диаграмма 1 О).В данном случае видно, что емкость Срразрядилась до того, как следующий импульснапряжения У 1 достигнет схемы пересчета.Поэтому транзистор Т.открывшийся намгновение, снова запирается в момент 1 оявления этого импульса, и, следовательно, навыходе пересчетной сту: они появляется одинимпульс на каждый входной импульс, а неодин импульс на два входных.Из-за этого в предлагаемом устройстве иересчетная схема дополнена устройством, обес;1 ечивающ 1 гм непрерывную подачу питания вконденсатор С в течение всего 11 ериода времени, когда он должен оставаться заряженным, Это необходимо для того, чтобы обес:1 ечть функционирование 1 ересчетной схс:1 ы,11 тание должно быть только до техор, окауровень заряда конденсатора Ср ревосходитзвестное условное значение.Усилитель с одним транзистором Т -и конденсатором С и услитсль с двумя транзисторами Т, и Т, и конденсатором С 6 предназначены для вы:олнеиия этих требований, Усилитель с одн:о 1 транзистором Т;:1 конденсатором С; управляется непосредстзе 1 но па:ряжением, посылаемым на конденсатор С;, скоторым связан вход транзистора Т;. Приэтом транзистор Т, насыщен только в томслучае, если на 1 ряжение конденсатора Српревосходит пороговое наряжсние. Так, когда конде;1 сатор Сзаряжен, модулирующийэлектрод транз;1 стора ТБ заземляется через40 транзистор Т;, и транзистор Т 6 остается закрыт. В то время, как напряжен;1 е в точке Чостается на нуле, в точке Ъ 1 появляется сгнал частоты, соответствующий сигналу источн;1 ка 5. Транзистор Т; открывается в ответиа каждый имг 1 ульс 11 олученный из 52 поэтому конденсатор Ср заряжается;ериодически в момент каждого импульса от источника5 г (кривая Ь и фиг. 3),В тех случаях, когда источник 5, образованэталонным генератором часов или предыдущей пересчетной схемой, импульсы обоих источников 51 и 5, явля 10 тся с 51 нхронными,Этого может не быть, если источник 5 совершенно независим. В этом случае функционироване устройства обесечиваетс ир;1 условии, что создаваемые источником 5 г импульсы имеют более пологие фронты, чеммпульсы от источника 51.бОПзедмет зобретения1. Электронные часы, содержашие эталонвремен, например кварцевый генератор, делтель частоты и инд;1 каторное устройство, 65 выОлиенные в виде интегральной схемы с по(л лл л следовательно включс цы.кяскадя 3 и, каждыи из которых имеет иг тел, с палов ц полевом транзисторе; входная емкость которого образует память каскада, а у:равляюц 1 цй элскт 1)од транзистора кяждОГО каскада сосдццсц через:Зервый электронцый 1 ереключятель с выходом предыдущего кяск.да для заряда:разряда входной емкост: с частотой делителя, о т л: ч а ю щ:1 с с я тем, что, с цс. лью компенсации потерь эцерг; входной емкости каскадов деления низкой частоты, у:- ря 13 ля 10 циЙ элскт" Од транзистора кяждОГО из этих (Яскядов соед:нец с одО 11 стороны со В.ОЛО 3 3 ТОРОГО УС:ЛИТЕЛЯ:1 С ДРУГой СТО 1 О- цы - с генератором более высокочастоты, чем частота данного дел:тсля, через вточой электронцыц:ерсключятсль, управляемый вторым 3 силителеч.2. Часы цо . 1, отл:1:Яюц:сся тем, :ТЛ 13 К 3 ЧССТ 13 С ГСЦСРЯТОЗЭЯ ": С (О ЧСС:Тт :Гцользов 3 ц эталоцный генератор.3. Часы цо ц. 1, Отлцчаюц;1,соя тем, что в качестве генератора высо: Ой частоты использован автономный генератор.