Преобразователь напряжения для кварцевых наручных часов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1497695(50 4 Н 02 М 3/335 А г,г ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРУ 771817, кл . Н 02 М 3/155, 1978.Патент С 1 ЧА В 4.344,003,кл. Н.02 М 3/155, 1982.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯКВАР 11 ЕВЫХ НАРУЧНИХ ЧАСОВ(57) Изобретение относится к преобра зованню электрической энергии и может быть использовано для созданияпреобразователей постоянного напряжения в постоянное для кварцевых наручных часов. Целью изобретения является улучшение качества напряженияна выходе устройства путем уменьшения пульсаций и времени нарастания при увеличении нагрузки. Преобразователь напряжения содержит конденсаторную ячейку умножения, выполненную на четырех МОП-транзисторах1-4, преобразователь уровней, .кольцевой генератордополнительный МОП"транзистор 5, включенный параллельновыходному МОП-транзистору 2 ячейки,детектор 33 изменения нагрузки и формирователь на элементах 19-21.3 э пуф лы 3 ил3 1497695 4Изобретение отосится к преобра- ОтношенИе И/1. д эониник 1 электрической энергии и рон 1-4 выбирается может быть использовано для создания до 40, а для МОП-т преобразователей постоянного напряже- пределах от 4 до 85ния в постоянное для кварцевых наруч- ся существенное ра ных часов, работающих от серебряно- времени разряда ко цинковых элементов с ЭЛС 1,55 В. включении МОП-транЦелью изобретения является улучше- временном включени ние качества напряжения на выходе 1 О 5 и 2.устройства путем уменьшения пульса- Летектор измене ций и времени нарастания при увеличе- (фиг.2) содержит р нии нагрузки. пдлненный на П-триНа Лиг.1 изображена принципиальная Р-триггера 39,40, схема устройства; на Аиг.2 - вариант 15 элементы И 43,44 и выполнения детектора изменения наг- уровней, ныполненн руэки; на Лиг.3 - временные диаграм - эисторах 45-50, нк мы работы преобразователя. триггера.Преобразователь напряжения (фиг.1) Преобразователь содержит ячейку умножения, образован ет следующим обра ную четырьмя основными МОП-транзисто- Кварцевый генер рами 1 - 4 и дополнительным МОП-тран- вает нремязадающие эистором 5 и конденсатором 6. Сгла- той, составляющей живающий конденсатор 7 включен парал- ручных часов 32 76 лельно нагрузке 8 между общей 9 и 25 образуются в делит выходной 10, шинами. Затвор МОП-тран- довательности импу зистора 1 соединен с выходом иннерто- частотой и Гц на 1 ра, образованного РОП-транзисторами тавляет 32-1000, П 11,12, вход иннертора соединен с ценой генератор ме затвором МОП-транзистора 3 и выходом 30 и Гц преобразуется кольцевого генератора, выполненного тельности импульсо на инверторах И-НЕ 13 - 16 и элемен- на выходах логичес те ИЛИ-НЕ 17, Вход элемента ИЛИ-НЕ 18, которые смещен 17 соединен с первым выходом делителя определяемое задер 18, на котором формируется меандр с 35 ния сигнала, МОП-т частотой следования импульсов от 32 которые во включен до 1000 Гц, а выход элемента ИЛИ-НЕ отделены электриче 17 соединен с входом формирователя, шины 10 закрытыми выполненного в виде триггера на ин,4,5 управляются нерторах 19-21, выходы которого сое ра 14: МОП-транзис динены с входами преобразователя уров- венно, а МОП-транз ней выполненного в виде триггера инвертор на МОП-тр на МОП-транзисторах 22-27. который обеспечива Выход преобразователя соединен со 45 входами иннерторов, выполненных на МОП-транзисторах 28-31, исток МОП- транзистора 28 соединен с общей шиной 9 через ключевой элемент, выполненный н виде МОП-транзистора 32, затвор которого соединен с выходом детектора 33 изменения нагрузки.Вход детектора изменения нагрузки соединен с вторым выходом делителя 18,на котором Аорлируется меандр с частотой следования импульсов 1 Гц. На вхол пелтели подаются стабилизированные по частоте импульсы от кнар- левого геертора 34,ля МОП-транзистов пределах от 20ранзистора 5 - вчто обеспечиваетзличие постоянныхнденсатора 7 и призистора 5 и однои МОП-транзисторовния нагрузкиегистр сдвига, выггерах 35-38, дваинверторы 41,42,преобразовательый на МОП-транлюченньж по схеменапряжения работазом.атор 34 вырабатыимпульсы с частодля кварцевых на 8 Гц, которые пре-.еле 18 н две послельсов - меандры сГц, где и сосоступающий на кольандр с частотойв две последовав, вырабатываемыхких элементов 14и на некоторое дй,жкой распространеранзисторы 1 и 3,ном состоянииски от выходнойМОП-транзисторамис выходом инвертотор 3 непосредстистор 1 в , черезанзисторах 1,12,ет смещение отрицательного уроння на затворе МОП- транзистора 1 до напряжения на его стоке, которое в установившемся режиме колеблется в пределах -1,5 + + -2,8 В. МОП-транзисторы 2,4 и 5, связанные электрически с выходйой шиной 10, управляются через преобразователь уровней, выполненный йа МОП-транзисторах 22-25. Формирователь выполненный на логических элементах 19-21, разделяет снимаемые с выхода элемента ИЛИ-НЕ 17 сигналы на две последовательности импульсов, находящихся н противоФазе, необходимые для работы преобразователя .уровней, На выходе преобразователя урон5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 5 149ней включены инверторы на МОЛ-транзисторах 28-31, обеспечивающие усиление сигнала по току.Допустим схема находится в состоянии, при котором МОП-транзисторы 1,3включены, а 2,4,5 - выключены. Вэтом состоянии конденсатор 6 эаряжается через открытые транзисторы 1,3,а конденсатор 7 разряжается черезнагрузку 8. В конце стадии зарядаконденсатор оказывается заряженнымдо напряжения - Е 1 а конденсатор 7разряженным до некоторого напряжения П . В следующем состоянии схемыМОП-транзисторы 1,3 выключены, а2,4 или 2,4,5 - включены. В этом состоянии схемы конденсатор 6 разряжается через МОП-транзисторы 2,4 или2,4,5 на конденсатор 7 и нагрузку 8,а конденсатор 7 - заряжается. Поокончании стадии разряда напряжениена конденсаторе 6 уменьшается до некоторого значения Оман а напряжениена конденсаторе 7 - увеличивается дозначения ГВ установившемся режиме (интервал1 квремени й- й ) величины 11 , 11 м,Б , фиксируются на постоянном уровне, определяемом внутренним сопротивлением нагрузки 8, частотой следования импульсов п и параметрами элементов схемы,Таким образом, в процессе работыпреобразователя на выходной шине 10вырабатывается напряжение, меняющееся эа время одного цикла (1/и с)в пределах 1 , = 1 мин "максИзменение нагрузки 8 происходитв моменты времени й- синхроннос появлением секундного импульса.Детектор изменения нагрузки 33(Лиг.2) обеспечивает Аормированиеиэ последовательностей импульсов пГци 1 Гц сигналов, синхронных с сигналом 1 Гц и длительностью К/п с, гдеК - число триггеров в регистре сдвига; для варианта схемы, изображенного на Лиг.2 К4. Регистр сдвига натриггерах 35-38 осуществляет задержку в схеме на 4 такта, а на триггерах 39,40 вместе с комбинационнойлогикой, выполненной на логическихэлементах 41-44, обеспечивают Аормирование на выходах триггера 40 импульсов длительностью 4/п с, синхронных с сигналомГц. Преобразовательуровня, выполненный на МОП-транзисторах 45 - 50 осуществляет смеще 7695 6 ние уровня лог. от 1,5 В до потенциала на шине О около - 2,88 В,Появление потенциала низкого уровняна выходе детектора изменения нагрузки 33 приводит к открыванию МОП-транзистора 32, благодаря чему на выходеинвертора на МОП-транзисторах 28,29Формируются перепады напряжения,обеспечивающие включение МОП-транзистора 2 синхронно с МОП-транзистором5 (Лиг.3), Поключение МОП-транзистора 2 с большим отношением 11/Е уменьшает постоянную времени заряда конденсатора 7.Сочетание в предлагаемом преобразователе малого уровня пульсаций Смалой инерционностью открывает возможность создания на его основе кварцевых наручных часов, обладающихбольшим сроком службы и хорошей читаемостью жидкокристаллического индикатора, что обеспечит повышение технических и потребительских качествкварцевых наручных часов,Формула изобретения 1. Преобразователь напряжения для кварцевых наручных часов, содержащий ячейку умножения, состоящую из четырех МОП-транзисторов и конденсатора, исток первого МОП-транзистора соединен с шиной источника питания, сток с первой обкладкой конденсатора и, стоком второго МОП-транзистора, исток которого соединен с выходной шиной,исток третьего МОП-транзистора соединеной с общей шиной, второй обкладкой конденсатора истоком четвертого МОП-транзистора, исток которого соединен с шиной ис" точника питания, преобразователь уровней, на выходе которого включен пер" вый инвертор, выход которого соединен с затвором второго МОП-транзистора, цепь питания соединена с выходной шиной, и кбльцевой генератор, выполненный в виде цепочки из четырех последовательно соединенных инверторов, включенных между выходом и первым входом элемента ИЛ 11-НВ, второй вход которого соединен с первым выходом делителя частоты, к входу которого подключен выход кварцевого генератора, а также сглаживающий конденсатор, который включен между выходной и об" щей шинами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качестванапряжения на выходе устройства путем уменьшения пульсаций и времени нарастания при увели ении нагрузки, в него введены .детектор изменения нагрузки, ключевой элемент, формиро 5 ватель, щестой и седьмой инверторы и дополнительный МОП-транзистор, сток которого соединен со стоком, исток с истоком второго МОП-транзистора, а затвор - с выходом шестого инвертора, вход которого соединен с выходом преобразователя уровней, первый инвертор соединен с общей шиной через ключевой элемент, вход которого 15 соединен с выходом детектора изменения нагрузки, седьмой инвертор вклю- чен между первой обкладкой конденсатора и общей шиной, его вход соединен с с затвором третьего МОП-транзисто 20 ра и точкой соединения второго и третьего инверторов кольцевого генератора, а выход соединен с затвором первого МОП-транзистора, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен через формиро ватель с выходами преобразователя уровней, а первый инвертор кольцевого генератора имеет второй вход, который соединен с затвором дополнительного МОП-транзистора.302. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что преобразователь уровней выполнен в виде триггера.3. Преобразователь по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что формирова 35 тель выполнен в виде триггера. 4, Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что детек тор изменения нагрузки содержит ре: гистр сдвига, который выполнен на Л-триггерах, два В-триггера, для инвертора, два элемента И и преобразователь уровней, тактовый вход триггеров регистра сдвига соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого соединен с инверсным вьжодом последнего триггера и О-входом первого триггера регистра сдвига, второй вход через первый инвертор соединен с первым выходом делителя, а третий вход соединен с вторым выходом делителя и через второй инвертор - с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И, тре 1 ий вход - с прямым влжодом последнего триггера регистра, а вьжод соединен с тактовым входом первого П-триггера, Р-вход которого соединен с третьим входом второго элемента И, К-вход - с первым входом первого элемента И, а прямой выход - с К-входами триггеров регистра сдвига, инверсный выход предпоследнего триггера регистра сдвига соединен с П-входом второго Э-триггера, тактовый вход котОрого соединен с выходом первого элемента И, а выходы - с входами преобразова. теля уровней,1497695 включенное сосвояиое Сасщаюнне НОП вр-ра 3 йтоянцеФП тр-рИ 4 о йстояюеПОПЕР-Ро 13 Выходдетектора03 юненнянагрузки Я г Ьйддиителя ЭУ= 1 Га 1 дылдделителя 1 В / /ЮАрр ВфФ Составитель И.Бойтоолиниц Техрец М,Ходанич Иароши оррек Редактор Заказ 4453/53 Тираж 646 одписно и ГКНТ СССР тениям и открытия ская наб., д. 4/5 ВНИИПИ сударственного комитета по изо 113035, Москва, Ж, Р роизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 1 О