Удк 681. 118. 1 (088. 8)

ц380187 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советснил Социалистических Республин(51) М, Кл. б 04 с 3/00 ки Х с присоединением аоударотеенный комитетСовета Миннстрое СССРно делам изобретенийн открытий(088.8) ата опубликования описания 13,09.7(71) Заявител Научно-исследовательский институт часовой промышленности Е ЧАСЫ(54) КВАРЦЕВЫЕ ЭЛЕКТР Цель изобретения - повы ти работы делителей частот пряжениях питания, упрощен шение габаритов, повышен временных интервалов на вьЭто достигается тем, что н каскада делителя включен п эмиттером ключевой транз которого соединен с базой шение надежносы при низких нане схемы, уменьие стабильностиходе.а входе каждого о схеме с общим истор, коллектор одинакового по Изобретение относится к,кварцевым электронным часам, в частности к малогабаритным кварцевым часам со стрелочной индикацией.Известны кварцевые часы, содержащие кварцевый генератор, многокаскадный делитель частоты и цифровой индикатор. Большое число каскадов триггерного делителя делает электронную схему громоздкой, непригодной для микроминиатюризации и использования в малогабаритных приборах времени У схемы увеличенное потребление тока и низкая надежность работы.Известные кварцевые часы имеют специальные каскады формирования импульсов кварцевого генератора, после них осуществляется деление. Это также недостаток схемы, поскольку увеличивается количество элементов и возрастает расход энергии. Причем расход тем больше, чем выше требования к крутизне фронтов (из-за уменьшения номиналов резисторов). типу проводимости транзистора в первом плече мультивибратора и через токоограничительный резистор с коллектором транзистора противоположного типа проводимости во вто ром плече мультивибратора, в базовой цепикоторого включена времязадающая ЙС- цепь. База транзистора каждой схемы И через резистор соединена с коллектором транзистора в первом плече мультпвибратора дан ного каскада, коллектор - с базой дополнительного транзистора каскада старшего разряда через резистор и с коллектором транзистора схемы И каскада младшего разряда делителя, а у транзистора схемы П каскада 1 з самого младшего разряда - с выходом формирователя импульсов кварцевого генератора через резистор.На фиг, 1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемых часов; на 20 фиг. 2 - временные диаграммы работы; нафиг. 3 - функциональная блок-схема кварцевых часов с низкочастотным исполнительным устройством.Кварцевые часы содержат кварцевый гене ратор 1, формирователь 2 импульсов, делитель 3 частоты с каскадами 4, 5, 6, па выходе каждого из которых включена схема И, формирователь 7 импульсов привода, исполнительное устройство и стрелочный механизм ЗО (не показаны).3Кварцевый генератор 1 выполнен на транзисторах Т Т.разного типа проводимостипо осциллятариой схеме мультиьибратора свключением кварцевого резонатора (КВ)между коллектором транзистора Т 2 и базойтранзистора Т.Для улучшения условий самсвозбуРкдсниягенератора транзисторы, вклочеиные в эмиттерные цепи транзисторов Т Т., шунтированы конденсаторами.Формирователь 2 импульсов, являющийсяодновременно предварительным делителемчастоты, выполнен по аналогичной схемемультивибратора в ждущем режиме иа транзисторах Т;, Т Транзистор Т, служит ключом для начального запираиия транзисторовТ, Т,. Время нахождения транзисторов Т,Тв запертом состоянии зависит от постоянной времени цепи, определяемой в основномпараметрами конденсатора С и резистора Я,от которых, в конечном счете, зависит коэффициент деления. В формирователе-делителеконденсатор С включен между базой транзистора Т, и коллектором транзистора 7 з, а резистор Р - между базой транзистора Тиположительной клеммой источника питания.Каскады 4, 5, 6 делителя частоты одинаковы (отличаются только номиналами соответствующих конденсаторов С Сь, С) и выполнены также по схеме ждущего мультивибратора на транзисторах Т 6 - Тразного типапроводимости. В каскаде 4 делителя к базетранзистора Т, подключены времязадающиерезистор Р 2 и конденсатор С 2, а на входемультивибратора - ключевой транзистор 7.по схеме с общим эмиттером. Коллектор;раизистора Т, соединен с базой одинакового сним по типу проводимости траизР 1 стара "7мультивибратора и через токоограничительный резистор Яз - с коллектором транзистора Т, противоположного типа проводимости.Схема И, включенная 1 а выходе каскада4 делителя 3, выполнена на транзисторе Тз.База этого транзистора через резистор %соединена с коллектором транзистора Т-колилектор - с базой клю.евого транзистора 7каскада 5 через резистор Я 5 и через резисторР 6 - с выходом формирователя импульсов(коллектор транзистора Тз),Каскады 5 и 6 делителя содержат транзисторы Т 8 - Ти ключевые транзисторы Г,Т 5Схема И на транзисторе Т, вкл:очеииаяна выходе каскада 5, имеет организацию связей такую же, как и у схемы И на транзисторе 7 з, за исключением одной: коллектортранзистора Т 6 соединен с коллекторам транзистора Т, т. е. со схемой И иа выходекаскада младшего разряда, а ие с выходомформирователя 2 как это имеет место у схемы И на транзисторе Т;. В каскаде 6 делителя времязадающая ЯС-цепь образована конденсатором С, и резистором Л Резистор Л 8в каскаде 6 как и резисторы Яз и Я 9 в каскадах 4 и 5 - токоограиичительпые. 5 10 15 20 25 30 440 45 50 бО 65 4Работает схема кварцевых часов следующим ОбразомКварцевый генератор 1 (фиг. 1) генерирует отрицательные импульсы со стабильным периодом повторения, имеющие крутые передние и пологие задние фронты. Крутые фронты (фиг. 2, а) импульсов соответствуют моменту опрокидывания мультивибратора, когда оба транзистора Т, и Т открываются.Принцип деления частоты импульсов кварцевого генератора поясняется временными диаграммами на фиг, 2.3 исходном состоянии транзисторы Тз, ждущего мулыивибратора формирователя 2 открьты до насыщения, ключевой транзистор ; заерт нулевым смещением на базе. Отрицпельиый импульс кварцевого генератора открывает ключевой транзистор Т 5 и замыкает ,ереход база - эмиттер транзистора Т: муль ивибратора. Мулы ивибратор переходит в квазиустойчивое состояние, при котором транзисторы Тз, Т заперты иа время, задаваемое в основном номинале конденсатора С и базовоо резистора Я, так как величина коллектор- кого резистора Я выбирается на порядок меньше Я. Перезаряжающийся конденсатор заРрает транзистор ТкоторыР в свою очередь обеспечивает базу другого транзистора мультивибратора, В этом состоянии запертые раизисторы не реагируют на последующие входные импульсы.11 осле того, как конденсатор разрядится до напряжения, при котором потенциалы базы и эмипера Т, сравняются, транзистор 7., открывается и схема скачком возвращается и Рсходное состояние. Конденсатор быстро заряжается с малой постоянной времени через открытые переходы база - эмиттер и коллектор - эмРптер насыщенных ранзисторов примерно до напряжения источника питания, Очередной импульс снова запирает схему, пратекаот аналогичные процессыТаким образом, на выходе формирователя образуются положительные импульсы (фиг. 2,б) с амплитудой, равной напряжению источника питания, частота которых в и раз меньше частоты кварцевого генератора. Коэффициент деления и определяется постояннойвремени цепи Л С.В исходном состоянии (до поступления импульсов от формирователя 2) транзисторы мультивибраторов в каскадах 4, 5, 6 делителя также насыщены по аналогии с рассмотренной схемой. При этом транзисторы Тз, Т 6 и Т,7 схемы совпадения И закрьпы, так как их базовые цепи закорочены на землю через соответствующие переходы открытых транзисторов 77, То и ТКаллекторные резисторы Й 6, Л схемы И также соединены с землеи через резистор Ло. База ключевого транзистора Т 2 соединена с землей через развязывающий резистор и выходное сопротивление Ло формирователя, поэтому он заперт. Остальные ключевые транзисторы (Т, Т 5) также заперты по базе, 380187поскольку коллекторные резисторы схемы совпадения И заземлены. Базовые токи транзисторов Те, Т Т 19 определтиотся соответственно резисторами %, Ртг, %, а токи их коллекторов ограничены резисторами Л:, (11, 9 5 и достаточны для насыщения транзисторов Тг, Т 9) Т 11.В результате этого конденсаторы Сг, С 7, С; заряжены примерно до напряжения источника питания. 10На выходе каскадов 4 и 5 частота повторения импульсов уменьшается по сравнению с входной частотой также в и раз (фиг. 2, г). Работа последующих каскадов при большем их количестве в делителе и схем И, вклто чаемьтх на их выходах, происходит анзлогицно с ранее рассмотренными схемами,На выходе последнего каскада т,в,Чяннот случае каскада 6) схемы образуоел импулт.- 20 сы отрицательной полярности (фиг. 2,д) с частотот, зависятцей От колиттествл кясхядов деления и от коэф(тициента деления кякдого каскачя. В схеме каскада 4 ,елят цастоту с одинаковым коэффициентом и=З. 25Для принципиальной схемы квапттевых часов характернь. следующие свойстга.Коллектор транзистора второц схемы И соеЧинен с коллектором трянзисторл первой схемы И непосредстветтто, коллектор тплц - З 0 зистора третьей схемы с коллектопом пяттзистора второй через резистор и т. д.Таким образом, при последовэтельттом соединении К каскадов делителей коллектор цетной схемы И соединен с коллектором ппе дыдущей нечетной схемы непосредственно, а коллектор нечетной схемы И - с коллектором четной схемы И предьтчушего кяскяда через резистор.Если ключевые транзисторы идентичны, то 40 без ухудцения эксплуатациотных поклзятелец схема может быть упрощена путей( затеты текоторых резисторов Гпезистопов бэзовой связи этих транзисторов) непосредстцеттттой связью, 45Таким образом, при частоте квяпцевого генератора 1, павной 9720 гц, на обмотку исполнительттого устройства, вклточетттуО цер ез формировятель 7, цоступатот импульсы с частотой 120 гц, позволятощие ос ществлять 50 привод цецтральноц (минуттой 1 Оси стрс,чочтого механизма без какого-либо редуктировяния скорости вращения.Характерно, что количество каскадов челителя и коэффипиеттт деления одного кзст адя 55 может быть инымчем в рассхтатпивяетом случае, в зависю. ости от частоты гецепятопа 1 и требований, пречъттвляемьтх к схеме. Очпако в лтобом случае схемы генепэтора и каскадов де тенин оклзыватотся ппят(тически 60 ИДЕттИЧТЬтттт, ЧтО ЗНЯЧЧтЕЛЬНО УППОЩаЕт СХЕ- му, сокпаттяет число котгстрчктивтьтх эле.ттетттов и в сочетании с работой транзисторов в микрорежимах обеспечивает повышение нлдежности часов (потребление одного каскачл 65 6делителя вместе со схемой И порядка 0,7 - 1 мл прц няпрчжении питятття 1 - 1,35 в),Если в предлэгяемых чясах используется ттизкочастотное т:.сполнительцое устройство (1 - 2 гц), то для привода часового механизма квапцевых часов электронная схема может быть постпоечя го блок-схеме фиг. 3. Здесь от одного обп,его формирователя 2 импульсов ос(тттествчяется пзрлллельная работа двух делителей 3 и 8 члстоты, иметоших одинаковую стрт ктупу. Коэсрстттттттент,челесия делителя 3 т ьтбипзется Пяв.т.лт, цаппцмер, и(=3(где К, - число клскадов в делителе 3, а у делителя 8 - иг = 4( где Кг - число каскадов вделителе Я. В этом сл тае ттмпльсттьттт сигнал на ттСпоитттттРЛЬттОЕ УСтПОйСтВО ПОСтУПаЕт ЧЕРЕЗ СХЕт СОчцэде т:я И, Вт(ЛТОЧЕтцуЮ На ВЫХОДЕ ,челптелей 3 и 8, тт ютеет частоту повторения в Тгт - И. ПЛЗ бОЛСл тц.ЗКуО, ЧЕМ ЧаСтОта КВарцЕВопо лц "Пл, ОглТлкит Обр" зот, этл схемя (Фиг, 3) позвоЛЯРт ПлЧУття-т, Т:ЦЗ,Ч Ю ЧаСтотч И тцсЛЬСОВ ППИ ттспо,т зоватп т цт лмязл.,этот ттх УГС-ттепей с злой постоят.цой втэететттт, что повытцает надежность рлботы т также хтеттьтцает габариты часов.Поскольку пплччагэемяя схема работает впежиме накопления. сокращается время отт 1.-огг состоцттцч тпзцзистопов, которое ста- НОВИтСЯ НаМНОГО МливПР, ЧЕМ ЗаКРЫтОГО. ЭтО ПОЗВОЛЯлт СУПРСтВЕННО тХТРтт ттИтЬ РаСХОД тока и. следовательно, повт.тсттть срок службы источникя ттитация.За счет большого запаса рлгенерзпии ухтчльтивибратопов на трлнзисторах с допочнительноц сиютетрттетт, котопьте широко использованы в ппедлагяемой схеме, обеспечивается нопмэ,чттля плбо Осчособцость электрической схемы, ллже при низкос тменее 1 в) напряжении чтт-зтия.В ппе;тллгаемой схеме также устранено накоплет.т Р тяоно"; ттестабцльцости в каскадах делителя, что Обеспетттвэет повьттттение точности рэботь ттсчолнтттечьтгого устпойствя.Пелме цзобпетенияК сяч ТРПТТР .Т, л-Т 1 О ттТР тт. СТ СОЛРТУЯ(ятттттет(вг пттлцттт петтлп 9 топ (Ьрп 1 тттповлтс чц 11 оготтэ Ст(я ЧТЬ 1 Т 1 тл Тцтлиц Ц.Л СТО" ЬТ. ", а;Л( ТЫЦ Т(э ГКЯД т(отоппг(т цт,тпррттет по схема(Р мцльтттвттбпятопя НЛ ЧВПХ твяцлт лтрПЭХ ПЛЗТОГО тттна ППОВОЧИтосттт, схеть. 1, вьтттолнетчт.те кажчяя ня О тто тПЛттэтт( тОПР Ч В",Чтоттетттгтте ЦЛ ВТЛХОДЯХТ(злК 9 ЛОВ Тл ттттлТп ТТ( ПОЛтттттЕ ЧЬТТОР УСТПОТст- ЧО, Пт- О, П. ТтОС ЧРРЗ С 1 оппТТТПОЧЛтЕЧЬ ТТМПМЛЬПР, та цттХОЧл ГХлЫ .И" ПОГЛЕЧЧРГО КЛСтЛда, тт с т Ртл тт,тз" меуэттттзт О т и тт т л то цт и Р с я 7 п ц т л С цл 1 т 1 О плцт ттттецттст НЛ ЧРт(ттогттт глттт тппп ст ил пуо чл тОт(Л Гтбсгттлттл 1 тття П ябо-О-ПО( Облотт( тп Т иПат(О тЛТТП.тжетттттт ПИтаЦЯ И Тт( ВЫЦтРПИЯ тОттт ОСттт Хола, На ВХОДЕ (яж.того каскада делгеля вк.чючен по схеме с общим эмиттером кчючевой транзистор,коллектор которого соединен с базей одинакового по типу проводимости транзистора в первом плече мультивибратора и через токо- ограничительный резистор с коллектором транзистора противоположного типа проводимости во втором плече мультивибратора, в базовой цепи которого включена времязадающая РС-цепь, база транзистора каждой схемы И через резистор соединена с коллекто 8ром транзистора в первом плече мультивибратора данного каскада делителя, коллектор - с базой дополнительного транзистора каскада старшего разряда через резистор и с 5 коллектором транзистора схемы И каскадамладшего разряда делителя, а у транзистора схемы И каскада самого младшего разряда - с выходом формирователя импульсов кварцевого генератора через резистор.380187 Составитель Л. Устинова Техред Т, Курилко Корректор М, Лейзерман Редактор Е. Герник Заказ 2319/1 Изд,1478 Тираж 482 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2