DE2924927C3

DE2924927C3 - Elektronische Uhr mit Schrittschaltmotor, versehen mit einer Alarmeinrichtung

Info

Publication number: DE2924927C3
Application number: DE2924927A
Authority: DE
Inventors: Jean-Marcel Le Landeron Stampfli
Original assignee: Ebauches Electroniques SA
Current assignee: Ebauchesfabrik ETA AG
Priority date: 1978-07-11
Filing date: 1979-06-20
Publication date: 1986-07-31
Also published as: CH616554GA3; DE2924927B2; US4261050A; DE2924927A1; JPS5512499A; CH616554B

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Uhr mit Schrittmotor, versehen mit einer Alarmeinrichtung, wobei der Schrittmotor Taktimpulse und die Alarmeinrichtung niederfrequenzte Steuerimpulse aus der integrierten Schaltung über Leistungstransistoren erhalten.

Wie in der amerikanischen Zeitschrift »Jeweler's Circular-Keystone, February 1977« Seite 119, Fig.4 angegeben, verwenden mit einer Alarmeinrichtung versehene elektronische Uhren im allgemeinen einen bipolaren Transistor als Leistungsausgangsstufe zur Steuerung der Alarmeinrichtung. Der bipolare Transistor wird durch ein von der integrierten Schaltung der Uhr abgegebenes Signal angesteuert, er ist aber nicht in der integrierten Schaltung enthalten, weil er nicht in C-MOS-Technologie realisiert ist

Es wäre interessant, diese Komponente auf dem Uhrenchip zu intergrieren, was eine Zeiteinsparung bei deren Montage ergäbe und zur Verminderung der Anzahl der Verbindungen zwischen der integrierten Schaltung und der außerhalb dieser vorhandenen Komponenten, wie z. B. der Motor und der Alarmwandler beitrüge. Jedoch beanspruchen, wie dies in den Spezifikationen der in C-MOS-Technologie realisierten integrierten Schaltung EOlO von Microelectronic-Marin für eine Uhr mit Schrittmotor angegeben ist, die vier Transistoren für die Motorsteuerung allein schon eine Fläche von 0,914x2,032 mm, was etwas mehr als die Hälfte dtr Fläche des Chip von 1,893x2,032 mm ausmacht.

Das Beispiel der oben erwähnten integrierten Schaltung EOlO zeigt, daß die Leistungstransistoren eine beträchtliche Fläche belegen, wenn sie in C-MOS-Technologie realisiert werden. Anderseits muß, um das Äquivalent eines bipolaren Transistors mit VcEsat= 100 mV zu realisieren, der Widerstand des Kanals Senke-Quelle des MOS-Transistors in der Größenordnung von 70 Ohm sein. Solche Transistoren wurden schon realisiert für die Steuerung des Schrittmotors.

Aus der »Goldschmiede-Zeitung« Nr. 4, 1977, S. 132, 134 ist eine elektronische Quarzuhr mit einer Alarmeinrichtung bekannt. Jedoch wird die Alarmeinrichtung durch einen selbstschwingenden Oszillator gesteuert, welcher einen bipolaren Transistor enthält, der außerhalb der integrierten Schaltung der Uhr eingebaut ist, so daß die elektronische Schaltung der genannten Uhr keine gemeinsame Leistungstransistoren für die Steuerung des Schrittmotors und der Weckeinrichtung enthält.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Anzahl der für die Steuerung des Schrittmotors und des elektroakustischen Alarmwandlers notwendigen Leistungstransistoren zu vermindern, um Siliziumoberfläche zu sparen und die Integration der ganzen Uhrenelektronik auf einem einzigen Chip zu ermöglichen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, Substratoberfläche einzusparen und die Anzahl der Verbindungen zwischen der integrierten Schaltung und den Elementen außerhalb dieser Schaltung sowie die Anzahl der Ausgangsklemmen der integrierten Schaltung zu vermindern.

Zur Erreichung dieses Zieles zeichnet sich die erfindungsgemäße Uhr dadurch aus, daß mindestens ein Teil der Leistungstransistoren gemeinsam ist für die Steuerung des Schrittmotors und jener des elektro-akustischen Alarmwandlers und daß die Leistungstransistoren auf dem gleichen Chip wie die integrierte Schaltung der Uhr enthalten sind, wobei die niederfrequenten Steuerimpulse mit den Taktimpulsen verschachtelt sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

die Fig. 1 ein Blockschaltbild der elektronischen

Schaltungen der erfindungsgemäßen Uhr, welches das System der Leistungstransistoren veranschaulicht; und die

Fig.2 ein Impulsschaubild zur Erläuterung des Prinzips der Ansteuerung der Leistungstransistoren.

In der Schaltung nach Fig. 1 speist ein Quarzoszillator 1 eine Frequenzteilerkette 2, deren Ausgangssignale eine Steuerlogik 3 ansteuern, welche an ihren Ausgängen k', /', m\ n' die für die Steuerung des Schrittmotors und Alarmwandlers notwendigen Signale 17, 17, 18 und 19 liefert Diese Signale gelangen an Eingänge k, I, m, η einer Steuerschaltung 4, welche an ihren Ausgängen a', b', c', d', e\ /"'die Ansteuersignale für die Steuerelektroden der Transistoren 5,6,7,8,9 und 10 liefert, welche die Ausgangsschaltung bilden. Der Motor, dessen Spule 11 in F i g. 1 gezeigt ist, ist über die Klemmen 20 und 21 mit der integrierten Schaltung verbunden. Die Klemme 20 ist mit dem gemeinsamen Punkt 13 der komplementären Transistoren 7 und 8 und die Klemme 21 mit dem gemeinsamen Punkt 14 der Transistoren 5 und 6 verbunden. Die Spule 12 gehört zum elektroakustischen Wandler, von dem angenommen wird, daß er ein elektrodynamischer oder ein elektromagnetischer Wandler ist, dessen Steuerkenniinie mit jener des Schrittmotors vergleichbar ist. Diese Spule ist an den Klemmen 21 und 22 der integrierten Schaltung angeschlossen. Die Klemme 22 ist mit dem gemeinsamen Punkt 15 der komplementären Transistoren 9 und 10 verbunden. Die Klemme 21 ist also gemeinsam für den Motor und den Alarmwandler. Die Transistoren 5, 6, 7 und 8 steuern den Motor und die Transistoren 5, 6, 9 und 10 den Alarmwandler. Folglich sind die Transistoren 5 und 6 gemeinsam für den Motor und den Wandler. Diese Auslegung erlaubt also zwei Leistungstransistoren einzusparen und die Steuerung der Spulen 11 und 12 mit sechs Leistungstransistoren anstelle von acht auszuführen. Aus dem Wegfall von zwei Leistungstransistoren ergibt sich eine beträchtliche Einsparung an Chipoberfläche. Die in C-MOS-Technologie realisierten Ausgangstransistoren 5—10 können daher auf demselben Chip integriert werden wie die übrigen elektronischen Schaltungen 1—4 der Uhr. Durch den Umstand, daß die Klemme 21 gemeinsam ist für die Motorspule und die Wandlerspule, erlaubt die Schaltungsauslegung die Einsparung einer Ausgangsklemme. Weil nun die Leistungstransistoren Teil der integrierten Schaltung sind, werden die Zwischenverbindungen auf ein Minimum reduziert, und zwar auf drei Verbindungen zwischen den Spulen 11 und 12 und den Klemmen 20,21 und 22 der integrierten Schaltung.

In bezug auf die Arbeitsweise der Ausgangsschaltung mit den Leistungstransistoren 5 — 10 ist ersichtlich, daß jede Spule durch eine aus vier Transistoren gebildete Brücke gespeist wird. Diese Brückenschaltung ermöglicht, daß die Spulen 11 und 12 mit einer Spitzen-zu-Spitzenspannung angesteuert werden, deren Wert zweimal die Speisespannung beträgt. Bei einer Speisespannung von 1,55 V beträgt also die Spitzen-zu-Spitzenspannung an den Klemmen jeder dieser Spulen 3,10 V. Weil die Transistoren 5 und 6 gemeinsam sind für die Steuerung eo des Motors und des Alarmwandlers, gestattet es die Schaltung nach Fig. 1 nicht, gleichzeitig mit den Motorimpulsen einen Alarm zu geben. Das Alarmsignal muß mit einer geeigneten Logik, z. B. der Steuerlogik 3 mit den Motorimpulsen verschachtelt werden. Eine b5 Schaltung, welche die Alarmimpulse bezüglich der Motorimpulse verschiebt, ist im Patentgesuch CH-No. 15 775/77 des Anmelders beschrieben.

Die F i g. 2 zeigt schematisch die von der Steuerlogik 3 gelieferten Motor- und Alarmsteuersignale. Das Signal 16 ist das Alarmkoinzidenzsignal mit einer Dauer Tl. Das Signal 17 ist ein Tonfrequenzsignal, ζ. Β. von 2048 Hz, und ist für die Erregung des Alarmwandlers bestimmt. Das Signal 23 stellt einen Alarmimpulszug mit der Dauer Ta dar, wie er von der Logik 3 erhalten wird. Das Signal 18 ist ein erster Motorimpuls und das Signal 19 ein zweiter Motorimpuls für die Steuerung des Motors. Diese Motorimpulse haben eine Dauer Ti und sind um die Dauer T gegeneinander in der Zeit verschoben. Das Signal 24 ist die Kombination der Signale 18 und 19. Das Schaubild zeigt, daß das den Alarm ansteuernde Signal 23 nur zwischen den Motorimpulsen für die Steuerung des Motors (Signal 24) erscheint Es ist klar, daß sich die Impulsalarmzüge der Dauer Ta in jedem Intervall der Dauer T zwischen aufeinanderfolgenden Motorimpulsen wiederholen bis zum Ende der Alarmdauer Ti.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronische Uhr mit Schrittmotor, versehen mit einer Alarmeinrichtung, wobei der Schrittmotor Taktimpulse und die Alarmeinrichtung niederfrequente Steuerimpulse aus der integrierten Schaltung über Leistungstransistoren erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Leistungstransistoren (5, 6) gemeinsam ist für die Steuerung des Schrittmotors (11) und jener des elektro-akustischen Alarmwandlers (12) und daß die Leistungstransistoren auf dem gleichen Chip wie die integrierte Schaltung der Uhr enthalten sind, wobei die niederfrequenten Steuerimpulse mit den Taktim- _: pulsen verschachtelt sind.

2. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, Dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungstransistoren (5, 6, 7,8,9,10) C-MOS-Transistoren sind.

3. Elektronische Uhr nach Anspruch 2, dadurch ₂<\ gekennzeichnet, daß die Anzahl der Anschlüsse (20, 21, 22) und die Anzahl der Verbindungen zwischen dem genannten Motor (11), dem genannten Wandler (12) und der genannten integrierten Schaltung drei beträgt.

4. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Alarmwandler (12) ein elektro-dynamischer Wandler ist.

5. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Alarmwandler ein elektromagnetischer Wandler ist.

6. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Alarmwandler ein piezoelektrischer Wandler ist.

7. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß deren Ausgangsschaltung Leistungstransistoren (S, 6, 7, 8, 9, 10) aufweist, die in drei Transistorpaaren (5—6; 7—8; 9—10) gruppiert sind, wobei jedes dieser Paare aus zwei komplementären Transistoren besteht, welche in Serie zwischen dem positiven und dem negativen Pol der Speisung geschaltet sind, daß die Spule (11) des Motors über einen Anschluß (20) der integrierten Schaltung der Uhr am gemeinsamen Punkt (13) der Transistoren (7,

8) des zweiten Paares und über einen Anschluß (21) der integrierten Schaltung am gemeinsamen Punkt (14) der Transistoren (5, 6) des ersten Paares angeschlossen ist, daß die Spule (12) des Wandlers zwischen dem mit dem gemeinsamen Punkt (14) der Transistoren (5, 6) des ersten Paares verbundenen Anschluß (21) und einem mit dem gemeinsamen Punkt (15) der Transistoren (9,10) des dritten Paares verbundenen Anschluß (22) der integrierten Schaltung angeschlossen ist und daß der mit dem gemeinsamen Punkt der Transistoren (5, 6) des ersten Paares verbundene Anschluß (21) und das erste Paar von Transistoren gemeinsam sind für den Motor und den Alarmwandler.