DE2233800B2 - Schaltung zur geringfügigen Erhöhung der Ausgangsfrequenz eines von einem Schwingkristall angetriebenen Impulsgenerators für eine zeitanzeigende Einrichtung - Google Patents

Description

benachbarten Teilerstufen des Kettenanfanges ein io sen Ausgang über je einen Schalter an die Eingangs-Sperrglied liegt, das über ein Flipflop von einer klemme der ersten, zweiten bzw. dritten Teilerstufe in der Kette ausgewählten Teilerstufe durch ein gelegt werden kann. Durch die pro Sekunde auftre-Schaltsignal einschaltbar und von einer anderen tenden Impulse am Ausgang der letzten Teilerstufe in der Kette ausgewählten Teilerstufe abschaltbar wird jeweils das Flipflop gesetzt, wodurch der aus ist, dadurch gekennzeichnet, daß das 15 dem Oszillator oder einer Teilerstufe austretende und Sperrglied (29) und die ihm vorgeschaltete Teiler- am einen Eingang des UND-Gliedes erscheinende stufe (C 2) durch eine Verbindung mit einem wei- Impuls gesperrt wird und nicht weiter die Zählkette teren Sperrglied (28) überbriickbar sind, dem ein durchlaufen kann. Mit dieser Eingangsklemme des weiteres Schaltsignal (Q) des Flipflops (24) zu- UND-Gliedes ist die RückstelleingangsKierume des führbar ist, das zu dem das erste Sperrglied (29) 20 Flipflops verbunden, das daher vom ausgesperrten einschaltenden Schaltsignal (Q") komplementär ist Impuls wieder zurückgestellt wird. Wenn also der (Fig. 2). Kristall des Oszillators eine Eigenfrequenz von

2. Schaltung nach dem Anspruch 1, dadurch 16 388 Hz aufweist, kann die soweit beschriebene gekennzeichnet, daß der einen Eingangs- Untersetzerschaltung derart auf die zeitanzeigende klemme (S) des Flipflops (24) ein UND-Glied (26) 25 Einrichtung einwirken, als ob die Eigenfrequenz des vorgeschaltet ist, bei dem eine Eingangsklemme Kristalls nur 16 387 Hz oder noch einzelne Hertz \veüber einen Negator (27) am Eingang (A) der vor- niger betragen würde. Es besteht dabei keine Sch wiegeschalteten Teüerstufe (C 2) angeschlossen ist rigkeit, die verschiedenen Umschalter am Ein- und und mindestens eine weitere Eingangsklemme ein Ausgang der ersten drei Teilerstufen so einzustellen. Schaltsignal (z. B. F, H) aus einer nachgeschal- 3° als ob der Oszillatoikreis die ideale Frequenz von teten Teilerstufe (z.B. C3,C6) empfängt (Fig.2). 16 384 Hz abgeben würde, auf die die Zählkette ein-

3. Schaltung nach dem Anspiuch 2, dadurch gestellt ist. Bei der Eigenfrequenz von 16 388Hz gekennzeichnet, daß der die Anzei -e-Einrichtung wären also insgesamt 4 Impulse/sec zu unterdrücken. (23) betätigenden Teüerstufe (ClS) der Kette Bei einer ähnlichen Untersetzerschaltung, die in zwei weitere Teüerstufen (C 17 und C18) nach- 35 derselben Auslegeschrift erläutert ist, bildet die Ausgeschaltet sind, deren Ausgangssignal (K oder L) gangsklemme des Oszillatorkreises zugleich die eine wahlweise an die Setzeingangsklemme (5) eines Eingangsklemme des sperrenden UND-Gliedes und zweiten Flipflops (25) heranfühlbar ist, dessen ist ebenfalls mit der Rückstelleinguigsklemme des Ausgang (N) an einer weiteren Eingangsklemme Flipflops verbunden, dessen Ausgangsklemme mit der des UND-Gliedes (26) liegt, und daß das zweite 40 zweiten Eingangsklemme des sperrenden UND-Glie-Flipflop (25) vom einsetzenden Schaltsignal (Q) des in Verbindung steht. Der setzenden EingangszurücksteHbar ist (F i g. 2). klemme des Flipflops ist jedoch ein Schalter vorgeschaltet, von dem wahlweise das Ausgangssignal einer der drei Teüerstufen zum Flipflop weitergeleitet wird.

45 Durch diese Maßnahme kann aus der geteilten Impulsfolge nicht nur alle Sekunde, sondern auch alle halbe bzw. Vierielsekunde ein Impuls herausgenom-

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erhö- men werden. Praktisch ist bei dieser abgeänderten hung der Ausgangsfrequenz eines Impulsgenerators Ausführungsform die Einwirkung auf die zeitanzeifür den Antrieb einer zeitanzeigenden Einrichtung, in 5° gende Einrichtung dieselbe wie bei der zuerst erläuder an einem von einem Schwingkristall gesteuerten terten.

Oszillatorkreis eine Kette aufeinanderfolgender Tei- Grundsätzlich ist die Anwendung der bekannten

lerstufen angeschlossen ist und zwischen zwei benach- Schaltung nur dann möglich, wenn der Quarz eine harten Teüerstufen des Kettenanfanges ein Sperrglied Eigenfrequenz aufweist, die höher als die Sollfrequenz liegt, das über ein Flipflop von einer in der Kette aus- 55 ist. Dann können aus der Reihe aufeinanderfolgender gewählten Teüerstufe durch ein Schaltsignal ein- Impulse, die den OszUlatorkreis oder eine der Teilerschaltbar und von einer anderen in der Kette ausge- stufen verlassen, pro Sekunde ein oder einigs wenige wählten Teüerstufe abschaltbar ist. Impulse herausgenommen, d. h. unterdrückt werden.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 946 166 ist Falls aber der Kristall eine Eigenfrequenz unterhalb eine Schaltung bekannt, bei der der Kristalloszillator 60 der Sollfrequenz, z. B. von 16 383 Hz hat, also ein von einem Umschalter entweder an die erste Teiler- Hertz zu langsam ist, bietet sich keine Maßnahme stufe oder an die eine Eingangsklemme eines UND- an, um die Impulsfolge um einen Impuls pro Se-Gliedes angeschlossen werden kann. Die Ausgangs- künde zu vergrößern, also auf 16 384 Hz zu erhöhen klemme der ersten Teüerstufe, die z. B. eine bistabile und dadurch die ideale Frequenz zu erreichen. Kippschaltung sein kann, wird von einem Umschalter 65 Eine etwas zu geringe Eigenfrequenz des Schwingentweder mit der nachfolgenden Teüerstufe oder mit kristalle, der den Oszülatorkreis antreibt, läßt sich der einen Eingangsklemme des UND-Gliedes ver- bei der Massenherstellung von Armbanduhren niebunden. Entsprechendes gilt für die Ausgangsklemme mais ausschließen. Auch Temperaturschwankungen

und Alterung können dazu führen, daß die Eigenfrequenz In unerwünschter Weise unter die Sollfrequenz von 16 384 Hz absinkt.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 548 081 ist bekannt, zum beschleunigten Weiterbewegen der angezeigten Zeit, also des Minuten- oder Stundenzeigers, eine oder mehrere Gruppen von binären Zählern zu überbrücken, damit z. B. die den Oszillatorkreis verlassenden Impulse, die je Sekunde erscheinen, direkt dem Minutenzähler zugeleitet werden können. Für eine solche Überbrückung von Abschnitten einer Zählkette sind mehrere Schalter vor^ gesehen. Der Minutenzeiger läuft nach der Betätigung eines Schalters praktisch als Sekundenzeiger Schalter S2 zu einer weiteren Kette von Teilerstufen 12. Die Leitung 15 und der normalerweise offene Schalters! der Neberischlußschaltung sind auch mit der Kette der Teilerstufen 12 verbunden, von deren Signalen eine Anzeige-Einrichtung 13 angetrieben wird; diese Signale werden ferner einer Korrektur-Steuereinheit 14 zugeleitet, von der die Stellung der Schalter Sl und S2 festgelegt wird. Wie beachtet sei, nehmen diese Schalter zueinander komplementäre Lagen ein; wenn also der Schalter S 2 geschlossen is^f, ist der Schalter S1 geöffnet und umgekehrt. Normalerweise ist der Schalter S 2 geschlossen.

Wenn die Pulse aus dem Oszillator IC durch die Kette der Teilerstufen 11, 12 hindurchgehen, wird

um. Nach der Betätigung eines anderen Schalters, 15 ihre Frequenz In jeder Stufe halbiert. Falls also die durch die_ andere Zählstufen überbrückt werden, wird Oszillatorfrequenz 16 384 Hz beträgt und die Ein

gangsfrequenz der Anzeige-Einrichtung 13 1 Hz sein soll, dann sind 14 Teilerstufen erforderlich. Die Anzeige-Einrichtung 13 kann beispielsweise mit einem schrittweise schaltenden Elektromotor versehen sein, der in Abhängigkeit vom Signal der letzten Teilerstufe einen Zeiger je Sekund« um einen Schritt vorrückt.

Bei einem Kristall, der so ausgelegt ist, daß er mit einer Nennfrequenz von 16 384Hz schwingen soll, bringt ein Fehler von 1 Hz, wenn er also mit einer tatsächlichen Frequenz von nur 16 383 Hz oszilliert, ernste Folgen für die Anzeige des gesamten Zeitgebers mit sich. Da ein Tag 86 400 see hat, beträgt der

86
16

•400
■384

_._ ~ 5,3 sec/Tag.

der Stundenzeiger als Minuten- oder Sekundenzeiger angetrieben.

Diesen Überbrückungen von Zählstufen fällt die Aufgabe zu, die verschiedenen Zeiger einer Uhr umzufunktionieren, damit sie innerhalb einer verhältnismäßig kurzen Zeitspanne wieder an die Normalzeit angepaßt werden kann, falls sie zufällig einmal stehengeblieben sein sollte. Bei einer selchen Einstellung ist es völlig gleichgültig, ob die umfunktionierten Zeiger tatsächlich genau ihrer neuen Funktion entsprechen, also der Minutenzeiger genau sekundenweise weiterspringt. Da bei einer solchen Einstellung der Zeiger keine Genauigkeitsprobleme sichtbar werden, die mit der Eigenfrequenz des Schwingkristalls 3o Fehler zusammenhängen könnten, besteht kein Anlaß, diese bekannte Überbrückungsschaltung mit der zueist erläuterten Untersetzerschaltung in Zusammenhang zu bringen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde. die Frequenz des Ausgangssignals eines von einem Schwingkristall gesteuerten Oszillatorkreises bei einer zu geringen Eigenfrequenz des Kristalls geringfügig zu erhöhen, damit die zeitanzeigende Einrichtung su weitergeschaltet wird, als ob die Eigenfrequenz des Kristalls ideal wäre.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Sperrglied und die ihm vorgeschaltete Teilerstufe durch eine Verbindung mit einem weiteren Sperrglied überbrückbar sind, dem ein weiteres Schaltsignal des Flipflops zuführbar ist, das zu dem das erste Sperrglied einschaltenden Schaltsignal komplementär ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. so

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnung im folgenden näher erläutert. Es stellt dar

F i g. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild der logischen Schaltung,

F i g. 2 ein Blockschaltbild mit Einzelheiten der logischen Schaltung, die tatsächlich zur Anwendung kommen, und

Fig. 3 Impulsdiagramme zur Erläutefung der Arbeitsweise der logischen Schaltung nach der F i g. 2.

Ein Oszillator 10 gemäß Fig. 1 liefert ein Ausgangssignal mit einer Nennfrequenz von z. B.
16 384 Hz. Es wird einer Teilerstufe 11, die einen binären Zähler aufweist, und einer Nebenschlußschal- entspricht. Wenn die Wiederholungsrate der Korrektung aus einer Leitung 15 und einem Schalter Sl zu- 65 tür verdoppelt würde, würde die wirkliche Korrekgeführt. tür za 5,3 sec/Tag betragen, was ausreichend wäre,

Die von der ersten Teilerstufe 11 abgegebenen Si- um einen Kristall zu korrigieren, der mit einer Frecnale laufen über einen normalerweise geschlossenen quenz von 1 Hz unterhalb der Sollfrequenz schwingt.

der völlig unannehmbar ist.

Die vorgesehene logische Schaltung bewirkt nun, daß während einer vorgegebenen, zeitlichen Periode und bei einer vorbestimmten Wiederholungsrate eine der Teilerstufen überbrückt wird, wodurch die Oszillatorfrequenz während dieser Periode verdoppelt wird. Hierzu werden die Ausgangssignale der letzten Teilerstufe in die Korrektur-Steuereinheit 14 eingelassen, um die Wiederholungsrate festzulegen. Ein Signal aus der Mitte der Kette der Teilerstufen wird ebenfalls in die Korrektur-Steuereinheit eingeleitet, um die Zeitdauer vorzugeben, während der die Nebenschlußschaltung bei jeder Wiederholung wirksam wird.

Wenn angenommen sei, daß die Korrektur-Steuereinheit 14 in Intervallen von 4 see in Gang gesetzt wird und daß die Schalter Sl und S2 jeweils während einer Zeitdauer von vier Schwingungen des Oszillators 10 umgelegt sind, besteht ihre Wirkung während des Verlaufes eines Tages darin, daß

?⁶:A°^ . 2 = 43 200 Schwingungen 4

eingefügt werden, was einer Korrektur von

43 · 200
16-384

: 2.64 sec/Tag

In der Praxis können die Kristalle mit engeren Toleranzen als denen dieses Beispiels geschnitten werden, so daß einwandfreie Ergebnisse mit Korrekturschritt <;n von l,32sec/Tag erreicht werden können, wobei die restlichen Korrekturen mit Hilfe eines Trimmkondensators ausgeführt werden.

Die Fig. 2 zeigt Einzelheiten der Schaltung nach Fig. 1.

Ein Oszillator 20 speist eine Kette binärer Zähler, die Teilerstufen Cl bis C18 sind. Bei einer anderen Anordnung wird ein Oszillator 20 A verwendet, der über einen Zähler 2OB im die Kette der Teilerstufen Cl bis C18 angeschlossen werden kann;in einer derartigen Anordnung kann, ein kristallgesteuerter Oszillator angewendet werdeia, der die doppelte Nennfrequenz von 16 384 Hz besitzt. Die erste reguläre Teilerstufe 21 (bzw. Cl) ist über ein UND-Glied 29 und ein ODER-Glied 30 an die Kette der Teilerstufen C 3 bis ClS angeschlossen, die teils als einzelne Blöcke und teils zu mehreren gemeinsam als ein Block wiedergegeben sind. Ein im Nebenschluß liegendes UND-Glied 28 und das ODER-Glied 30 verbinden den Oszillator mit der Teilerstufe C 3. Die Ausgangssignale des Oszillators werden auch über eine Umkehrstuf e 27 zu einem der Zählung dienenden UND-Glied 26 ibertragen. Der Ausgang des Teilers C15 liegt an einer Anzeige-Einrichtung 23 und an den weiteren TdlerstufenClö, C17 und C18.

Alle Teilerstufen, die als bistabile Flipfiops ausgeführt sein können, sind kapazitiv miteinander gekoppelt, während die Tonichaltungen in unmittelbarer Verbindung miteinander stehen. Daher kann eine Zustandsänderung einer vorgegebenen Stufe nur von der nachfolgenden Stufe während der Zeitspanne abgetastet werden, in der diese Änderung tatsächlich gerade stattfindet.

Die Teilerstufen C16 bis C18, ein Flipflop 25, das UND-Glied 26 und ein Flipflop 24 bilden die Korrektur-Steuereinheit J 4 der Fig. 1. Wenn am Ausgang der Teilerstufe C15 ein Signal/ von 1 Hz austritt, dann hat das aus der Teilerstufe C17 austretende Signal die Frequenz von ¹U Hz und das aus der Teilerstufe C18 austretende Signal die Frequenz von VeHz. Wie bereits erläutert, entspricht die letztere einer Korrektur von l,32sec/Tag.

Mit Hilfe eines Wählschalters 31 kann eine Korrektur von 1,32 sec/Tag oder von 2,65 sec/Tag eingestellt oder jede Korrektur vermieden werden. Dieser Schalter ist über eine kapazitive Kopplung an eine Setzeingangsklemme S des Flipflops 25 angeschlossen. Die Ausgangsklemme des Flipflops 25 liegt an einer Eingangsklemme des UND-Gliedes 26, dessen andere Eingangssignale von den Teilerstufen C 3 (komplementär) und C 6 und nach der Invertierung vom Oszillator erhalten werden.

Im Hinblick auf den Wunsch, Strom zu sparen, wird der Strom begrenzt, wenn man die Kette der Teilerstufen abwärts verfolgt. Dementsprechend wird die Verzögerungszeit zum Setzen jeder Stufe fortschreitend vergrößert. Aus diesem Grunde hat sich das der Zählung dienende UND-Glied 26 als wünschenswert erwiesen. Bei den fortschreitenden Verbesserungen, die auf dem technologischen Gebiet der integrierten Schaltungen zu erwarten sind, ist es möglich, daß diese Torschaltung bei einer anderen Ausführungsform vermieden werden könnte. Eine etwas andere Zusammenstellung der Eingangssignale könnte z.B. für diese Torschaltung vorgesehen sein; das Kriterium besteht einfach darin, daß das Flipflop 24, dessen Setzeingangsklemme die Signale aus dem UND-Glied 26 empfängt, während einer Zeitspanne

to ausgelöst wird, in der ein Signal A (Fig. 3) sich auf einem niedrigen Niveau befindet, um dadurch unechte Signale zu vermeiden. Das Flipflop 24 empfängt ein Löscheingangssignal von der Teilerstufe C 4, und der Verlauf seiner Ausgangssignale ist als Si-

»5 gnal Q und ~Q der F i g. 3 zu entnehmen.

Das an der einen Ausgangsklemme des Flipflops 24 austretende Signal Q bildet ein Schaltsignal für das in der Überbrückung liegende UND-Glied 28 und ein Löschsignal für das Flipflop 25. Das Signal 5 an der Löschausgangsklemme des Flipflop stellt ein Schaltsignal für das UND-Glied 29 dar, so daß im Löschzustand des Flipflops 24 das Ausgangssignal des Oszillators über die Teilerstufe 21 (bzw. CI) das UND-Glied 29 und das ODER-Glied 30

a5 zur Teilerstufe C 3 gelangt.

Die Arbeitsweise der Anordnung nach der F i g. 2 versteht man am bester» in Verbindung mit den zeitlichen Auftragungen der Signale nach der Fig. 3. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die fortschreitend zunehmenden Vergrößerungen zum Setzen der Teilerstufen nicht gezeigt.

Das Signal A wird vom Oszillator abgegeben, während ein Signal Ά das Komplement darstellt, das dem UND-Glied 26 zugeführt wird. Ein Signal B tritt am Ausgang der Teilerstufe 21 (bzw. Cl) auf. Die übrigen Signale treten dort in der Schaltung der F i g. 2 auf, wo der entsprechende Buchstabe gezeichnet ist. Wie nun angenommen sei, ist das Flipflop 25 im Zeitpunkt i₀ gesetzt. Zur Zeit r, treten zugleich

die Signale auf hohem Niveau am Eingang des UND-Gliedes 26 auf, wodurch von ihm ein Signal C zum Setzen des Flipflops 24 abgegeben wird. Dies gibt wiederum das Signal Q zum Schalten des UND-Gliedes 28 bis zum Zeitpunkt f₂ ab, in dem es vom

Signal G aus der Teilerstufe C 4 gelöscht wird.

Während der Zeitspanne, in der das UND-Glied 28 eingeschaltet ist, werden die Signale aus dem Oszillator unmittelbar zur Teilerstufe C 3 übertragen, während die Signale aus der Teilerstufe 21 (bzw. Cl) vom abgeschalteten UND-Glied 29 blockiert sind. Wie aus dem Diagramm des Signals E hervorgeht, werden vier Pulse während eines Zeitintervalls, das normalerweise für zwei vorgesehen ist (vgl. Signal B), die Kette ab värts geleitet.

Dieser Einfluß wird durch die gesamte Kette getragen und besteht aus einer kleinen Kürzung dci Intervalle zwischen den Pulsen an der Anzeige-Ein richtung 23, die ausreichend ist, um ihren wirklichen, täglichen Durchlauf um 1,32 oder 2,65 see zv verlängern, je nachdem, ob der Wählschalter 31 die Teilerstufe C18 (Signal L) oder C17 (Signal K) ai das Flipflop 25 anschließt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche: der dritten Teüerstufe, der noch 11 weitere Teilerstufen als Zählkette nachgescbaltet sind. An der Ausgangsklemrae der letzten Teüerstufe werden dk Impulse in Einsekunden-Abständen entnommen und S einer zeitanzeigenden Einrichtung zugeleitet. Ferner ist die letzte Teüerstufe mit der Setzeingangsklemme eines Flipflops verbunden, dessen Ausgangsklerame über eine Sperrleitung an die andere Eingangsklerame des bereits genannten UND-Gliedes geführt ist, des-

1. Schaltung zur Erhöhung der Ausgangsfrequenz eines Impulsgenerator für den Antrieb
einer zeitanzeigenden Einrichtung, in der an
einem von einem Schwingkristall gesteuerten
Oszfllatorkreis eine Kette aufeinanderfolgender
Teilerstufen angeschlossen ist und zwischen zwei