DE2924927A1

DE2924927A1 - Elektronische uhr mit einem schrittmotor, versehen mit einer alarmeinrichtung

Info

Publication number: DE2924927A1
Application number: DE19792924927
Authority: DE
Inventors: Jean-Marcel Stampfli
Original assignee: Ebauches Electroniques SA
Current assignee: Ebauchesfabrik ETA AG
Priority date: 1978-07-11
Filing date: 1979-06-20
Publication date: 1980-01-24
Also published as: DE2924927B2; US4261050A; CH616554B; CH616554GA3; JPS5512499A; DE2924927C3

Description

Elektronische Uhr mit Schrittschaltmotor, versehen mit einer Alarmeinrichtunq

Wie in der amerikanischen Zeitschrift "Dsweler's Circular-Keystone, February 1977" Seite 119, Fig. 4 angegeben, verwenden mit Biner Alarmeinrichtung versehene elektronische Uhren im allgemeinen einen bipolaren Transistor als Leistungsausgangsstufe zur Steuerung der Alarmeinrichtung. Der bipolare Transistor üiird 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 integrieren, 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 E 010 von Microelectronic-Marin für eine Uhr mit Schrittmotor angegeben ist, die vier Transistoren für die Motorsteuerung allein schon eine Fläche von O,914 χ 2,032 mm, was etwas mehr als die Hälfte der Fläche des Chip von l,8O3 χ 2,O32 mm ausmacht.

Das Beispiel der oben erwähnten integrierten Schaltung E 010 zeigt, dass die Leistungstransistoren eine beträchtliche Fläche belegen, uenn sie in C-FlOS-Tachnologie realisiert werden. Anderseits muss, um das Aequivalent eines bipolaren Tranistars mit \l_rtr , = 100 raU zu realisieren, der Widerstand des Kanals Senke-Quelle des MOS-Transistors in der Grössenordnung von 70 Ohm sein. Solche Transistoren uiurden schon realisiert für die Steuerung des Schrittmotors.

F.s ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Anzahl der für die Steuerung dfjs Schrittmotors und des elektroakustischen Alarmuandlers notwendigen Leistungstransistoren zu vermindern, um Siliziumoberfläche zu sparen und die Integration

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der ganzen Uhrcänelektronik auf einem einzigen Chip zu ermöglichen. Eine u/eitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, Substratoberfläche einzusparen und die Anzahl der Verbindungen zur und 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 elektroakustischen Alarmwandlers, wobei das Alarmsteuersignal mit den Motorimpulsen verschachtelt ist.

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

Die Fig. 1 ein Blockschaltbild der elektronischen Schaltungen der erfindungsgemäseen Uhr, uelches 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·, 1', m¹, n¹ die für die Steuerung des Schrittmotors und des Alarmwendler notwendigen Signale 16, 17, 1B und 19 liefert. Diese Signale gelangen an Eingänge k, 1 m , η einer Steuerschaltung 4, welche an ihren Ausgängen a·, b¹, c'_f d¹, e¹, f die Ansteuersignale für die Steuerelektroden der Transistoren 5, 6, 7, 8, 9.und 10 liefert, welche die Auegangsschaltung bilden. Der Motor, dessen Spule 11 in Fig. 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 θ und die Klemme 21 mit dem gemeinsamen Punkt 14 der Transistoren 5 und 6 verbunden. Die Spule 12 gehört zum elektroakustischen Handler, von dem angenommen wird, dass er ein elektrodynamischer oder ein elektromagnetischer Wandler ist, dessen Steuer-

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kennlinie mit jener des Schrittmotors vergleichbar ist. Diese Spule ist an den Klemmen 21 und 22 der integrierten Schaltung angeschlossen. Die Klemme ist mit dem gemeinsamen Punkt 15 der komplementären Transistoren 9 und 10 verbunden. Die Klemme 21 ist also gemeinsam für den Rotor und den Alarmuandler. Die Transistoren 5, 6, 7 und 8 steuern den Motor und die Transistoren 5, 6, 9 und 10 den Alarmii/andler. 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 Leistungstransxstoren 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 Schaltung 1—4 der Uhr. Durch den Umstand, dass die Klemme 21 gemeinsam ist für die fflotorspule und die Wandlerspule, erlaubt die Schaltungsauslegung die Einsparung einer Ausgangsklemme. Weil nun die Leistungstransistoren Teil der integrierten Schaltung sind, werden die Ziuischenverbindungen auf ein Minimum reduziert und zwar auf drei Verbindungen zwischen den Spulen 11 und 12 und dun Klemmen 2C, 21 und 22 der intogriEirtßn Schaltung

In Bezug auf die Arbeitsweise der Ausgangsschaltung mit den Leistungstransistoren 5 -IO 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,IO V. Weil die Transistoren 5 und 6 gemeinsam sind für die Steuerung des Motors und des Alarmwandlers, gestattet es die Schaltung nach Fig. nicht, gleichzeitig mit den Motorimpulsen einen Alarm zu geben. Das Alarmsignal muss

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mit einer geeigneten Lorjik, z.B. der Steuerlogik 3 mit dun Motorimpulsen verschachtelt werden. Eine Schaltung, welche die Alarmimpulse bezüglich der Mo— torimpulse verschiebt, ist im Patentqesuch CH-No. 15 775/77 des Anmelders beschrieben.

Die Firj. 2 zeigt schematisch die von der Steuerlogik 3 gelieferten Motor- und Alarmsteuersignale. Das Signal 16 ist das Alarmkoinzidenzsignal mit einer DauBr T1. Das Signal 17 ist ein Tonfrequenzsignal, ζ.D. won 2048 Hz und ist für die Erregung des Alarmuandlers 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 Matorimpuls und das Signal 19 ein zujBitsr 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 Clotorimpulsen 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 T1.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Elektronische Uhr mit Schrittmotor, versahen mit einer Alarmeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Leistungstransistoren (5, 6} gemeinsam ist für die Steuerung des Schrittmotors (11) und jener des elektro-akustischen Alarmtaandlers (12), wobei das Alarmsteuersignal mit den Motorimpulsen verschachtelt ist.

2. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lei— stunqstransistoren (5, 6, 7, 8, 9, ID) C-NOS-Transistoren sind, und dass sie in der integrierten Schaltung der genannten Uhr und auf dem gleichen Chip ωΐβ diese enthalten sind.

3. Elektronische Uhr nach Anspruch 2, dadurch 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 Alarmuandler (12) ein elektro—dynamischer Wandler ist.

5. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Alarmuiandler ein elektromagnetischer Wandler ist.

6. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Alarmmandler ein piezo—elektrischer Wandler ist.

?. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass deren Ausgangsschaltung Leistungstransistoren (5, 6, 7, 8, 9, 10) aufweist, die in drei Transistorpaaren (5-6; 7-8; 9-1 θ) gruppiert sind, wobei jedes dieser Paare aus ζωβΐ komplementären Transistoren besteht,, uelche in Serie zwischen den positiven und den neagtiven Pol der Speisung geschaltet sind, dass dia Spule

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(11) des Motors über einen Anschluss (20) der integrierten Schaltung der Uhr am gemeinsamen Punkt (13) der Transistoren (7, 8) des zuzeiten Paares und über einen Anschluss (21) dar integrierten Schaltung am gemeinsamen Punkt (14) der Transistoren (5, 6) des ersten Paares angeschlossen ist, dass die Spule (12) dBS Wandlers zwischen dem mit dem gemeinsamen Punkt (14) der Transistoren (5, 6) des ersten Paares v/erbundenen 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 dar 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.

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