Электронные часы Советский патент 1974 года по МПК G04G3/00 

Р1зоб ретение относится к области приборостроения, в частности к кварцевым часам, предназначенным для измерения и индикации текущего времени.

В известных электронных часах применяются делители частоты на полевом транзисторе с изолированным затвором, причем входная емкость Т1ранзистора образует «память каскада. При делении имиульсов низкой частоты вследствие раз-ряда входной емкости в известных делителях нарушается нормальный режим работы.

В предложенных часах для компенсации потерь энергии входной емкости каскадов деления низкой частоты управляющий электрод транзистора каждого из этих каскадов соединен с одной стороны, со входом второго усилителя и с другой сто|роны - с геиератоipoM более высокой частоты, чем частота данного делителя, через второй электронный нереключатель, управляемый вторым усилителем.

Кроме того, в качестве генератора высокой частоты могут быть использованы эталонный генератор или автономный генератор.

Па фиг. 1 приведена иринциг1иал1зная схема счетчика имиульсов со схемой комиенсации утечки зарядов входной емкости;

на фиг. 2 и 3 - В|ременные диаграммы работы предлагаемого устройства.

Схема (фиг. 1) состоит из однокаскадных усилителей на транзисторах Т, Ti, и Г с конденсаторами Сь С4, Си, двухкаскадных усилителей на транзисторах Т, TS и Те,, T с конденсаторами Со и Сб. Вход и выход усилителя на транзисторах TZ, TS связаиы соответственно с выходом усилителя на транзисторе Ti и со входом схемы па транзисторе Ti, причем выход последнего усилителя связан со входом усилителя на Т1ранзисторе Г). Эти Т1ри усилителя подключены к источнику 5i периодического напряжения траиециевидной формы, которое подлежит пересчету.

Вход усилителя па транзисторе Т соединен с управляющим электродом транзистора T, а выход транзистора Гв - со входом усилителя на транзистО|рах Т, Тт. Усилители с транзисторами подключены к источнику 82 периодического напряжения Up трапециевидной формы. Частота импульсов L намного иревьпнает частоту пересчитываемых импу.тьсов Ь,.. Напряжение U,, может быть получено на выходе эталонного генератора, на выходе предыдущей ступени, а также при помощи независимого генератора.

Пересчетная декада работает следующим образом.

Предположим, что в момент /i конденсатор Ср, образуемый входной емкостью транзисто ра Т.1, заряжен, вследствие чего транзистор Ti, находится в открытом состоянии, а транзистор Г - в закрытом. Первый импульс Ji напряжения Ln источника 5) после момента t (см. фиг. 2), переводит в проводящее состояние транзистО|р Го и разряжает конденсатор Ср че|рез транзисто ры TZ и Гз (см. потенциальную кривую IJm на фиг. 2). Ввиду того, что крутизна характеристики транзистора TZ выбрана меньше крутизны транзистора Ti,, разряд конденсатора Ср Т|ребует большего времени, чем длительность фронта и импульса UQ. Поэтому в точке IV напряжение на выходе равно нулю, и, следовательно, не будет никакого напряжения Us на выходе 5 нересчетной схемы до следующего имиульса iz напряжения L/O. В результате этого транзистор TI находится в состоянии проводимости, транзистор TZ закрыт, а в точке П появляется иа риженпе, и копденсатор Ср вновь заряжается. К|рутизна транзистора Гз меньше крутизны транзистора Т:,, поэтому заряд конденсатора требует больше времени, чем го, что обеспечивает появление импульса напряжения Us на выходе S (кривая /7iv на фиг. 2). Таким образом на выходе S появляется один импульс нап|ряженпя Us на каждые два импульса напряжения /о источника 5ь следовательно, частота этого источиика окажется разделенной надвое. Пз временных диаграмм на фиг. 2, представляюш,их эволюцию во времени потенциала в точках I, П, П1 и IV пересчетного контура, видно, что конденсатор Ср является не только источником потенциала управления транзистора Ti,, а кроме этого формирует память пересчетной схемы, позволяюш,ую блокпровать транзпстор Т, что является решающим элементом для получения выходных импульсов Uf, с расчетом одного такого импульса на каждые два полученных импульса Оо. Эта пересчетная ступень образует, следовательно, двоичиую м ресчетную Как описано выше, транзистор Т/, остается открытым только в том случае, если потенциал управления, которым его снабжает конденсатор Ср, превышает его собственное пороговое напряжение. Однако заряд конденсатора Ср. как и всех других конденсаторов, уменьшается в течение времени вследствие тока утечки, и, в частности (ввиду того, что мы имеем дело со входной елпсостью транзистора Ti, являющегося частью интегральной схемы), вследствие обратного тока перехода. Поте|ря электрпческого заряда становится значительной, когда частота пересчитываемого сигнала относительно низка, а окружаю,щая температура - высока (обратный ток перехода увеличивается экспоненциально с увеличением абсолютиой температуры). В этом случае пересчетпая ступень, состоящая из одной лишь верхней части схемы па фиг. 1, не работает. Па фиг. 3 иоказано, как изменяется за;)яд емкости Ср в зависимости от времени (диаTjiaMMa Lni), когда к пе)ресчетпо ; ступени промежуточной частоты прсдьявллстся требование пересчитать сигнал на относительно низких частотах, примерпо в несколько ге1)ц (диаграмма Lo). В данном: случае видно, что емкость Ср разрядилась до того, как следующий импульс напряжения Uo достпгнет схемы пересчета. Поэтому транзистор T.i, открывшийся на мгновение, снова заиирается в момент появления этого имиульса, и, следовательно, на выходе пересчетной ступенп появляется один импульс па каждый входной импульс, а не один и.мпульс на два входных. Пз-за этого в предлагаемом устройстве пересчетная схема дополнена устройством, обеспечивающим ненрерывную подачу питания в конденсатор Ср в течение всего периода времени, когда он должен оставаться заряженным. Это необходимо для того, чтобы обес; ечить функциоппрование пересчетпой схемы. Питание должно быть только до тех пор, пока уровень заряда конденсатора Ср превосходпт известное условное значение. Усилитель с одним транзистором Т и конденсатором Cg и усилитель с двумя транзисторами Тд и T и конденсатором Се иредназначены для выполнення этих требований. Усилитель с одним транзистором Ту и конденсатором Сб управляется непосредственно папряжеппе.м, посылаемым на конденсатор Cs, с которым связан вход транзистора 75. При этом транзистор TS насыщен только в том случае, ес.ти напряжение конденсатора Ср превосходит пороговое напряжение. Так, когда конденсатор Ср заряжен, модулирующий электрод транзистора Те, заземляется через транзистор Гэ, и транзистор Т остается закрыт. В то время, как напряжение в точке V остается на нуле, в точке VI появляется сигнал частоты, соответствующий сигналу источника 2. Транзистор Гт открывается в ответ на каждый импульс, полученный из So, поэтому конденсатор Ср заряжается периодически в момент каждого импульса от 1сточника Sz (кривая /7jjj фиг. 3). В тех случаях, когда источник 52 образован эталонным генератором часов или предыдущей пересчетной схемой, имиульсы обоих источников S и 52 являются синхронными. Этого может не быть, если источник 52 совершенно независим. В этом случае функционирование устройства обес 1еч 1вается при условии, что создаваемые источником 52 импульсы имеют более пологие , чем пмпульсы от источппка 5i. Предмет и з о б р е т е н и я 1. Электронные часы, содержан ие эталон времени, иапример кварцевый генератор, делитель частоты и индикаторное устройство, выполненные в впде интегральной схемы с носледовательно включеишям;: кап адами, каждый из которых имеет , с:1 алов ил полевом транзисторе; входная емкость которого образует «измять каскада, а уиравляЮ1ЦИЙ электрод траизистора каждого каскада соединен через иервый электронный переключатель с выходом иредыдущего каскада для заряда и входной емкости с частотой делителя, отличающиеся тем, что, с целью компенсации потерь энерг:и входной емкости каскадов деления низкой частоты, управляющий электрод транзистора каждого из

атих каскадов соединен с од11он стороны со в -;одом BT(Miori) усилителя и с дрхтой стороны- с генератором более высокой частоты, чем частота данного делителя, через второй электронный переключатель, управляемый вторым усилителем.

2.Часы ио п. 1, о т л и ч а ю 1.Ц и е с я тем, что в качестве генератора :::соко; ч;:ст.л-ы использован эталонньи retiepaTop.

3.Часы ио п. 1, отличающиеся тем, что в качестве геие;татора высокой частоты использован автономньп генератор.

,. I/

;-Г-Г ..Г---J -rJ t lL JV-J J о |т: т::7

ЛГ

г

7