Кварцевые электронные часы с термокомпенсацией

 

Изобретение позволяет повысить чувствительность термокомпенсации кварцевого генератора электронных часов. Кварцевые часы содержат высокочастотный кварцевый генератор 1, программируемый делитель 2 частоты, делитель 3 частоты с постоянным коэффициентом деления, счетчики 4, 7 и 10 импульсов, цифровой индикатор 5, кварцевый генератор 6, элемент И 8 и делитель 9 частоты. Введение формирователей 11 и 21 заднего фронта импульсов, элемента НЕ 12, элементов И 13 и 25, сумматоров 14 и 22, оперативных запоминающих устройств 15 и 19, элемента ИЛИ 16, RS-триггера 17, реверсивного счетчика 18, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, датчиков 23 и 28 кода номинального коэффициента деления и кода числа интервалов , компаратора 24, RS-триггера 26 и элемента 27 задержки повьшает чувствительность термокомпенсации кварцевого генератора часов. 2 ил. & (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU, 13669 5 пи 1 С 04 С 3 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3930563/24-21 (22) 16. 07. 85 (46) 15.01.88. Бюл. ¹ 2 (71) Научно-исследовательский институт часовой промышленности (72) М.З.Короткина, А.И.Речаник и В.А.Лватов (53) 68!.317 (088.8) (56) Патент Великобритании

В !450464, кл. G ЗТ, 1974.

Патент Швейцарии ¹ 615559, кл. G 04 G 5/00, 1980. (54)- КВАРЦЕВЫЕ ЗЛЕКТРОННЪ|Е ЧАСЫ С

ТЕРМОКОМПЕНСАЦИЕЙ (57) Изобретение позволяет повысить чувствительность термокомпенсации кварцевого генератора электронных часов. Кварцевые часы содержат высокочастотный кварцевый генератор 1, программируемый делитель 2 частоты, делитель 3 частоты с постоянным коэффициентом деления, счетчики 4, 7 и 10 импульсов, цифровой индикатор

5, кварцевый генератор 6, элемент

И 8 и делитель 9 частоты. Введение формирователей 11 и 2| заднего фронта импульсов, элемента НЕ 12, элементов И 13 и 25, сумматоров 14 и 22, оперативных заноминающих устройств

15 и 19, элемента ИЛИ 16, RS-триггера 17, реверсивного счетчика 18, элемента ИСКЛВЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, датчиков 23 и 28 кода номинального коэффициента деления и кода числа интервалов, компаратора 24, RS-триггера

26 и элемента 27 задержки повьппает чувствительность термокомпенсации кварцевого генератора часов. 2 ил.

1366985

Изобретение относится к электронным часам с термокомпенсацией кварцевых генераторов.

Цель изобретения — повышение чувствительности термокомпенсации кварцевого генератора электронных часов.

На фиг.1 представлена функциональная схема кварцевых электронных часов с термокомпенсацией; на фиг.2— представлена температурно-частотная характеристика (ТЧХ ) основного и дополнительного кварцевых генераторов.

Кварцевые электронные часы содержат высокочастотный кварцевый генератор 1, программируемый делитель 2 частоты, делитель 3 частоты с постоянным коэффициентом деления, образующие первый делитель частоты, первый счетчик 4 импульсов, цифровой индикатор 5. кварцевый генератор 6 (с высоким температурным коэффициентом частоты), второй счетчик 7 импульсов, первый элемент И 8, делитель 9 частоты, третий счетчик

10 импульсов, первый формирователь

11 заднего фронта импульсов, элемент

НЕ 12, второй элемент И 13, первый сумматор 14, первое оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 15, элемент ИЛИ 16, RS-триггер 17, реверсивный счетчик 18, второе ОЗУ 19, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, второй формирователь 21 заднего фронта импульсов, второй сумматор 22, датчик

23 кода номинального коэффициента деления, компаратор 24, третий элемент И 25, D òðèããåð 26, элемент 27 задержки и датчик 28 кода числа интервалов.

Выход кварцевого генератора 1 сое. динен с первым входом программируемого делителя 2, выход которого соединен соответственно с входом разрешения программируемого делителя 2, входом второго формирователя 21 и входом делителя 3, выход которого соединен соответственно с входом формирователя 11, входом элемента

НЕ 12, первым входом второго элемента И 13, входом разрешения второго

ОЗУ 19, входом элемента 27 задержки и входом первого счетчика 4, выход которого соединен с цифровым ин" дикатором 5, выход кварцевого генератора 6 соединен соответственно с первым входам элемента И 8 и счет5

11

ЗО

55 ным входом счетчика 7, выход переполнения которого соединен соответственно с входом блокировки счетчика 7 и вторым входом элемента И 8, третий вход которого соединен с выходом элемента НЕ 12, выход формирователя

11 соединен соответственно с R †входом счетчика 7, входом разрешения

ОЗУ 15, R-входом счетчика 10, R-входом RS-триггера 17, входом разрешения реверсивного счетчика 18 и R-вхо дом делителя 9, счетный вход которого соединен с выходом элемента И 8, выход делителя 9 соединен со счетным входом счетчика 10, выход переноса которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 16, второй вход которого соединен с выходом сигнала переноса сумматора 14, первый вход которого соединен с выходом элемента И 13, второй вход которого соединен с информационным выходом счетчика 10 и первым входом компаратора 24, второй вход которого соединен с нулевой шиной, выход сумматора 14 соединен с входом ОЗУ 15, выход которого соединен с вторым входом суммато- . ра 14, инверсный выход компаратора

24 соединен с первым входом элемента И 25„ второй вход которого соединен с выходом элемента 27 задержки, выход элемента И 25 соединен с

С-входом D-триггера 26, выход которого соединен с третьим входом элемента ИЛИ 16, и R-входом D-тригrе— ра 26, D-вход которого соединен с инверсным выходом RS-триггера 17, S-вход которого соединен с выходом переноса реверсивного счетчика 18, вход выбора знака которого соединен с прямым выходом RS-триггера 17 и входом выбора знака ОЗУ 19, информационный вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика 18, счетный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 16, вход занесения реверсивного счетчика 18 соединен с выходом датчика 28 кода, вы ход формирователя 21 соединен с входом стирания ОЗУ 19, первый выход которого соединен с входом переноса сумматора. 22 и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, вторые входы которого соединены с вторыми выходами ОЗУ 19, выход датчика 23 кода номинального коэффициента деления соединен с первым входом сумматора 22, второй вход которого соединен с вы66985 4

1

fo т ,м — —— т о

3 1З ходами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, выход сумматора 22 соединен с входом . занесения программируемого делителя 2, входы датчиков 23 и 28 являются соответственно первым и вторым входами устройства.

Генератор 1 снабжен кварцевым резонатором, имеющим ТЧХ в виде кубической параболы, генератор 6 снабжен резонатором с высоким температурным коэффициентом частоты, имеющим квадратичную ТЧХ.

Рабочий диапазон температур для генераторов 1 и 6 выбран так,что их

ТЧХ являются линейными внутри диапазона. Цена деления шкалы ТЧХ генеДСО ратора 1 -- - -. — — допустимая величи о на относительного изменения частоты генератора I в рабочем диапазоне температур.

Такое изменение частоты генератора 1 согласно фиг.2 эквивалентно относительному изменению частоты гене3йт ратора 6 ††-- . Цена деления шкалы

Йт рабочих температур Т вЂ” это величина изменения температуры, которая вызывает уход частоты генератора 1 на величину .af,.

Известно, что частоту f генератора 1 можно корректировать при ее изменении на величину не менее чем на один импульс за время, предшествующее моменту внесения коррекции, т.е. выполняется следующее равенство: о (о + !) о о о

1=

Следовательно, внесение коррекции проводится при изменении температуры на К интервалов йТ.

Поскольку согласно фиг.2 uf пропорционально nf, выполняется и т такое условие:

l5

f

ОЗУ 19 в сумматор 22 осуществляется в дополнительном коде.

Устройство работает следующим образом.

Задний фронт сигнала переноса делителя 3 частоты через формирователь 11 обнуляет счетчик 7, делитель

9, счетчик 10, RS-триггер 17, из датчика 28 в счетчик 18 и с выхода сумматора 14 в ОЗУ 15 записывается код числа. Сигнал "О" с прямого выхода RS-триггера 17 по входу выбора

1 знака реверсивного счетчика 18 устанавливает этот счетчик в режим вычитания, поступив на вход выбора знака ОЗУ 19 он не может быть записан в ОЗУ до прихода сигнала разIt решения записи. Сигнал "1 с инверсного выхода RS-триггера 17 по

D-входу подготавливает D-триггер 26 к переключению. После окончания сигнала заднего фронта ОЗУ 15 и 19 переходят в состояние считывания, а на входе элемента И 8 через элемент НЕ 12 появляется разрешающий потенциал. В этом случае импульсы генератора 6 начинают заполнять счетчик 7, как только количество поступивших в счетчик 7 импульсов достигает величины емкости этого счетчика, сигнал с выхода переноса счетчика 7,во-первых, по блокирующему (СЕ) входу блокирует счетчик 7, а, вовторых, в качестве сигнала разреше:ния поступает на вход элемента И 8.

После этого импульсы генератора 6

Таким образом, для сохранения нестабильности генератора 1 на уровне дЕ отдельные блоки устройства о термокомпенсации кварцевых электронных часов должны иметь следующие характеристики. Емкость счетчика 7 устанавливается равной величине через элемент И 8 и делитель 9 поступают на вход счетчика 10. Сигнал с выхода переноса счетчика 10 через элемент ИЛИ 16 поступают на тактовый вход реверсивного счетчика 18 который установлен в режиме вычитания. Пока уменьшение частоты гене6985

5 136 ратора 1 не превышает д f,, количество импульсов на входе реверсивного счетчика 18 эа один цикл измерения согласно принятому допущению равно числу, записанному в счетчик 18 с выхода датчика 28 кода. В этом случает после подсчета всех поступивших за цикл импульсов на выходе переноса счетчика 18 появляется сигнал, который по S-входу переводит RS-триггер 17 в противоположное состояние.

Сигнал "1" с прямого выхода RS-триггера 17, воздействуя на вход выбора знака счетчика 18, переводит его в режим сложения. Однако информация в

ОЗУ 19 по прежнему не записывается до появления сигнала разрешения записи.

Если в предыдущем цикле измерения температуры окружающей среды не повысилась относительно температуры в точке L более чем на ЯТ, го в ОЗУ 19 по первому входу были записаны нули во всех разрядах. Поэтому независимо от состояния выхода ОЗУ

19 на выходе сумматора 22 присутству ет код числа номинального коэффициента деления. При появлении импульса переноса на выходе програм:.нруемого делителя 2, который одновременно подается на вход делителя 3 и на вход разрешения записи программируемого делителя 2, в делитель 2 по информационному входу производится запись числа номинального коэффициента деления. Задний фронт импульса переноса делителя 2, выделенный вторым формирователем 21 заднего фронта импульсов, поступает на нулевой вход ОЗУ 19 и стирает хранящуюся в нем информацию. Импульс переноса с выхода делителя 3 частоты подается на вход разрешения записи

ОЗУ 19, на один из входов элемента

И 13, а также на вход элемента НЕ 12.

В результате прекращается счет импульсов генератора 6, так как на первом входе И 8 возникает запрещающий потенциал с выхода НЕ 12, в ОЗУ 19 записывается число с выхода счетчика 18 и сигнал с прямого выхода

RS-тригге.ра 17. Кроме того, код числа с выхода счетчика 10 через эле-. мент И 13 поступает на один из входов сумматора 14, на втором входе которого присутствует код числа с выхода ОЗУ 15. Как только величина суммы этих двух чисел в сумматоре

14 достигает величины К, на выходе переноса сумматора появляется импульс, который через элемент ИЛИ 16 записывается в реверсивный счетчик

18. Одновременно код числа с выхода счетчика 10 поступает на первый вход компаратора 24 второй вход которого обнулен. Компаратор 24 при таком состоянии его входов не срабатывает, т.е. разрешающий потенциал с его выхода (выход компаратора 24 инвертированный) по-прежнему поступает на один из входов элемента И 25. Хотя передний фронт импульса переноса с выхода делителя 3, поступивший через элемент задержки 27 на второй вход элемента И 25, пропускается этим элементом, он не может переключить.по тактовому входу D-триггер 26, так как триггер по П-входу заблокирован сигналом "0" с инверсного выхода RS-триггера 17.

Задний фронт импульса переноса

25 делителя 3, выделенный формирователем 11, производит обнуление счетчиков 7 и 10 и делителя 9, а также разрешает запись числа с выхода сумматора 14 в ОЗУ 15 и с выхода датчика 28 в счетчик 18. Затем после прекращения действия импульса переноса делителя 3 частоты возобновляется счет и новый цикл обработки импульсов генератора 6.

Если температура окружающей среды повышается относительно температуры точки L на величину К dT, то количество импульсов на входе реверсивного счетчика 18 .за один цикл

40 измерений на единицу превышает число, хранящееся в датчике 28. В этом случае, после подсчета всех входных импульсов счетчик 18 сигналом "1" с прямого выхода триггера 17 перево45 дится в режим сложения и на его выходе появляется код единицы. При появлении импульса разрешения записи (импульс переноса с выхода делителя

3 частоты ) в ОЗУ 19 записываются код единицы с выхода счетчика 18 и сигнал "1" с прямого выхода RS-триггера 17. По окончании импульса записи ОЗУ 19 переходит в режим считывания и на его выходах появляется

55 код единицы и сигнал "1". Сигнал

"1" поступает на один из входов элемента ИСКЛ10ЧЫОЩЕЕ ИЛИ 20 и на вход переноса сумматора 22. В соответствии с правилами обработки .

8 информации в дополнительном коде при таком состоянии входов элемента

ИСКЛ10ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 и сумматора 22 в последнем происходит вычитание кода единицы, проинвертированного в элементе ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 из кода числа номинального коэффициента деления с выхода датчика 23. При появлении. импульса переноса на выходе программируемого делителя 2, кото рый подается на вход разрешения переноса этого делителя, код числа нового коэффициента с выхода сумматора

22 записывается в программируемый делитель .2. Задний фронт импульса делителя 2, выделенный формирователем 21 по нулевому входу стирает информацию в ОЗУ 19. Поэтому с появлением следующего импульса переноса на выходе делителя 2 в него (по информационному входу ) снова записывается код числа номинального коэффициента деления.

Если температура окружающей среды понизилась относительно температуры точки L на величину К dT количество импульсов на входе реверсивного счетчика 18 за один цикл измерения на единицу меньше числа, хранящегося в датчике 28. Поэтому после подсчета всех входных импульсов счетчик !8 ос тается в режиме вычитания, на его выходе появляется код единицы, а состояние триггера 17 не изменяется.

В этом случае сигнал "1 " с инверсного выхода триггера 17, поступающий на D-вход триггера 26, подготавливает триггер к переключению. При появлении импульса разрешения записи в ОЗУ 19 записываются код единицы с выхода счетчика 18 и сигнал

"О" с прямого выхода RS-триггера 17.

При переходе ОЗУ 19 в режим считыва-. ния сигнал "0" поступает на один из входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 и на вход переноса сумматора 22.

При таком состоянии входов этих элементов во втором сумматоре происходит сложение кода единицы, прошедшего через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ без изменений, и кода числа номинального коэффициента деления с выхода датчика 23. Далее происходит однократная запись кода нового коэффициента деления в программируемый де. литель 2.

Поскольку температура окружающей среды понизилась относительно тем40

5

35 пературы точки L на К dT, то в момент блокировки счета импульсов гене ратора 6 на выходе счетчика 1О (коэффициент пересчета счетчика 10 равен К ) присутствуют нули во всех разрядах. В этих условиях срабатывает компаратор 24 и инвертированный сигнал с его выхода блокирует по первому входу элемент И 25, препятствуя переключению D-триггера 26.

Если температура окружающей среды понизилась относительно температуры точки Ь только на величину, dT, то количество -импульсов на входе реверсивного счетчика 18 уменьшается на единицу по сравнению с их количеством в предыдущем цикле измерения, что обусловлено уменьшением на единицу количества импульсов на выходе переноса счетчика 10. Код числа с выхода счетчика 10 в первом сумматоре 14 добавляется к числу, хранящемуся в ОЗУ 15. Если сумма чисел в сумматоре 14 равна К, то на выходе переноса сумматора 14 появится импульс, который через элемент

ИЛИ !6 записывается в счетчик 18

l и вызывает переполнение счетчика.

В этом случае импульс с выхода переноса счетчика 18, переключая RS-триггер 17, блокирует по D-входу триггер

26. При таком состоянии счетчика

18 и D-триггера 26 в программируемый делитель 2 производится запись номинального коэффициента деления.

Если сумма чисел в сумматоре 14 все еще меньше числа К, то переполнения счетчика 18 не происходит, не изменяет своего состояния и RS-триггер 17, а следовательно, на D-входе триггера 26 сохраняется разрешающий потенциал. В этом случае передний фронт импульса переноса делителя 3, пройдя элемент 27 задержки, элемент

И 25 (на втором входе элемента присутствует разрешающий потенциал), D-триггер 26 и элемент ИЛИ 16, по тактовому входу записывается в счетчик 18. Таким образом, суммарное количество импульсов на входе счетчика 18 не изменяется по сравнению с их количеством в предыдущем цикле измерения. Задержка в элементе 27 должна превьппать суммарное время записи импульса с выхода переноса сумматора 14 в счетчик 18 и переключения триггера 17.

9, !3

Добавление единицы в счетчик 18 с выхода триггера 26 происходит при любом уменьшении температуры окружающей среды относительно температуры точки L, не кратном числу К g Т, 1

Формула изобретения

Кварцевые электронные часы с термокомпенсацией, содержащие последовательно соединенные высокочастотный кварцевый генератор, первый делитель частоты, первый счетчик импульсов и цифровой индикатор, последователь- но соединенные кварцевый генератор, второй счетчик импульсов, первый элемент И, второй делитель частоты и третий счетчик импульсов, второй вход первого элемента И соединен с выходом кварцевого генератора, выход второго счетчика импульсов подключен к своему блокирующему входу отличающиеся тем, что, с целью повышения чувствительности термокомпенсации, в них введены первый, второй формирователи заднего фронта импульсов, реверсивный счетчик, первый и второй сумматоры, второй и третий элементы И, первый и второй оперативные запоминающие устройства, компаратор, элемент задержки, RS-триггер, D-триггер, элемент ИЛИ, элемент НЕ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, датчик кода номинального коэффициента деления, датчик кода числа интервалов, а первый делитель частоты выполнен в виде последовательно соединенных программируемого депителя частоты и делителя с постоянным коэффициентом деления, выход которого соответственно соединен с входом первого формирователя заднего фронта, входом элемента НЕ, входом элемента задержки, входом раз разрешения записи второго оперативного запоминающего устройства и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего счетчика импульсов и первым входом компаратора, второй вход которого соединен с нулевой шиной, выход первого формирователя заднего фронта импульсов соединен соответственно с R-входом второго счетчика импульсов, R-входом второго делителя частоты, R-входами третьего счетчика импульсов и

RS-триггера, входами разрешения

66985 реверсивного счетчика и первого опе, ративного запоминающего устройства, вход которого соединен с первым выходом первого сумматора, первый вход которого соединен C выходом первого оперативного запоминающего устройства, выход переноса третьего счетчика импульсов соединен с пер1р вым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом переноса первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, выход элемента ИЛИ сое15 динен с тактовым входом реверсивного счетчика, с входом выбора знака которого соединен вход выбора знака второго оперативного запоминающего устройства и прямой выхоц RS-триг20 гера, S-вход которого соединен с выходом переноса реверсивного счетчика, информационный вход которого соединен с выходом датчика кода числа интервалов, инверсный выход

RS-триггера соединен. с D-входом

D-триггера, выход которого соединен с третьим входом элемента ИЛИ и

R-входом D-триггера, С-вход которого соединен с выходом третьего элеЗ0 мента И, первый вход которого соединен с инверсным выходом компаратора, выход элемента задержки соединен с вторым входом третьего элемента И, выход реверсивного счетчика соеди35 нен с входом второго оперативного запоминающего устройства, .нулевой вход которого соединен с выходом второго формирователя заднего фронта импульсов, вход которого соединен

40 с выходом и входом разрешения программируемого делителя частоты, первые выходы второго оперативного запоминающего устройства соединены с первыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮ45 ЩЕЕ ИЛИ, .второй вход которого соединен с вторым выходом второго оперативного запоминающего устройства и входом сигнала переноса второго сумматора, первый вход которого соеди50 нен с выходом датчика кода номинального коэффициента деления, выходы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены со вторыми входами второго сумматора, выход которого соединен с инфор

55 мационным входом программируемого делителя частоты, выход элемента НЕ подключен к третьему .входу первого элемента И.

og

Составитель В. Котов

Редактор Л.Пчолинская Техред Л.Сердюкова Корректор М.И1ароши

Заказ 6837/46 Тираж 373 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производс.твенно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул. Проектная, 4