DE2221681A1 - Elektronische Uhr - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

HELMUTSCHROETER KLAUS LEHMANN DIPL.-PHYS. . DIPL.-INC. 8 MÖNCHEN 25 · LIPOWSKYSTR. IO

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03. Mai mti

Elektronische Uhr

Die Erfindung betrifft eine elektronische Uhr mit einem Impulsgeber, der Impulse konstanter vorgegebener Frequenz erzeugt und bei der außer einer Stromquelle für den Impulsgeber ein Zähler vorgesehen ist, der die Impulse zählt und eine Mehrzahl elektrischer Takt- oder Zeitsignale abgibt, die mindestens den anzugebenden Stunden und Minuten entsprechen· · und bei der die Zeitanzeige durch eine digitale Anzeigeeinrichtung erfolgt, die das visuelle Bild der vom Zähler abgegebenen Zeitsignale anzeigt.

Für elektronische Armbanduhren oder auch sonstige in Festkörpertechnik bzw. integrierter Schaltkreistechnik aufzubauende Uhren gibt es eine Reihe von Vorschlägen, denenzufolge zur Zeitanzeige bistabile elektronische Zähler verwendet werden. Im allgemeinen ist dabei die Anzeigeeinrichtung auf der Oberseite der. Armbanduhr vorgesehen, da sich die Anordnung von Zifferblatt und Zeigern von mechanischen Uhren her allgemein eingebürgert hat und den Gewohnheiten entspricht. So wird beispielsweise in den US-Patentschriften 3 427 797, 3 54-0 209* 3 258 906, 3 466 498, 3 509 715, ' 3 276 200, 3 485 033 und 3 505 804 jeweils von der Betrachtungsfläche oder dergleichen als Synonym für die Oberseite

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oder obere Fläche der Uhr gesprochen. Auch bei der in der US-Patentschrift 3 194- 003 beschriebenen elektronischen Uhr ist diese Ausführungsform der Zeitanzeige auf der Oberseite der Uhr vorgesehen.

Auch zur genauen Einstellung einer elektronischen Uhr sind bereits einige Einrichtungen vorgeschlagen worden, die jedoch alle den Nachteil aufweisen, daß bei ihnen die von mechanischen Uhren bekannten Funktionsweisen nachgeahmt sind, das heißt die Zeitanzeige während der Einstellung weiterläuft. Diese weiterlaufende Zeitanzeige erschwert bei genauen Uhren die exakte Synchroneinstellung auf ein genaues Zeitsignal. Das heißt, während die Zeit beim Einstellvorgang weiterläuft, muß der Uhrenbenutzer die Anzeige der einzustellenden Uhr und gleichzeitig eine andere Uhr beobachten, deren Sekundenanzeige weiterläuft oder er muß auf ein Zeitsignal hören und dann seine Anzeige innerhalb weniger Sekunden nach dem Zeitsignal mehr oder weniger genau auf das eben gehörte Zeitsignal einstellen. Bei den in den US-Patentschriften 3 4-56 152 und 3 195 011 beschriebenen elektronischen Uhren ist diese Art der Zeiteinstellung vorgesehen.

Diese Zeiteinstellvorrichtung wirkt auch von den Zählern oder den Zählerteilen mit niedrigerer Ordnungszahl in die Zähler oder Zählerteile mit höherer Ordnungszahl. Dies ist nicht besonders störend beim .Übergang von Minuten auf Stunden, es stört jedoch besonders dann, wenn die bei Einstellung nach der Methode "Versuch und Irrtum" erzeugten Impulse auf die Zähler oder Zählerteile für Tage und Monate einer Kalenderuhr gelangen. Dann nämlich ist ein weiteres "Durchdrehen" erforderlich, um nach der Einstellung der Zähler niedriger Ordnungszahl bei Zeitzonenänderungen oder Zeitkorrekturen diese Zähler auf den richtigen Stand zu bringen. Bei den bisher bekannten oder vorgeschlagenen Schaltkreisen für Kalenderanzeige wird die Tageseinstellung am ersten Tag eines Monats im allgemeinen dem Uhrenbenutzer überlassen. Es wurde bisher für unpraktisch oder zu aufwendig gehalten, einen

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speziellen Monatszähler, insbesondere einen sich automatisch auch auf Schaltjahre einstellenden Zähler dieser Art vorzusehen, aufgrund der damit bei der Anzeige und Einstellung des oder der Zähler verbundenen Schwierigkeiten. Es wurde bisher auch davon ausgegangen, daß die der Kalenderanzeige zugeordneten Schaltkreise eine zusätzliche Anzeigeeinrichtung und damit verbunden zusätzliche Verdrahtungen usw. im Inneren der Uhr erforderlich machen.

Bei anderen Vorschlägen für elektronische Armbanduhren wird davon ausgegangen, daß eine kontinuierliche Zeitanzeige erforderlich ist. Werden dabei Licht-emittierende Elemente verwendet, so verlangt eine kontinuierliche Anzeige einen verhältnismäßig großen Leistungsbedarf. Dies erfordert bei den zur Zeit erhältlichen und üblichen Licht erzeugenden Elementen eine Batterie von bestimmter Größe. Bei bekannten Uhren dieser Gattung sind weiterhin getrennte elektronische Elemente und Einheiten wie Widerstände und Kondensatoren zur Rauschbzw. Störunterdrückung und/oder Signalsteuerung erforderlich. Weiterhin sind von jedem Anzeigeelement zum zugeordneten elektronischen Schaltkreis bei Ausführungsfonnen dieser Uhren nicht weniger als 33 Verbindungen für eine Vierziffernanzeige bei einer Wiedergabe in sieben Segmenten oder Spalten mit Dezimalkomma· erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Nachteile bei bekannten elektronischen Uhren zu beseitigen.

Die Erfindung besteht bei einer elektronischen Uhr der eingangs genannten Gattung darin, daß eine Einrichtung zur Erzeugung einer Mehrzahl von elektrischen Datumsausgangssignalen, die wenigstens den Daten entsprechen, eine Vorrichtung zur visuellen Wiedergabe der Datumsausgangssignale durch die Anzeigeeinrichtung und eine Einrichtung zur automatischen Rücksetzung des Datenausganges des Zählers mindestens nach Ablauf von 31 Tagen vorgesehen sind.

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Mit einer derartigen elektronisehen Uhr lassen sich, wie im folgenden weiter erläutert werden wird, die aufgezeigten Probleme des Standes der Technik weitgehend beseitigen oder mindestens stark verbessern. Bei der weiter unten zu erläuternden bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein besonderes Verfahren angewendet und es werden zur Erfüllung der gewünschten Funktionen die Einheiten, insbesondere Schaltungseinheiten, angegeben. Ganz allgemein weist eine erfindungsgemäße Uhr integrierte Schaltkreise auf, die von einem Quarzkristall stammende und gesteuerte Schwingungen aufrecht erhalten und unterteilen, so daß insgesamt ein Taktoder Zeitgenerator entsteht, der einen Impuls pro Sekunde erzeugt und von dem aus die Sekunden, Minuten, Stunden, Tage, Monate und Jahre gezählt werden. Die dafür vorgesehenen Schaltkreise zeitunterteilen, wählen und verteilen die codierten Ausgangssignale der vorgesehenen Zähler auf eine Decodiermatrix, die diese Signale auf eine numerische Anzeigevorrichtung mit sieben Segmenten überträgt, die Licht emittierende Dioden in VierZiffernanordnung aufweist und bei der im Zeitmultiplex- oder Time-sharing-Betrieb jeweils eine Ziffer pro Zeiteinheit angesteuert wird.

Weiterhin ist eine zweizeilige Nickel-Cadmium-Batterie vorgesehen, die an eine Solarzellenanordnung angeschlossen ist, die gleichzeitig als Leistungsquelle dient und vom Umgebungslicht aufgeladen wird. Zur Auswahl der gewünschten Anzeige und zur Zeiteinstellung sind weiterhin magnetisch betätigbare Ried- oder Schilfrohrkontaktschalter vorgesehen. Das heißt- es sind zur Auswahl der Zeitanzeige nach Stunden und Minuten oder nach Minuten und Sekunden und weiterhin zur Auswahl einer Datumsanzeige nach Tagen von Monaten und nach der Monatszahl auf der Anzeigevorrichtung drei derartige Riedschalter vorhanden. In den Zeiten, in denen weder eine Zeit- noch eine Datumsanzeige erwünscht ist, laßt sich die Anzeige zur Leistungsersparnis ausschalten. Zur Einstellung der Uhr auf die verschiedenen Zeitzonen und zur Einstellung der genauen Zeit sind drei weitere Steuerschalter vorhanden. Durch diese

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werden die Zähler für die Minuten, Stunden und Tage bei jedem Druck oder jeder Kontaktgabe des betreffenden Schalters um einen Schritt weit ergeschalt .et.

Der Stunden- oder Tagesschalter schaltet seinen zugeordneten Zähler wiederholt um einen Zyklus weiter, ohne Einfluß auf den Tage- oder'Monatszähler zu nehmen, so daß ein fehlerhaftes Vorrücken des Monats- und Jahreszählers vermieden wird. Der Schalter zur Weiterschaltung der Minuten rückt den Minutenzähler bei jeder Schalterbetätigung um eine Zählstellung weiter und während der Schalter geschlossen bleibt, verbleibt der Sekundenzähler auf Null und kann dementsprechend synchron mit einem Zeitsignal, das zu jeder vollen Minute auftritt, wieder freigegeben werden. Die Zeitausleseeinrichtung kann erregt sein, während der Minutenvorrückschalter geschlossen gehalten wird, so daß der Benutzer der Uhr etwa unter Blick auf eine Zeitsignalanzeige den genauen Zeitpunkt der Minuten- bzw. Selcundenzählerfreigabe abwarten kann.

Die Anzeige- oder Auslesevorrichtung ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektronischen Uhr an einer Seitenfläche, die senkrecht zur oberen Deckfläche der Uhr steht, und oberhalb des Anlenkpunktes des Armbandes angebracht, so daß die Anzeige für den Betrachter in einer natürlichen Handgelenkhaltung erfolgt und gleichzeitig das von oben einfallende Umgebungslicht mindestens teilweise abgeblendet wird, um eine übermäßige Ausbleichung der Licht emittierenden Dioden zu verhindern. Die Anordnung der Anzeige auf der Seitenfläche ermöglicht es gleichzeitig, die vorgesehenen Solarzellen auf der oberen Fläche der Armbanduhr mit maximaler Fläche anzubringen oder, falls keine Solarzellen vorgesehen sind, kann ein auf der Oberseite wesentlich stabileres Uhrengehäuse vorgesehen werden, als dies bei herkömmlichen Uhren möglich ist. Die Auslese- oder Anzeigefläche ist ■ mit einem als Rotfarbfilter wirkenden und zirkulär polarisierenden Material abgedeckt, um ein maximales Kontrastverhältnis bei minimalem reflektierten Licht zu erhalten*

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Das gesamte Innere des Uhrenaufbaus wird durch ein dichtes Gehäuse umschlossen und/oder in ein durchsichtiges Kunststoff material eingebettet, so daß eine Uhrenkapsel gebildet ist, die absolut undurchlässig gegen Feuchtigkeit, Schmutz, Staub und dergleichen ist. Die einzigen, aus der Kapsel nach außen führenden Anschlüsse sind die Lichtanzeigeein- und/oder ausgänge und weiterhin wirken die magnetischen Felder zur Betätigung der Rieds.chalter. Der Stundenzähler ist so angeordnet und aufgebaut, daß er sich leicht von einem Zwölfstundenzählzyklus auf einen Vierundzwanzigstundenzählzyklus umschalten läßt, und zwar dadurch, daß ein einziger Anschlußdraht am die elektronischen Teile umschließenden Gehäuse an die positive oder negative Klemme der Speisequelle angeschlossen wird. Wird die Uhr im Zwölstundenzyklus betrieben, so erfolgt bei der Zeitanzeige gleichzeitig eine kleine Lichtanzeige in den der zweiten Tageshälfte entsprechenden Stunden (PM-Stunden), so daß für den Uhrenbenutzer bei der Einstellung oder Änderung der Zeitzonen eine auf Mitternacht bezogene Anzeige gegeben ist, um eine Datumsänderung, die auf die Hittagszeit bezogen ist, zu verhindern.

Zur Abtastung und Einstellung auf Schaltjahre im Jahreszähler ist von den elektronischen Schaltungseinheiten aus ein Anschluß nach außen geführt. Dieser Anschluß ist üblicherweise nur für einen entsprechend geschulten Techniker oder dergleichen zugänglich. Bei Datumsanzeige dient das für die PM-Anzeige dienende Licht gleichzeitig zur Anzeige voller Jahre, während ein weiteres Licht dazu dient anzuzeigen, wenn das volle Jahr ein Schaltjahr ist, das heißt es erfolgt in binärer Form eine Anzeige des Kalenderjahres entsprechend dem zur Zeit gültigen Teil eines Vierjahreszyklus.

Die Erfindung wird im folgenden durch ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in Perspektivdarstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Armbanduhr, wobei gleichzeitig ein Teil des Armbandes gezeigt ist;

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Fig. 2 zeigt einen Schnitt, gesehen in Richtung der Pfeile 2-2 in Fig. 1 zur Verdeutlichung der Anordnung der mechanischen Elemente;

Fig. 5 bis 8 zeigen die linke, rechte, rückwärtige und vordere Ansicht sowie die' Ansicht von oben und von unten für die Armbanduhr nach den Fig.1 und 2;

Fig. 9 verdeutlicht in einem Blockschaltbild die gesamte elektronische Schaltung der zu erläuternden Armbanduhr, wobei zur besseren Erläuterung eine Unterteilung der einzelnen Bereiche durch gestrichelte Linien vorgenommen ist, die anhand der weiteren Figuren in Einzelheiten erläutert werden;

Fig. 10 bis 18 zeigen in Einzelheiten den elektronischen Schaltungsaufbau der einzelnen Abschnitte des Blockschaltbildes nach Fig. 9;

Fig. 19 zeigt eine dynamische digitale Frequenzteilerschaltung, die in den Zähler-Teilern nach den Fig. 11 und 16 Verwendung findet und

Fig. 20 zeigt das Schaltbild eines synchronisierten oder synchronisierbaren astabilen Teilers.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung insbesondere nach den Fig. 1 und 2 sind die gesamten inneren Bauelemente der Uhr 10 in einem blockartigen, durchsichtigen Kunststoffgehäuse vergossen und in ein Armbanduhrengehäuse 12 von der Unterseite aus eingesetzt. Es kann ein zweites Fenster 13 vorgesehen sein, das eine Silicium-Solarzellenanordnung 15 auf der Oberseite des Gehäuses abdeckt oder es kann auch die Kunststoffumkapselung der Vorrichtung unmittelbar als diese Oberfläche verwendet werden. Paare magnetisch betätigbarer Reed-Sehalter17 oder nach dem Hall-Effekt arbeitende magnetische Widerstände sind in die Kunststoffumhüllung eingebettet und lassen sich durch gleitbare Magnetsteuerknöpfe 18, 19 und 20 betätigen, die in einer entsprechenden Führung an der Vorderbzw. Rückkante des Uhrengehäuses befestigt sind. Jeder Gleitknopf wird durch Feder- oder Schnappwirkung in seiner Mittelstellung gehalten und kann wahlweise einen oder zwei Magnet-

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schalter betätigen, wenn er längsseits des Gehäuses vorwärts oder rückwärts verschoben wird.

Im unteren Teil des Gehäuses 12 angrenzend an ein Gehäuse für einen Quarzkristall 27 sind Nickel-Cadmiumzellen 25 und 26 versiegelt eingesetzt. Der elektronische Teil 30 besteht im wesentlichen aus einem hermetisch abgedichteten Keramikgehäuseblock, der die integrierten Schaltkreise und Verstärker oder Treibertransistoren enthält. Der Block dient gleichzeitig als stabile Haltefläche für die Silicium-Solarzellen 15» Die am vorderen Ende aus dem Block nach außen führenden Anschlußdrähte sind an eine Schalttafel oder ein Schaltbrettchen 32 geführt, das zur Halterung der Ausleseelemente oder Module 35 bis 38 dient. Die auf der Rückseite des Blocks 30 herausführenden Anschlüsse stellen die Verbindung zur Speisequelle und den zugeordneten Reed-Sohaltern 17 her. Das Armbanduhrgehäuse weist einen unteren Deckel 39 auf oder kann auch offen sein, um die Gesamtdicke der Uhr möglichst klein zu halten, wobei dann die Unterfläche des Kunststoffblockes die untere Deckfläche der Armbanduhr bildet.

Gemäß Fig. 9 bestehen die Auslesemodule 35 bis 38 aus vier · Modulen mit je sieben-Anschlüssen oder Anschlußstegen plus eines Anschlusses für Dezimalkomma. Diese Module können in Hybridtechnik auf einem Substrat oder als gekapselte Schaltkreise aus Einzelelementen aufgebaut sein. Die Doppelpunkt-Anzeige 40 ergibt sich dadurch, daß die dritte Ziffernposition von links in umgekehrter Stellung eingebaut ist, so daß ihr Dezimalpunkt den oberen Punkt des Doppelpunktes bildet, während der Dezimalpunkt der darauffolgenden Ziffernposition den unteren Punkt des Doppelpunktes bildet.

Der Modul 35 (Fig. 6) ist in umgekehrter Stellung eingebaut, so daß sein Dezimalpunkt 41 in der oberen linken Ecke des Anzeigefeldes zu stehen kommt. Wie weiter unten erläutert werden wird,sind dieser Dezimalpunkt 41 und der Dezimalpunkt 42 auf der rechten Seite des vierten Moduls 38 angeordnet

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und dienen zur Binäranzeige der Stellung des JahresZählers bei der Anzeige des Datums. Der Dezimalpunkt 41 der vierten Ziffernposition von links beim Modul 35 dient außerdem zur Anzeige der Stunden der zweiten Tageshälfte (EM-Stunden), wenn der Stundenzähler auf Zwölfstundenzählzyklus eingestellt, ist und eine Zeitanzeige wiedergegeben wird.

Die Auslesemodule 35 bis 38 weisen Licht-emittierende Dioden in Matrixanordnung auf, so daß ein Zeitmultiplexbetrieb des Decoders möglich ist, der diese Dioden ansteuert, so daß die anzuzeigenden Ziffernpositionen oder Digits synchron in der Ausleseeinrichtung wiederholt so anwählbar sind, daß der Eindruck einer kontinuierlichen Anzeige entsteht. Weist die Anzeigeeinheit dagegen Glühelemente auf, so müssen getrennte Dioden dazu in Reihenschaltung vorgesehen sein oder die Elemente könnten einzeln angesteuert werden anstelle der gemeinsamen Speisung nach Fig. 9·

Gemäß Fig. 16 bildet ein Quarzkristall 27 die Zeitbezugsgröße für die gesamte Uhr. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Kristallschnitt so gewählt, daß er auf einer Frequenz von.32,768 kHz schwingt. Dieser Quarzkristall liegt in einer Oszillatorschaltung 28,deren Ausgang an einen binären Frequenzteiler 4-5 angeschlossen ist. Dieser Teiler weist mehrereAusgänge auf, wobei die Frequenz des höchsten Ausgangs 2048 Hz beträgt. Weiterhin sind am Teiler Ausgänge mit 1024·, 512, 256, 128 und 64 Hz vorgesehen. Die genaue Frequenz des Quarzkristall 27 ist relativ uninteressant, solange sie einem ganzzahligen Vielfachen von 2048 Hz entspricht.

Diese Ausgangssignale dienen als Markierungs- und Zeitsignale, wie im folgenden unter Bezug auf die Fig. 10 und 15 erläutert werden soll. Das 64 Hz - Ausgangssignal wird außerdem durch eine Mehrzahl von Zählern unterteilt, die BCD-Ausgangssignale (binär codierte Dezimalsignale) liefern, die zur Zeit- und Datumsanzeige dienen.

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Die Herunterteilung der Frequenz von der Kristalleigenfrequenz oder der Abstimmfrequenz einer Stimmgabel auf 64- Hz wird unter Verwendung dynamischer Digital-Flip-Flops 4-5 erreicht, die anhand von Fig. 19 näher erläutert werden. Für diese Flip-Flops wird ein Einphasen-Taktimpulssignal auf der oder den Ausgangsleitungen der vorhergehenden Stufe benötigt und sie liefern ein Einphasen-Ausgangssignal am Q- oder Q-Ausgang, das hinsichtlich seiner Zeitfolge um den V/ert 2 untersetzt ist. Diese Flip-Flops sind aus zehn integrierten Feldeffekttransistoren vom P- bzw. N-Typ aufgebaut. Der Vorteil bei dieser Ausführungsform liegt insbesondere darin, daß normalerweise für Digitalteiler bei dieser Unterteilung sechzehn Transistoren benötigt werden, wenn stabile Betriebszustände in beiden möglichen Ausgangszuständen erreicht werden sollen.

Diese übliche Teile-durch-zwei-Anordnung ist in Fig. 17A wiedergegeben. Sie besteht aus zwei Stufenabschnitten, die miteinander über zwei Ubertragungsgatter in Reihenschaltung verbunden sind. Die Taktimpulsphase für die Übertragungsgatter ist so gewählt, daß ein Abschnittspeicher speichert, während der andere Abschnitt in einen anderen Schaltzustand umschaltet, so daß während jedes Taktimpulses bzw. während jeder Taktimpulsänderung eine Änderung am Ausgang auftritt, deren Wert gegenüber dem Eingang um 2 untersetzt ist. Diese Schaltzustände v/erden stetig weiter übertragen, so daß insgesamt für die Zeitkonstanz keine weiteren Maßnahmen erforderlich sind. Bei diesem Schaltkreis sind jedoch sechzehn Transistoren erforderlich, unabhängig von seiner Benutzungsart. Beim dynamischen Digitalteiler nach Fig. 19A werden lediglich zehn Transistoren benötigt. Seine Arbeitsv/eise ist wie folgt: Die Inverter 50 und 51 sind in Serie miteinander verbunden und an den Ausgängen erscheinen die Signale Q bzw. Q. Der Schaltzustand eines Inverters 52 ist durch das Ausgangssignal Q über das Übertragungsgatter 53 festgelegt, wenn der Taktimpuls auf seinem unteren Pegel steht. Das Übertragungsgatter 54- ist offen, wenn der Taktimpuls im unteren Schaltzustand steht, so daß der Eingang des Inverters 50 im

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Bereich eines statistischen Spannungspegels schwankt, der etwa dem Wert entspricht, der sich einstellte, als das Übertragungsgatter 54 zum letzten Mal geschlossen war, das eine Verbindung zum Ausgang des Inverters 52 herstellt. Die Gate-Kapazität und die extrem hohe Eingangsimpedanz der verwendeten Feldeffekttransistoren mit isolierter Gate-Elektrode gewährleisten, daß diese Spannung während der Zeitspanne stabil bleibt, während der die Impedanz des Übertragungsgatters 54 "offen" ist. Das Öffnen des Übertragungsgatters übt keinen Einfluß auf diese Spannung aus, da ein sich ändernder Taktimpuls etwa mit dem gleichen Kapazitätswert in jeder Phase eingekoppelt wird, so daß am Übertragungspunkt der Signale praktisch der Gesamteinfluß Null herrscht. Steigt der Taktimpuls an, so trennt das Übertragungsgatter die Schaltung am Inverterausgang 52 auf den Invertereingang ab und das Übertragungsgatter 53 öffnet den Schaltkreis vom Ausgang des Inverters 51 zum Eingang des Inverters 52. Der Eingang des Inverters 52 "schwimmt" im wesentlichen auf dem von der Q-Ausgangsklemme aus eingekoppelten Potential. Das Übertragungsgatter 53 öffnet voll, bevor die neue umgekehrte Ladung vom Ausgang des Inverters 52 auf den Eingang des Inverters 50 und aufgrund der Welligkeit auf die Q-Klemme entsprechend der Übertragungsverzögerung durch die Inverter 50 und 51 gelangen kann.

Die Schaltzustände Q und Q kehren sich damit bei einem Anstieg des Taktimpulses um, da der Ausgang des Inverters 52 dem reziproken des vorherigen Zustandes von Q entspricht und jetzt dem Eingang des Inverters 50 zugeführt wird, der wiederum den Q-Zustand auf den zuvor durch den Wert Q eingenommenen Zustand schaltet, woraufhin der Inverter 51 den Schaltzustand Q zu einem geringfügig zu spaten Zeitpunkt umkehrt, um das "schwimmende" Potential am Eingang des Inverters 52 noch zu beeinflussen. Fällt der Taktimpuls ab, so werden die Schaltzustände Q und Q durch das schwimmende Potential am Eingang des Inverters 50 beibehalten, da das Übertragungsgatter 54 öffnet. Damit wird ein neuer Schaltzustand durch das Übertragungsgatter 53 auf den Inverter 52 geschaltet, das den neuen

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Zustand der Q~Klemme weitergibt. Der Ausgang des Inverters 52 kehrt seine Polarität etwas zu spät um, um den Eingang des Inverters 50 noch beeinflussen zu können. Damit kehrt sich das Ausgangssignal bei einem Anstieg des Taktimpulses einmal um oder durchläuft in anderen Worten einen vollen Schaltzyklus zweier diskreter Schaltzustände für jeweils zwei Änderungen des eingangsseitigen Taktimpulses, so daß eine Unterteilung um den Faktor 2 vorliegt.

Die halbstatische Version dieses Flip-Flops ist in Fig. 19B gezeigt. Dieser Aufbau ist im wesentlichen der gleiche außer daß ein zusätzliches Übertragungsgatter 55 von der Q-Klemme zum Eingang des Q-Inverters vorgesehen ist, so daß jeder der beiden Schaltzustände am Ausgang möglich ist, die bei tief stehendem Taktimpuls konstant beibehalten bleiben. Bei dieser Anordnung sind zwei zusätzliche Transistoren,das heißt insgesamt zwölf Transistoren vorgesehen, und diese Anordnung erfüllt vollständig den gleichen Zweck wie die oben beschriebene Anordnung mit sechzehn Transistoren.

V/ird der Schaltkreis jedes Flip-Flops an der Klemme 57 aufgetrennt, so ermöglicht ein Zugang zu der Vorrichtung über den B-Eingang den Betrieb als Daten-Flip-Flop, wobei der Schaltzustand des B-Einganges vom Ausgang der Einheit aus beaufschlagt wird, wenn der Taktimpuls ansteigt, während Änderungen des B-Einganges zu anderen Zeiten als während des Übertragungsaugenblicks des Taktimpulses keinen Einfluß am Ausgang ausüben.

Diese Anordnung aus zwei Flip-Flops erfordert wesentlich weniger Flächenbedarf für die aktiven Elemente auf einer Blättchenunterlage oder einem Chip eines integrierten Schaltkreises, so daß insgesamt eine kostensparende Anordnung hoher Packungsdichte möglich ist. Es ergeben sich aber noch zusätzliche Vorteile. Einer besteht darin, daß der Taktimpulseingang nur halb so viel Übertragungsgatter steuern muß wie bei der aus sechzehn Transistoren aufgebauten Flip-Flop-Anordnung der anfänglichen Teile-durch-zwei-Stufe, so

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daß die kapazitive Belastung des einlaufenden Signales vermindert ist, was seinerseits eine Leistungseinsparung bei der Ansteuerung der Vorrichtung bedeutet. Dies bringt den Vorteil, daß trotz Leistungseinsparung höhere Frequenzen eingesetzt werden können, was sich insbesondere vorteilhaft bei der Konstruktion von Armbanduhren auswirkt, denn es können bei etwa gleichem Leistungsbedarf oder bei geringerem Leistungsbedarf unter Zugrundelegung einer bestimmten Eingangsfrequenz .Quarzkristalle mit höherer Eigenfrequenz im Oszillator eingesetzt werden.

Der geringere Leistungsbedarf beim Umschalten der Inverter ergibt sich daraus, daß lediglich drei anstelle von vier Invertern vorgesehen sind, so daß der Leistungsbedarf bei der Übertragung um den Faktor 25% vermindert werden kann. Diese Flip-Flops arbeiten umso besser, je höher die Eingangsfrequenz ist, aufgrund des Belastungsfaktors und der inherent besseren Stabilhaltung des Fließpotentiales bei kurzen Schaltzyklen am Eingang der Inverter 50 und 52. Dieser Aufbau ermöglicht gleichzeitig einen Betrieb auf einer höheren Gesamtfrequenz für eine Anzahl von Teilern bei gegebener Versorgungsspannung, da die minimale Schalt- oder ■ Betriebsgeschwindigkeit der ersten Stufe durch die Ausgangskapazität begrenzt ist, die von ihr gespeist wird. Bei diesem Aufbau ist die Eingangskapazität der nachfolgenden Stufe gering.

Bei kleineren Betriebsfrequenzen kann die Kapazität aufgrund größerer Gate-Elektroden oder metallisierter Bereiche über der auf das Substrat aufoxydierten Anschlußstelle dem Eingang der Inverter 50 und 52 zugeschlagen v/erden, oder es kann ein einfacheres Flip-Flop mit lediglich sechs Transistoren eingesetzt werden, bei dem ein integrierter Kondensator,etwa wie in Fig. 190 dargestellt, vorgesehen ist. Bei dieser Einheit wird der Zustand des Ausgangssignales des Inverters 16 über das Ubertragungsgatter 61 auf den Kondensator C1 gegeben, wenn der Taktimpuls im unteren Schaltzu-

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stand steht. Das Übertragungsgatter 62 ist ein offener Schaltkreis, der ermöglicht, daß am Eingang des Inverters ein "schwimmendes" Potential liegt, das den Q-Ausgang bestimmt. Steigt der Taktimpuls an, so überträgt das Übertragungsgatter 62 die umgekehrte Phase auf den Eingang des Inverters 60, und zwar der im Kondensator C1 während der Öffnungszeit des Gatters 61 gespeicherten Spannung, so daß die Spannung auf C1 und der Eingang des Inverters 60 gemeinsam "schwimmen". In dieser Schaltung muß der Kondensator 01 hinsichtlich seines Kapazitätswertes beträchtlich größer sein als die Eingangskapazität des Inverters 60 oder einer anderen Einheit, die bei der Summenbildung mit dem Q-Ausgang verbunden ist.

An die Q-Klemme kann zur Erzeugung der Q-Funktion ein weiterer Inverter angeschlossen sein, und zwar in dem !"alle, bei dem das Kapazitätsverhältnis des Kondensators G1 zur Q-Last und dem Eingang des Inverters 60 einen wesentlich größeren Wert für C1 vorschreibt. Insbesondere muß der Kondensator C1 so groß sein, daß bei geschlossenem Übertragungsgatter 62 die am Eingang des Inverters 60 gespeicherte Ladung keinen beherrschenden Einfluß auf die neue Spannung ausübt. Ist der Wert des Kondensators C1 gleich der Gate-Eingangskapazität des Inverters 60, so wäre die neue Spannung nur die Hälfte der Speisespannung beim Schließen des Übertragungsgatters 62. Daher muß der Wert für C1 etwa vier- oder fünfmal so groß sein wie die Gate-Eingangskapazität des Inverters 60, so daß die Spannung nicht auf einem Zwischenwert der Übertragungs- oder Durchgangskennlinie für den Inverter 60 steht.

Fig. 11 zeigt sechs dynamische Unterteilungsstufen 65, die das 64 Hz-Signal auf einen Impuls pro Sekunde herunterteilen. Dieser eine Impuls pro Sekunde wird einem siebenstufigen Bin^rzähler 77 zugeführt, der beginnend vom Nullzustand bis auf eine binäre Zehn hochzählt, die durch ein NAND-Gatter 78 abgegriffen wird. Dies tastet ein NAND-Gatter 80 und

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aktiviert ein NAND-Gatter 81, wodurch rasche 1024 Hz-Impulse auf den Eingang des Binarzählers 77 gelangen. Dadurch wird der Zähler 77 rasch über die Schaltzustände 10 und 11 hinweggeschaltet, woraufhin durch ein NAND-Gatter 85 die binäre Zwölf abgegriffen wird, womit das NAND-Gatter 80 durchgeschaltet und über das NAND-Gatter 81 wiederum die raschen Impulse zur Weiterschaltung des BinärZählers über die Binärstufen 12, 15, 14- und 15 freigegeben werden.

Beim Einlaufen des nächsten Impulses ist der Binärzustand der vier ersten Stufen auf Null, während der Schaltzustand der fünften Stufe auf Eins steht, so daß eine BCD-Zehn (binär codierte Dezimalzehn) vorliegt. Über die NAND-Gatter 78 und 83 v/erden aufeinanderfolgend die Stufen 10 bis 15 durch rasches Durchzählen mit 1024- Hz-Folge ausgeschaltet. Das heißt es sind sechs Impulse im 1024- Hz-Takt erforderlich, so daß dafür ein Zeitbedarf von etwas weniger als 6 Millisekunden erforderlich ist. Diese sechs Millisekunden sind vernachlassigbar kurz im Vergleich zu einer Sekunde, so daß keine Überlappung des Ausgangsimpulses des Unterteilerab- , schnittes 75 vorliegt, der den siebenstufigen Binärzähler 77 auf den ersten der unerwünschten Schaltzustände, das heißt die Zehn,beim Umschalten vorrückt, so daß das NAND-Gatter 85 Impulse ohne Unterbrechung während einer halben Sekunde aufnehmen kann.

Die rasche Weiterschaltung über die unerwünschten Schaltzustände dieses Binärzählers erfolgt außerdem zu rasch, um auf der Anzeigeeinheit wahrgenommen werden zu können und beträgt insgesamt einen nur ganz unbedeutenden Bruchteil der insgesamt anzuzeigenden Zahl. Dieser Vorgang erfolgt so lange, bis eine binäre Sechs vom NAND-Gatter 86 in den letzten drei Stufen des BinärZählers ermittelt wird. Dadurch wird das NAND-Gatter 80 aktiviert, das seinerseits wiederum das NAND-Gatter 81 schaltet, so daß 1024- Hz-Impulse auf den Eingang des Zählers gelangen. Da das NAND-Gatter 86 sowohl die binäre Sechs als die binäre Sieben der letzten drei Stufen ab-

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fragt, läßt es solange Impulse durch, bis diese drei Stufen auf die binäre Null zurückgeschaltet sind, so daß beim Ausschalten Koinzidenz mit den ersten vier Stufen vorliegt, die ebenfalls wieder im Binärzustand Null stehen aufgrund der natürlichen Zählfolge des Binärzählers.

Auf diese Weise werden also die binär codierten Dezimalausgangszahlen für die Einer und Zehner für die Anzeige von Sekunden auf der Armbanduhr erzeugt. Diese Ausgangssignale werden einem Multiplexschalter zur Aufteilung auf den Decoder mit sieben Anschlüssen und den Anzeigeelementen 35 bis 38 zugeführt. Das NAND-Gatter 86 erzeugt auf der Leitung 89 außerdem einen ins ,Negative gehenden Impuls, der zum Zeitpunkt des ersten unerwünschten Schaltzustandes der letzten drei Stufen beginnt und endet, wenn der Zähler in den Zählzustand Null zurückkehrt. Dieser Impuls dient zur Weiterschaltung des Minutenzählers.

Bei einer Ausführungsform dieser Armbanduhr in Hybridtechnik, bei der Einzelgatter verwendet werden, kann dies von Vorteil sein, da damit ein negativer Ausgang als Übertrag-Impuls vorliegt. Bevorzugt wird jedoch ein integrierter Schaltkreisaufbau,bei dem eine einzige Monolithanordnung vorgesehen ist, und bei der die Q- und Q-Ausgänge des siebenstufigen Zählers 77 verwendet werden.

Der spezielle Schaltkreis zur V/eiterschaltung des Zählers über die unerwünschten Binärschaltzustände kann unter Verwendung einer Relais-Logik oder zusätzlicher Metalloxydhalbleiterschaltkreise in Symmetrieanordnung und Monolithtechnik unter Verwendung von weniger Transistoren ersetzt sein als normalerweise bei einer Torschaltung dieser Art mit Rückkopplung für Synchronzähler erforderlich sind oder für Zähler, die nach BGD-Code arbeiten, wobei gleichzeitig ein Impulsfolgeausgang zur Verfügung steht, wenn dies erforderlich oder erwünscht ist.

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Ein NOR-Gatter 90 tastet ab, wenn der Zähler nicht im Nullzustand steht oder in anderen Worten, wenn eine logische binäre Eins am Ausgang irgendeiner der Stufen des Zählers steht. Zu jedem Zeitpunkt außer im-Nullzustand" aktiviert der Rücksetzschalter 92 das NAND-Gatter 93» das seinerseits das NAND-Gatter 80 erregt und über das NAND-Gatter 81 1024 Hz-Impulse in den Zähler gelangen laßt, während die vorhergehenden dynamischen Stufen über eine Rücksetzleitung auf Null gehalten werden, die auch mit dem Rücksetzschalter verbunden ist.

Der Schalter 92 dient einem doppelten Zweck. Einmal wird bei jeder Betätigung der Minutenzähler um eine ganze Minute weitergerückt und außerdem lassen sich damit Korrekturen der Zeitanzeige erreichen. Im allgemeinen beträgt die Zeitabweichung weniger als eine Minute aufgrund der hohen Genauigkeit des Quarzkristalles und des Stimmgabeloszillators, Ein Druck auf den Knopf rückt daher die Uhr auf die nächste ganze Minute vor und 'der Benutzer kann dann das Zeitsignal 'abwarten, um Übereinstimmung mit der soeben eingestellten Zeitanzeige zu erzielen.

Die Einstellung einer Uhr auf einige Minuten Vorlauf gegenüber der tatsächlichen Zeit läßt sich, soweit der Minuten- und Sekundenzähler betroffen sind, durch wiederholtes Betätigen des gleichen Schalters erreichen, so daß der Minutenzähler beispielsweise auf die volle Stunde vorgerückt wird, bis die gewünschte Minutenanzeige vorliegt.

Durch den Betatigungsschalter 92 wird außerdem der Zähler über seine restlichen Schaltzustände bis auf Null vorgerückt, wobei gleichzeitig die 1024 Hz-Impulse unterbrochen werden, so daß auch der Sekundenzähler auf Null festgehalten wird und über die Leitung 89 ein Übertragungsimpuls auf den Minutenzöhler gelangt, so daß dieser auf die Anzeige der nächsten Minute vorrückt. Dieser Schalter hält außerdem die dynamischen Stufen auf dem Zählzustand Null fest, so daß der mögliche Fehler in der unbenutzten Zeitspanne dieses

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Schalters auf eine halbe Periode des 64 Hz-Signales, das heißt auf 1/128 Sekunden begrenzt ist. Der Zweck dieses Schalters ist es vor allem, eine Synchronisierung der Armbanduhr auf ein Zeitsignal zu ermöglichen, so daß beim Loslassen des Schalters der Sekundenzählvorgang vom Startpunkt Null an beginnt.

Der primäre Zweck dieser Maßnahme in Bezug auf den Sekundenzähler 77 ist es, die Schalterprellungen zu berücksichtigen, die beim Schließen des Rücksetzschalters auftreten können. Es läßt sich leicht nachprüfen, daß sich beim Schließen des Schalters als höchste Sekundenanzeige der Wert 59 einstellt. Prellt der Schalter und liefert eine Mehrzahl von Impulsen an das NAND-Gatter 93» so wird der Schalter durch diese mehreren Impulse weitergerückt, wenn die 1024 Hz-Quelle am Eingang des NAND-Gatters 81 hochliegt. Der Umstand, daß dem Zähler eine diskrete Anzahl von Impulsen zur Rücktastung auf den Schaltzustand Null zugeführt v/erden, gewährleistet gleichzeitig für die erforderliche Zeiteinstellung, daß sämtliche Schalterprellungen oder Ausschwingvorgänge abgeklungen sind, bevor der gewünschte Endzustand erreicht ist.

Durch Untersuchungen wurde festgestellt, daß die tatsächlich zu erwartende Anzahl von Prellungen eines magnetischen Miniatur-Reedschalters zv/ischen vier und sechzehn schwankt. Selbst wenn alle sechzehn Prellungen während der kurzen Zeit auftreten, zu der das 1024 Hz-Signal durchgeschaltet ist, könnte der Zähler um nicht mehr als sechzehn diskrete Stufen weitergeschaltet werden. Er würde daher den Nullzustand nicht überlaufen, da vom höchsten BDC-Ausgang von 59 aus wenigstens 32 Einzelimpulse erforderlich wären, um den siebenstufigen BinärzHhler auf Null zurückzustellen. Damit besteht also ein Digitalfilter gegen Schalterprellspannungen, ohne daß äußere Zeiteinstellelemente wie Widerstände und Kondensatoren erforderlich wären und ohne Verwendung eines digital getakteten Schalterprellspannungsfilters, das üblicherweise in anderen Armbanduhren der gattungsgemäßen Art vorgesehen ist.

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Damit läßt sich das gesamte.Schaltersystem als integrierte
Einheit aus rein aktiven Schaltkreiselementen aufbauen. Zur
Erreichung des gleichen Zweckes wäre es auch möglich, die
bekannten und üblichen Rückkopplungsschleifen vorzusehen, um den gewünschten Zählvorgang zu erreichen und den Schalter lediglich zur Rücksetzung sowohl der dynamischen als auch der
statischen Stufen des Sekundenabschnittes zu-verwenden, wobei dann monostabile Multivibratoren verwendet werden könnten,
denen "der Übertragungsimpuls über ODER-Gatter zugeführt wird. Dies jedoch würde einige Taktschaltungs- und Widerstands-Kapazitätsnetzwerke und bei der Digitalübertragung wenigstens zwei Stufen von Binärteilern erforderlich machen, von denen
eines ein getaktetes Filter für Schalterprellspannungen sein müßte, dessen Ausgang sowohl durch den "Ein"- als auch durch den "Aus"-Zustand gehen müßte, bevor der Haltezustand freigegeben v/erden könnte, so daß der Minutenzähler auf die
nächste volle Minute vorrücken würde und dabei so festgehalten würde, daß der Zeitanzeigeknopf der Armbanduhr betätigt
werden könnte und dabei die durch diesen Rücksetζschalter
festgehaltene Zeitanzeige vom Benutzer beobachtet werden
könnte, bevor der Schalter freigegeben wird.

Ein weiterer Vorteil dieses Rückkopplungssystems mit Signalumlauf, bei dem ein rascher Impuls einen schnellen Durchlauf der unerwünschten Schaltzustände bewirkt, ist der, daß die
binären Unterteilungsstufen als integrierte Standardelemente aufgebaut werden können, wobei lediglich die Q-Ausgänge nach außen geführt sind, so daß keine Metallverbindungen weder zu dem Q-, dem Dateneingang oder den Rücksetzklemmen des Binärstuf enzählers erforderlich sind. Damit läßt sich Raum bei den integrierten Schaltkreisen einsparen, was von Bedeutung sein kann, insbesondere wenn eine Nebeneinanderanordnung der Elemente vorgesehen wird, da hierbei der Bedarf an zu kontaktierenden Flächen wesentlich verringert werden kann.

Fig. 17B zeigt den Abschnitt 100 des Minutenzählers der Armbanduhr, bei dem sieben statische Standard-Flip-Flops, wie
sie in Fig. 17A gezeigt sind, verwendet werden, die zu einem

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siebenstufigen Binärzähler in Kaskade verbunden sind, und bei dem die nicht-erwünschten Schaltzustände abgetastet und in genau gleicher Weise wie beim Sekundenzähler rasch durchgeschaltet werden. In diesem Falle ist es erwünscht, daß am Rücksetzpunkt von 59 auf null Minuten nur ein einziger Übertragimpuls erzeugt wird, der in den Stundenzähler 120 gelangt und den Eingang dieses Stundenzählers nicht auf einem Schaltzustand festhält, der den Eingang von Impulsen vom Stunden-Weiterschaltknopf inhibieren oder unterbrechen würde, die zu jeder Zeit und in jedem Schaltzustand des Minutenzählers manuell eingegeben werden können. Diese manuell einzugebenden Weiterschaltimpulse werden über das getaktete Schalterprellfilter 110 eingegeben, das in Fig. 13 gezeigt ist. Ohne einen Übertragimpuls vom Minutenzähler könnte der Eingang bei manuellem Weiterschalten während der 40- und 50-Minutenperioden des Minutenzählers inhibiert oder blockiert werden.

Alternativ dazu kann auch ein exklusives ODER-Gatter vorgesehen sein, so daß der Eingang zur ersten Zählstufe des Stundenzählers durch jeden manuell eingegebenen Eingangsimpuls in der Phase umgekehrt würde, unabhängig vom Schaltzustand des Übertragimpulses oder Übertragsignales vom Minutenzähler. Dies jedoch würde die Übertragfunktion sowohl direkt als auch indirekt komplizieren, da auch die weiteren Funktionseinheiten komplizierter würden, da der manuell einzugebende Stundenvorrückimpuls den Tageszähler beim Durchgang durch Mitternacht nicht weiterrückt.

Fig. 12 gibt den Stundenzähler 120 der Armbanduhr wieder. Die erste Zählstufe 121 dieses Stundenzählers kann ihren Zählzustand kontinuierlich weiterschalten und unterliegt keinen Rückkopplungsimpulsen. NAKD-Gatter 122 und 123 tasten die Zustände der binären 10, 11, 12, 13, 14 und 15 in den Zähler 125 ein und ermöglichen, daß das 1024 Hz-Signal den Zähler rasch auf Null weiterschaltet, wenn die ersten vier Stufen in einem höheren Schaltzustand stehen als es einer

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binär codierten Dezimal-9 entspricht. Die erste Zählstufe 121, die eine "A"-Leitung der Stundenanzeigeeinheit steuert, wird am Ende des Eingangsübertragungsimpulses auf einen neuen Zustand getriggert, so daß dann, wenn "A" hoch liegt, der Eingangsübertragungsimpuls auf die restlichen fünf Stufen durch ein NAND-Gatter 124 weitergeschoben wird. Am Ende des Eingangsübertragungsimpulses fällt das Signal auf der "A"-Leitung auf Null zurück und folgt damit der richtigen Reihenfolge der Binärausgänge A, B, G, und D der Zähler 121 und 125.

Dieses Übertragungssystem ermöglicht auf der Α-Leitung einen hohen oder niedrigen Schaltzustand, wenn ein unerwünschter Binärzustand über die Rückkopplung ermittelt wird. Dies ist erforderlich, da der Stundenzähler so aufgebaut ist, daß entweder ein Zwölf- oder ein Vierundzwanzigstundenzyklus je nach Wahl durch eine einzige externe Steuerleitung 128 durchgezählt wird, die für einen Zwölfstundenzyklus an ein Plus-Potential und für den Vierundzwanzigstundenzyklus an ein Minus-Potential anschließbar ist. Dabei erreicht jeder dieser Zählzyklen seinen ersten unerwünschten Zählzustand in einem vom Zählzustand des Zählers 121 verschiedenen Zustand. Anders ausgedrückt wird beim Vierundzwanzigstundenzyklus ein erster unerwünschter Schaltzustand bei einer binär codierten 24, das heißt bei einer geraden Zahl erreicht, während beim 'Zwölfstundenzyklus der erste unerwünschte Schaltzustand bei einer binär codierten 13 erreicht wird, die eine ungeradzahlige Zahl ist. Daher steht die Leitung A des Zählers 121 im einen Fall hoch und im anderen Fall tief, wenn das 1024 Hz-Signal auftritt, wobei dann das Übertragsignal auf der Α-Leitung so beschaffen sein muß, daß es nicht stört.

Dies wird erreicht durch eine Verriegelung, bestehend aus NAND-Gattern 126 und 127, die die Ein- oder Durchschaltung des 1024 Hz-Signales bev/irken. Die Auslösung erfolgt beim Auftreten des ersten unerwünschten Schaltzustandes, bestimmt durch den Betriebsartwahlschalter und die Ausschaltung erfolgt, wenn der Zählzustand-festgelegt durch den gleichen Schalter den Zehlwert Null erreicht. Im Falle des Zwölfstundenzähl-

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zyklus wird die Verriegelung durch den Haupteingangsübertragimpuls vom Minutenzähler eingeschaltet, wenn der Ausgang auf den Leitungen A, B, C, D und E der Zähler 121 und 125 einer binär codierten 12 entspricht. Die Leitung E steuert die Einerziffern des binär codierten Stundenausganges für den Zehnerbereich der Stundenanzeige. Der Zweierausgang entsprechend dem binär zählenden Dezimalcode wird für die Zehnerstundenanzeige durch das NOR-Gatter 2 in der Zählstellung 12 auf einem negativen Wert gehalten. Die Verriegelung wird durch ein NAND-Gatter 129 rückgesetzt, wenn das Potential auf der Leitung E auf Null zurückfällt. Solange die Leitung A des Zählers 121 im Zustand "hoch" gehalten wird, erfolgt die Rücksetzung auf eine binär codierte Dezimal-1 anstelle auf Null. Die Leitung P des Zählers 125 führt zur AM/PM-Anzeige 41, wenn die Zeitanzeige erfolgt, so daß der Benutzer weiß, ob die angezeigten Stunden vor oder nach der Mittagszeit liegen, wenn er seine Armbanduhr auf eine bestimmte Zeitzone einstellen will, so daß festgestellt werden kann, ob der Datumszähler bei Mittag anstelle von Mitt ernacht weit erschalt et.

Beim Betrieb der Uhr im Vierundzwanzigstundenzyklus wird eine binär codierte 23 abgetastet und mit dem nächsten Haupteingangsübertragimpuls in die Verriegelung eingetastet, und das 1024 Hz-Signal schaltet den Zähler weiter, bis die Spannung auf der "!"'-Linie abfällt. Dies entspricht dem Nullzustand des Zählers und stellt die Nulluhranzeige bei Mitternacht bei einem Betrieb des Uhrensystems im Vierundzwanzigstundenzyklus sicher. Die AM/PM-Anzeige 41 ist beim Vierundzwanzigstundenzyklus abgeschaltet. Ein NOR-Gatter I3I erzeugt einen Datumsübertragimpuls auf der Leitung 132, sobald der Zähler aufgrund eines Eingangsimpulses vom Minutenzähler Mitternacht überläuft. Durch die Leitung P ist sichergestellt, daß dies beim Betrieb im Zwölfstundenzyklus in den PM-Stunden geschieht. Die mit dem Minuteneingangsgatter 135 verbundene Leitung stellt sicher, daß dies nicht geschieht, wenn ein manuell eingegebener Vorrück-Eingangsimpuls vorliegt.

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Über ein Gatter 136 wird die Anzeige Z für das Dezimalkomma. oder den Dezimalpunkt 42 "beleuchtet, wenn eine Datumsanzeige wiedergegeben wird und der Jahreszähler in einem ganzzahligen Schaltzustand innerhalb des Vierjahre-Schaltjahrzyklusses des Kalenderbereiches der Armbanduhr steht, so daß eine visuelle Anzeige des betreffenden Zustandes innerhalb dieses Zyklus durch die Armbanduhr bereitgestellt wird, ohne daß äußere Prüfanschlüsse erforderlich sind. Die andere Binärstufe des Jahreszählers ist mit der Dezimalpunktstelle der Abtastanzeige W verbunden, um das restliche Bit der binären Information anzuzeigen, die zur Bestimmung des Schaltjährzyklus erforderlich ist, wenn eine Datumsanzeige wiedergegeben wird.

Die Pig. 13A bis 13D geben das tastbare Schalterprell-Pilter wieder, das sicherstellt, daß bei jeder Betätigung des Knopfes zum Vorrücken der Stunden oder Tage jeweils nur ein Impuls in den zugeordneten Zähler gelangt. Durch diese Schalterprell-Filter werden RC Zeitschalt- oder Verzögerungs-Netzwerke und Form C-Kontakte bei der Schaltersteuerung und/oder monostabile Multivibratoren und dergleichen überflüssig.

Das Schaubild der Pig. 13A zeigt den logischen Schaltkreisaufbau des getasteten Schalterprell-Pilters für diese Ausführungsform einer Armbanduhr. Die Tast- oder Taktfrequenz muß so niedrig sein, daß sichergestellt ist, daß nicht mehr als ein Taktimpulsanstieg während der gesamten möglichen Zeitkonstante der Schalterprellung auftreten kann. Zu diesem Zweck kann ein D-Plip-Plop zur Tastung des Schaltereinganges in der Weise verwendet werden, daß der Ausgang bei wiederholter Eingangstastung stabil bleibt. Dies stellt sicher, daß der Schalter beim Prellen getastet wird, jedoch sicher nicht getastet wird, wenn beim nächsten Taktimpuls noch immer Prellschwingungen vorliegen sollten.

Das heißt unabhängig von dem Schaltzustand des Schalters beim Anstieg des Taktimpulses verbleibt der Ausgang ent-

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weder in dem vorhergehenden Zustand oder ändert sich entsprechend dem Schließen des Schalters, wobei dann nachfolgende Taktimpulse auch bei wiederholtem Auftreten nur <3ie gleiche Bedingung ergeben, wenn der Taktimpuls zufällig auf einen beim Prellen geschlossenen Schaltzustand des Schalters trifft oder eine Umschaltung in den neuen Schaltzustand beim nächsten !Taktimpuls bev/irkt, wenn der Prellkontakt-Zeitabschnitt gerade vorbei ist. Bei der speziellen Ausführungsform wird ein Inverter 145 zwangsweise auf positiven Ausgangszustand geschaltet, wenn der Taktimpuls niedrig steht, so daß sich am Inverter 146 ein negativer Ausgangszustand einstellt. Steigt der Taktimpuls an, so behält der Inverter 145 seinen positiven Ausgangszustand bei aufgrund der negativen Rückkopplung vom Ausgang des Inverters 146.

Ein Übertragungsgatter 150 ist durchgeschaltet, wenn der Taktimpuls "hoch" steht, so daß bei der in Pig. 13A gezeigten Schaltung der Schalter 151 während der Zeitspanne erregt wird, in der der Taktimpuls hoch steht und damit den "positiven Ausgangszustand des Inverters 146 erzwingt, der durch den Inverter 145 invertiert wird. Danach wird der positive Ausgangszustand des Inverters 146 sichergestellt trotz Prellen des Schalters, und dieser Schaltzustand wird unmittelbar über das Übertragungsgatter 150 und die Inverter 152 und 153 auf den Ausgang übertragen.

Fällt der Taktimpuls ab, so öffnet das Übertragungsgatter 150 und das Übertragungsgatter 155 wird auf Durchgang geschaltet, so daß der Ausgangszustand beibehalten bleibt, der beim Abfallen des Taktimpulses vorliegt. Der Inverter 145 wird ausgangsseitig "hoch" geschaltet und schaltet seinerseits den Inverter 146 "tief". Da jedoch,während dieser Zeit das Schalterprellen abgeklungen ist, wird der Ausgang des Inverters 146 zwangsweise durch den Schalter selbst auf positiv geschaltet. Steigt nun der Taktimpuls wieder an, so bleibt dieser Schaltzustand beibehalten, wobei die Inverter 145 und 146 in diesem speziellen Schaltzustand in Ruhe bleiben.

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Wird der Schalter 151 geöffnet, so kehrt der nächstfolgende !Taktimpuls mit seiner Abfallflanke den Ausgang des Inverters 146 um, bevor der nächste Taktimpulsanstieg diesen neuen Zustand über das Übertragungsgatter 150 auf den Ausgang überträgt. Der Vorteil dieser Schaltung über eine geradlinige D-Flip-Flop-Anordnung besteht darin, daß kein außerhalb in oder auf der Schaltleitung liegender integrierender Widerstand erforderlich ist und nicht so viele Transistoren benötigt werden wie bei einem voll statischen D-Flip-Flop. Diese triggerbare Schalter-Widerstandswirkung hat im Ergebnis geringere Leistungsverluste zur Folge, als sich bei im statischen "Ein"-Zustand stehenden Transistoren ergibt.

Falls erwünscht kann auch das Übertragungsgatter 155 eingespart werden, da bereits das Übertragungsgatter 150 als Tastgatter betrachtet werden kann, dessen Ausgang durch die Elektrodenkapazität des Einganges des Inverters 152 gespeichert wird ähnlich der Weise, in der der dynamische Digitalteiler arbeitet» In diesem Falle kann auch der Inverter 153 eingespart werden, je nach der gewünschten Eingangs- und Ausgangsphase,so daß sich die Zahl der erforderlichen Transistoren insgesamt auf acht verringern läßt, wenn beide Phasen des Taktimpulses zur Verfügung stehen und der Inverter 156 nicht benötigt wird. V/ird der Inverter 156 dagegen vorgesehen, um die Anzahl der metallischen Leiter innerhalb eines integrierten Large-scale-Schaltkreises zu verringern, kann die Anordnung so vorgenommen werden, daß das Taktsignal im "tiefen" Zustand eine kurze Zykluszeit hat, so daß die angestrebte Umschaltung des Inverters 146 in den negativen Zustand, wenn der Ausgang des Inverters 145 hoch geschaltet wird, sehr kurz ist, so daß sich der effektive Leistungsverlust im widerstandsbeaufschlagten Leitungsteil des Inverters I46 vermindern läßt. Ein H-Typ-Transistor dient zur Erdung des Punktes X, wenn der Schalter geschlossen ist, wodurch sich der zum Betrieb des Schaltkreises erforderliche Leistungsbedarf einschränken läßt im Vergleich mit einer gewöhnlichen Ausführungsform eines passiven. Abreiß-Widerstands-Netzwerkes. . ν:.: ■ ' ..=-.

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Eine weitere Vereinfachung für die gleichen Grundüberlegungen ergibt sich aus Fig. 13B. In dieser Anordnung tastet das Durchgangs- oder tjbertragungsgatter 160 die Polarität des Schalters 161, wenn der Taktimpuls hoch steht, und diese Polarität wird in der Eingangs-Gate-Kapazität 162 des Schaltkreises gespeichert, der von dem Kontakt-Prelleliminator angesteuert aird. Sinkt der Taktimpuls ab, so öffnet das Durchgangsgatter 160 und läßt die gespeicherte ladung im Treiberschaltkreis zurück, wobei der N-Typ-Transistor 163 versucht, beim Einschalten des Schalterspannungsausgang zum negativen Ende der Versorgungsquelle zu ziehen. Dies kann während des Prellens des Schalters erfolgen. Dieses Prellen wird jedoch bis zu dem Zeitpunkt abgeklungen sein, zu dem der Taktimpuls wieder ansteigt, so daß bei durchgeschaltetem Übertragungsgatter 160 wiederum die gleiche positive Spannung vom Schalter aus vorliegt. Wird der Schalter 161 freigegeben, so wird beim nächsten Abfallen des Taktimpulses der Eingang des Übertragungsgatters durch den N-Typ-Transistor abgesenkt. Bei einem erneuten Anstieg des Taktimpulses wird die neue Ladung an den Treiberschaltkreis weitergeschoben, vorausgesetzt, daß die integrierte Schaltkreiskapazität 162 größer ist als die Eingangskapazität des Treiberschaltkreises,und zwar um den Faktor 3 bis 4.

Ein wiederholtes "Pumpen" des Schaltkreises durch den Taktimpuls bewirkt eventuell eine Aufladung der Eingangskapazität der Treiberschaltung auf negatives Potential, das der integrierten Kapazität 162 durch den Transistor 163 aufgedrückt wird, so daß die scheinbare Kapazität 162 verstärkt wird, vielleicht sogar in Umkehrung des Erfordernisses, daß diese Kapazität größer sein sollte als die Kapazität des Treiberschaltungseinganges ·

Fig. 13G zeigt die beste aller Ausführungsformen, wobei die besonderen Qualitäten dieser Schaltung auch dann beibehalten bleiben, wenn der Inverter 164 entfällt.

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Pig. 13D zeigt ein vereinfachtes Doppelinverter-Flip-Flop, das von einem Form C-Schalter 170 aus in einen der beiden Schaltzustände steuerbar ist. Dieser Schalter schaltet die Inverter 171 und 172 zwangsweise in den Einschaltzustand und zurück in den anderen Zustand, wenn der Schalter in seine Ausgangsposition zurückkehrt, wodurch ein Schalterprellen beseitigt und der Leistungsverlust in äeder Schaltstellung nahezu Null beträgt, wobei kein Widerstand oder Kondensator erforderlich ist, und sich gleichzeitig der Vorteil ergibt, daß vom integrierten Schaltkreis nur eine einzige Leitung oder Verbindung zum Schalter führt. Der einzige Nachteil bei dieser Schaltungsausführung ist der, daß die magnetischen Form C-Reedschalter beträchtlich teurer sind als die einfachen Kontaktschalter, während die wenigen zusätzlichen Transistoren innerhalb des in den Fig. 13A oder 13C gezeigten integrierten Schaltkreises hinsichtlich der Kosten bei einem largescale-integrierten Schaltkreis vernachlässigbar sind.

Fig. 14 zeigt den Tageszähler 175 des Kalenderabschnittes der Armbanduhr. Die Weiterschaltung um einen Tag erfolgt durch einen Impuls vom Stundenzähler auf einer Leitung 132 vom Übertraggatter 131 oder vom Tagesvorrückschalter 18 aus über das -Schalterprellfilter 176 (Fig. 9). Im Prinzip arbeitet dieser Zähler genauso wie die Minuten-, Sekunden- oder Stundenzähler insoweit, als auch hier die unerwünschten Schaltzustände einer Binärzähler-Anordnung mit sechs Stufen zurückgewiesen oder unterdrückt werden. Ein Übertragausgang 177 wird nur durch den Übertrageingang erzeugt und die Rücksetzung erfolgt so, daß manuell eingegebene Vorrückimpulse vom Schalter 18 aus keine Erzeugung von Übertragimpulsen in den Monatszähler auslösen, so daß ein Benutzer die Tagesrückstellung über das Ende eines Monats auf einen gewünschten früheren Tag auch vornehmen kann, ohne den Monatszähler vorzurücken, was anderenfalls eine Tagesweiterschaltung über den gesamten VierJahreszyklus des Kalenderabschnittes erforderlich machen würde oder es müßte eine weitere Steuerschaltung zur Erregung des Monatszählers oder des Jahreszählers vorgesehen sein.

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Zur Abtastung des ersten unerwünschten Schaltzustandes,der das Ende des Monats angibt, wird eine Verriegelungsschaltung 178 mit Abtastgattern verwendet, die eine Eingabe von 1024 Hz-Impulsen auslöst, bis der Zähler 180 die erste der Monatsstellungen erreicht. Die Rücksetzung der Verriegelungsschaltung erfolgt durch Tastung oder logische Unterbrechung der einlaufenden 1024 Hz-Impulse. Es ist ein Mehrfachdetektor vorgesehen, der den 29., 30., 31. und 32. binär codierten Schaltzustand des Zählerausganges abtastet. Vielehe dieser Abtastwerte bestimmend ist, wird durch die vom Monatszähler (Pig. 18) rückgeführten Eingänge und den Vierjähres-Schaltjahrzähler (Pig. 18) festgelegt. Liegt beispielsweise kein Schaltjahr vor und es wird der Monat Februar angezeigt, so tastet das NAND-Gatter 181 den 29. Tag des Monats ab, aktiviert die Verriegelung und weist damit alle weiteren Schaltzustände zurück, bis das erste Ausgangssignal des Monats die Verriegelung über ein NAND-Gatter 182 wieder rücksetzt.

Tritt am Ausgang des Gatters 181 kein Ausgangssignal auf, da ein Schaltjahr vorliegt, so erscheint das über das NOR-Gatter 183 und das NAND-Gatter 184 auftretende Februarsignal am Eingang des NAND-Gatters 185 auf und triggert die Verriegelung 178, wenn die 30. Schaltstellung im Binärcode erreicht ist, woraufhin alle weiteren Schaltzustände wiederum zurückgewiesen werden, bis der Monatserste erreicht ist. In den Monaten September, April, Juni und November jedoch wird das NAND-Gatter 186 am 31. erregt, wobei sein Ausgangssignal über das NAND-Gatter 184 auf das NAND-Gatter 185 gelangt und damit mit den den Zehner-Bits(Leitung E) des Zehner-Abschnittes des Zählers 180 und anschließend über das Gatter 187 mit den Zwanziger-Bits(Leitung F)des Zählers 180 UND-verbunden wird.

Es sei bemerkt, daß die Zwanziger-Bits (Leitung F) am NAIID-Gatter 187 zur Erzeugung der Rücksetztriggerimpulse für die Verriegelung benötigt werden. Liegt keine der obigen Bedingungen vor, do erregt der 32. Schaltzustand des binär codierten Ausganges das NOR-Gatter 183, das ein Signal über das NAND-Gatter 184 auf den Eingang den NAND-Gatterπ 105

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weitergibt, wo eine UND-Verbindung mit den Zehner-Bits erfolgt und gelangt weiter über das NAND-Gatter 188 und wird mit den Zwanziger-Bits UND-verbunden,wodurch das NAND-Gatter 187 aktiviert wird, das die Verriegelung triggert. Dieses Zählersystem mit veränderbaren Moduls läßt sich relativ leicht durch die Verwendung der Durchlaufzähler-Anordnung herstellen· Das Nicht-Schaltjahrsignal 190 des JahresZählers und das September-, April-, Juni- und Novembersignal 191 vom Monatsdecoder und das Februarsignal 192 vom Monatsdecoder stellen sicher, daß der Tageszähler 180 durchläuft und einen Übertragimpuls zur V/eiterschaltung des Monatszählers auf der Leitung 177 nach der entsprechenden Anzahl verflossener Tage erzeugt·

Pig· 18 zeigt die Monatszähler 195 "und 196 und den Jahreszähler 197»bei dem sechs statische Binärzählstufen vorgesehen sind. Die^ersten vier Stufen laufen durch und erzeugen die binäre Eins bis Zwölf auf den Leitungen A bis D. Die erste Stufe ändert ihren Schaltzustand unbestimmt· Der Nullzustand des Zählers wird nie erreicht, da die Monate von Eins bis Zwölf durchnummeriert sind und der Nullzustand nicht benötigt wird und sich das Codesignal leichter an den BCD-Ausgang des Decoders 200 übertragen bzw· umsetzen läßt· NAND-Gatter 205, 206 und 207 erzeugen die Zehner-Bits des BGD-Zehnerausganges des Monatszählers. Das NOR-Gatter 208 erzeugt ein Signal immer wenn der Zähler im Monat Februar steht·

Die NAND-Gatter 210, 211 und 212 erzeugen auf der Leitung 191 ein Signal, wenn der Zähler 195 bzw.. 196 im Monat September, April, Juni oder November steht· Diese Ausgänge werden zusammen mit dem durch das NAND-Gatter 215 erfaßten Nicht-Schaltjahrsignal auf den Tageszähler 175 rückgeführt, so daß der Tageszähler bei der richtigen Tageszahl für den betreffenden Monat rückgesetzt wird. Ein NOR-Gatter 206 beleuchtet den Jahres-2-Bit-Anzeiger 41, was dem Dezimalpunkt des getasteten Ausleseausganges W entspricht, wenneine Tagesanzeige wiedergegeben wird,

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Das Februarsignal 192 braucht nicht, wie gezeigt, auf einer einzigen Leitung erzeugt zu werden, es kann vielmehr einfach aus drei Transistoren abgeleitet werden, die anstelle jedes Transistors im Tageszähler vorgesehen sind, der auf den Februareingang markiert ist, entsprechend der logischen Funktion, die zur Darstellung der logischen Verzweigung des Rückkopplungssystems erforderlich ist, wobei zwei zusätzliche Transistoren gegenüber der direkten Ersetzung der gezeigten Gatter-Logik eingespart v/erden. In ähnlicher Weise kann hinsichtlich der September-, April-, Juni- und Noveiabersignale und der Nicht-Schaltjahrsignale zur Einsparung von jeweils zwei weiteren Transistoren vorgegangen werden.

Fig. 10 zeigt den Multiplexesehalter und die Tastsignalerzeugereinheit der Uhr. Es sind drei Anzeigesteuerschalter 19, 20 und 20a vorgesehen, mit denen sich wahlweise die Zufuhr von Sekunden-, Zeit- und Daten-BGD-Signalen zum Eingang des Decoders nach Fig. 15 steuern läßt. Der Zeitschalter ermöglicht eine Wiedergabe von Stunden und Minuten. Der Datumsschalter ermöglicht die Anzeige von Monaten und Tagen des Monats. Der Sekundenschalter ermöglicht die Anzeige von Sekunden auf den Y- und Z-Anzeigern.

Das NOR-Gatter 221 erzeugt einen Impuls kurzer Dauer am Ende des W, X, Y und Z Anzeige-Tastzeit-Rasters. Der Impuls des NOR-Gatters 221 stellt die logische Null oder den negativen Ausgang bei den A, B, C und D Ausgangsklemmen mittels einer Gruppe von N-Typ-Transistoren 223 wieder her, wie allgemein mit den Bezugszeichen 222 gekennzeichnet ist. Während dies erfolgt, werden die Anzeigeschaltereingänge durch drei P-Typ-Transistoren 224 und drei N-Typ-Transistoren 225 entregt, so daß die Zeit-, Datums- und Sekundenwähltransistoren 226, 227 bzw. 228 von den Ausgängen 222, das heißt von A, B, C und D geöffnet werden.

Die P-Transistor-Gruppe 229 bis 232 wird während des V/, X, Y bzw. Z Zeitrasters sequentiell eingeschaltet, so daß die codierten Zeimerstunden die Einerstunden, die Zehnerminuten

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und die Einerminuten sequentiell an A, B, C und D der Ausgänge 222 angeschlossen werden, wenn die P-Transistor-Gruppe 226 vom Zeitwählschalter 20 aus eingeschaltet wird· Die Transistor-Gruppen 233 und 234 dienen in Verbindung mit der Transistor-Gruppe 228 einer ähnlichen Punktion, wenn der Sekundenwählschalter 19 geschlossen wird. Die Transistor-Gruppen 235 "bis 238 erfüllen ebenfalls in Verbindung mit der Transistor-Gruppe 227 die gleiche Funktion für den Monatsund Tageszählerausgang, wenn der Datumswählschalter 20a geschlossen wird.

Die Transistor-Gruppe 239 dient zur Festlegung der Priorität der !Pages-, Datums- und Sekundenanzeigeschalter, so daß keine sich widersprechenden Signale auf die Ausgänge 222, das heißt A, B, C und D gelangen können. Dies wird durch Abschaltung der Datums- und Sekundensignale erreicht, sobald der Zeitschalter 20 geschlossen v/ird und durch Abschaltung der Sekundensignale, wenn der Datumsschalter 20a geschlossen wird.

Die Transistor-Gruppe 240 dient zur Abtastung, wenn einer der Wählschalter 19_f 20 oder 20a betätigt ist, wobei auf · einer Leitung 241 ein Signal erscheint, das die Anzeigeverstärker und den Spannungstastverstärker im Decoder nach Fig. 15 einschaltet.

Eine Transistor-Gruppe 245 dient zur Betätigung eines Decoders durch 64- und 128 Hz-Signale und legt die vier Grund-Zeitraster innerhalb der Folgezeit des 64 Hz-Signales für die Vi, X, Y und Z-Signale fest. Die Transistor-Gruppe 246 schaltet die W, X, Y und Z-Signale während des Tastausgangssignales des NOR-Gatters 221 auf Null oder wenn die Solarzellenspannung gering ist und die Transistor-Gruppe 247 die Solarzellen-Spannungssteuer-Transistorgruppe 248 nicht entregt. Sämtliche erwähnten Bedingungen für die Transist or gruppe 246 v/erden durch ein HOR-Gatter 249 abgefragt .

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Durch die Multiplexanordnung ergibt sich nicht nur der übliche Vorteil einer Verminderung der Verbindungen, vielmehr wird auch der negative Ausgang auf der Gatter- oder Gate-Eingangskapazität des Verstärker- oder Treiberschaltkreises gespeichert, so daß zur Verbindung des Ausganges des Multiplexschalters mit den Eingängen der verschiedenen Zeit bestimmenden Zähler nur halb so viele Iransistoren erforderlich sind, da nur die positiven Schaltzuständen entsprechenden Ausgänge dieser Zähler auf die Ausgänge 222, das heißt A, B, 0 und D des Multiplexschalters übertragen werden müssen. Bei einer herkömmlichen Anordnung müßte eine Gruppe komplementärer N-Iyp-Sransistoren zur Übertragung der negativen oder Nullzustände der die Zeit bestimmenden Zähler auf die Ausgänge A, B, C und D des Multiplexschalters vorgesehen werden.

Die Sransistor-Gruppen 250 bis 253 sind Ausgangstreiberschaltungen für die ¥, X, Y und Z !Eastsignale. Jede Gruppe weist einen Darlington-Verstärker auf, der einen 30-Ohm-Widerstand speist, der an die Basis eines Ausgangstransistors angeschlossen ist. Der innere Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung bei diesen drei Basis-Emitterübergängen stellt sicher, daß bei einem Abfall der Batteriespannung unter 2,1 V der Ausgangstransistor in Umkehrrichtung vorgespannt wird und von der Speisequelle lediglich noch den Leckstrom zieht ₉

Bei einer zweizeiligen Mckel-Oadmium-Batterie entspricht 2$ 1 V einem Ausgangspegel,der anzeigt, daß genügend gespeicherte Leistung aus den Batterien "bereits abgeflossen ist, so daß ein weiterer Leistungsverbrauch durch die Ausleseeijihsi'c; ?ernieden werden sollte, um die verbliebene gespeicherte Leistung für die die Zeit haltenden Elenente des Schaltkreises zur Verfügung zu haben.Eine die Batteriespannung abtastende Schaltung vermindert also die Versorgung der Auslesöeinheiten,wenn die Batteriespannung sich 2,1 V nähert* Der 'widerstand im Basispreis des Ausgangstransistors schaltet den Strompegel auf asu Ausgangstransistor, wenn die

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Batteriespannung über 2,1 V liegt und kann auf jede gewünschte Abnahme des Stromausgangsverbrauch.es "bei einer Batteriespannung über 2,1 V eingestellt werden. Die drei gezeigten Dioden sind so geschaltet, daß eine Strombegrenzung gegeben ist, wenn der Spannungsabfall über dem Widerstand ausreichend ist, wenn dieser zum inneren Spannungsabfall am Basis-Emitterübergang der ersten beiden !Transistoren zuaddiert wird, um insgesamt 2,1 V zu erreichen, was dem inneren Spannungsabfall der drei Dioden in Vorwärtsrichtung entspricht. Erreicht die Batteriespannung 2,8 V (viermal 0,7 V), so beginnen die Dioden zu leiten und begrenzen die Spannungszufuhr zum ersten Transistor. Damit ist der der Basis des Ausgangstransistors zufließende Strom auf einen konstanten Wert einreguliert, sobald die Speisespannung 2,8 Y übersteigt.

Liegt die Solarzellenausgangsspannung bei starker Intensität des Umgebungslichtes hoch genug, so legt die N-Transistor-Gruppe 248 die Dauer der W, X, Y und Z Signale so fest, daß sie dem vollen Anteil eines Yiertels der 64 Hz-Signalfolgezeit entsprechen. Ist dagegen die Solarzellenspannung so niedrig, daß der IT-Transistor ab- und die P-Transistor-Gruppe 248 eingeschaltet wird, so begrenzt die Transistor-Gruppe 247 die Dauer der V/, X, Y und Z Signale auf ein Achtel ihrer normalen Impulsbreite. Durch diese neue Anordnung wird die Breite der den Licht emittierenden Dioden zuzuführenden Impulse begrenzt, um dadurch den Leistungsverbrauch zu begrenzen, wenn die Uhr bei geringen Umlichtbedingungen betrieben bzw. abgelesen wird«

Pig. 15 zeigt einen Decoder, der die BÖD-Ausgangssignale der vier Leitungen A, B, C, D des Einganges 222 in einen digitalen Anzeigecode auf sieben Anschlüssen umsetzte Eine Wertetabelle für diese Signallogik und die Erzeugung der Ziffern auf der Anzeige ist in Eig. 15B wiedergegeben»

Die Invertergruppe 254 liefert die Signale umgekehrter Pola°» rität der A, B, C und D Eingangsieitiaigen, die im Decoder erforderlich sind. Die Transistor-Gruppe 255 bildet den

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schlußteil des logischen Decoderverzv/eigungsnetzwerkes. Sie steuern die Satter der Ausgangstransistoren in der Gruppe 256 ins Positive, so daß diese die Segmente a "bis e gemäß dem BCD-Code einschalten, wenn die Iransistor-Gruppe 257 und transistoren 258 eingeschaltet sind. Das NOR-Gatter 259 steuert die Gatter der Ausgangstransistoren 256 ins Negative über die Iransistor-Gruppe 260. Gleichzeitig schaltet das NOR-Gatter 259 den !Transistor 258 aus. Das Signal des NOR-Gatters 259 tritt zu Beginn des V/, Z, I lind Z Zeitrasters auf und dient zur Wiederherstellung des logischen Negativausganges der Ausgänge a Ms e, so daß während des verbleibenden V/, X, Γ und Z Zeitrasters die Transistor-Gruppe 255 lediglich die positiven logischen Ausgänge verbindet, die für die einzelnen anzuzeigenden Ziffern benötigt werden. Eine noch zweckmäßigere Anordnung ergäbe sich, v/enn ein Satz von Komplementärtransistoren in der Gruppe 255 vorgesehen ist, um die verschiedenen Ausgänge auf den gewünschten negativen Zustand zu bringen.

•Der erwähnte negative Ausgangszustand wird auf der Eingangsoder Gate-Kapazität der Ausgangstransistorgruppe 256 nach der Bereitstellung durch die Transistor-Gruppe 260 gespeichert.

Die Transistor-Gruppe 257 schaltet die positive Ausgangsansteuergruppe des Decoders ab, sobald der logische Eingangskreis auf einer Desimall-llüil steht und die Auslesetastanordnung nach, Fig. 10 im ¥-Seitraster steht, so daß die signifikanter. Eullen für 51s anzuzeigenden Stunden oder Monate zur Verbesserung dsr Ableseklarheit und sur Leistungsersparnis ausgeblendet werden.

Eine Gruppe 261 zur Spanmingsabtastung arbeitet genau gleich wie die Ausgangs gruppe 25*0 in Hg* 10, Sie wird vor. der Leitung 241 aus eingeschaltet_? die durch ο inen cer Änseigesteuorschaltsr aktiviert v/ir5 aiiu auf Massepotential für die Ä'asgangsvsz'i3tärker-'2"/a"i.i3is"-:.rgruppe 2f>6 surüoklrehrt, wem; öle Batten ie spamru-;^ "bsi 2._s-\ V oder naher liegt, so daß

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der Basisstromverbrauch "bei zu geringer Batteriespannung unterbunden wird, so daß eine weitere Anzeige ohne Benutzung der Batterie erfolgt, die nach Möglichkeit immer für die zeithaltenden Elemente der Schaltung aufgespart werden soll.

Pig. 20 zeigt einen synchronisierten astaMlen Seiler. Diese Einheit arbeitet im wesentlichen in gleicher Weise wie ein normaler astabiler Multivibrator, wobei der Widerstand R und der Kondensator Ö ein Koppelnetzwerk bilden, durch das im einen oder anderen Zustand durch die Rückkopplungskapazität die beiden Inverter 270 und 271 verkoppelt sind, wenn R nicht den Kondensator C bis zu dem Punkt entlädt, bei dem sich der Vorgang umkehrt und die Koppelkapazität nun den umgekehrten Schaltzustand festhält, während die dem Widerstand R zugeführte Spannung sich umkehrt und wiederum eine Aufladung des Kondensators C in umgekehrter Richtung bewirkt. Dieser Vorgang wiederholt sich unbegrenzt nach Maßgabe der Größewerte für R und C. Wird das Übertragungsgatter 275 in die Rückkopplungsschleife, wie gezeigt, eingesetzt und erfolgt eine Ansteuerung durch höherfrequente Taktsignale, so arbeitet das Gatter 275 als Auftastgatter, so daß die Spannung am Eingang des Inverters 270 entsprechend der RC-Ladecharakteristik weitergeschaltet wird, bis schließlich die Tastung erfolgt und der Inverter 270 getriggert und die Verriegelungsbedingung des Plip-Plops umkehrt. Die Kapazität der Eingangsschaltung des Inverters 270 speichert die Tastspannung während der Perioden,in denen das tJbertragungsgatter 275 offen ist.

Um maximale Stabilität zu erreichen, wird der astabile Teil der Schaltung so eingestellt, daß er auf einer Eigenfrequenz schwingt, die etwas höher ist als die gewünschte Ausgangsteilerfrequenz. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß das am Ende auftretende Tastsignal auf eine Spannung auftrifft, die den Triggerpunkt des Inverters 270 bereits beträchtlich während der Durchschaltung des Gatters überschritten hat» Das heißt das Ausgangssignal des Inverters 271 ändert sich gleichzeitig mit der Pührungsflanke des Eingangstastimpulses_o

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Eine weitere Erhöhung der Stabilität läßt sich erreichen, wenn die Periodendauer der Eingangsfrequenz so geändert wird, daß das Übertragungsgatter langer geöffnet als geschlossen ist, wodurch die Tastperiode verkürzt und mehr Zeit für das RC-Netzwerk zur Verfügung steht, um die Triggerspannung des Inverters 270 zu durchlaufen. Auf diese Weise läßt sich eine einstufige Frequenzteilung im Verhältnis von 200:1 zuverlässig erreichen, wenn nach dem vorliegenden Vorschlag die komplementäre symmetrische MOS-Schaltung in integrierter Schaltkreistechnik aufgebaut wird.

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Claims (30)

1. Patentansprüche

   \1 J Elektronische Uhr mit einer Impulsquelle, die Impulse "konstanter vorgegebener Irequenz erzeugt und von einer Stromquelle gespeist ist, mit einem Zähler, der die Impulse zählt und eine Mehrzahl elektrischer Takt- oder Zeitsignale abgibt, die mindestens den anzugebenden Stunden und Minuten entsprechen und mit einer digitalen Anzeigeeinrichtung, die das visuelle Abbild der vom Zähler abgegebenen Zeitsignale anzeigt, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Erzeugung einer Mehrzahl von elektrischen Datums-Ausgangssignalen, die wenigstens den lagen entsprechen, eine Vorrichtung zur visuellen Wiedergabe der Datums-Ausgangssignale durch die Anzeigeeinrichtung und durch eine Einrichtung zur automatischen Rücksetzung des Datenausganges des Zählers mindestens nach Ablauf von 31 lagen.
2. 2. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige der Zeitsignale und der Datumssignale auf der gleichen digitalen Anzeigevorrichtung erfolgt.
3. 3. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung einer genauen Einstellung der Uhr auf Synchronlauf mit einem auf ganze Minuten abgestimmten Zeitsignal eine Steuervorrichtung zur Änderung des Minutenausgangssignales des Zählers nach Bruchteilen einer Minute vorgesehen ist, während derer die Impulsquelle rückgestellt und auf dem Impulswert Null gehalten wird.
4. 4. Elektronische Uhr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung der genauen Einstellung der Uhr eine Steuervorrichtung zur Änderung der Stundenausgangssignale des

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   Zählers vorgesehen ist, ohne daß bei deren Betätigung die Impulsquelle und die Minutenausgänge verändert werden.
5. 5. Elektronische Uhr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Uhr eine Steuervorrichtung zur Änderung des Tagessignalausganges des Zählers, "bei dessen Betätigung die Minuten- und Stundenausgänge des Zählers nicht verändert werden vorgesehen ist.
6. 6. Elektronische Uhr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außer den Zeitsignalausgängen des Zählers Ausgänge für Sekundenanzeige vorgesehen sind und daß außer den elektrischen Datumsausgängen Ausgänge vorhanden sind, die die Monate anzeigen.
7. 7. Elektronische Uhr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Steuer- oder Auswahleinrichtung die wahlweise Anzeige entweder der Stunden und Minuten oder der Monate und Tage oder der Sekunden auf der Anzeigeeinrichtung erfolgt.
8. c Elektronische Uhr nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung der Einstellung eine Steuereinrichtung zur Änderung der Sagesausgangsanzeige des Zählers über das Ende eines Monats hinaus ohne Änderung der Monatsausgangsanzeige des Zählers vorgesehen ist,
9. 9. Elektronische uhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Uhr eine Steuereinrichtung zur Änderung des Stundenausgangssignales des Zählers über Mitternacht hinaus ohne Änderung des Tagesausgangssignales des Zählers vorgesehen ist.

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10. 10. Elektronische Uhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß "beim Tagesausgang des Zählers eine automatische Steuerung derart erfolgt, daß auf der Anzeigeeinrichtung 30 lage für die Monate September, April, Juni und November, 28 Tage für Februar und 31 Sage für die übrigen Monate eines Jahres angezeigt v/erden.
11. 11. Elektronische Uhr naoh Anspruch 10, dadurch gekennz eichnet, daß zum automatischen Ausgleich in Schaltjahren die Tagesausgangssignale des Zählers so steuerbar sind, daß eine automatische Anzeige von 29 Tagen für den Monat Februar jeweils nach Ablauf von vier Jahren erfolgt.
12. 12. Elektronische Uhr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß vom Zähler ein jedem Jahr eines VierJahreszyklus entsprechendes elektrisches Ausgangssignal erzeugt wird, das visuell als Jahresanzeige anzeigbar ist.
13. 13. Elektronische Uhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung zur nur auswahlweisen Ansteuerung der Anzeigeeinrichtung, "so daß die Stromquelle zugunsten der Impulsquelle und des Zählers nur während einer gewünschten Zeit- oder Datumsanzeige durch die Anzeigeeinrichtung belastet ist.
14. 14· Elektronische Uhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung mit lichtemittierenden Anzeigeelementen ausgerüstet ist, daß die Stromquelle mit Solarzellen verbunden ist und daß zur Steuerung der den lichtemittierenden Anzeigelementen zuzuführenden Leistung eine auf die Solarzellen ansprechende Einrichtung vorgesehen ist, um die Stromquelle zu schonen, wenn die Lichtstärke des umgebenden Lichtes gering ist.

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15. 15· Elektronische Uhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, ein im wesentlichen wasser- und luftundurchlässiges Einbettungs- oder Vergußmaterial, das die Stromquelle, die Impulsquelle, den Zähler und die Anzeigeeinrichtung kapselartig umgibt und daß ein die Kapsel aufnehmendes Gehäuse vorgesehen ist.
16. 16. Elektronische Uhr nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswahl der Zeit- und Datumsanzeigeausgänge des Zählers ein magnetisch betätigbarer Schalter vorgesehen ist, der ebenfalls von dem Yergußmaterial umgeben wird und daß zur Betätigung des Schalters ein relativ zu diesem verschiebbares magnetisches Betätigungselement vorhanden ist.
17. 17. Elektronische Uhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auswahlsteuereinrichtung zur Auswahl einer 12 oder 24 Stundenanzeige auf der Anzeigeeinrichtung.
18. 18. Elektronische Uhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Armbanduhrgehäuse mit im wesentlichen parallelen Unter- und Oberflächen, die durch End- und Seitenflächen miteinander verbunden sind, wobei in dem durch das Gehäuse umschlossenen Baum die Stromquelle, die Impulsquelle, der Zähler und die Anzeigeeinrichtung eingebaut sind, und wobei zur Befestigung der beiden Enden eines Bandes an den Endflächen des Gehäuses Halteelemente vorgesehen sind und wobei die digitale Anzeigeeinrichtung auf einer der Endflächen oberhalb der Bandhalterungselemente angeordnet ist.
19. 19. Elektronische Uhr nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung im Gehäuse zum Schutz der Anzeigeeinrichtung gegen äußere Lichteinwirkung versenkt eingebaut ist.

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20. 20. Elektronische Uhr nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Stromquelle verbundenen Solarzellen an der oberen Fläche des Uhrengehäuses angeordnet sind, und daß das Vergußmaterial wenigstens im Bereich der Solarzellen weitgehend lichtdurchlässig ist.
21. 21. Elektronische Uhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mögliche Leistungsabgabe der Stromquelle kontollierbar ist und daß eine die Stromquelle überprüfende Vorrichtung vorgesehen ist, die eine weitere Versorgung der Impulsquelle und des Zählers vorrangig vor einem weiteren Stromverbrauch durch die Anzeigeeinrichtung sicherstellt.
22. 22. Elektronische Uhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zäh-

    . ler einen elektrischen AM/PM-Ausgang zur Unterscheidung zwischen den vor und nach 12⁰⁰ Uhr mittags liegenden Stunden sowie eine Anzeigevorrichtung zur visuellen AM/PM-Anzeige aufweist.
23. 23. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle mit einer Solarzelle verbunden ist, und daß zur Steuerung der der digitalen Anzeigeeinrichtung zuzuführenden Leistung eine auf die Solarzellen ansprechende Einrichtung vorgesehen ist, um die Stromquelle zu schonen, wenn die Intensität des Umgebungslichts gering ist.
24. 24. Elektronische Uhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur auswahlweisen Rückstellung des Zählers, der eine manuell betätigbare Schalter- und eine !Filtereinrichtung zur Aufnahme eines Eingangssignales von dem Schalter zur Rückstellung auf die gewählte Zählerstellung aufweist, daß das ülter ein durch laktimpulse steuerbares Schieberegister mit einem an den Schalter angeschlossenen

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    Eingang aufweist, und daß eine Taktimpulsquelle Impulse solcher 3?olge abgibt, daß die Zeitdauer eines Taktimpulszyklus¹ langer ist als die Dauer der Mehrzahl von Eingangssignalen, die vom Schalter während der Kontaktgäbe abgeleitet werden, und daß das !Filter bei oder nach jeder beendeten Schalterbetätigung lediglich ein Ausgangssignal liefert.
25. 25· Elektronische Uhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur wahlweisen Rücksetzung des Zählers vorgesehen ist, die einen manuell betätigbaren Schalter aufweist, daß ein Taktimpulsgeber dem Zähler zusätzliche Impulse zuführt und daß zur Einstellung des Zählers eine Anzahl von Impulsen des Taktgebers erforderlich ist, die höher als die Anzahl der durch den manuell betätigbaren Schalter bei der Kontaktgabe erzeugten Impulse, wenn der Schalter zur Rückstellung auf einen bestimmten Zustand anfänglich geschlossen ist.
26. 26. Elektronische Uhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler wenigstens einen astabilen Multivibrator mit einem Eingang , einem Ausgang und einer Rückkoppelungsschaltung aufweist, daß die Verbindung zwischen der Rückkoppelungsschaltung und dem Eingang durch ein Durchgangs- oder Übertragungsgatter unterbrechbar ist, das synchron mit der Impulsquelle geöffnet und geschlossen wird und daß die Eigenfrequenz des Multivibrators auf einen Wert eingestellt ist, der etwas größer ist als es dem Wert einer ganzzahligen !Teilung der !Frequenz der Impulsquelle entspricht j so daß der Multivibrator bei der Vorderflanke desjenigen Eingangs .impulses auf Durchgang schaltet bzw. in den leitenden Zustand schaltet, der einem ganzzahligen Vielfachen der Hultivi'oratcrfrequenz entspricht.

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27. 27. Elektronische Uhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auswahleinrichtung zur auswahlweisen Verbindung der Zeitsignalausgänge mit der digitalen Anzeigeeinrichtung, die eine Mehrzahl von Transistoren mit ausreichender Basis- oder Gate-Speicherkapazität aufweisen, zur mindestens zeitweiligen Speicherung einer eine ausgewählte logische Bedingung darstellenden Spannung, einer Einrichtung, um die der ausgewählten logischen Bedingung entsprechende Spannung allen Transistoren zuzuführen, eine auf den Zähler ansprechende Einrichtung zur Änderung der logischen Bedingung bei bestimmten der Transistoren und mit einer Einrichtung zur Abfrage der logischen Bedingung jedes Transistors zur Wiedergabe einer visuellen Anzeige.
28. 28. Elektronische Uhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum wahlweisen Anschließen der Zeitsignalausgänge an die digitale Anzeigeeinrichtung, mit einem Multiplexschalter, der eine Mehrzahl von mit dem Zähler verbundenen Eingängen und Ausgänge aufweist, die mit der Anzeigeeinrichtung verbunden sind, eine Zeit- oder Taktschaltung zur . wahlweisen und wiederholten Erregung oder Einschaltung der Anzeigeeinrichtung simultan mit der Auswahl der Eingänge des Multiplexschalters und dadurch, daß die Eingänge des Multiplexschalters mit der digitalen Anzeigeeinrichtung über gemeinsame Ausgangsleitungen so verbunden sind, daß eine Minimalzahl von Ausgangsleitungen zur Anzeige der Zeitsignalausgänge erforderlich ist.
29. 29. Elektronische Uhr nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit- oder Taktschaltung so rasche Signalfolgen liefert, daß bei der Anzeige der visuelle Eindruck einer kontinuierlichen Anzeige entsteht.

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30. 30. Elektronische Uhr nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des Zahlers als Binärzähler aufgebaut ist, dessen einer Eingang mit der Impulsquelle verbunden ist und dessen einer Ausgang mit einem Decoder verbunden ist, der nicht erwünschte Zählzustände des Zählers ermittelt, und daß eine Eingangsimpulsquelle soviel Impulse mit einer ITrequenz liefert, die höher liegt als die übrigen Eingangsimpulse, daß der Binärzähler auf einen gewünschten Zählzustand während der Austastlücke zwischen den Eingangsimpulsen vorrückt.

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