DE2230733A1 - Elektronische digitaluhr. bez: elektronische digitaluhr - Google Patents

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Tokyo Shibaura Electric Co. Ltd,, Tokio/Japan Elektronische Digitaluhr

Diese Erfindung befaßt sich mit einer Digitaluhr-Elektronik, sie befaßt sich insbesondere aber mit einer Digitaluhr-Elektronik, die schaltungsmäßig derart konstruiert und ausgelegt . ist, daß sie in eine integrierte Schaltung oder in einen integrierten Schaltkreis hereingenommen werden kann.

Bei einer bisher vorgeschlagenen elektronischen Digitaluhr werden die Ausgangsschwingungen eines Kristall-OsziJattor oder eines Kristall-Schwingkreises, die eine sehr stabile Schwingfrequenz aufweisen, in einem Frequenzteiler derart einer Frequenzteilung unterworfen, daß eine Impulsfolge mit einem einzigen Einheitspuls.je Mindestdauer der Zeiteinheit, beispielsweise je Sekunde, entsteht« Der Einheitsimpuls wird auf mehrere Zähler geführt, die in Kaskade geschaltet sind. Soll die Zeit in den drei nachstehend angeführten Kategorien von Stunden, Hinuten und Sekunden angezeigt werden, dann sind sechs Zähler oder sechs Zählwerke erforderlich. In diesem Falle können Zähler oder Zählwerke für das Speichern von Zahlen oder Ziffern, die jeweils für eine Sekunde, Minute und Stunde stehen, als Dezimaltypen ausgeführt sein, wohingegen Zähler oder , Zählwerke zum Speichern von Zahlen oder Ziffern, die einer 10-ner Ordnung der Sekunden und Minuten wiedergeben, aus einer 6-stufigen Ausführung bestehen müssen. Darüber hinaus ist je nach Verwendung einer 12-Stunden-Uhr oder einer 24-Stunden-Uhr ein Binärzählwerk oder eines Ternärzählwerkes erforderlich, daß die Zehnergrößen der Stunden zu speichern hat. Die Ausgänge eines jeden Zählwerkes werden auf entsprechende Dekodierer geführt, von denen wiederum ein Ausgang auf die entsprechenden Zahlenanzeigevorrichtungen oder Ziffernanzeigevorrichtungen geschaltet wird. Im allgemeinen sind 7 bis 10 Dekodierer-Ausgänge erforderlich, wenn auch diu Anzahl der Ausgänge jeweils mit der Konstruktion der Elektroden in den verwendeten Zahlenanzeigevorrichtungen oder Ziffernanzeigevorrichtungen anders ausfallen kann. 209884/08 5 8

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Bei der vorerwähnten Schaltungsa*-. rdnung der bisher bekannten elektronischen Digitaluhr müssen nun Dekodiervorrichtungen und Zählwerke in gleicher Anzahl vorgesehen werden« Darüber hinaus sind zahlreiche Kabel erforderlich, um die Zählwerke mit den Dekodiervorrichtungen zu verbinden, desgleichen aber auch, um die Dekodiervorrichtungen mit den Zahlenanziegevorrichtungen oder Ziffernanzeigevorrichtungen zu verbinden. Aus diesem Grunde, aber auch wegen der komplizierten Zählwerksanordnung, ist ein großer Halbleiterblock, sind zahlreiche Anschlußklemmen, dann erforderlich, wenn die Digitaluhr oder die Digitaluhrelektronik in eine integrierte Schalung oder einen integrierten Schaltkreis hereingenommen werden soll. Das aber bedeutet, daß diese bisher bekannte Digitaluhrschaltung für eine Version mit integrierter Schaltung oder mit integriertem Schaltkreis nicht geeignet ist. '

Eine andere konventionelle elektronische Digitaluhr oder eine andere konventionelle Digitaluhrelektronik aber nur mit einer gemeinsamen Dekodiervorrichtung, nicht aber, wie dies bei dem vorerwähnten Beispiel der Fall ist, mit mehreren Dekodiervorrichtungen. Ausgangsseitig ist die gemeinsame Dekodierungsvorrichtung auf alle Mehrziffern-Anzeigevorrichtungen oder Mehrzahlen-Anzeigevorrichtungen geführt. Zwischen die Zählwerke und der gemeinsamen Dekodiervorrichtung ist eine Matrixschaltung oder Schaltmatrix angeordnet. Vorgesehen ist weiterhin eine Abtastvorrichtung, die unter Ansteuerung durch Frequenzteilerausgang aufeinanderfolgende Impulse erzeugt, und zwar in der gleichen Anzahl, wie Ziffern-Anzeigevorrichtungen oder Zahlen-Anzeigevorrichtungen vorhanden sind. Die Ausgangssignale der Abtastvorrichtung werden auf die Matrixschaltung oder auf die Schaltmatrix geschaltet, und zwar derart, daß dadurch

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die Ausgangssignale von einem bestimmten oder vorgebenen Zählwerk aus in selektiver Weise auf die gemeinsame Dekodiervorrichtung geschaltet werden, damit aber auch auf die entsprechenden mehreren Ziffern-Anzeigevorrichtungen oder Zahlen-Anzeigevorrichtungen, wobei eine Betätigungsspannung dem Ziffernanzeiger oder Zahlenanzeiger aufgedrückt wird, der dem Zählwerk entspricht, das auf den vorerwähnten gemeinsamen Dekoder oder auf die vorerwähnte gemeinsame Dekodiervorrichtung geschaltet ist. Von den Mehrfachziffern-Anzeigevorrichtungen werden die Ziffern oder Zahlen der Reihe nach oder in dynamischer Weise über die gemeinsame Dekodiervorrichtung und die Abtastvorrichtung angezeigt. Bei dieser zweiten herkömmlichen oder konventionellen Digitaluhr ist die Anzahl der Leitungen, die die Ziffern-Anzeigevorrichtungen oder Zahlen-Anzeigevorrichtungen mit der gemeinsamen Dekodiervorrichtung verbinden in der Anzahl natürlich viel geringer. Auf der anderen Seite aber muß zusätzlich eine Matrixschaltung oder eine Schaltmatrix Verwendung finden, was wiederum zur Folge hat, daß für die Verbindung von Matrix und Zählwerken eine bestimmte Anzahl von Leitungen oder Kabeln erforderlich ist. Aus diesem Grunde ist auch die zweite herkömmliche oder konventionelle Ausführung einer elektronischen Digialuhr nicht zur Verwendung mit integrierten Schaltungen * und integrierten Schaltkreisen geeignet. Darüber hinaus bereiten die Schaltungsanordnungen der beiden konventionellen Digitaluhren Schwierigkeiten bei der Konstruktion einer sehr kompakten elektronischen Digitäluhr , beispielsweise einer gewöhnlichen Uhr oder einer Armbanduhr.

Ziel dieser Erfindung ist deshalb die Schaffung einer elektronischen Digitaluhr, die in der Konstruktion und in der Schaltungsanordnung so einfach gehalten ist, daß mit integrierter

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Schaltung oder mit integriertem Schaltkreis gearbeitet werden kann»

Ein anderes Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung einer elektronischen Digitaluhr, die mit einem in der Konstruktion einfachen Additionskreis oder mit einer in der Konstruktion einfachen Additionsschaltung arbeitet.

Zu der elektronischen Digitaluhr oder zu der Digitaluhrelektronik dieser Erfindung gehören: ein Schieberegister zur Speicherung von Zextinformationen, die durch mehrere Zahlen oder Ziffern wiedergegeben werden, dieses Schieberegister mit einer Anzahl von Stufen, die der Anzahl der Zur Zahl gehörenden Ziffern entsprechen; ein Impulsgenerator für das Erzeugen von Impulsen; eine Additionsvorrichtung, die mit dem Schieberegister derart verbunden ist, daß ein geschlossener Regelkreis entsteht, die vorerwähnte Additionsvorrichtung mit zwei Eingangsklemmen, von denen die erste Eingangskietnrne derart konstruiert und ausgelegt ist, daß sie die in dem Schieberegister gespeicherte Zeitinformation übernehmen kann, von denen die zweite Eingangsklemrae konstruktionsmäßig derart ausgelegt ist, daß sie dann als Additionseingang vom Impulsgenerator einen Impuls übernimmt, wenn auf die erste Eingangsklemme der Teil der im Schieberegister gespeicherten Zeitinformation geschaltet wird, der einer vorbestimmten oder vorgegebenen Mindestzeitdauer oder Mindestzeiteinheit entspricht; ein Verschiebungsimpulsgenerator, der das Durchlaufen der im Schieberegister gespeicherten Zeitinformation durch den geschlossenen Regelkreis je Mindestzeitdauer oder Mindestzeiteinheit zu veranlassen hat; eine mit dem Schieberegister verbundene Dekodierungsvorrichtung zum Dekodieren der Ausgänge von einer vorbestimmten Stufe des Schieberegisters; schließlichnoch eine Reihe von Zifforn-Anzeigevorrichtungon zum

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Anzeigen der in dem Schieberegister gespeicherten Zeitinformation, und zwar nach dem Empfangen der Aus gangs signale der Dekodierungsvorrichtung·

Eines der wesentlichen Kennzeichen der elektronischen Digitaluhr oder der Digitaluhrelektronik dieser Erfindung liegt darin, daß das Schieberegister derart mit einer Additionsvorrichtung oder einer Summierungsvorrichtung verbunden ist, daß sich ein geschlossener Regelkreis bildet. Die im Schieberegister gespeicherte Zeitinformation, die für mehrere Ziffern steht, wird in der Mindestzeitdauer oder in der Mindestzeiteinheit durch den geschlossenen Regelkreis geführt. Liegt an einer Eingangskiemrae der Additionsvorrichtung oder der Sumraierungsvorrichtung eine Information an, die für die Mindestzeitdauer oder für die Mindestzeiteinheit steht, dann wird der anderen Eingangsklemme ein Additionsimpuls aufgeschaltet, und dies je Mindestzeiteinheit oder je Mindestzeitdauer, der eine Addition nach rechts, d.h. eine Stellenverschiebung nach rechts, verursacht.

Ein weiteres Kennzeichen dieser Erfindung liegt darin, daß die Additionsvorrichtung oder die Summierungsvorrichtung in der Konstruktion einfach gehalten ist und je Mindestzeitdauer oder je Mindestzeiteinheit eine Zahl "1" zu der bereits übernommenen Zeitinformation addiert. Kommt es bei der Addition zu einem Übertrag, dann ist der Summenausgang immer gleich Null. Ε©^Γ Übertragsausgang wird zur Zeitinformation bei einer Ziffer der sodann folgenden höheren Größenordnung addiert. Aus diesem Grunde macht es auch nichts aus, wenn gleichzeitig der Übertragsausgang und der Einheitsimpuls für das Addieren der Zahl 1 auf die Additionsvorrichtung oder die Summierungsvorrichtung geschaltet werden« Aus diesem Grunde ist auch keine Additions-

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vorrichtung oder Summierungsvorrichtung mit drei Eingangskieramen erforderlich, die für gewöhnlich, bei der Volladdition verwendet wird. Die zur Digitaluhr gehörende Additionsvorrichtung oder Summierungsvorrichtung setzt sich zusammen aus: einer REINEN ODER-Schaltung oder aus einem REINEM ODER-Gatt mit zwei Eingangsklemmen, aus einem UND-Gatt oder aus einer UND-Schaltung mit zwei Eingangskienuneri für die Durchführung der Verschiebung oder des Übertrages sowie aus einer Bit-Zeitverzögerungsvorrichtung.

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Diese Erfindung wird nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles (der in Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispiele) näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:-

Fig. 1 Einen Blöckschaltplan für eine elektronische Digitaluhr dieser Erfindung.

Fig. 2 Einen Schaltplan für das Blockdiagramm nach Fig. 1.

Fig. 3 Wellenformen der verschiedenen Impulse zur Erklärung der Arbeitsweise der mit Fig.2 wiedergegebenen Schaltung.

Fig. k Das Elektrodenmustern einer Ziffern-Anzeigevorrichtung, die bei der Digitaluhr dieser Erfindung Verwendung finden kann.

Fig. 5 Die Anzeige einer Zeitinformation durch mehrere Ziffern-Anzeigevorrichtungen, die mit der Elektrode nach Fig. k versehen sind.

Nachstehend soll nun eine elektronische Digitaluhr beschrieben werden, und zwar eine elektronische Digitaluhr dieser Erfindung, bei der beispielsweise die Zeitinformation in sechs Ziffern wiedergegeben wird. In diesem Falle setzt sich die Zeitinformation aus den drei Gruppen Stunden, Minuten und Sekunden zusammen, jede Gruppe mit jeweils zwei Ziffern oder Zahlen, so daß die Mindestzeitdauer oder die Mindestzeiteinheit eine Sekunde beträgt .

Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, steht die allgemeine Hinweiszahl 11 für einen Kristall-Oszillator oder einen Kristall-Schwingkreis, zu dem der Schwingkristall oder der Osziallationskristall 12 gehört. Die sinusförmigen Ausgangssignale des Kristall-Oszillators oder des Kristall-Schwingkreises 11 werden im Frequenzteiler 13 einer Frequenzteilung unterworfen. Die

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bei der Frequenzteilung entstehenden Ausgangssignale werden auf einen Verschiebungsimpulsgenerator Ik geführt, der die beiden Impulse ψ/ und ty'j erzeugt, die unterschiedliche Phasenlagen haben. Diese Verschiebungsimpulse (V₄ und ψ werden jeweils in einem Intervall von der Zeiteinheit eines Bits erzeugt. Ein Ausgang des Verschiebungsimpulsgenerators Ik steht mit einem Bit-Impulsgenerator I5 in Verbindung, der die mit Fig. 3 wiedergegebenen vier aufeinanderfolgenden Bitimpulse B-, B B. und Bq zu erzeugen hat. Diese Bit-Impulse haben eine Binärbedeutung von jeweils 1, 2, k und 8 und werden erzeugt für die Dauer einer Bit-Zeiteinheit.

Nach dem Aufschalten eines Ausgangssignales aus dem Bit-Impulsgenerator l4 erzeugt ein Ziffern-Irapulsgenerator l6 sechs aufeinanderfolgende Ziffernimpulse D bis D^-, die auch mit Fig.3 dargestellt sind« Ein jeder Ziffernimpuls wird erzeugt in einem Intervall, das der Mindestzeitdauer oder der Mindestzeiteinheit entspricht, d.h. in einem Intervall von einer Sekunde. Die Dauer eines jeden Ziffernimpulses entspricht dabei einer Ziffernzeit oder 1/6 Sekunden.

Wird eine Anzeige der Zeitinformation in einer Geschwindigkeit von i/lOO Sekunden gewünscht, dann wird ein jeder Ziffernimpuls so gewählt, daß er in einem Intervall von l/lOO Sekunde erzeugt wird, was der Einheitslänge der Zeit in diesem Falle entspricht.

Nun sei angenommen, daü eine Ziffernzeit i/o Sekunden beträgt, zum Frequenzteiler I3 sechs in Kaskade geschaltete Flip-Flop-Schaltungen oder monostabile Multivibratoren gehören, daß aus diesem Grunde der Frequenzteilerkoeffizient 64 beträgt. In diesem Falle wird die Oszillationsfrequenz oder Schwingfrequenz des Kristall-Oszillators oder des Kristall-Schwingkreises 11 so gewählt, daß sie einer Frequenz von 1.536 kHz entspricht.

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Wird eine Zeitinformation aus acht Ziffern gewünscht, die sich per l/lOO Sekunden verändert, dann kann die Frequenz des Kristall-Oszillators oder des Kristall-Schwingkreises 11 entweder auf 25.6 kHz eingestellt werden,(was einem Frequenzteilerkoeffizienten von 8 entspricht), oder aber auf eine Frequenz von 20*+.8 kHz, (was einem Frequenzteilerkoeffizienten von 6k entspricht ) .

Das Verfahren der Erzeugung der vorerwähnten Verschiebungsimpulse Va und Φ4, , der Bitimpulse B₁ bis B. und der Ziffernimpulse D-. bis Oy- ist auf diesem Fachgebiet bereits gut bekannt, so daß eine Beschreibung weggelassen werden kann.

Die allgemeinen Hinweiszahlen 17» 18 und 19 stehen für dynamische und sechsstufige Verschiebungsregister. Die Hinweiszahl 17 kennzeichnet ein Vierziffern-oder Stufenregister, während die Hinweiszahlen 18 und 19 für Einziffernregister stehen. Jede Stufe der Verschieberegister zum Speichern von einer zur Zeitinformation gehörenden Ziffer speichert den Wert für diese Ziffer in der Form einer binärkodierten Dezimalzahl oder einer BCD-Zahl und setzt sich somit aus Vierbit-Verschieberegisterelementen zusammen.

Die wesentliche Konstruktion der Digitaluhr dieser Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Additionsvorrichtung oder Summierungsvorrichtung 20 derart mit den Verschieberegistern 17, 18 und 19 verbunden ist, daß sie mit diesen Verschieberegistern einen geschlossenen Regelkreis bildet. Zur Additionsvorrichtung oder Summierungsvorrichtung 20 gehören die beiden Eingänge oder Eingangsklemmen 21 und 22 sowie die beiden Ausgänge oder Ausgangsklemmen 23 und 2k. Die in den Schieberegistern 17, 18 und 19 gespeicherte Zeitinformation wird durch die Verschiebeimpulse ψ/f und ψ* in der Mindesteinheitszeit durch

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die erste Eingängeklemme 21 der Additionsvorrichtung oder der Sutnmie rungs vorrichtung 20, durch die Additionsvorrichtung oder die Summierungsvorrichtung 20 selber sowie durch die Ausgangsklemme 23 zum Zirkulieren gebracht, und zwar im geschlossenen Regelkreis,

Die zweite Ausgangsklemme 24 der Additionsvorrichtung oder Summierungsvorrichtung 20 hat einen Übertrag-Ausgang zu erzeugen, der über eine Additionsvorrichtungs-Ansteuerung 2 5 auf die zweite Eingangsklemme 22 der Additionsvorrichtung oder Summierungsvorrichtung 20 geführt wird. Auf die zweite Eingangsklemme 22 wird je Mindestzeitdauer oder je Mindestzeiteinheit ein Additionsimpuls dann aufgeschaltet, wenn - wie dies im weiteren Verlaufe dieser Patentanmeldung noch zu beschreiben sein wird auf die erste Eingangsklemme 21 vom Verschieberegister 18 eine Zeitinformation bei'der Mindestzeitdauer oder der Mindestzeiteinheit aufgeschaltet wird, was zur Folge hat, dai3 je Mindestzeitdauer oder je Mindestzeiteinheit eine Zahl 1 zur Einheitszeit, die im Schieberegister 18 gespeichert ist, addiert wird. Dies aber bedeutet, daß der Speicherinhalt der Schieberegister um eine Sekunde erhöht wird.

Die vier Bit-Ausgangs oder Bit-Ausgangssignale aus dem Einbit-Verschieberegister 19» die einer vorgegebenen oder vorbestimmten Ziffernposition entsprechen, werden auf eine Dekodiervorrichtung oder einen Dekoder geschaltet, und zwar über ein Einziffern-Zeitverzögerungsvorrichtung oder einem Schieberegister mit parallelen Eingängen und parallelen Ausgängen. In diesem Falle hat der Dekoder oder die Dekodierungsvorrichtung 27 die sieben Ausgangsklemmen A bis G, die gemeinsam auf die Zahlenelektoden von mehreren Ziffern-Anzeigevorrichtungen oder Zahlenanzeigevorrichtungen geführt sind,(in diesem Falle sind

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sechs Anzeigevorrichtungen vorgesehen). Der Dekoder oder die Dekodierungsvorrichtung 27 mit den sieben Ausgangsklemmen A bis G ist bestimmt zur Verwendung mit solchen Zahlenanzeigevorrichtungen oder Ziffernanzeigevorrichtungen, Diese Anzeigevorrichtungen mit jeweils einer Elektrodenkonstruktion, die sich nach Pig· k aus sieben Elektrodensegmenten zusammensetzt* Der Ausgang A des Dekoders 27 wird auf-das Elektrodensegment A geführt, der Ausgang B des Dekoders 27 auf das Elektrodensegment B, während die anderen Dekoder-Ausgange sinngemäß mit den entsprechenden Elektrodensegmenten in Verbindung stehen. Sind von den sieben Ausgangsklemmen des Dekoders oder der De-Kodierungsvorrichtung 27 die Ausgangsklemmen A, F, G, C und D vom Dekoder 27 aus mit Ausgangssignalen beaufschlagt, dann sind - dies geht aus Fig. k hervor - in selektiver Weise die Vorbereitungen für das Anzeigen der Zahl "5" getroffen worden. Zu jeder Anzeigevorrichtung gehört eine gemeinsame Elektrode, die der Nummernelektrodengruppe gegenüberliegt. Auf diese gemeinsame Elektrode wird der entsprechende Impuls aus den aufeinanderfolgenden und vom Ziffern-Impulsgenerator l6 erzeugten Impulse D bis D^ als eine Betriebsspannung aufgeschaltet.Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, zeigen die Anzeigevorrichtungen nacheinander die Ziffern oder Zahlen an, die für ein Zxffernintervall periodisch den AusgangsSignalen des Dekoders oder der Dekodierungsvorrichtung 27 entsprechen. Fig. 5 zeigt ein Beispiel für eine Zeitinformation, die sechs Ziffern oder sechs Zahlen in sich einschließt.

Um die Uhrenelektronik kompakt zu halten, sollten die Anzeigevorrichtungen vorzugsweise aus lichtemittierenden Dioden bestehen, die aus Gallium-Phosphid hergestellt sind und Licht bei geringem Strom abgeben können, oder aber aus Gallium-Arsen-

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Phosphid bestehen und dann noch mehr Licht abstrahlen können. Auch vermittels Flüssigkristallen können die Anzeigevorrichtungen noch kompakter und stromsparender ausgeführt werden. Wahrscheinlich besteht auch die Möglichkeit Anzeigerörhen zu verwenden, die im Handel als "NIXIE" bekannt sind und zehn Elektroden, jeweils in der Form von arabischen Zahlen aufweisen. In diesem Fall hat jedoch entsprechend der zehn nummernförmigen zehn Elektroden der Dekoder oder die Dekodierungsvorrichtung zehn ausgehende Klemmen oder Ausgangsklemmen.

Weil die Konstruktion des vorerwähnten dynamischen Anzeigesystemes, darin eingeschlossen ein Dekoder und die Anzeigevorrichtungen, den Fachleuten auf diesem Fachgebiet bereits bekannt sind, braucht eine Beschreibung nicht mehr gegeben zu werden.

Für den Fall einer Sechsziffern-Zeitinformation sind nur die kleinste bedeutende Ziffer und die dritte Ziffer daraus erforderlich, um eine Zahl bis 10 anzuzeigen, wahrend die aweite Ziffer und die vierte Ziffer jeweils eine Anzahl bis zu 6 bilden. Aus diesem Grunde werden die Bit-Ausgänge aus dem Einbit-Schieberegister 19 auf einen Detektor oder auf eine Meßschaltung 30 geführt, in der die Zahlen 10 und 6 festzustellen sind. Vom Detektor oder der Meßschaltung 30 wird dann ein Meßsignal als Ausgang erzeugt, wenn eine in dem Einbit-Schieberegister gespeicherte Zahl gleich 10 oder 6 ist. Der Ausgang vom Detektor 30 ist auf eine Rüskstellungs-Ansteuerung oder auf ein Rückstellungsgatt 31 geführt, daß seinerseits wiederum derart im geschlossenen Regelkreis mit dem Ausgang des Registers l^c) verbunden ist, daß es die Ausgänge zurückschaltet oder frei macht. Ist im Schieberegister 19 eine Zahl 10 oder 6 gespeichert, dann ist dies die Zeit dafür, daß die Ziffer der nächsthöheren Größen-

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Ordnung um eins erhäht wird. Um dies zu bewerkstelligen, wird der Meßausgang des Detektors 30 als ein Übertragssignal über eine Additions-Ansteuerung oder ein Additionsgatt 25 auf die zweite Eingangsklemme 22 der Additionsvorrichtung oder der Summierungsvorrichtung 20 geschaltet.

Die elektronische Digitaluhr dieser Erfindung kann wahlweise als 12-Stundensystem oder als 24-Stundensystem Verwendung finden. Dazu hat die Digitaluhr eine Einstellvorrichtung J2 und einen Detektor 33 oder eine Meßschaltung 33» die sowohl mit dem Ausgang der Einstellvorrichtung 32 verbunden ist als auch mit den Einbifc-Schieberegistern 18 und 19, die gemeinsam für zwei benachbarte Zahlen stehen, wobei der Dektektor 33 festzustellen in der Lage ist, ob in den Registern 18 und 19 gemeinsam eine Zahl 12 oder eine Zahl 2k gespeichert ist» Ist die Einstellvorrichtun'g 32 auf das 12-Stundensystem eingestellt, dann erzeugt der Detektor 33 einen Ausgang nur dann,wenn die Register 18 und 19 gemeinsam eine Zahl 12 anzeigen· Nach der Wahl des 24-Stundensystemes wird vom Detektor 33 ein Ausgangssignal nur dann erzeugt, wenn die Register 18 und 19 gemeinsam die Zahl 2k aufweisen. Auf jeden Fall aber wird vom Detektor aus ein Ausgangssignal auf eine Rückstellungs-Ansteuerung oder auf ein Rückstellungsgatt 3^»geschaltet, wobei diese Ansteuerung oder dieses Ruckstellungsgatt 3k innerhalb des geschlossenen Regelkreises mit dem Ausgang des Registers 18 verbunden ist. Vom Detektor 33 aus wird ein Signal auch auf die Rückstellungs-Ansteuerung oder auf das Rückstellungsgatt 31 geschaltet, um eine Zurückstellung oder ein Wegnehmen des Ausganges beider Register 18 und 19 herbeizuführen.

Nachstehend soll nun die Digitaluhr dieser Erfindung, die mit dem Blockschaltplan nach Fig. 1 wiedergegeben ist, anhand des

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mit Fig. 2 wiedergegebenen Schaltplanes beschrieben werden", wobei die gleichen Teile auch mit den gleichen Hinweiszahlen gekennzeichnet sind.

Wie bekannt sein dürfte, werden die Speicherinhalte der dynamischen Verschieberegister 17, 18 und 19 im Ansprechen auf die Eingabeimpulse und auf die Ausgabeimpulse nach rechts verschoben, wodurch die 6-Ziffern-Zeitinforraation nacheinander in die Additionsvorrichtung oder die Summierungsvorrichtung 20 gegeben wird, und zwar beginnend mit dem Teil der Zeitinformation, der die Mindestzeitdauer oder die Mindestzeitoinheit kennzeichnet. Die Bauelemente für das dynamische Verschieberegister sollten vorzugsweise aus Feldeffekttransistoren bestehen, die für die Schaltungsintegration geeignet sind. Insbesondere dann, wenn für das Verschiebregister komplementäre Feldeffekttransistorgruppen verwendet werden, d»h. sogenannte G-MOS-FET Feldeffekttransistoren, dann kann mit einer relativ geringen Betriebsspannung gearbeitet werden, dann bietet sich die Möglichkeit die Digitaluhr in kompakter Weise auszuführen. In diesem Falle - das dürfte bereits bekannt sein - sind nicht nur die Verschiebeimpulse ψ_Α und /^,erforderlich, sondern auch deren Komplementärgrößen φ und φ .

Die Zeitinformation betreffend die Mindestzeitdauer oder die Mindestzeiteinheit wird dann vom Register 18 über ein Rückstellungsgatt 3k auf die erste Eingangskieinme der Additionsvorrichtung oder Sunimierungsvorrichtung 20 geschaltet, wenn dort ein Ziffernimpuls D - auch dieser ist mit Fig. 3 wiedergegeben erzeugt wird. Wenn die Eingangskienune 21 den ersten Bit-Ausgang vom Register 18 übernimmt, und zwar den ersten Bit-Ausgang der kleinsten Einheitszeitinformation, dann wird auf die zweite ten Eingangsklemme 22 ein Bit-Impuls B geschaltet, dessen Bimir-

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wert gleich "1" ist. Dieser Bit-Impuls ist ein Additionsimpuls, der über eine UND-Schaltung oder ein UND-Gatt 40 sowie über eine ODER-Schaltung oder ein ODER-Gatt 4l, die beide zur Additions-Ansteuerung oder zum Additionsgatt 25 gehören, aufgeschaltet wird. Zur UND-Schaltung oder zum UND-Gatt 40 gehören eine Eingangsklemme zum Übernehmen des Bit-Impulses B-, desgleichen aber auch eine Eingangsklemme zum Übernehmen des Ziffernimpulses D₁· Wahrscheinlich wird aus diesem Grunde der Bit-Impuls B einmal je Operationszyklus des Schieberegisters oder je einmal während der Mindestzeitdauer oder der Mindestzeit einheit auf die Additionsvorrxöhtung oder Summierungsvorrichtung 20 geführt.

Die Addition wird vorgenommen in einer EKLUSIV-ODER-SCHALTUNG 42, von der ein Ausgang über die Ausgangsleitung 23 zum Register 19 weitergegeben wird. Ist der anfängliche Bit-Ausgang von dem Register 18 gleich "1", dann kommt es wahrscheinlich zu einem Übertragsvorgang. Damit dies zustande kommt, wird die UND-Schaltung oder das UND-Gatt 43 für den Übertragsvorgang mit den beiden Eingangsklemmen 21 und 22 der EXKLUSIV'ODER-Schaltung 42 verbunden. Ein Ausgang der UND-Schaltung 43 wird über ein dynamisches Einbit-Schieberegister oder über die verzögerte Flip-Flop-Schaltung/verzögerten monestabilen Multivibrator 44 und das ODER-GATT 41 auf die Eingangsklemme 22 der Additionsvorrichtung oder der Suramierungsvorrichtung 20 geführt. Auf die verzögerte Flip-Flop-Schaltung 44 werden die Impulse

ψΑ und (ff geschaltet. Diese Flip-Flop-Schaltung leitet den Aus_ gang des UND-Gatts 43 dann zur Additionsvorrichtung oder Summierungsvorrichtung 20 als Übertragseingang weiter, wenn auf die Additions schaltung 20 der zweite Bit-Aus'gang vom Register 18

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geschaltet wird.

Die vom Register 19 übernommen vier Bit-Aüsgänge einer Ziffer oder einer Zahl werden sodann weitergeleitet zum Dekoder oder zur Dekodiervorrichtung 27, und zwar über ein Register 26 mit parallelem Eingang und parallelem Ausgang, auf das auch die mit Fig. 3 wiedergegebenen Eingabeimpulse BgiL· und Ausgabeimpulse Bg,geschaltet werden. Werden die Ausgänge des Registers 19 in der mit Fig. 2 dargestellten Weise in das Register 26 weitergeleitet, dann werden die Bit-Ausgänge, deren Binärbedeutung für 1, 2, h und 8 stehen durch den Eingabeimpuls Bg φ ^ in das Register 26 eingegeben und vermittels der hinteren Kante des Ausgabeimpulses Bg wieder herausgenommen. Die herausgelesenen Ausgänge werden vom Register 26 für ein Intervall eines Bits festgehalten.

Die Bit-Ausgänge des Registers 19, deren Binärbedeutungen für die Zahlen 2 und h stehen, werden auf eine UND-Schaltung oder ein UND-Gatt 4 5 geschaltet. Diese UND-Schaltung k5 gehört zum Detektor 30, der die Zahl 6 anzumessen und zu entdecken hat. Auf die UND-Schaltung 4$ werden über eine ODER-Schaltung bzw. ein ODER-Gatt 46 die Ziffernimpulse D und D. geschaltet. Wird nun jeweils der Inhalt der zweiten und vierten Ziffer aus der kleinsten Zahl der Zeitinformation dann in das Register 19 gegeben, wenn die Ziffernimpulse D und D. erzeugt werden, dann wird vom vorerwähnten Detektor 30 festgestellt, ob die Inhalte dieser beiden Ziffern die Zahl 6 bilden. Bei Feststellung der Zahl 6 wird von der UND-Schaltung 4 5 ein Ausgang erzeugt. Um festzustellen, ob die erste und dritte oder fünfte Ziffern jeweils fur den Wert 10 stehen, werden die Bit-Ausgänge des Registers 19» deren Binärbedeutungen für 2 und 8 stehen, auf die UND-Schaltung oder auf das UND-Gatt hj geschaltet. Das Anmessen

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,_o 19.6.1972 '■' * - Glider Zahl 10 geschieht dann, wenn die Inhalte der ersten und dritten oder fünften Ziffern in das Register 19 eingegeben werden, d.h. dann, wenn dort die Ziffernirapulse D. und D„ oder D erzeugt werden, und zwar über eine ODER-Schaltung, die der ODER-Schaltung 46 entspricht.

Die Ausgänge der UND-Schaltungen 45 und 47 werden über eine ODER-Schaltung 48 auf eine verzögerte Flip-Flop-Schaltung 49 geschaltet. Die Flip-Flop-Schaltung 49 veranlaßt, daß die Ausgänge von den Und-Schaltungen 45 und 47 unter Einwikrung der Eingabeimpulse Bg£) eingelesen werden und unter Einwirkung der Ausgabeimpulse, d.h. deren hinteren Kanten, herausgelesen werden. Die Ausgabeimpulse sind B_fi, Veranlaßt wird auch, daß der auf diese Weise herausgelesene Ausgang für das' Intervall eines Bits festgehalten wird. Wenn es im wesentlichen auch aus einem dynamischen Einbit-Schieberegister, d.h. einem dynamischen Einbit-Schieberegieter, besteht, so kann die Flip-Flop-Schaltung 49 aber auch als ein halbstatisches Register ausgeführt sein, das äusgangsseitig mit einer Schaltung zum Festhalten des Ausganges für das Zeitintervall eines Bits versehen ist. Solche semistatischen Register oder halbstatischen Register sind den Fachleuten auf diesem Fachgebiete bereits bekannt.

Bin Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 49 wird über ein NOR-Gatt 51 auf ein UND-Gatt 50 geführt, das zum Rückstellungsgatt 31 oder zur Rückstellungs-Ansterung 31 gehört. Nach dem Aufschallten des Ausgangssignales von der Flip-Flop-Schaltung 49 wird das UND-Gratt oder die UND-Schaltung 50 in drm Sperrzustand gebracht. Damit aber wird die Vierbit-Information einer im Register 19 gespeicherten Zahl oder Ziffer nacheinander zum Zwecke der Rückstellung oder Freigabe auf die UND-Schaltung oder auf das UND-Gatt 50 geschaltet. Ein Ausgang der Flip-Flop-Schaltung

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E F.W HEiMMERICH- GERD MÜLLER -D. GROSSc 22 22^

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wird zusammen mit einem Bit-Impuls B. auf ei.no UND-Schaltung oder auf ein UND-Gatt 52 geführt, dio/das zur Additlons-Ansteuerung oder zum Additionsgatt 25 gehört. Ein Ausgang der UND-Schaltung 52 wird über eine ODER-SehuLtung *H zur zweiten E.ingangsklemme 22 der Additionsvorrichtung oder der Summierungsvorrichtung 20 weitergeleitet. Steht nun die Zoitinformation für eine bestimmte im Verachiebungsregiater 19 gespeicherten Ziffer für eine Zahl 10 oder 6, dann empfängt die im Verschieberegister 18 gespeicherte Zeitinformation oder die Ziffer mit dem nächsthöheren Wert in dom Augenblick ein Übertragssignal, wenn der erste Bit-Ausgang vom Register 18 in die Additionsvorrichtung oder in die Summierungsvorrichtung 2O gelangt.

Die Einstellvorrichtung 32, mit der ein 12-Stundensystem oder ein 24-Stundensy3tem gewählt werden kann, besteht beispielsweise aus einem einpoligen Doppelunischal, ter 55» der als elektronische Schaltvorrichtung ausgeführt sein kann. Ein fester Kontakt dieses Schalters 55 ist geerdet odor liegt an Masse, wohingegen der andere feste Kontakt mit einer Stromquelle 56 in Verbindung steht· Der bewegliche Kontakt des Schalters 55 ist direkt mit einer ersten UND-Schaltung 37 verbunden, die zum vorerwähnten Dektektor 33 gehört, weiterhin aber auch noch mit einer UND-Schaltung 58» und zwar über einen Inverter 59· Wie zu erkennen ist, erhält die erste UND-Schaltung 57 vom Register 18 aus einen Bit-Ausgang aufgeschaltet, dessen Binärbedeutung für 2 steht, aufgeschaltet wird dieser UND-Schaltung aber auch vom Register 19 ein Bit-Ausgang, dosten Binärbedeulung der Zahl 4 entspricht. Andererseits wiederum erhält die zweite UND-Schaltung 58 vom Register 18 aus einen iii.t-Ausgang aufgeschaltet, dessen Binärbedeutung für 1 steht, auf;jetehalfcet, desgleiaber auch vom Register 19 einen BiI -Ausgang (lossen

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F.W. HEMMERICH- GERD MÜLLER· D. GROSSE" 22 22t

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der Zahl 2 entspricht.

Befindet sich, wie dies aus Fig. 2 zu erkennen ist, der bewegliche Kontakt des Schalters 55 am geerdeten festen Kontakt, ist somit ein 12-Stundensystem eingestellt, dann ist die erste UND-Schaltung 57 betriebsunwirksam gemacht« Wird nun ein 24-Stundensystem verlangt, dann wird der bewegliche Kontakt des Schalters 55 auf den mit der Stromquelle 56 verbundenen festen Kontakt umgeschaltet, wodurch wiederum die UND-Schaltung 58 betriebsunwirksam gemacht wird.

Wird im Falle eines 12-Stundensy st eines in das Register 18 eine der Zahl 1 entsprechende Zeitinformation eingegeben, dem Register 19 aber eine der Zahl 2 entsprechende= Zeitinformation, dann erzeugt die zweite UND-Schaltung ein Ausgangssignal. Wird demgegenüber im Falle eines 2*i-Stundensystemes in das Register 18 eine der Zahl 2 entsprechende Zeitinformation eingegeben, dem Register 19 aber eine der Zahl h entsprechende Zeitinformation, dann wird von der ersten UND-Schaltung 57 ein Ausgangssignal erzeugt.

Die Ausgangssignale der ersten Und-Schaltung 57 und der zweiten Und-Schaltung 58 werden über eine ODER-Schaltung 6O und über eine UND-Schaltung 6l, die ihrerseits wiederum den Ziffernimpuls D aufgeschaltet erhält, auf eine Flip-Flop„Schaltung geführt. Die Zeitinformationen von zwei Ziffern für Stunden werden dann in den Registern 18 und 19 gespeichert, wenn der Ziffernimpuls D anliegt. Wird der Ziffernimpuls D erzeugt, dann veranlaßt die Flip-Flop-Schaltung 62, daß ein Ausgang von der der ersten UND-Schaltung 57 oder von der zweiten UND-Schaltung 58 dort durch den Eingabeimpuls Bq ψ^ dort eingegeben wird und durch die nacheilende Kante des Ausgabeimpulses Bg dort herausgelesen wird, daß dabei aber der derart herausgelesene Impuls

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F.W. H EMM F. R ICH ■ G E R D M Ü L LE Λ ■ D. G ROSCE 21 2?.k

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'νΛ - G lit -

für ein Ziffernintervall dort festgehalten wird. Ein Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 62 wird über einen Inverter 6k auf eine UND-Schaltung 63 weitergeleitet, die zum Rückstellungsgatt oder zur Ruckstellungs-Ansteuerung 3k gehört. Dieser Ausgang wird aber auch noch über eine NICHT-ODER-Schaltung oder ein NOR-Gatt 51 auf die UND-Schaltung 50 geschaltet, die zum Rückstellungsgatt oder zur Rückstellungs-Ansteuerung 31 gehört. Das hat zur Folge, daß die beiden UND-Schaltungen 63 und 50 betriebsunwirksam gemacht werden, um eine Rückstellung oder ein Herausnehmen der vier Bit-Ausgänge aus den Registern 18 und 19 zu ermöglichen.

Die Schaltung dieser elektronischen Digitaluhr dieser Erfindung ist von der Konstruktion her derart ausgelegt, daß sie integriert werden kann, insbesondere aber in einem großen Maßstab. Für die Schaltungsintegration werden Feldeffekttransistoren bevorzugt.

Die Uhr dieser Erfindung ermöglicht nicht nur das Hereinnehmen von Kompensationsschaltungen oder Kompensationskreisen, die für die Zeitinformationen bei den Zahlen 10, 6, 12 und 2k, wie zuvor erwähnt, erforderlich sind. Sie ermöglicht darüber hinaus auch noch eine Schaltung oder einen Stromkreis zum Rückstellen aller Ziffernpositionen in der Zeitanzeige, weiterhin die Hereinahme einer Schaltung oder eines Stromkreises zum Zurückstellen bestimmter Ziffernpositionen, eine Schaltung oder einen Stromkreis zur Beendigung der Addition der Zahl 1 zu irgendwelchen Ziffern, d.h. einen Stoppuhrkreis oder eine Stopp-Uhrschal tung. Möglich istauch das Hereinnehmen eines Zeitkorrekturkreises oder einer Zeitkorrekturschaltung und das Hereinnehmen eines Zeiteinstellkreises odor einer Zeiteinstellschaltung. Alle diese verschiedenartigen Stromkreise lassen sich in kompakter Weise integrieren zu einem einzigen Halbleiterblock oder Halbleiterplättchen in der Größe von nur wenigen Quadratmillimetern·

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Claims (1)

1. F.W. HEMMERICH· GERD MÜLLFR· D GROSSR 22 224 _w.

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   -Al-

   Tokyo Shibaura Electric Co. Ltd., Tokio/Japan Patentansprüche t

   1. Elektronische Digitaluhr

   mit einer Speichervorrichtung zum Speichern der aus mehreren Ziffern bestehenden Zeitinformation, mit einer Dekodierungsvorrichtung, die mit der Speichervorrichtung zum Dekodieren der Ausgänge dieser Speichervorrichtung verbunden ist, mit einer Reihe von Ziffern-Anzeigevorrichtungen, die derart mit der vorerwähnten Detektorvorrichtung verbunden sind, daß sie die in der Speichervorrichtung gespeicherte Zeitinformation als Zahlenanzeige wiedergeben. Die elektronische Digitaluhr dadurch gekennzeichnet, daß

   sich die vorerwähnte Speichervorrichtung aus Schieberegistern zusammensetzt, deren Stufen der Anzahl der vorerwähnten Ziffern entspricht; eine Additionsvorrichtung oder Summierungsvorrichtung derart mit den Schieberegistern verbunden ist, daß sie mit diesen Schieberegistern einen geschlossenen Regelkreis bildet; zur vorerwähnten Additionsvorrichtung oder Summierungsvorrichtung zwei Eingangskiemmen gehören; die erste der vorerwähnten Eingangsklemmen derart, konstruiert und ausgelegt ist, daß von ihr die in den vorerwähnten Schieberegistervorrichtungen gespeicherte Information, Zeitinforraation, übernommen wird; daß die zweite der Eingangskiemmen einen Impuls als Additionseingang dann aufgeschaltot erhält, wenn der ersten Eingangsklemme der Teil der vorerwähnten Zeitinformation aufgeschaltet wird, der einer vorgegebenen Mindestzeitdauer oder Mindestzeiteinheit entspricht; die in den bereits angeführten Schieberegistern gespeicherte Zeitinformation im Ansprechen auf Verschiebungsimpulse je Mindestzeitdauer oder Mindestzeiteinheit in

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   F.W. H EM M ER ICH · G E R D M U LLE R · D. '5 ROSSc 2£

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   dem geschlossenen Regelkreis durch die vorerwähnte Additionsvorrichtung oder Summierungsvorrichtung zum Zirkulieren gebracht wird; die Ausgänge von einer vorgegebenen Stufe der vorerwähnten Schieberegistervorrichtung von der Dekodierungsvorrichtung dekodiert werden; schließlich die Ausgänge der Dekodierungsvorrichtung gemeinsam auf eine Reihe von Ziffern-Anzeigevorrichtungen geschaltet werden.

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   F.W. HEMMERlCH - GERD MÜLLER · D. GROSS= Ik. 224

   - bh 19.6.1972

   - ^{A 3} "

   2.^ Elektronische Digitaluhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   zur vorerwähnten Additionsvorrichtung oder Summierungsvorrichtung gehören eine Zwei-Eingang-Exklusiv-ODER-Schaltung mit einer ersten Eingangsklemme zur Übernahme der Ausgänge aus der vorerwähnten Schieberegistervorrichtung und mit einem zweiten Eingang zur Übernahme eines Additionseinganges; eine UND-Schaltung mit zwei Eingangsklemmen sowie eine Verzögerungsschaltung zur Übernahme des Ausganges von der vorerwähnten UND-Schaltung und zur Erzeugung eines Ausgangssignales nach einem vorgegebenen Zeitintervall; weiterhin vorgesehen ist eine ODER-Schaltung oder ein ODER-Gatt zur Weiterleitung des vorerwähnten Ausgangssignales von der vorerwähnten Verzögerungsschaltung und der vorerwähnten Additionsvorrichtung zur zweiten Eingangsklemme der vorerwähnten EXKLUSIV-ODER. Schaltung.

   3· Elektronische Digitaluhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _t daß

   eine Detektorvorrichtung mit einer vorbestimmten Stufe der vorerwähnten Schieberegister verbunden ist, um feststelln zu können, ob der Ausgang von dieser Stufe einer vorbestimmten Nummer entspricht; der Detektor dann ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Ausgänge einer vorgegebenen Zahl entsprechen; eine Rückstellungs-Ansteuerung + oder ein Rückstellungsgatt innerhalb des Regelkreises mit der Ausgangsseite der vorerwähnten Stufe in Verbindung steht, um im Ansprechen auf das Ausgangssignal des Detektors nacheinander die Ausgänge von der Stufe wegzunehmen; schließlich auch noch eine UND-Schaltung vorge

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   ^230733

   F.W. HEMMERICH- GERD MULLiIR D.GRO33E <L1. "k.'<i^l\

   - bh x9.6.l972

   sehen ist, um den Ausgang des Detektors und den Additionseingang zur zweiten Eingangskiemrae der Additiionsvorrichtung oder Summierungsvorrichtung miteinander zu koppeln.

   k. Elektronische Digitaluhr nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß
   es sich bei der vorgegebenen Zahl um die Zahl 6 handelt.

   5. Elektronische Digitaluhr nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß

   es sich bei der vorgegebenen Zahl um die Zahl Io handelt.

   6. Elektronische Digitaluhr nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß

   zur bereits erwähnten Detektorvorrichtung eine Vorrichtung zum Halten des Meßausgangs für ein vorgegebenes Zeitintervall gehört.

   7. Elektronische Digitaluhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   eine Einstellvorrichtung zum Einstellen der Digitaluhr auf 12-Stundenbetrieb oder auf 2k-Stundenbetrieb vorhanden ist; die Detektorvorrichtung mit den Ausgängen zweiter benachbarter Stufen der Schieberegistervorrichtung in Verbindung steht, um festzustellen, ob die Zahleninformation, die in den beiden Stufen dos Schieberegisters gespeichert ist,einer Zahl 12 oder Zk je nach Wahl der Betriebsart durch die Einstellvorrichtung entspricht; daß von dem Detektor dann ein AusgangsBignal erzeugt wird, wenn die in den beiden Stufen gespeicherte Information den Zahlen 12 oder 2k entspricht; schließlich jeweils eint; erste und eino zweite Rückstellungs-Ansteuerung innerhalb des geschlossenen Regelkreises mit den Ausgangsspit en der beiden Siufön des Schieberegisters verbunden sind, um eine aufeinander-

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   : F.W. HEMMERICH · G ERD M CJ LLRh · D GROSSE 22 ?,ik

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   folgende Rückstellung der«Ausgänge aus jeder der beiden Stufen des Schieberegisters zu veranlassen, und zwar im Ansprechen auf den Meßausgang des vorerwähnten' Detektors«

   8. Elektronische Digitaluhr nach x\nspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Detektorvorrichtung eine Vorrichtung gehört, die deren Ausgang für eine vorgegebene Zeitintervalle festzuhalten hat,

   9» Elektronische Digifcaluhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Schieberegister eine dynamische Ausführung gewählt worden ist,

   10, Elektronische' Digitaluhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu einer jeden Stufe der Schieboregistervorrichtung vier Registerelemente gehören.

   - Ende -

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   Leersei, te