專利名稱：電子表的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子表的改進，具體涉及減少集成電路(此后以IC表示)的電流消耗及減小IC尺寸的電子表。
通常，比較器電路(此后稱“比較器”)的參考電壓被用作取一個恒定電壓得給定值而不取決于電源電壓。但是當在電子表IC中采用除轉動檢測比較器的參考電壓之外的恒定電壓電路時，電路結構在尺寸上變得更大，在體積要被如腕表中那樣被限制的情況下，IC區要盡量減小，其結果是，恒定電壓電路不適于電子腕表的IC。因此，習慣上使用的電子腕表中轉動檢測電路的參考電壓是電源電壓或通過用電阻對電源電壓進行分壓所得到的電壓。
圖2表示的是在傳統的電子表中，采用通過電阻對電源電壓進行分壓所獲得的電壓作為轉動檢測器電路的參考電壓的轉動檢測器電路的外圍的例子。
檢測部件Pch-Tr201，檢測部件Pch-Tr202，馬達驅動器Pch-Tr205，馬達驅動器Nch-Tr206，馬達驅動器Nch-Tr207和馬達驅動器Nch-Tr208的各個門被連接到一個脈沖合成電路(未示出)，它合成根據振蕩器電路產生的參考信號被劃分的信號以產生一個驅動脈沖，一個校正脈沖和一個轉動檢測脈沖，等等。轉動檢測比較器210(負側端)的電壓在其被檢測側是電阻部件203或204的端電壓(此后稱“VRS”)，這個電壓是在對其提供轉動檢測脈沖時產生的。另一方面，參考電壓(脈沖側輸入端)是通過用參考電壓電阻211和參考電壓電阻212對電源電壓進行分壓獲得的電壓。根據VRS是否大于參考電壓檢測出是轉動還是非轉動。另外，在轉動期間(記作轉動VRS)VRS正比于電源電壓的波動，而在非轉動期間(記作非轉動VRS)有一個特征使其為一個給定值而不依賴于電源電壓的波動。
在參考電壓是電源電壓或通過電阻對電源電壓分壓而得到的電壓的情況下，使轉動檢測比較器的參考電壓隨著電源電壓的波動而波動。為此設計了一個步進馬達以考慮參考電壓的波動。接著，在參考電壓是電源電壓的情況下，有可能錯誤的將實際的轉動狀態檢測為非轉動狀態，因為參考電壓和轉動VRS之間沒有太大的區別。為了防止這種誤檢測設計了步進馬達，這樣轉動VRS被高輸出。但是，即使步進馬達的設計常量被改變了，轉動VRS的值也不會變動很大。因此，在參考電壓是用電阻對電源電壓進行分壓而得到的電壓的情況下，參考電壓可被設置為最有用的任意值。但是由于需要電阻，并且需要大阻值來抑制電流消耗，IC的面積也就增加了。
本發明的一個目的是提供一種電子表，其中，通常用另一個電路所需的恒定電壓電路的電壓作為轉動檢測比較器的參考電壓，結果是用于產生迄今為止最優參考電壓的參考電阻被去掉，而不用增加任何其它電路，從而能夠減少電流消耗并減小IC尺寸。
本發明的另一個目的是提供一種電子表，其中非轉動VRS的值可被降低，因為轉動檢測比較器的被檢測側輸入是從可變電阻部件的任意位置取得的，它不利的影象轉動VRS和非轉動VRS的值。
本發明的另一個目的是提供一種電子表，其中部件被共同使用，從而可以期望實現降低成本，因為利用3V驅動IC設計步進馬達(繞組數，線圈的線直徑和定子的材料)的自由度提高了。


圖1是表示本發明的系統框圖；圖2是表示轉動檢測器電路的外圍的例子的電路圖，轉動檢測電路采用用電阻對電源電壓進行分壓得到的電壓作為傳統電子表中轉動檢測器電路的參考電壓。
圖3是表示根據本發明的一個實施例的電子表的馬達驅動器和轉動檢測器電路的圖；圖4是一個系統概括框圖，表示本發明的電子表的另一個例子；圖5表示當本發明和現有技術的電路結構中的電源電壓變化時對轉動VRS，非轉動VRS和參考電壓的模擬。
為了解決上述問題，轉動檢測比較器的參考電壓被設置為在另一個電路(例如，提供恒定電壓給振蕩電路或振蕩器電路的邏輯部分的振蕩系統恒定電壓電路，劃分器電路和脈沖合成電路，或提供恒定電壓給顯示驅動電路的顯示系統恒定電壓電路)中所用的恒定電壓電路的電壓。但是，由于在另一個電路中所使用的恒定電壓電路有一個適用于其初始目的恒定電壓值，該電壓不是一個不經任何改變就能使轉動或非轉動被檢測到的電壓值。因此電壓被從電阻部件(此后稱“可變電阻部件”)的任意位置輸入到轉動檢測比較器，電阻部件和實現轉動VRS和非轉動VRS值的線圈串聯。通過這種結構，輸入到轉動檢測比較器的將被檢測的電壓值可被降低與未改變前的VRS電壓的阻抗比，這樣即使通過另一電路中所用的恒定電壓電路的參考電壓也能檢測到轉動和非轉動。
隨后將參考附圖描述本發明。圖1是表示根據本發明的系統的概括圖。
將描述圖1中的輸入輸出信號。劃分電路102輸入振蕩電路101的輸出信號并向脈沖合成電路103輸出信號。驅動電路104輸入脈沖合成電路103的輸出信號并向步進馬達105和可變阻抗部件107輸出信號。振蕩系統恒定電壓電路106向振蕩電路101，驅動電路102，脈沖合成電路的103和轉動檢測電路108輸出信號。轉動檢測電路108輸入振蕩系統恒定電壓電路106的輸出信號和可變電阻部件107的輸出信號，并向脈沖合成電路103輸出信號。
隨后將描述相應電路的結構。振蕩器電路101根據石英晶振(對于表通常是32kHZ)或電阻R和電容C的CR晶振產生一個參考信號。劃分電路102將振蕩器電路101的輸出信號劃分。在用32kHZ石英產生1HZ信號(1周期1秒)的情況下，串聯15個觸發器電路。脈沖合成電路103根據劃分電路輸出信號合成驅動脈沖，校正脈沖，轉動檢測脈沖或類似脈沖，以選擇性的輸出信號。驅動電路104輸入脈沖合成電路103的輸出信號以驅動由定子，轉子和線圈組成的步進馬達105。另外驅動電路104還驅動檢測比較器，以允許檢測到一個檢測比較器在檢測轉動時產生的電壓。振蕩器電路101，劃分電路102和脈沖合成電路103相對于快速電壓波動較弱并由于表的IC中的高頻工作電路而消耗大量的電流。為此，比振蕩系統恒定電壓電路106的電源電壓低的恒定輸出電壓被用作電源電壓，從而實現低電流消耗驅動而對電源電壓的波動無任何影象。可變阻抗部件107至少包括兩個阻抗部件(擴散型電阻或多晶硅電阻)或有相當于電阻部件功能的其它部件(例如電阻性MOSFET)，它們彼此連接，它們中的一個節點根據選擇被連接到轉動檢測比較器的被檢測側的輸入端。轉動檢測器電路108輸入振蕩系統恒定電壓電路106的恒定電壓作為參考電壓。電路也是一個比較器，它輸入在可變電阻部件107的所選節點產生的電壓，將該電壓和參考電壓相比較并向脈沖合成電路103輸出比較結果。
參考圖3，將描述根據本發明實施例的電子表的馬達驅動器和轉動檢測器電路，及其基本操作。
首先將描述圖3的電路連接。檢測部件Pch-Tr301，檢測部件Pch-Tr302，馬達驅動器Pch-Tr307和馬達驅動器Pch-Tr308的相應源極被連接到VDD，馬達驅動器Nch-Tr309，馬達驅動器Nch-Tr310的相應源極被連接到VSS。電阻303和電阻304以及電阻304和電阻306分別彼此連接，相應的節點被輸入到轉動檢測比較器312的負輸入端。轉動檢測器比較器312的正輸入端輸入振蕩系統恒定電壓電路的電壓，它向振蕩電路輸入恒定電壓。電阻303的另一側連接到檢測部件Pch-Tr301的漏極，而電阻304的另一端連接到檢測部件Pch-Tr302的漏極。
電阻305的另一側在其一側被連接到線圈311的一端，電阻306的另一側在其另一側被連接到線圈311的b端。馬達驅動器Pch-Tr307的漏極和馬達驅動器Pch-Tr309的漏極被連接到線圈311的a端。馬達驅動器Pch-Tr308的漏極，馬達驅動器Pch-Tr310的漏極被連接到線圈311的b端。檢測部件Pch-Tr301，檢測部件Pch-Tr302，馬達驅動器Pch-Tr307，馬達驅動器Pch-Tr308，馬達驅動器Nch-Tr309，馬達驅動器Nch-Tr310的相應門被連接到脈沖合成電路(未示出)，它合成一個根據振蕩電路的參考信號被劃分的信號，并產生一個驅動脈沖，一個校正脈沖，一轉動檢測脈沖，等等。
隨后將描述在正常的指示器移動期間馬達驅動器的操作和轉子的轉動原理。
在正常指示器移動期間馬達驅動器的操作過程中，首先在驅動脈沖被輸出形成M1側的情況下，馬達驅動器Pch-Tr307和馬達驅動器Nch-Tr310被打開，而其它的晶體管以這樣的方式被關閉，使電流依次流過VDD，馬達驅動器Pch-Tr307，線圈311，馬達驅動器Nch-Tr310和VSS。這種情況下電流流經線圈允許在定子中產生一個磁場使轉子轉動從而移動指示器。然后在驅動脈沖被輸出形成M2側的情況下，馬達驅動器Pch-Tr308和馬達驅動器Nch-Tr309被打開，而其它的晶體管以這種方式被關閉，使電流依次流過VDD，馬達驅動器Pch-Tr308，線圈311，馬達驅動器Nch-Tr309和VSS。因此這時電流在線圈311中流動的方向和上述方向相反。但是由于轉子已經被轉動，所以重復沿同一方向的轉動操作。
隨后將描述檢測轉子的轉動和非轉動的方法。
現在如果驅動脈沖從M1側被輸出，在驅動脈沖如上所述被輸出之后不允許電流強行流經線圈。因此轉子開始自由振動而與轉動或非轉動無關。轉子的自由振動不利地產生一個電流。在這種情況下，當檢測部件Pch-Tr301被置于開狀態，而馬達驅動器Pch-Tr307由于采樣脈沖的限幅被打開，形成一個由VDD，馬達驅動器Pch-Tr308，線圈311，電阻303和電阻305構成的合成電阻，檢測部件Pch-Tr301，和馬達驅動器Pch-Tr307以及VDD構成的閉合電路314。(通常由于馬達驅動器中晶體管的導通電阻為幾百到幾千，而電阻為幾百K所以圖3中電路的合成電阻就變低了)較大的電流在閉合電路314中流過。
另一方面，當馬達驅動器Pch-Tr307關閉時，形成一個由VDD，馬達驅動器Pch-Tr308，線圈311，由電阻303和電阻305構成的合成電阻，檢測部件Pch-Tr301和VDD構成的閉合電路315。(由于晶體管的導通電阻約幾百到幾千歐姆，如上所述電阻為幾百千歐，圖3中電路的合成電阻就變高)。相對小的電流流過閉合電路315。由于線圈311的電感大，線圈311電感不能跟隨那些電流的變化并由于合成電阻R和線圈311的電抗L呈現一個時間常量τ＝L/R的一級延遲。結果切換到閉合電路315的瞬時線圈311試圖允許此時在閉合電路314中產生的電流繼續象以前一樣流過，在電阻303和電阻305(它們都是高阻抗)的連接處產生一個瞬時高電壓。之后這個高電壓被時間常量τ＝L/R衰減。這個電壓被轉動檢測比較器312檢測到。由于轉子在轉動過程中的自由振動比非轉動過程中的小，所以在轉子轉動時產生大的VRS而在轉子非轉動時產生小的VRS。
同樣在驅動脈沖從M2側輸出時，當檢測部件Pch-Tr302被置于開狀態時，馬達驅動器Pch-Tr308被由于采樣脈沖的限幅而被打開，從而形成一個由VDD，馬達驅動器Pch-Tr307，線圈311，由電阻304和電阻306構成的合成電阻，檢測部件Pch-Tr302和馬達驅動器Pch-Tr308和VDD構成的閉合電路315。一個相對大的電流流經閉合電路。另一方面，當馬達驅動器Pch-Tr308關閉時，形成一個由VDD，馬達驅動器Pch-Tr307，線圈311，由電阻304和電阻306形成的合成電阻和檢測部件Pch-Tr302(合成電阻變高)及VDD構成的閉合電路。相對小的電流流過閉合電路。
接著描述轉動檢測比較器312的操作。轉動檢測比較器312輸入一個振蕩系統恒定電壓電路313(在脈沖側有一個參考電壓)產生的恒定電壓(此后稱“VREG”)。然后在其負側端在電阻303和電阻305的連接處輸入一個電壓，在電阻304和電阻306的連接處輸入一個電壓，它們分別是將被檢測的電壓點。結果比較器被設計得當|VRS|≥|VREG|時可以判斷狀態為轉動，當|VRSK|＜|VREG|時判斷狀態為非轉動。在圖3中，在一個點進行將被檢測的電壓的得劃分，但是這一點將根據步進馬達的設計值在多個點中選取。
現在將通過模擬比較圖2和圖3的電路，圖2是傳統的例子而圖2的電路是本發明的實施例。
在圖2中，假定轉動檢測比較器210正側輸入端的電壓這樣設置，使參考電壓電阻211和參考電壓電阻212的比值為3∶1，設計線直徑，線圈數，定子和轉子以提供圖5所示的轉動VRS51a，非轉動VRS501b和VREG501c。另外還假定，在圖3中，這樣提供將被檢測的電壓電點，使得電阻303和電阻305的比或電阻304和電阻306的比為3∶1，轉動檢測比較器312正側端的參考電壓滿足VREG＝1.05V，假定一個恒定電壓電路提供恒定電壓作為振蕩電路的電源電壓或類似電壓。模擬產生圖5中的轉動VRS592a，非轉動VRS502b合VREG502c。這里除上述以外的其它情況和圖2所示的電路一樣。同樣圖3中電阻303和電阻305的合成阻抗值，圖2中阻抗部件203的值，圖3中電阻304和電阻306的合成阻抗值，及圖2中阻抗部件204的值也一樣。在上述情況下，如果轉動VRS501a和非轉動VRS501b的值是100％，轉動VRS502a和非轉動VRS502b變為降低20％的電壓。另外，VREG502C也是一個恒定值而由于是恒定電壓與電源電壓的波動無關。
圖4表示根據本發明的電子表的另一個例子的系統框圖。
首先將描述圖4所示的輸入輸出信號。劃分電路402輸入振蕩電路的輸出信號以輸出信號給脈沖合成電路403和時間計算計數器409。驅動電路404輸入脈沖合成電路403的輸出信號以輸出信號給步進馬達405和可變阻抗部件407。顯示驅動電路410輸入時間計算計數器409的輸出信號以輸出信號給顯示裝置411。振蕩系統恒定電壓電路406輸出信號給振蕩電路401，劃分電路402，脈沖合成電路403，和時間計算計數器409。顯示系統恒定電壓電路412輸出信號給顯示驅動電路410。轉動檢測電路408輸入振蕩系統恒定電壓電路406的任一輸出信號，和顯示系統恒定電壓電路412的輸出信號，以及可變阻抗部件407的輸出信號以輸出信號給脈沖合成電路403。
下面將描述相應電路的結構。振蕩電路401根據石英振蕩器產生一個參考信號(對于表一般是32KHZ)，根據電阻R和電容C的CR振蕩，或類似的。劃分電路402將振蕩電路401的輸出信號劃分。在32KHZ石英產生一個1HZ信號(一個周期為一秒)的情況下，串聯15個T觸發器電路。脈沖合成電路403根據劃分電路402的輸出合成一個驅動脈沖，一個校正脈沖，一個轉動檢測脈沖或類似脈沖并選擇的輸出一個信號。驅動電路404輸入脈沖合成電路403的輸出信號以驅動步進馬達405，步進馬達由定子，轉子和線圈構成。
驅動電路401還在轉動檢測時驅動轉動檢測比較器，以產生一將被檢測的轉動檢測比較器電壓。時間計算計數器409輸入劃分電路402的輸出信號，計算并計數以向顯示驅動電路410輸出一個時間信息。顯示驅動電路410輸入時間計算計數器的輸出信號以顯示顯示裝置411這樣的顯示部件，輸入液晶顯示，LED或數字信號。振蕩電路401，劃分電路402和脈沖合成電路403以及時間計算計數器409相對于快速電壓波動較弱，并因為表的IC中的高頻工作電路而消耗大量電流。因此使用比振蕩系統恒定電壓電路的電源電壓低的恒定輸出電壓作為電源電壓，以實現低電流消耗驅動，而沒有電源電壓波動和小幅度的負面影象。
諸如輸入LDC，LED或數字信號這樣的顯示部件的顯示裝置411受到顯示驅動電路401的驅動電壓波動的不利影象，使得不易看清顯示器，等。因此顯示裝置輸入輸入一個顯示系統恒定電壓電路的恒定輸出電壓以消除電壓波動。可變電阻部件至少包括兩個阻抗部件(擴散電阻和多晶硅電阻，等)或和阻抗部件功能相當的其它部件(例如MOSFET的導通電阻等)，它們彼此連接，并且期間的一個節點根據選擇被連接到轉動檢測比較器的一個檢測側輸入端。轉動檢測器電路408選擇性的輸入振動系統恒定電壓電路406的任何一個恒定電壓，或顯示系統恒定電壓電路的一個恒定電壓作為參考電壓。另外，電路也是一個比較器輸入一個電壓，該電壓在可變阻抗407的節點處產生作為將被檢測的電壓，將該電壓和參考電壓進行比較并向脈沖合成電路403輸出一個比較結果。
權利要求
1.電子表包括一個振蕩器電路；一個分劃電路，對所述振蕩電路的輸出信號分劃；一個脈沖合成電路，合成驅動脈沖，校正脈沖，轉動檢測脈沖或類似脈沖，以有選擇地輸出它；振蕩系統恒定電壓電路，它提供一個恒定電壓給所述振蕩電路和所述振蕩電路的邏輯部分或者提供給所述振蕩器電路，所述劃分電路和所述振蕩器電路的邏輯部分；步進馬達，有一個定子，一個轉子和一個線圈；驅動電路，通過輸入所述脈沖合成電路的輸出信號來驅動所述步進馬達；可變阻抗部件，在所述線圈的至少一端根據連接到所述步進馬達的所述驅動電路的輸出通過阻抗分壓產生任意電壓；和轉動檢測電路，輸入所述振蕩系統恒定電壓電路的電壓作為參考電壓，比較所述可變阻抗部件產生的一個檢測電壓，根據所述檢測電壓值的幅度鑒別所述步進馬達的轉子的轉動與非轉動。
2.如權利要求1的電子表，其特征在于包括時間計算計數器，根據劃分器電路的輸出算術處理一個時間信息或類似信息；諸如顯示部件等的顯示設備，輸入一個LCD，LED或數字信號；顯示驅動電路，輸入所述時間計算計數器的輸出信號，以驅動所述顯示設備；和顯示系統恒定電壓電路，給所述顯示驅動電路提供一個恒定電壓，其中轉動檢測器電路的參考電壓被用作所述顯示系統恒定電壓電路的電壓。
3.如權利要求1或2的電子表，轉動檢測電路的參考電壓可被選擇為振蕩系統恒定電壓電路的電壓或顯示系統恒定電壓電路的電壓。
全文摘要
轉動檢測比較器312的參考電壓被設置為在另一個電路中所用的恒定電壓。但由于另一電路中所用的恒定電壓適用于其本來目的,所以電壓被從電阻部件的任意位置輸入到轉動檢測比較器312,該電阻部件和線圈311串聯影象轉動VRS5092a和非轉VRS502b的值。輸入到轉動檢測比較器的將被檢測的電壓值能被降低至今未改變的VRS的電壓電阻率,這樣即使用其它電路中的恒定電壓電路的參考電壓也能檢測轉動和非轉動。
文檔編號G04C10/00GK1198547SQ9810790
公開日1998年11月11日 申請日期1998年4月25日 優先權日1997年4月25日
發明者柚木敏行, 林謙司 申請人:精工電子工業株式會社, 精工愛普生株式會社