2022年秒表发生器的装接与测试 .docx
精品_精品资料_秒表发生器的装接与测试一、目的1. 明白石英晶体振荡器的性质和功能2. 把握用石英晶体和分频器来产生标准秒信号的两种方法二、内容与说明早数字钟表和某些电子仪器中,常常需要秒信号作为时间基准.而作为时间基准振荡信号的频率必需是高度稳固的.人们发觉用石英晶体所组成的石英振荡器,具有很高的频率稳固性.石英晶体是一种具有压电效应的压电晶体.如在石英晶体两极加一电场,晶片会产生气械变形.如在晶片上施加机械压力,就在晶片相应的方向上会产生肯定的电场.这种物理现象 称为压电效应. 因此,当晶片的两极加上变压电压时,晶片回发生气械变形振动,同时晶片的机械振动又会发生交变电场.在一般情形下, 晶片的机械振动的振幅和交变电场的振幅都特别小, 只有在外加交变电场的频率为某一特定频率时,振幅才会突然变大, 这时的振幅将比一般情形下的振幅大的多,这种现象称为压电振谐.这与LC 回路的谐振现象特别相像.因此, 石英晶体又成为石英谐振器.上述特定频率称为石英晶体的固有频率或谐振频率,谐振频率的值由振子的切割方向和几何尺寸打算.石英晶体的电气符号及外型见图2.3.9.制作时,通常将晶体封装在玻壳或金属壳内.石英谐振器是一个高 Q 值的等效谐振回路,它的 Q 值可高达近百万,频率稳固性好,受温度和湿度的影响微小,它广泛应用于通信、导航、 广播等要求频率稳固度高的场合,以及作为时间标准和频率发生器,如彩色电视机 电子手表 对讲机等产品中.图 2.3.9. 石英谐振器的符号及形状在使用石英晶体谐振器组成自激振荡器时,因留意对其施加适当的鼓励电平,否就, 在鼓励强时虽简单起振, 但频率老化加大, 如鼓励太强甚至会引起石英片破裂.降低鼓励可以转变频率老化, 但鼓励台太弱时频率稳固度差,甚至不起振, 因此在使用时要适当调整鼓励电平.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_钟表用石英谐振器常用型号有 IU1-308 或 IU2-206 型,它的 谐振频率为 32.768KHZ ,由于它体积小、重量轻,除在钟表上被大量采纳外,仍广泛用于其他电子设备中 .图 2.3.10 电路就是使用专用集成电路产生标准秒信号的典型例子.在图 2.3.10 电路中使用的钟表专用集成电路,型号为BH007 ,其引脚见图2.3.11. 电路中 Ii 和 Io 外接石英谐振器,其频率为32.768KHZ ,与电容器 C1, C2 组成自记激多谐振荡器.电容器 C1 取 47PF, C2 采纳半可调电容器,容量为5pf20uf ,作为频率微调用, O1 和 O2 为驱动级输出端,它产生脉冲宽度为7.8us、相位差 180 度、周期为 2S 的负脉冲信号,经VD1 、VD2 及 R2 组成的二极管与门后获得秒信号.它们在电子手表里外接步进电机用.R为复位端,高电平有效.图 2.3.10. 秒信号发生器电路M 为测试端,正常工作时, 该端产生 64HZ 的脉冲信号, 供检测用.BH007 的电源 VDD=1.5V , 当和高电源电压的COMS 电路连接时,为了不另加一电源,可直接从10V 电源上经降压取得 1.5V 电压.即图 2.3.10 电路中的 R1 和 VD3 组成的低压稳固电源.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_图 2.3.11. BH007 引脚图 图 2.3.12 CD4060 引脚图另一类产生秒标准信号的方法是使用通用型集成电路,这类电路内含有多级二分频器和振荡 单元,可对基准信号进行任意分频,使用特别便利.集成电路CD4060 就是常用电路之一.它是一片 14 级二进制串行计数/分频/振荡电路. 其引脚图见图 2.3.12.它主要由两部分组成, 一部分是 14 级二分频器,其最高分频数为16384（ 214）,且从第四级开头到十四级,除无Q11 端外,每级都有输出端子（见图中Q4Q14 ）,典型计数时钟频率可达12MHZ .另一部分是振荡器, 外接不同的元件可组成RC 振荡器或石英晶体振荡器,振荡器的最高工作频率可达 690KHZ 以上,图 2.3.13 电路就是使用 CD4060,外接钟表用石英晶体及电阻、电容器与振荡电路产生32.768KHZ 方波信号.经 CD4060 内部的分频器,可获得对32.768KHZ 方波信号进行24 214 级分频后的各种信号.即输出频率为20482HZ 信号.图 2.3.13 秒表发生器由于 CD4060 的内部分频器最高分频数为214,所以最终只能得到二分之一秒信号,假如需要标准秒信号,可以使用一级二分频来完成,这在集成电路中是很简单实现的.三、组装与调试1. 按图 2.3.10 电路组装.其中 1.5V 稳压管 VD3 可使用两只一般硅振流用二极管（如 2CP10或 1N4148 等）正向串联来代替. C2 可使用固定电容器（ 10UF）来代替.安装正确无误,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_即可通电试验,其方法是在电路的输出端 O1 和 O2 与的之间接入一个发光二极管 LED ,即可观看到秒信号的输出.进一步检测,可以用示波器或频率计来测量 BH007 的 12 脚输出, 其频率应为 64HZ ,否就应微调电容器 C2 的容量,使之精确工作.2. 按图 2.3.13 电路组装, 用示波器或频率计测量集成电路 CD4060 第 9 脚,应有 32.768KHZ的振荡信号,对应 Q4Q14 各端有分频信号的方波输出.四、元件清单秒信号发生器一：ICBH007钟表用集成电路石英晶体32.768KHZIU1-308 或 IU2-206 型钟表用石英谐振器VD1 、VD21N4148二极管VD3VT1.5V3DG6稳压二极管（可用两支NPN 小功率三极管1N4148 正向串联代替）C147UF小型瓷片电容器C25/20PF半可调瓷介电容器（可用10PF 小型瓷介电容器代替）R1R210K100K1/8W 碳膜电阻器1/8W 碳膜电阻器R31K1/8W 碳膜电阻器LED发光二极管秒信号发生器二：IC1CD406014 级二进制串行计数/分频 /振荡器石英晶体32.768KHZIU1-308 或 IU2-206 型钟表用石英谐振器C151PF 小型瓷片电容器C210PF小型瓷片电容器R110M1/8W 碳膜电阻器五、预习与作业1、在图 2.3.10 的电路中,是如何将O1 、O2 输出的 0.5HZ 信号变为 1HZ 标准秒信号的？请画出波形图.2、说明为什么两支一般硅二极管正向串联,可取代图 2.3.13 电路中的稳压值为1.5V 的稳压二极管.3、你能否设计一个电路,将图2.3.13 电路中的 2HZ 信号变为标准秒信号.文档收集自网络,仅用于个人学习可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载
