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用CMOS指针式石英电子钟集成电路获取秒基准信号的方法

[日期:2011-01-30] 来源:  作者:陕西 瞿贵荣 [字体: ]

 

  在电子制作和试验时,经常需要两种基准秒信号:一种是每秒产生一个的秒脉冲(1Hz)。其主要用十计数、定时(时间累计)及时间控制等;另一种是宽度为1秒的标准门控时基信号。其主要用于任何模拟量转换成数字量(A/D)过程中的频率测量闸门。本文介绍使用CMOS指针式石英电子钟集成电路获取秒基准信号的与法,可供中学实验室、电子装置制作和调校(一般生产车间的)测量仪表等使用。

  石英电予钟IC的原理基本是一样的。通常采用DIP双列直插式封装(将振荡、整形、分频、窄脉冲形成及功率输出电路全部集成在一块芯片上)。现以LC7650石英电子钟的IC为例来说明其应用电路如图1。两只lN4148二极管串联与1kΩ电阻对5V电源分压,利用二极管正向压降约O.75V左右的特性,取出13~1.7V电压加至LC7650的⑧、⑦脚作为电源电压(VDO=1.2~2V)。石英晶体谐振频率为32768Hz(并接的10MΩ电阻可提高石英晶体工作稳定性,此电路频率稳定度可达1O-6)。晶体振荡器频率的精确,主要源于石英晶体谐振频率的准确;通过调整20-300pF和5/20pF振荡电容,可补偿石英晶体的制造误差,以使振荡器准确的振荡于32768Hz。此频率信号经芯片内电路整形和16级分频,变换成频率为0.5Hz的低频信号(32768Hz/216=0.5Hz),再经单稳、双稳及逻辑门窄脉冲形成电路,由③、④脚交替输出正、负窄脉冲,其周期为2s,脉冲宽度为31.25ms.如图2(a)、(b)所示。

  一般对秒基准信号有两个要求:一是脉冲周期为1秒;二是脉冲要有足够的幅度,以适合CMOS、TTL等数字电路的驱动要求。由于LC7650的③、④脚输出脉冲幅度小于电源电压(1.3-1.7V),所以,需要对输出脉冲进行逻辑处理及幅度变换,以达到使用要求。图3使用两只二级管组成或门,由图2(a)、(b)可见,在任何1秒钟内,③、④脚总有一端输出正脉冲,故能使开关管9014导通,并由OUT端获取周期为1s(脉冲宽31.25ms)、幅度约5V的正秒脉冲,其波形见图2(c)。同理,图4可获取负秒脉冲,其波形见图2(d)。要获得1秒门控时基信号,可采用图5,即用CD4011中的两个与非门接成RS触发器,并由9014驱动输出宽度为1秒、幅度约5V的对称方波,如图2(e)所示。


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