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    晶振在數字電路中如何實現秒信號

    晶振在數字電路中如何實現秒信號

    振蕩電路用于實時時鐘RTC,對于這種振蕩電路只能用32.768KHz的晶振,晶振被連接在OSC3與OSC4之間而且為了獲得穩定的頻率必須外加兩個帶外部電阻的電容以構成振蕩電路。

    32.768KHZ的時鐘晶振產生的振蕩信號經過石英鐘內部分頻器進行15次分頻后得到1HZ秒信號,即秒針每秒鐘走一下,石英鐘內部分頻器只能進行15次分頻,要是換成別的頻率的晶振,15次分頻后就不是1HZ的秒信號,時鐘就不準了。32.768K=32768=2的15次方,數據轉換比較方便、精確。

     

    (一)14級二進制串行計數器/分頻器CC4060由兩部分組成,一部分是14級分頻器,另一部分是振蕩器。振蕩器外接用電子表的石英晶振,構成頻率為32768Hz(=215)的振蕩器,32768Hz經過CC4060十四級分頻后為2HZ,再經過一個D觸發器組成的T’觸發器二分頻,就得到1Hz秒信號,D觸發器選用74LS74。電路如圖5所示。其中R2為直流負反饋電阻,使CC4060內部與非門工作于傳輸特性的線性轉折區,本例取2MΩ。C6,C7用于穩定振蕩,本例取100pF。R1C5組成上電復位電路,在接通電源瞬間產生一個微分脈沖,使CC4060輸出清0,分別取10kΩ、10μF。

     

    二)555定時器構成多諧振蕩的秒信號產生電路555定時器是一種集模擬、數字于一體的中規模集成電路,其應用極為廣泛。利用它可以很容易地接成施密特觸發器、單穩態觸發器和多諧振蕩器,秒信號產生電路多為555定時器。

    晶振在數字電路中如何實現秒信號

    晶振在數字電路中如何實現秒信號

     

     

    工作原理:接通電源后,電容C被充電,當uc上升到2/3Vcc時,使uo為低電平,同時放電三極管T導通,此時電容C通過R2和T放電,uc下降。當uc下降到1/3VCC時,uo翻轉為高電平。電容放電所需時間為:t2=R2Cln2≈0.7R2C;電容充電時間t1≈(R1+R2)Cln2≈0.7(R1+R2)C

     

    本例選用R1=R2=10KΩ,C選47μF。即可在輸出端uo得到頻率為1Hz的秒時鐘信號。本電路調節電阻R1可以調節頻率,可調節占空比。缺點是由于占空比是可調的不是標準的方波,波形失真較大,且頻率的穩定性差。適用于頻率精度要求不高的工作場所。

     

    (三)石英晶振主要成分是二氧化硅,它的物理化學性質十分穩定,Q值很高,可達104~106,選頻特性非常好,構成的振蕩器電路有一個極為穩定的串聯諧振頻率。電路的振蕩頻率取決于石英晶振的振蕩頻率。本例用二級反相器與石英晶振組成多諧振蕩器。R1、R2的作用是使U1A、U1B工作在線性放大區,C1的作用是正反饋耦合,晶振的作用是選頻。本例的選用的晶振頻率是10.000000MHz的晶片。因此本振蕩器的頻率為10.000000MHz。

     

    要獲得1Hz的秒信號必須要對10MHz的晶振信號進行多次分頻,可采用74LS390雙十進制計數器進行分頻,圖4是石英晶振構成的分頻秒信號電路。本電路的顯著優點是頻率穩定性極好,可達1.000000Hz的精確度,若想得到高的頻率穩定度,可采用輔助溫度補償電路,10.0MHz的頻率穩定度可達到1-2個PPm,且波形失真小。該電路適用于對秒信號要求十分嚴格的電路中,如高精度數字式頻率計中的計數閘門。

     

    晶振在數字電路中如何實現秒信號晶振在數字電路中如何實現秒信號

     

    四)用單片機產生標準秒信號的優點是硬件電路簡單,可靠性好,輸出波形好,且頻率穩定度與晶振相同。但由于是利用單片機內部的計數器進行自動計數器,且必須靠“中斷”服務程序來實現秒信號的生成,由于CPU對中斷響應時間的不確定性的關系,因而每個秒周期均存有數微秒的時間延遲,倘若對其進行適當的軟件補償并反復進行修正調試,也可使延遲時間減至最小,從而也可獲得更加精確的秒信號,且可獲得晶振級的頻率穩定度。

     

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