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石英晶體振蕩器的第二個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)

來(lái)源:http://diginow.com.cn 作者:康比電子 2018年12月20
    晶振在當(dāng)前社會(huì)中有著舉足輕重的地位,在我們的生活中無(wú)處不在,與我們形影不離.如我們現(xiàn)在不可缺少的智能手機(jī),普通家電,還是一些交通工具等等,與我們有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系和關(guān)聯(lián).既然它如此重要,又有多少人對(duì)它能有所了解呢,下面由康比電子為大家講述一下關(guān)于石英晶體振蕩器的第二個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)
    下面的示意圖說(shuō)明了將晶體振蕩器信號(hào)除以晶體頻率,以獲得精確的(0.01%)1秒時(shí)基.兩個(gè)級(jí)聯(lián)的12級(jí)計(jì)數(shù)器(CD4040)形成24級(jí)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,并且將適當(dāng)?shù)奈婚T(mén)控在一起以產(chǎn)生所需的除法.使用一些偶數(shù)為2的晶體是理想的,因此計(jì)數(shù)器的一級(jí)自動(dòng)切換每秒,這消除了對(duì)NAND門(mén)和復(fù)位電路的需要,但是下面的電路說(shuō)明使用的壓電石英晶體不是2的偶數(shù)倍.所以需要額外的組件.
    使用50Khz晶體時(shí),當(dāng)加起來(lái)50000的相應(yīng)計(jì)數(shù)器位全部為高時(shí),檢測(cè)到50000的計(jì)數(shù).這對(duì)應(yīng)于位15(32768)+14(16384)+9(512)+8(256)+6(64)+4(16).位14和15是第二計(jì)數(shù)器的第3和第4級(jí),位0是第一計(jì)數(shù)器(Q1,引腳9)的第一級(jí).要使用100Khz晶體,每個(gè)位將向右移動(dòng)一次,因此總數(shù)將為(65536+32768+1024+512+128+32=100,000).使用1Mhz晶體,需要以下位:
    在1Mhz時(shí),有源晶振電路中的330K電阻需要按比例減小到大約15K.當(dāng)達(dá)到終端計(jì)數(shù)時(shí),施密特觸發(fā)器反相器級(jí)在NAND門(mén)之后產(chǎn)生7μS復(fù)位脈沖.47K電阻和470皮法電容維持輸出,使計(jì)數(shù)器可靠地復(fù)位為零.這在50Khz時(shí)不到一個(gè)時(shí)鐘周期,并且不會(huì)引入錯(cuò)誤,但在1MHz時(shí)將達(dá)到7個(gè)周期,這將導(dǎo)致計(jì)數(shù)器每秒丟失7微秒的時(shí)間.這不是一個(gè)錯(cuò)誤(百萬(wàn)分之七),但它會(huì)存在.4040CMOS計(jì)數(shù)器的最小復(fù)位脈沖寬度約為1.5uS,因此復(fù)位脈沖不能短得多.
32.768KHZ振蕩器使用表晶
    下面是幾個(gè)電路,您可以使用這些電路從普通的手表水晶產(chǎn)生32.768KHz的方波.輸出可以饋送到15級(jí)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器以獲得1秒方波.建議在晶體管電路上使用4069逆變器左側(cè)的電路,以產(chǎn)生更好的波形.單晶體管電路產(chǎn)生更多的斜坡波形,但輸出擺動(dòng)整個(gè)電源電壓范圍,因此它很容易將輸入驅(qū)動(dòng)到CMOS二進(jìn)制計(jì)數(shù)器.
產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間延遲
    通過(guò)使用低頻振蕩器和二進(jìn)制計(jì)數(shù)器可以產(chǎn)生幾個(gè)小時(shí)的長(zhǎng)延遲,如下所示.單個(gè)施密特觸發(fā)器反相器級(jí)(74HC14的1/6)用作方波振蕩器,以產(chǎn)生約0.5赫茲的低頻.如果電路突然斷開(kāi)電源,則與輸入(引腳1)串聯(lián)的10K電阻會(huì)降低通過(guò)逆變器輸入內(nèi)部保護(hù)二極管的電容放電電流.可能不需要此電阻,但最好使用.
    在12級(jí)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(CD4040)的每個(gè)連續(xù)級(jí)處將頻率除以2,在最終級(jí)(Q12)切換到高狀態(tài)之前產(chǎn)生大約1小時(shí)的時(shí)間.通過(guò)調(diào)整振蕩器頻率或使用不同的RC值可以獲得更長(zhǎng)或更短的時(shí)間.當(dāng)前級(jí)切換到低狀態(tài)(0伏)時(shí),每個(gè)連續(xù)級(jí)改變狀態(tài),因此每級(jí)的頻率是之前級(jí)的頻率的一半.最后3個(gè)階段顯示波形圖.要開(kāi)始延遲周期,可以通過(guò)暫時(shí)將復(fù)位線(引腳11)連接到正電源來(lái)將計(jì)數(shù)器復(fù)位為零.時(shí)序精度不如石英晶體振蕩器好,并且可能只有1或2%左右,具體取決于振蕩器電容的穩(wěn)定性.
電話環(huán)發(fā)生器使用開(kāi)關(guān)電源
    下面所示的電話環(huán)發(fā)生器從簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)模式電源(SMPS)產(chǎn)生所需的高電壓,該電源采用CMOS施密特觸發(fā)器方波振蕩器,10mH電感器,高壓開(kāi)關(guān)晶體管(TIP47或其他高電壓,1安培晶體管)和驅(qū)動(dòng)石英晶振管(2N3053).電感應(yīng)具有1.5歐姆或更低的低直流電阻.開(kāi)關(guān)電源必須連接負(fù)載以防止電壓上升過(guò)高,因此在輸出端使用22K電阻,將電壓限制在120DC左右,電話振鈴器斷開(kāi),直流電壓約為90V.可以通過(guò)改變引腳10和11之間的150K電阻值來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓,這將改變振蕩器頻率(頻率大約為800Hz,如圖所示).通過(guò)第二個(gè)施密特觸發(fā)器振蕩器(引腳12/13)接通和斷開(kāi)電源,使電話振鈴約2秒鐘,然后電路在振鈴之間空閑約一分鐘.這些時(shí)間可通過(guò)連接到引腳12的10K和300K電阻進(jìn)行調(diào)整.所示的按鈕用于手動(dòng)振鈴電話.25Hz振鈴頻率由另一個(gè)控制H橋晶體管輸出電路的施密特觸發(fā)器振蕩器(引腳1/2)產(chǎn)生.輸出級(jí)中的6個(gè)晶體管(4個(gè)NPN,2個(gè)PNP)應(yīng)為額定電壓為200伏特或更高的高壓類(lèi)型.振鈴器僅消耗10mA左右,因此輸出晶體管可以具有低額定電流但必須具有高額定電壓.我使用了手頭上的TIP47s和未知數(shù)字的小信號(hào)PNP,但其他類(lèi)型如NTE287(NPN)和NTE288(PNP)應(yīng)該有效.兩者都有300伏的CE評(píng)級(jí),郵購(gòu)機(jī)構(gòu)的成本約為0.95美元.
    連接到輸出的兩個(gè)470歐姆電阻用于在輸出短路的情況下限制電流.我從未嘗試將輸出短路以查看電阻器的有效性,但我確實(shí)丟失了幾個(gè)貼片晶振管然后決定添加電阻器.它們應(yīng)該將浪涌限制在120mA左右,這應(yīng)該足夠低以防止損壞.當(dāng)存在振鈴信號(hào)時(shí),電路消耗大約250mA,因此如果您想用電池操作,建議使用六個(gè)“D”型堿性電池.它可能不適用于小型9伏電池.
使用小型電力變壓器的電話鈴聲發(fā)生器
    該環(huán)形發(fā)生器每10秒鐘響一次電話.通過(guò)改變1Meg電阻的值,可以延長(zhǎng)或縮短環(huán)之間的間隔.70伏/30赫茲環(huán)電壓由小型12.6VAC電源變壓器(RadioShack273-1365)的120伏側(cè)產(chǎn)生.連接在變壓器繞組兩端的兩個(gè)電容器都是非極化/100伏特.在振鈴間隔期間,電路從12伏直流電源吸收大約300mA電流.
LED12伏鉛酸電池表
    在下面的電路中,四電壓比較器(LM339)用作簡(jiǎn)單的條形圖表,用于指示12伏鉛酸電池的充電狀況.5伏參考電壓連接到四個(gè)比較器的每個(gè)(+)輸入,(-)輸入連接到沿分壓器的連續(xù)點(diǎn).當(dāng)負(fù)(-)輸入電壓超過(guò)參考電壓時(shí),LED將亮起.校準(zhǔn)可以通過(guò)調(diào)節(jié)2K電位器來(lái)完成,這樣當(dāng)電池電壓為12.7伏時(shí),所有四個(gè)LED都會(huì)亮起,表示電池沒(méi)有負(fù)載就完全充電.在11.7伏特時(shí),LED應(yīng)該熄滅,表示電池耗盡.每個(gè)LED表示充電狀態(tài)變化約為25%或300毫伏,因此3個(gè)LED表示75%,2個(gè)LED表示50%等.
電池維護(hù)教程
3.6伏手機(jī)電池表
    這是與上述類(lèi)似的電路,并提供了一個(gè)4LED條形圖,顯示了常見(jiàn)的3.6伏鋰離子可轉(zhuǎn)換手機(jī)電池的電壓.參考電壓由TL431可編程電壓源提供,該電壓源設(shè)置為3.9伏,TL431連接到1K電阻.引腳14處LED的下部參考電壓由5K可調(diào)電阻設(shè)置.
    TL431的編程電壓通過(guò)分壓器(10K5.6K)計(jì)算出來(lái).調(diào)節(jié)端子或兩個(gè)電阻器的連接點(diǎn)總是2.5伏.因此,如果我們使用從調(diào)節(jié)端子到地的10K電阻,電阻電流將為2.5/10000=250uA.同樣的電流流過(guò)上部電阻(5.6K),產(chǎn)生的電壓降為.00025*5600=1.4伏.因此,TL431陰極處的分流穩(wěn)壓輸出電壓將為2.5+1.4或3.9伏.
    根據(jù)LED電壓計(jì)算,有三個(gè)390歐姆電阻串聯(lián),底部有另一個(gè)可調(diào)節(jié)(5K)電阻.假設(shè)底部電阻設(shè)置為2K歐姆,則總電阻為390+390+390+2000=3170歐姆.因此,電阻器電流是參考電壓(3.9)除以總電阻,或約3.9/(390+390+390+2000)等于1.23mA.對(duì)于底部LED,這給我們提供了大約.00123*2000=2.46伏特,對(duì)于底部上方的每一步,這大約為0.00123*390=.48伏特.因此,LED應(yīng)該以2.46,2.94,3.42和3.9的步長(zhǎng)點(diǎn)亮.充滿(mǎn)電的手機(jī)電池電壓約為4.2伏.您可以調(diào)節(jié)5.6K電阻以設(shè)置更高或更低的頂部電壓,并調(diào)節(jié)低5K電阻以將底部LED設(shè)置為最低電壓石英晶體振蕩器.但是你需要一個(gè)6到12伏或更大的電池給電路供電.
LEDVU表
    下面的電路使用兩個(gè)四路電壓比較器(LM339)來(lái)照亮一系列指示音量的8個(gè)LED.8個(gè)比較器中的每一個(gè)都被分壓器設(shè)定的增加的電壓偏置,以便當(dāng)輸入在8歐姆系統(tǒng)中輸入大約400毫伏或大約22毫瓦峰值時(shí),右下LED首先亮起.設(shè)置分壓器電壓,使每個(gè)LED的功率水平大約是前一個(gè)LED的兩倍,因此當(dāng)所有LED點(diǎn)亮?xí)r,水垢從22毫瓦延伸到大約2.5瓦.輸入控制可以降低靈敏度以讀取更高的水平.我沒(méi)有制作或測(cè)試過(guò)這個(gè)電路,所以如果你在使用它時(shí)遇到問(wèn)題,請(qǐng)告訴我.功率水平應(yīng)如下:
• 1個(gè)LED=22mW
• 2個(gè)LED=42mW
• 3個(gè)LED=90mW
• 4個(gè)LED=175mW
• 5個(gè)LED=320mW
• 6個(gè)LED=650mW
• 7個(gè)LED=1.2瓦
• 8個(gè)LED=2.5瓦
模擬毫安計(jì)用作電壓表
  通過(guò)增加串聯(lián)電阻,毫安表可用作電壓表.所需的電阻是滿(mǎn)量程電壓讀數(shù)除以?xún)x表運(yùn)動(dòng)的滿(mǎn)量程電流.因此,如果你有一個(gè)1毫安表并且你想讀0-10伏,你將需要10/.001=10K歐姆的總電阻.儀表運(yùn)動(dòng)本身將具有較小的阻力,這將是總10K阻力的一部分,但通常低到足以忽略.以下示例中的電表具有86歐姆的電阻,因此所需的真實(shí)電阻值為10K-86或9914歐姆.但使用10K標(biāo)準(zhǔn)值將在1%以?xún)?nèi),因此我們可以忽略86歐姆.對(duì)于1伏的滿(mǎn)量程讀數(shù),儀表電阻將更加重要,因?yàn)樗鼘⒄妓杩傠妷旱?%左右,因此您可能需要使用914歐姆電阻,或910標(biāo)準(zhǔn)值.毫安表還可用于通過(guò)增加并聯(lián)電阻來(lái)測(cè)量更高的電流.電表電阻現(xiàn)在變得非常顯著,因?yàn)橐獙⒎秶黾邮?我們需要通過(guò)并聯(lián)電阻繞過(guò)總電流的9/10.因此,要將1毫安表轉(zhuǎn)換為10毫安表,我們需要一個(gè)86/9=9.56歐姆的并聯(lián)電阻.

    深圳康比電子有限公司是主要從事石英晶振,溫補(bǔ)晶振,有源晶振,壓電陶瓷諧振器的科技型企業(yè),集石英晶振,陶瓷晶振,有源晶振的研發(fā),設(shè)計(jì),制造,營(yíng)銷(xiāo)和服務(wù)為一體.擁有無(wú)塵凈化廠房,專(zhuān)用的生產(chǎn)設(shè)備,專(zhuān)用檢測(cè)儀器,嫻熟的工藝及技術(shù)人員二十名.產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于安防監(jiān)控系統(tǒng),智能手機(jī),衛(wèi)星GPS,汽車(chē)音響,車(chē)載電臺(tái),汽車(chē)防盜報(bào)警系統(tǒng),平板電腦,數(shù)字電視接收器,通訊設(shè)備,電波鐘表,電腦,電子數(shù)碼等行業(yè)產(chǎn)品.
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