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更多>>石英晶體振蕩器的第二個時間基準(zhǔn)
來源：http://www.jqhs.com.cn 作者：康比電子 2018年12月20
晶振在當(dāng)前社會中有著舉足輕重的地位,在我們的生活中無處不在,與我們形影不離.如我們現(xiàn)在不可缺少的智能手機,普通家電,還是一些交通工具等等,與我們有著千絲萬縷的關(guān)系和關(guān)聯(lián).既然它如此重要,又有多少人對它能有所了解呢,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時間基準(zhǔn)
下面的示意圖說明了將晶體振蕩器信號除以晶體頻率,以獲得精確的(0.01％)1秒時基.兩個級聯(lián)的12級計數(shù)器(CD4040)形成24級二進(jìn)制計數(shù)器,并且將適當(dāng)?shù)奈婚T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,因此計數(shù)器的一級自動切換每秒,這消除了對NAND門和復(fù)位電路的需要,但是下面的電路說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,當(dāng)加起來50000的相應(yīng)計數(shù)器位全部為高時,檢測到50000的計數(shù).這對應(yīng)于位15(32768)+14(16384)+9(512)+8(256)+6(64)+4(16).位14和15是第二計數(shù)器的第3和第4級,位0是第一計數(shù)器(Q1,引腳9)的第一級.要使用100Khz晶體,每個位將向右移動一次,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：
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在1Mhz時,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)到終端計數(shù)時,施密特觸發(fā)器反相器級在NAND門之后產(chǎn)生7μS復(fù)位脈沖.47K電阻和470皮法電容維持輸出,使計數(shù)器可靠地復(fù)位為零.這在50Khz時不到一個時鐘周期,并且不會引入錯誤,但在1MHz時將達(dá)到7個周期,這將導(dǎo)致計數(shù)器每秒丟失7微秒的時間.這不是一個錯誤(百萬分之七),但它會存在.4040CMOS計數(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.
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32.768KHZ振蕩器使用表晶
下面是幾個電路,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級二進(jìn)制計數(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,但輸出擺動整個電源電壓范圍,因此它很容易將輸入驅(qū)動到CMOS二進(jìn)制計數(shù)器.
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產(chǎn)生長時間延遲
通過使用低頻振蕩器和二進(jìn)制計數(shù)器可以產(chǎn)生幾個小時的長延遲,如下所示.單個施密特觸發(fā)器反相器級(74HC14的1/6)用作方波振蕩器,以產(chǎn)生約0.5赫茲的低頻.如果電路突然斷開電源,則與輸入(引腳1)串聯(lián)的10K電阻會降低通過逆變器輸入內(nèi)部保護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級二進(jìn)制計數(shù)器(CD4040)的每個連續(xù)級處將頻率除以2,在最終級(Q12)切換到高狀態(tài)之前產(chǎn)生大約1小時的時間.通過調(diào)整振蕩器頻率或使用不同的RC值可以獲得更長或更短的時間.當(dāng)前級切換到低狀態(tài)(0伏)時,每個連續(xù)級改變狀態(tài),因此每級的頻率是之前級的頻率的一半.最后3個階段顯示波形圖.要開始延遲周期,可以通過暫時將復(fù)位線(引腳11)連接到正電源來將計數(shù)器復(fù)位為零.時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.
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電話環(huán)發(fā)生器使用開關(guān)電源
下面所示的電話環(huán)發(fā)生器從簡單的開關(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,高壓開關(guān)晶體管(TIP47或其他高電壓,1安培晶體管)和驅(qū)動石英晶振管(2N3053).電感應(yīng)具有1.5歐姆或更低的低直流電阻.開關(guān)電源必須連接負(fù)載以防止電壓上升過高,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,直流電壓約為90V.可以通過改變引腳10和11之間的150K電阻值來調(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).通過第二個施密特觸發(fā)器振蕩器(引腳12/13)接通和斷開電源,使電話振鈴約2秒鐘,然后電路在振鈴之間空閑約一分鐘.這些時間可通過連接到引腳12的10K和300K電阻進(jìn)行調(diào)整.所示的按鈕用于手動振鈴電話.25Hz振鈴頻率由另一個控制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.輸出級中的6個晶體管(4個NPN,2個PNP)應(yīng)為額定電壓為200伏特或更高的高壓類型.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PNP,但其他類型如NTE287(NPN)和NTE288(PNP)應(yīng)該有效.兩者都有300伏的CE評級,郵購機構(gòu)的成本約為0.95美元.
連接到輸出的兩個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,但我確實丟失了幾個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)存在振鈴信號時,電路消耗大約250mA,因此如果您想用電池操作,建議使用六個“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.通過改變1Meg電阻的值,可以延長或縮短環(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比較器的每個(+)輸入,(-)輸入連接到沿分壓器的連續(xù)點.當(dāng)負(fù)(-)輸入電壓超過參考電壓時,LED將亮起.校準(zhǔn)可以通過調(diào)節(jié)2K電位器來完成,這樣當(dāng)電池電壓為12.7伏時,所有四個LED都會亮起,表示電池沒有負(fù)載就完全充電.在11.7伏特時,LED應(yīng)該熄滅,表示電池耗盡.每個LED表示充電狀態(tài)變化約為25％或300毫伏,因此3個LED表示75％,2個LED表示50％等.
電池維護教程
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3.6伏手機電池表
這是與上述類似的電路,并提供了一個4LED條形圖,顯示了常見的3.6伏鋰離子可轉(zhuǎn)換手機電池的電壓.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的編程電壓通過分壓器(10K5.6K)計算出來.調(diào)節(jié)端子或兩個電阻器的連接點總是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電壓計算,有三個390歐姆電阻串聯(lián),底部有另一個可調(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.對于底部LED,這給我們提供了大約.00123*2000=2.46伏特,對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的步長點亮.充滿電的手機電池電壓約為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6到12伏或更大的電池給電路供電.
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LEDVU表
下面的電路使用兩個四路電壓比較器(LM339)來照亮一系列指示音量的8個LED.8個比較器中的每一個都被分壓器設(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,右下LED首先亮起.設(shè)置分壓器電壓,使每個LED的功率水平大約是前一個LED的兩倍,因此當(dāng)所有LED點亮?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.我沒有制作或測試過這個電路,所以如果你在使用它時遇到問題,請告訴我.功率水平應(yīng)如下：
• 1個LED=22mW
• 2個LED=42mW
• 3個LED=90mW
• 4個LED=175mW
• 5個LED=320mW
• 6個LED=650mW
• 7個LED=1.2瓦
• 8個LED=2.5瓦
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模擬毫安計用作電壓表
通過增加串聯(lián)電阻,毫安表可用作電壓表.所需的電阻是滿量程電壓讀數(shù)除以儀表運動的滿量程電流.因此,如果你有一個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.儀表運動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,因此所需的真實電阻值為10K-86或9914歐姆.但使用10K標(biāo)準(zhǔn)值將在1％以內(nèi),因此我們可以忽略86歐姆.對于1伏的滿量程讀數(shù),儀表電阻將更加重要,因為它將占所需總電壓的8％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增加并聯(lián)電阻來測量更高的電流.電表電阻現(xiàn)在變得非常顯著,因為要將范圍增加十倍,我們需要通過并聯(lián)電阻繞過總電流的9/10.因此,要將1毫安表轉(zhuǎn)換為10毫安表,我們需要一個86/9=9.56歐姆的并聯(lián)電阻.
下面的示意圖說明了將晶體振蕩器信號除以晶體頻率,以獲得精確的(0.01％)1秒時基.兩個級聯(lián)的12級計數(shù)器(CD4040)形成24級二進(jìn)制計數(shù)器,并且將適當(dāng)?shù)奈婚T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,因此計數(shù)器的一級自動切換每秒,這消除了對NAND門和復(fù)位電路的需要,但是下面的電路說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,當(dāng)加起來50000的相應(yīng)計數(shù)器位全部為高時,檢測到50000的計數(shù).這對應(yīng)于位15(32768)+14(16384)+9(512)+8(256)+6(64)+4(16).位14和15是第二計數(shù)器的第3和第4級,位0是第一計數(shù)器(Q1,引腳9)的第一級.要使用100Khz晶體,每個位將向右移動一次,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：
下面是幾個電路,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級二進(jìn)制計數(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,但輸出擺動整個電源電壓范圍,因此它很容易將輸入驅(qū)動到CMOS二進(jìn)制計數(shù)器.
通過使用低頻振蕩器和二進(jìn)制計數(shù)器可以產(chǎn)生幾個小時的長延遲,如下所示.單個施密特觸發(fā)器反相器級(74HC14的1/6)用作方波振蕩器,以產(chǎn)生約0.5赫茲的低頻.如果電路突然斷開電源,則與輸入(引腳1)串聯(lián)的10K電阻會降低通過逆變器輸入內(nèi)部保護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級二進(jìn)制計數(shù)器(CD4040)的每個連續(xù)級處將頻率除以2,在最終級(Q12)切換到高狀態(tài)之前產(chǎn)生大約1小時的時間.通過調(diào)整振蕩器頻率或使用不同的RC值可以獲得更長或更短的時間.當(dāng)前級切換到低狀態(tài)(0伏)時,每個連續(xù)級改變狀態(tài),因此每級的頻率是之前級的頻率的一半.最后3個階段顯示波形圖.要開始延遲周期,可以通過暫時將復(fù)位線(引腳11)連接到正電源來將計數(shù)器復(fù)位為零.時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.
下面所示的電話環(huán)發(fā)生器從簡單的開關(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,高壓開關(guān)晶體管(TIP47或其他高電壓,1安培晶體管)和驅(qū)動石英晶振管(2N3053).電感應(yīng)具有1.5歐姆或更低的低直流電阻.開關(guān)電源必須連接負(fù)載以防止電壓上升過高,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,直流電壓約為90V.可以通過改變引腳10和11之間的150K電阻值來調(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).通過第二個施密特觸發(fā)器振蕩器(引腳12/13)接通和斷開電源,使電話振鈴約2秒鐘,然后電路在振鈴之間空閑約一分鐘.這些時間可通過連接到引腳12的10K和300K電阻進(jìn)行調(diào)整.所示的按鈕用于手動振鈴電話.25Hz振鈴頻率由另一個控制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.輸出級中的6個晶體管(4個NPN,2個PNP)應(yīng)為額定電壓為200伏特或更高的高壓類型.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PNP,但其他類型如NTE287(NPN)和NTE288(PNP)應(yīng)該有效.兩者都有300伏的CE評級,郵購機構(gòu)的成本約為0.95美元.
連接到輸出的兩個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,但我確實丟失了幾個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)存在振鈴信號時,電路消耗大約250mA,因此如果您想用電池操作,建議使用六個“D”型堿性電池.它可能不適用于小型9伏電池.
該環(huán)形發(fā)生器每10秒鐘響一次電話.通過改變1Meg電阻的值,可以延長或縮短環(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.
在下面的電路中,四電壓比較器(LM339)用作簡單的條形圖表,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比較器的每個(+)輸入,(-)輸入連接到沿分壓器的連續(xù)點.當(dāng)負(fù)(-)輸入電壓超過參考電壓時,LED將亮起.校準(zhǔn)可以通過調(diào)節(jié)2K電位器來完成,這樣當(dāng)電池電壓為12.7伏時,所有四個LED都會亮起,表示電池沒有負(fù)載就完全充電.在11.7伏特時,LED應(yīng)該熄滅,表示電池耗盡.每個LED表示充電狀態(tài)變化約為25％或300毫伏,因此3個LED表示75％,2個LED表示50％等.
電池維護教程
這是與上述類似的電路,并提供了一個4LED條形圖,顯示了常見的3.6伏鋰離子可轉(zhuǎn)換手機電池的電壓.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的編程電壓通過分壓器(10K5.6K)計算出來.調(diào)節(jié)端子或兩個電阻器的連接點總是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電壓計算,有三個390歐姆電阻串聯(lián),底部有另一個可調(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.對于底部LED,這給我們提供了大約.00123*2000=2.46伏特,對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的步長點亮.充滿電的手機電池電壓約為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6到12伏或更大的電池給電路供電.
下面的電路使用兩個四路電壓比較器(LM339)來照亮一系列指示音量的8個LED.8個比較器中的每一個都被分壓器設(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,右下LED首先亮起.設(shè)置分壓器電壓,使每個LED的功率水平大約是前一個LED的兩倍,因此當(dāng)所有LED點亮?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.我沒有制作或測試過這個電路,所以如果你在使用它時遇到問題,請告訴我.功率水平應(yīng)如下：
• 1個LED=22mW
• 2個LED=42mW
• 3個LED=90mW
• 4個LED=175mW
• 5個LED=320mW
• 6個LED=650mW
• 7個LED=1.2瓦
• 8個LED=2.5瓦
通過增加串聯(lián)電阻,毫安表可用作電壓表.所需的電阻是滿量程電壓讀數(shù)除以儀表運動的滿量程電流.因此,如果你有一個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.儀表運動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,因此所需的真實電阻值為10K-86或9914歐姆.但使用10K標(biāo)準(zhǔn)值將在1％以內(nèi),因此我們可以忽略86歐姆.對于1伏的滿量程讀數(shù),儀表電阻將更加重要,因為它將占所需總電壓的8％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增加并聯(lián)電阻來測量更高的電流.電表電阻現(xiàn)在變得非常顯著,因為要將范圍增加十倍,我們需要通過并聯(lián)電阻繞過總電流的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,制造,營銷和服務(wù)為一體.擁有無塵凈化廠房,專用的生產(chǎn)設(shè)備,專用檢測儀器,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,衛(wèi)星GPS,汽車音響,車載電臺,汽車防盜報警系統(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.
公司產(chǎn)品有:石英晶振,49/S,49/SMD,5X7mm,6x3.5mm,5X3.2mm,陶瓷晶振,ZTT三腳,ZTA二腳,貼片系列7.2X3.4mm,3.7X3.1mm,音叉表晶,32.768KHZ系列.本公司產(chǎn)品幫助解決了石英晶振,陶瓷晶振,32.768K音叉晶體,32.768KHZ等,頻率不穩(wěn)定,不抗跌落,不耐高溫等難題,月產(chǎn)量8000萬只,產(chǎn)品主要銷售國內(nèi)各大城市.
公司產(chǎn)品有:石英晶振,49/S,49/SMD,5X7mm,6x3.5mm,5X3.2mm,陶瓷晶振,ZTT三腳,ZTA二腳,貼片系列7.2X3.4mm,3.7X3.1mm,音叉表晶,32.768KHZ系列.本公司產(chǎn)品幫助解決了石英晶振,陶瓷晶振,32.768K音叉晶體,32.768KHZ等,頻率不穩(wěn)定,不抗跌落,不耐高溫等難題,月產(chǎn)量8000萬只,產(chǎn)品主要銷售國內(nèi)各大城市.
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