最新CMOS門電路的特殊用法

1、信息學(xué)院電子工程系 數(shù)字化測量技術(shù)省級(jí)精品課第一節(jié)第一節(jié) 方波發(fā)生器方波發(fā)生器第二節(jié)第二節(jié) 占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器第三節(jié)第三節(jié) 石英晶體振蕩器及秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生石英晶體振蕩器及秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器器第四節(jié)第四節(jié) cmos門電路的使用技巧門電路的使用技巧一、兩級(jí)反相式阻容振蕩器一、兩級(jí)反相式阻容振蕩器二、三級(jí)反相頻率可調(diào)式阻容振蕩器二、三級(jí)反相頻率可調(diào)式阻容振蕩器三、方波信號(hào)發(fā)生器的特殊應(yīng)用三、方波信號(hào)發(fā)生器的特殊應(yīng)用工作原理：是cd4069屬于cmos六反相器，利用其中的兩級(jí)反相器（d1、d2）和r、c元件，可構(gòu)成阻容振蕩器。r1和c分別為振蕩電阻、振蕩電容。設(shè)在t0的時(shí)刻

2、，電容器c開始向電阻r1放電，然后電源udd又對(duì)c進(jìn)行充電，充電途徑為uddr1cuss。于是，隨著電容器周期性的充、放電，便形成了振蕩。圖2-1-1 兩級(jí)反相式阻容振蕩器a）振蕩電路 b）工作波形r2作用：偏置電阻，它不僅能穩(wěn)定工作點(diǎn)，消除轉(zhuǎn)移電壓ut的偏差，使utudd/2，還可影響振蕩頻率，并能改變輸出波形的占空比，使輸出占空比等于50%的方波振蕩周期與振蕩頻率的估算公式：t2r1cln32.2r1c f 10.455rc 幾點(diǎn)說明：幾點(diǎn)說明：（1）由于）由于coms反相器的參數(shù)存在一定的差異，加之阻容反相器的參數(shù)存在一定的差異，加之阻容元件也存在著誤差。因此上述公式均為估算公式。元件也

3、存在著誤差。因此上述公式均為估算公式。（2）該電路的最低振蕩頻率）該電路的最低振蕩頻率fmin為零點(diǎn)幾赫茲，最高振蕩為零點(diǎn)幾赫茲，最高振蕩頻率頻率fmax2mhz。（3）在時(shí)間常數(shù)）在時(shí)間常數(shù)r1c為定值時(shí)，為定值時(shí)，r1、c的數(shù)值可互相的數(shù)值可互相搭配。為提高頻率的穩(wěn)定性，避免使用體積較大的大容量電搭配。為提高頻率的穩(wěn)定性，避免使用體積較大的大容量電容器，容器，r1值宜取大些，值宜取大些，c值取小些。值取小些。（4）當(dāng)）當(dāng)r1100k，而，而r2rl，或，或r2rl，或者采用，或者采用3v低電壓電源供電時(shí)，估算公式中的系數(shù)低電壓電源供電時(shí)，估算公式中的系數(shù)0.455應(yīng)依次換應(yīng)依次換成成0.7

4、22、0.559、0.555。（5）圖）圖2-1-1a中的中的a點(diǎn)不能接地，否則點(diǎn)不能接地，否則c無法正常充放無法正常充放電，會(huì)造成電路停振。電，會(huì)造成電路停振。 一、兩級(jí)反相式阻容振蕩器一、兩級(jí)反相式阻容振蕩器二、三級(jí)反相頻率可調(diào)式阻容振蕩器二、三級(jí)反相頻率可調(diào)式阻容振蕩器三、方波信號(hào)發(fā)生器的特殊應(yīng)用三、方波信號(hào)發(fā)生器的特殊應(yīng)用工作原理：使用cd4069中的三個(gè)反相器（d1d3）。具有容易起振、振蕩頻率范圍寬、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。振蕩電阻由固定電阻rl、電位器rp串聯(lián)而成。調(diào)節(jié)rp的阻值rrp，可改變振蕩頻率。圖2-1-2 三級(jí)反相頻率可調(diào)式阻容振蕩器a）振蕩電路 b）工作波形當(dāng)當(dāng)rrp100k

5、時(shí)，最低振蕩頻率為時(shí)，最低振蕩頻率為fmin 4.5khz當(dāng)當(dāng)rrp0時(shí)，最高振蕩頻率為時(shí)，最高振蕩頻率為 1rp0.455()rrc3120.455(100 100 10 ) 1000 10說明兩點(diǎn)：說明兩點(diǎn)：第一，采用三級(jí)反相式阻容振蕩器，第一，采用三級(jí)反相式阻容振蕩器，fmin可低可低至零點(diǎn)零幾赫茲，至零點(diǎn)零幾赫茲，fmax8mhz；第二，若選用高速第二，若選用高速cmos六反相器六反相器74hc04，則則fmax能提高到能提高到40mhz，可構(gòu)成高頻方波信號(hào)，可構(gòu)成高頻方波信號(hào)發(fā)生器。發(fā)生器。 一、兩級(jí)反相式阻容振蕩器一、兩級(jí)反相式阻容振蕩器二、三級(jí)反相頻率可調(diào)式阻容振蕩器二、三級(jí)反相

6、頻率可調(diào)式阻容振蕩器三、方波信號(hào)發(fā)生器的特殊應(yīng)用三、方波信號(hào)發(fā)生器的特殊應(yīng)用（1）方波本身除包含基波之外，還有大量的高）方波本身除包含基波之外，還有大量的高次諧波，其頻譜極為豐富，可檢查低頻、中頻、次諧波，其頻譜極為豐富，可檢查低頻、中頻、甚至高頻放大器的失真。甚至高頻放大器的失真。（2）利用它還能迅速確定頻率失真、相位失真、）利用它還能迅速確定頻率失真、相位失真、振幅失真。振幅失真。（3）可用較低頻率的方波信號(hào)來檢查較寬的通）可用較低頻率的方波信號(hào)來檢查較寬的通頻帶，例如用頻帶，例如用1khz方波去檢查方波去檢查020khz的通的通頻帶，或用頻帶，或用40khz方波來檢查方波來檢查0800k

7、hz的通的通頻帶。一般講，如果被測放大器能將頻率為頻帶。一般講，如果被測放大器能將頻率為f的方的方波不失真地放大，那么該放大器的頻率響應(yīng)便可波不失真地放大，那么該放大器的頻率響應(yīng)便可達(dá)達(dá)20f。 第一節(jié)第一節(jié) 方波發(fā)生器方波發(fā)生器第二節(jié)第二節(jié) 占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器第三節(jié)第三節(jié) 石英晶體振蕩器及秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生石英晶體振蕩器及秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器器第四節(jié)第四節(jié) cmos門電路的使用技巧門電路的使用技巧一、由門電路構(gòu)成的矩形波發(fā)生器一、由門電路構(gòu)成的矩形波發(fā)生器二、由定時(shí)器構(gòu)成的矩形波發(fā)生器二、由定時(shí)器構(gòu)成的矩形波發(fā)生器當(dāng)反相器d1輸出為1（高電平）、反相器d2輸出為0（低電

8、平）時(shí)，vdl導(dǎo)通，vd2截止，5v電壓經(jīng)過r1、vdl對(duì)c充電。當(dāng)d1輸出為0、d2輸出為1時(shí)，vd2導(dǎo)通，vdl截止，電容器c經(jīng)過vd2向r2放電。r2是可變電阻，專門調(diào)整放電時(shí)間t2，t2與r2成正比。若忽略二極管的正向?qū)娮瑁?人為地改變r(jià)c振蕩器的放電時(shí)間t2（或充電時(shí)間t1），使得t1t2，從而獲得不同占空比的矩形波輸出。通過硅高速開關(guān)二極管vdl、vd2把電容器c的充、放電回路隔離開，使二者互不影響，以便單獨(dú)調(diào)整放電時(shí)間t2。圖圖2-2-1 由由cmos門電路構(gòu)門電路構(gòu)成矩形波發(fā)生器的電路成矩形波發(fā)生器的電路占空比及振蕩頻率的計(jì)算公式占空比及振蕩頻率的計(jì)算公式將將rl5.1k、

9、r2010k、c0.01f分別代入上述兩式得該電路的占空比分別代入上述兩式得該電路的占空比調(diào)節(jié)范圍是調(diào)節(jié)范圍是0%66%，振蕩頻率變化范圍是，振蕩頻率變化范圍是617.8khz。 一、由門電路構(gòu)成的矩形波發(fā)生器一、由門電路構(gòu)成的矩形波發(fā)生器二、由定時(shí)器構(gòu)成的矩形波發(fā)生器二、由定時(shí)器構(gòu)成的矩形波發(fā)生器現(xiàn)利用隔離二極管vdl、vd2把定時(shí)電容c1的充、放電回路分開。充電回路為：uddr1vd1c1uss放電回路為：c1vd2r2icm7555內(nèi)部放電管uss。能在很寬的頻率范圍內(nèi)調(diào)節(jié)占空比而不影響振蕩頻率。 利用cmos定時(shí)器（亦稱時(shí)基電路）icm7555，也可組成占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器。其主要

10、特點(diǎn)是占空比與振蕩頻率之間彼此獨(dú)立，互不影響、且占空比占空比及振蕩頻率的計(jì)算公式占空比及振蕩頻率的計(jì)算公式電位器滑動(dòng)觸頭旋至電位器滑動(dòng)觸頭旋至a端時(shí)，端時(shí)，r11k，r211k，代入式（代入式（2-2-3）中得到）中得到d8.3%。同理，當(dāng)滑動(dòng)觸。同理，當(dāng)滑動(dòng)觸頭旋到頭旋到b端時(shí)，端時(shí)，d91.7%。因此，該電路的占空比調(diào)。因此，該電路的占空比調(diào)節(jié)范圍是節(jié)范圍是8.3%91.7%，而振蕩頻率始終保持為，而振蕩頻率始終保持為1.2khz。 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)（1）icm7555屬于屬于cmos電路，其電源電壓范圍是電路，其電源電壓范圍是318v。若采用雙極型定時(shí)器。若采用雙極型定時(shí)器ne555，電

11、源電壓，電源電壓范圍將變成范圍將變成4.516v，功耗也會(huì)增大。，功耗也會(huì)增大。（2）該電路還可用于調(diào)節(jié)數(shù)字儀表的顯示器亮度。）該電路還可用于調(diào)節(jié)數(shù)字儀表的顯示器亮度?？赏ㄟ^調(diào)整掃描波形的占空比，達(dá)到調(diào)節(jié)可通過調(diào)整掃描波形的占空比，達(dá)到調(diào)節(jié)led顯示器顯示器亮度之目的。白天環(huán)境亮度較高，可增加顯示亮度；亮度之目的。白天環(huán)境亮度較高，可增加顯示亮度；夜晚適當(dāng)降低顯示亮度以節(jié)省耗電。夜晚適當(dāng)降低顯示亮度以節(jié)省耗電。第一節(jié)第一節(jié) 方波發(fā)生器方波發(fā)生器第二節(jié)第二節(jié) 占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器第三節(jié)第三節(jié) 石英晶體振蕩器及秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生石英晶體振蕩器及秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器器第四節(jié)第四節(jié)

12、 cmos門電路的使用技巧門電路的使用技巧一、石英晶體振蕩器一、石英晶體振蕩器二、幾種秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器二、幾種秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器1. 由由cd4060構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器2. 由石英鐘表集成電路構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生由石英鐘表集成電路構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器器3. 由電波表構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器由電波表構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器r1等效串聯(lián)電阻，即諧振電阻，阻值范圍約幾歐至幾十千歐。l0是等效電感，約為0.001150000h。c0為分布電容，約130pf。c1是動(dòng)態(tài)電容，約為（520）103pf。 石英晶體是將天然石英晶體是將天然或人造的石英單晶或人造的石英單晶（即水晶）沿一定

13、（即水晶）沿一定方向切割后制成的，方向切割后制成的，它具有壓電效應(yīng)，它具有壓電效應(yīng)，加電壓后能產(chǎn)生穩(wěn)加電壓后能產(chǎn)生穩(wěn)定度極高的晶振頻定度極高的晶振頻率。率。a）符號(hào) b）等效電路 c）阻抗-頻率特性起振過程：假定在某一瞬間反相器dl的輸入電壓為負(fù)極性，反相后的輸出電壓為正極性。因此，c2上的電壓（即輸出電壓uo）極性為上正下負(fù)，而c1上的電壓是上負(fù)下正，恰好與ui同相。uo經(jīng)c2、c1分壓后向d1的輸入端提供正反饋電壓。該電路通電后由于l0、c1、c2的選頻作用，就把通電干擾雜波中與f相同的信號(hào)選出來，進(jìn)行反饋和放大，直至形成振蕩。因c1、c2能提供足夠高的正反饋電壓，及時(shí)補(bǔ)償振蕩器的能量損失

14、，故電路能在極短時(shí)間內(nèi)起振，并在f頻率上維持等幅振蕩。當(dāng)f偏高時(shí)應(yīng)適當(dāng)增大的c2容量，反之亦然。c2采用瓷介半可調(diào)電容，c1宜選溫度穩(wěn)定性好的云母電容。 典型的晶振電路如圖典型的晶振電路如圖2-3-2所示，所示，包括石英晶體包括石英晶體a，反相器，反相器d1和和d2、偏置電阻偏置電阻rf，振蕩電容，振蕩電容c1、c2。c2為頻率微調(diào)電容。為頻率微調(diào)電容。d1與與rf組成組成反相放大器，利用反相放大器，利用rf可將可將d1偏置在偏置在線性放大區(qū)，線性放大區(qū)，rf一般取一般取5.130m，典型值為，典型值為10m。石英晶體在并聯(lián)諧振時(shí)呈感性，其石英晶體在并聯(lián)諧振時(shí)呈感性，其等效電感等效電感l(wèi)0與電

15、容器與電容器c1、c2構(gòu)成構(gòu)成正反饋選頻網(wǎng)絡(luò)。該電路屬于柯爾正反饋選頻網(wǎng)絡(luò)。該電路屬于柯爾皮茲式（即電容三點(diǎn)式）振蕩器，皮茲式（即電容三點(diǎn)式）振蕩器，調(diào)整調(diào)整c2可使振蕩頻率達(dá)到標(biāo)稱值。可使振蕩頻率達(dá)到標(biāo)稱值。反相器反相器d2的作用：的作用：第一，起放大整形作用，把晶振電路輸出的近似第一，起放大整形作用，把晶振電路輸出的近似正弦波信號(hào)變成沿口陡峭的矩形波，滿足數(shù)字電正弦波信號(hào)變成沿口陡峭的矩形波，滿足數(shù)字電路的需要；路的需要；第二，起隔離作用，提高晶振電路帶負(fù)載的能力。第二，起隔離作用，提高晶振電路帶負(fù)載的能力。校準(zhǔn)晶振頻率時(shí)應(yīng)把標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字頻率計(jì)接到校準(zhǔn)晶振頻率時(shí)應(yīng)把標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字頻率計(jì)接到d2的輸?shù)?/p>

16、輸出端，一邊微調(diào)出端，一邊微調(diào)c2，一邊監(jiān)視晶振頻率，直到調(diào)，一邊監(jiān)視晶振頻率，直到調(diào)成標(biāo)稱值成標(biāo)稱值f，還可以接示波器來觀察晶振輸出波形。，還可以接示波器來觀察晶振輸出波形。倘若把儀器接到倘若把儀器接到dl輸出端，就可能改變晶振頻率輸出端，就可能改變晶振頻率及波形，甚至造成停振。及波形，甚至造成停振。許多數(shù)字儀器儀表，例如頻率計(jì)、轉(zhuǎn)速儀、許多數(shù)字儀器儀表，例如頻率計(jì)、轉(zhuǎn)速儀、流量儀、油耗儀以及時(shí)間控制器，都需要秒流量儀、油耗儀以及時(shí)間控制器，都需要秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器。對(duì)秒基準(zhǔn)信號(hào)的基本要求：基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器。對(duì)秒基準(zhǔn)信號(hào)的基本要求：“穩(wěn)穩(wěn)”是指頻率穩(wěn)定度高；是指頻率穩(wěn)定度高；“準(zhǔn)準(zhǔn)”是指頻率準(zhǔn)確

17、度高；是指頻率準(zhǔn)確度高；“簡簡”是電路簡單；是電路簡單；“廉廉”是成本低廉，易于推廣。是成本低廉，易于推廣。一、石英晶體振蕩器一、石英晶體振蕩器二、幾種秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器二、幾種秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器1. 由由cd4060構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器2. 由石英鐘表集成電路構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生由石英鐘表集成電路構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器器3. 由電波表構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器由電波表構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器cd4060是14位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)/分頻器，采用dip-16封裝，它內(nèi)部有14級(jí)二分頻器，但輸出端只有10個(gè)：q4q10、ql2q14。q1q3以及q11并未引出。cpi、cpo分別為時(shí)鐘輸

18、入、輸出端。 cpo#為時(shí)鐘反相輸出端。石英晶體接在cpi與 cpo#之間。cpo端可接標(biāo)準(zhǔn)頻率計(jì)或示波器，來校準(zhǔn)晶振頻率或觀察波形。cr為復(fù)位端，cr1時(shí)停振。 圖圖2-3-3cd4060的引腳排列及典型應(yīng)用電路的引腳排列及典型應(yīng)用電路a）引腳排列）引腳排列b）典型應(yīng)用電路）典型應(yīng)用電路cd4060只能得到只能得到10種分頻系數(shù)，最小為種分頻系數(shù)，最小為16分頻，分頻，最大為最大為16384分頻。因此，分頻。因此，cd4060適配適配16384hz的石英晶體，從的石英晶體，從ql4端輸出周期為端輸出周期為1s的基的基準(zhǔn)信號(hào)。準(zhǔn)信號(hào)。鑒于國內(nèi)常見的石英晶體為鑒于國內(nèi)常見的石英晶體為32768h

19、z（即（即215hz），欲獲得秒信號(hào)還必須外接一級(jí)二分頻器，），欲獲得秒信號(hào)還必須外接一級(jí)二分頻器，把把cd4060輸出的輸出的2hz信號(hào)變成秒信號(hào)。信號(hào)變成秒信號(hào)。外接的二分頻器可選外接的二分頻器可選d觸發(fā)器觸發(fā)器cd4013或或jk觸發(fā)器觸發(fā)器cd4027（現(xiàn)僅用其中一半）。（現(xiàn)僅用其中一半）。幾點(diǎn)說明：幾點(diǎn)說明：第一，復(fù)位端第一，復(fù)位端cr應(yīng)固定接低電平應(yīng)固定接低電平uss，否則輸出呈全零狀，否則輸出呈全零狀態(tài)；態(tài)；第二，第二，cd4060是用脈沖下降沿來計(jì)數(shù)的；是用脈沖下降沿來計(jì)數(shù)的；第三，利用片內(nèi)反相器第三，利用片內(nèi)反相器d1、d2亦可接成兩級(jí)反相式阻容亦可接成兩級(jí)反相式阻容振蕩器；

20、還可由振蕩器；還可由cpi端輸入外時(shí)鐘信號(hào)，此時(shí)端輸入外時(shí)鐘信號(hào)，此時(shí)cpo和和cpo #端懸空；端懸空；第四，欲獲得脈寬為第四，欲獲得脈寬為1s的頻率計(jì)采樣信號(hào)，需再增加一級(jí)的頻率計(jì)采樣信號(hào)，需再增加一級(jí)二分頻器。二分頻器。一、石英晶體振蕩器一、石英晶體振蕩器二、幾種秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器二、幾種秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器1. 由由cd4060構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器2. 由石英鐘表集成電路構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生由石英鐘表集成電路構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器器3. 由電波表構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器由電波表構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器5g55445g5544的電源電壓典型值為的電源電壓典型值為1.5v1.

21、5v，工作電流僅，工作電流僅2a2a。使用一節(jié)。使用一節(jié)5 5號(hào)電池可連續(xù)工作一年以上。頻率穩(wěn)定度可達(dá)號(hào)電池可連續(xù)工作一年以上。頻率穩(wěn)定度可達(dá)5 510107 7，年計(jì)時(shí)誤，年計(jì)時(shí)誤差約為幾十秒。差約為幾十秒。oscosci i、oscosco o分別為振蕩器輸入、輸出端。分別為振蕩器輸入、輸出端。alali i、alalo o依次為鬧鐘信號(hào)依次為鬧鐘信號(hào)輸入端（簡稱輸入端（簡稱“鬧入鬧入”端）、輸出端。端）、輸出端。outout1 1和和outout2 2是步進(jìn)電機(jī)的兩是步進(jìn)電機(jī)的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)端。個(gè)驅(qū)動(dòng)端。主要包括三部分：主要包括三部分：1515級(jí)二分頻器，用于產(chǎn)生秒信號(hào)；級(jí)二分頻器，用于產(chǎn)生秒

22、信號(hào)；鬧鈴信鬧鈴信號(hào)報(bào)時(shí)用的組脈沖發(fā)生器；號(hào)報(bào)時(shí)用的組脈沖發(fā)生器；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)脈沖輸出電路。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)脈沖輸出電路。 5g55445g5544是國產(chǎn)石英鐘是國產(chǎn)石英鐘表集成電路。它是由表集成電路。它是由低壓低壓cmoscmos工藝制成的，工藝制成的，功耗極微。輸出端能功耗極微。輸出端能直接驅(qū)動(dòng)永磁式步進(jìn)直接驅(qū)動(dòng)永磁式步進(jìn)電機(jī)，再配以齒輪傳電機(jī)，再配以齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和表針，制成動(dòng)機(jī)構(gòu)和表針，制成石英鐘。石英鐘。鬧鈴信號(hào)周期為1s，每次輸出脈沖時(shí)間為0.5s，調(diào)制頻率是2048hz。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)脈沖的周期是2s，脈寬為31.25ms，能精確地控制步進(jìn)電機(jī)每秒鐘推動(dòng)一次機(jī)械齒輪。 圖圖2-3-5 5

23、g5544的時(shí)序波形的時(shí)序波形采用32768hz石英晶體，c是頻率微調(diào)電容，用來校準(zhǔn)時(shí)間。5g5544的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出級(jí)采用漏極開路的n溝道m(xù)os管，需外接pnp晶體管進(jìn)行功率放大。圖中的3cg21型pnp管還具有反相作用，將負(fù)脈沖變成正脈沖。雖然從out1和out2輸出端產(chǎn)生的是周期為2s的信號(hào)，但二者是交替產(chǎn)生的，將兩個(gè)信號(hào)合成后才是秒信號(hào)。vd1、vd2和3cg21就等效于二輸入端或非門。 圖圖2-3-6 由由5g5544構(gòu)成的秒信號(hào)發(fā)生構(gòu)成的秒信號(hào)發(fā)生器電路器電路s為鬧時(shí)開關(guān)，用來“定鬧”。s閉合時(shí)，當(dāng)鐘表時(shí)間與定鬧時(shí)間一致時(shí)，從alo端輸出的鬧鈴脈沖經(jīng)過vt2（3dg6）驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷蜂

24、鳴器bz發(fā)聲。 兩點(diǎn)說明：兩點(diǎn)說明：第一，該電路輸出秒信號(hào)幅度約第一，該電路輸出秒信號(hào)幅度約1.5v，欲配，欲配cmos/ttl電路，應(yīng)加一級(jí)電平轉(zhuǎn)換器；電路，應(yīng)加一級(jí)電平轉(zhuǎn)換器；第二，為提高計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度，還可采用國產(chǎn)第二，為提高計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度，還可采用國產(chǎn)lh5512f（國外型號(hào)為（國外型號(hào)為stp5512f）型高頻石英鐘集成電路，）型高頻石英鐘集成電路，它采用它采用4.194304mhz（即（即223hz）高頻石英晶體，）高頻石英晶體，經(jīng)經(jīng)23級(jí)二分頻后獲得秒信號(hào)。因此，即使存在級(jí)二分頻后獲得秒信號(hào)。因此，即使存在0.2hz的頻率偏差，秒信號(hào)準(zhǔn)確度也比的頻率偏差，秒信號(hào)準(zhǔn)確度也比32768hz石

25、英晶體石英晶體高幾十倍，年誤差可低至幾秒。高幾十倍，年誤差可低至幾秒。一、石英晶體振蕩器一、石英晶體振蕩器二、幾種秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器二、幾種秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器1. 由由cd4060構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器2. 由石英鐘表集成電路構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生由石英鐘表集成電路構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器器3. 由電波表構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器由電波表構(gòu)成的秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器電波表亦稱為無線控制計(jì)時(shí)鐘表（電波表亦稱為無線控制計(jì)時(shí)鐘表（radio controlled timepieces）。）。2003年年9月月5日，我國第一塊電波表已經(jīng)面世，使我國日，我國第一塊電波表已經(jīng)面世，使我國成為繼美國、德

26、國、英國、日本之后世界上第成為繼美國、德國、英國、日本之后世界上第5個(gè)擁有該個(gè)擁有該項(xiàng)技術(shù)并實(shí)現(xiàn)商品化的國家。項(xiàng)技術(shù)并實(shí)現(xiàn)商品化的國家。電波表是電波表是時(shí)頻技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)時(shí)頻技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)鐘表技術(shù)與傳統(tǒng)鐘表技術(shù)的結(jié)晶，它具有精確計(jì)時(shí)（與國家授時(shí)臺(tái)的結(jié)晶，它具有精確計(jì)時(shí)（與國家授時(shí)臺(tái)嚴(yán)格保持同步）、自動(dòng)調(diào)時(shí)、無積累誤差這三大優(yōu)點(diǎn)。嚴(yán)格保持同步）、自動(dòng)調(diào)時(shí)、無積累誤差這三大優(yōu)點(diǎn)。是人類計(jì)時(shí)技術(shù)發(fā)展歷程中繼是人類計(jì)時(shí)技術(shù)發(fā)展歷程中繼沙漏、日晷、機(jī)械鐘表和石沙漏、日晷、機(jī)械鐘表和石英鐘表英鐘表之后的第五代計(jì)時(shí)工具。由于采用了自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)，之后的第五

27、代計(jì)時(shí)工具。由于采用了自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)，因此因此30萬年內(nèi)的計(jì)時(shí)誤差不超過萬年內(nèi)的計(jì)時(shí)誤差不超過1s。工作原理：工作原理：首先由授時(shí)臺(tái)將標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)進(jìn)行編碼，利用首先由授時(shí)臺(tái)將標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)進(jìn)行編碼，利用低頻（低頻（20khz80khz）載波方式將時(shí)間信）載波方式將時(shí)間信號(hào)以無線電長波發(fā)射出去。電波表再通過內(nèi)置號(hào)以無線電長波發(fā)射出去。電波表再通過內(nèi)置微型無線電接收系統(tǒng)接收被電離層反射回來的微型無線電接收系統(tǒng)接收被電離層反射回來的時(shí)碼信號(hào)，由內(nèi)部微處理器進(jìn)行解調(diào)，再經(jīng)過時(shí)碼信號(hào)，由內(nèi)部微處理器進(jìn)行解調(diào)，再經(jīng)過控制機(jī)構(gòu)自動(dòng)調(diào)節(jié)鐘表的計(jì)時(shí)?？刂茩C(jī)構(gòu)自動(dòng)調(diào)節(jié)鐘表的計(jì)時(shí)。第一節(jié)第一節(jié) 方波發(fā)生器方波發(fā)生器第二

28、節(jié)第二節(jié) 占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器第三節(jié)第三節(jié) 石英晶體振蕩器及秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生石英晶體振蕩器及秒基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器器第四節(jié)第四節(jié) cmos門電路的使用技巧門電路的使用技巧一、電壓放大器一、電壓放大器二、門控振蕩器二、門控振蕩器三、聲光報(bào)警電路三、聲光報(bào)警電路四、開機(jī)自動(dòng)復(fù)位電路四、開機(jī)自動(dòng)復(fù)位電路五、負(fù)電源發(fā)生器五、負(fù)電源發(fā)生器 在反相器輸入、輸出端之間并聯(lián)一只10m左右的負(fù)反饋電阻rf，即可將反相器的工作點(diǎn)偏置在放大區(qū)。b圖中0a為負(fù)載線，電壓轉(zhuǎn)移特性曲線與0a的交點(diǎn)即為靜態(tài)工作點(diǎn)q。q點(diǎn)必定位于線性放大區(qū)的中點(diǎn)。由此可構(gòu)成電壓放大器，其放大倍數(shù)kv20倍。 r1為輸入端

29、限流電阻，c1是高頻濾波電容。vd1和vd2是雙向限幅二極管，起過壓保護(hù)作用。c2、c3為交流耦合電容。ku（20）（20）400倍。一、電壓放大器一、電壓放大器二、門控振蕩器二、門控振蕩器三、聲光報(bào)警電路三、聲光報(bào)警電路四、開機(jī)自動(dòng)復(fù)位電路四、開機(jī)自動(dòng)復(fù)位電路五、負(fù)電源發(fā)生器五、負(fù)電源發(fā)生器圖圖2-4-3 門控振蕩器的典型電路門控振蕩器的典型電路圖圖2-4-4 蜂鳴器電路蜂鳴器電路通過改變控制門輸入端的電平，來決定振蕩器的工作狀態(tài)（起振或停振），當(dāng)控制端電壓uc1（高電平）時(shí)d1被打開，電路起振；基于二級(jí)反相阻基于二級(jí)反相阻容振蕩器容振蕩器基于三級(jí)基于三級(jí)反相阻容反相阻容振蕩器振蕩器一、電壓

30、放大器一、電壓放大器二、門控振蕩器二、門控振蕩器三、聲光報(bào)警電路三、聲光報(bào)警電路四、開機(jī)自動(dòng)復(fù)位電路四、開機(jī)自動(dòng)復(fù)位電路五、負(fù)電源發(fā)生器五、負(fù)電源發(fā)生器 實(shí)驗(yàn)表明，在用聲音或燈光報(bào)警時(shí)，持續(xù)不斷的聲響或常亮的燈光往往不容易引起人們的警覺，只有斷續(xù)的聲音或閃爍的燈光，才能取得最佳報(bào)警效果。由與非門cd4011構(gòu)成兩級(jí)門控振蕩器。其中，d1和d2組成低頻振蕩器，振蕩頻率f11hz，周期約1s。d3和d4組成音頻振蕩器，振蕩頻率f21khz。 僅當(dāng)uc端接高電平信號(hào)時(shí)電路才起振，bo端交替輸出的高、低電平經(jīng)過vt1，使發(fā)光二極管led閃爍發(fā)光，閃光周期是1s。僅當(dāng)bo1時(shí)，第二級(jí)振蕩器才起振，通過達(dá)

31、林頓管vt2、vt3及輸出變壓器t，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器bl發(fā)出斷續(xù)的“嘀、嘀、”報(bào)警聲。圖圖2-4-6聲光報(bào)警聲光報(bào)警電路的各級(jí)振蕩波電路的各級(jí)振蕩波形形一、電壓放大器一、電壓放大器二、門控振蕩器二、門控振蕩器三、聲光報(bào)警電路三、聲光報(bào)警電路四、開機(jī)自動(dòng)復(fù)位電路四、開機(jī)自動(dòng)復(fù)位電路五、負(fù)電源發(fā)生器五、負(fù)電源發(fā)生器 開機(jī)后產(chǎn)生開機(jī)后產(chǎn)生u udddd。由于。由于c c1 1兩端壓降不能突變，使兩端壓降不能突變，使u uc c點(diǎn)呈高電平，經(jīng)反點(diǎn)呈高電平，經(jīng)反相器相器d d1 1、d d2 2整形，再經(jīng)過整形，再經(jīng)過c c2 2、r r2 2微分，產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。然后正電源微分，產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。然后正電源沿沿u uddddc c1 1r r1 1u ussss的途徑給的途徑給c c1 1充電，使充電，使u uc c迅速下降，當(dāng)迅速下降，當(dāng)u uc c低于低于d d1 1的的開啟電壓時(shí)，開啟電壓時(shí)，d d2 2輸出低電平。輸出低電平。關(guān)機(jī)后關(guān)機(jī)后s s1-21-2撥至撥至a