基于LM567與CMOS器件組成的校時(shí)電路|壹芯微

石英數(shù)字鐘由于石英晶體的老化、溫度的變化以及其它因素的影響，若長時(shí)間不去校正走時(shí)，累加起來的計(jì)時(shí)誤差是可觀的。對(duì)用戶來講，希望電子鐘通電后，經(jīng)過一次性調(diào)時(shí)，能準(zhǔn)確地完成時(shí)間顯示和對(duì)其它外圍設(shè)備進(jìn)行一系列的時(shí)間控制功能。

1.校時(shí)電路

就目前公開的校時(shí)電路而言，電路設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是采用帶通濾波技術(shù)，取出對(duì)時(shí)信號(hào)。本文介紹的校時(shí)電路，采用頻率解碼技術(shù)，使校時(shí)電路性能更加可靠，電路調(diào)試更為簡單。由鎖相環(huán)LM567和CMOS器件組成的校時(shí)電路如圖1所示，下面作一介紹。

圖1 校時(shí)電路

2.頻率解碼電路

要完成自動(dòng)校時(shí)功能;需要一個(gè)準(zhǔn)確的對(duì)時(shí)信號(hào)源，本文采用的是中央人民廣播電臺(tái)播放出的五聲頻率為800HZ和一聲頻率為1600HZ的對(duì)時(shí)信號(hào)。在每天晚上23點(diǎn)59分40秒時(shí)(由數(shù)字鐘事先預(yù)置)，收音機(jī)自動(dòng)接上電源于V1，頻率解碼電路接收收音機(jī)功放輸出的對(duì)時(shí)信號(hào)，分別對(duì)800HZ和1600HZ頻率的對(duì)時(shí)信號(hào)進(jìn)行頻率解碼。

集成鎖相環(huán)路解碼器LM567是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的56系列集成鎖相環(huán)路中的一種，其同類產(chǎn)品還有美國Signetics公司的SE567/INE567等。LM567是一個(gè)高穩(wěn)定性的低頻集成鎖相環(huán)路解碼器。LM567的引腳功能見圖2。

圖2 LM567框圖

LM567的第6端與地之間外接電容C和第5、6端之間外接的電阻R決定了環(huán)路中心頻率人，腳1、2通常是分別對(duì)地接一電容，形成輸出濾波網(wǎng)絡(luò)和環(huán)路單極低通濾波網(wǎng)絡(luò)，第2腳所接電容決定鎖相環(huán)的捕捉帶寬，電容數(shù)值越大，環(huán)路帶寬越窄，腳1所接電容的選擇通常是腳2電容數(shù)值的兩倍。第3腳是信號(hào)輸入端，腳8是邏輯輸出端，允許最大灌電流為100mA。LM567的工作電壓為4.75—9V，工作頻率范圍0.IHZ～500kHZ，靜態(tài)工作電流為8mA。

為了更好地說明頻率解碼電路的參數(shù)選擇，將其電路單獨(dú)畫出見圖3。其工作原理是從收音機(jī)輸出的一定幅度的音頻信號(hào)I”。，其頻率在器件帶寬內(nèi)時(shí)，第8腳由高電平變?yōu)榈碗娖剑瑫r(shí)發(fā)光M極管LED由暗到亮，表示器件環(huán)路鎖定。

圖3 頻率解碼電路

頻率解碼器帶寬BW通常用帶寬與中心頻率f0。比的百分值表示為%f0，這帶寬與環(huán)路濾波器外接電容O2有關(guān)，也隨輸人信號(hào)的幅度而變化。在輸人信號(hào)幅度V4小于200mV時(shí)，可用下式計(jì)算，而當(dāng)輸入信號(hào)幅度V4超過200mV之后，帶寬不會(huì)再加大。

中心頻率由B和C決定，可用下式計(jì)算

調(diào)節(jié)收音機(jī)音量開關(guān)，使Vt一25mV，取O2=O1/2=1uF，C=0.1uF，這樣由上述公式可以計(jì)算失于800HZ頻率解碼電路和1600HZ頻率解碼電路的BW/f0和R的設(shè)計(jì)值，見表1。

設(shè)計(jì)值R可由固定電阻和電位器組成，調(diào)整電位器的阻值，可在LM567腳5觀察到所需中心頻率f0的脈沖波形，其高電平為十V2一VBE，低電平為VBE。

眾所周之，鎖定時(shí)間與帶寬成反比關(guān)系，由LM567的技術(shù)手冊(cè)可知，在最壞情況下(Vt>200mV)，兩個(gè)頻率解碼電路的鎖定時(shí)間均小于100ms，完全可以把中央電臺(tái)播出的800HZ和1600HZ頻率信號(hào)解碼輸出。

3.整機(jī)工作原理

數(shù)字電子鐘開機(jī)時(shí)，同時(shí)接通校時(shí)電路電源+V2，+V2經(jīng)電阻Rr1和電容Cr1構(gòu)成的微分電路在A端形成一正脈沖，使由兩個(gè)或非門(ll)、(lll)構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器的輸出端/Q=0，三極管T截止，繼電器J處于常開狀態(tài)，收音機(jī)電源十V1未接通。同時(shí)R-S觸發(fā)器的輸出端Q=1，這個(gè)正跳變經(jīng)電阻Rr2和電容Cr2構(gòu)成的微分電路，在B點(diǎn)形成一正脈沖分兩路傳送;一路到電子鐘復(fù)位，顯示為零點(diǎn)，此時(shí)根據(jù)實(shí)際時(shí)間進(jìn)行走時(shí)調(diào)整，一路送至CC4022復(fù)位端CR，使Q。=1;或非門(l)輸出為0，R-S觸發(fā)器維持原態(tài)。

當(dāng)電子鐘走時(shí)為23點(diǎn)59分40秒時(shí)，給校時(shí)電路輸入一正跳變脈沖，經(jīng)電阻Rr2和電容Cr2構(gòu)成的微分電路，使R-S觸發(fā)器/Q=1，三極管T飽和導(dǎo)通，繼電器J閉合，收音機(jī)電源十V1接通。兩個(gè)頻率解碼電路等待電臺(tái)對(duì)時(shí)信號(hào)的到來，順便提一下，從第一聲800Hz對(duì)時(shí)信號(hào)播出到最后一聲1600HZ對(duì)時(shí)信號(hào)結(jié)束，時(shí)間間隔為10秒。CC4022為八進(jìn)制計(jì)數(shù)/分配器，當(dāng)收音機(jī)輸出800HZ對(duì)時(shí)信號(hào)時(shí)，LM567(800HZ)頻率解碼電路捕捉并鎖定;腳8輸出低電平，這一負(fù)跳變送至CC4022的EN端計(jì)數(shù)。

當(dāng)收音機(jī)播完五聲800HZ的對(duì)時(shí)信號(hào)時(shí)，CC4022的Qco=0，特別說明一下，用CC4022對(duì)五聲800HZ對(duì)時(shí)信號(hào)的解碼次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，不使用輸出端yn，而采用進(jìn)位輸出端Qco，其主要目的是提高800HZ頻率解碼電路的容錯(cuò)能力。當(dāng)收音機(jī)播完最后一聲1600HZ的對(duì)時(shí)信號(hào)時(shí)，LM567(1600HZ)頻率解碼電路捕捉并鎖定，腳8輸出為0、由于CC4022的Qco=0，這樣或非門(l)輸出為1，使R-S觸發(fā)器的/Q=0，Q=1。/Q=0使三極管T截止，斷開收音機(jī)電源十V1，Q=1經(jīng)微分電路在B形成一正脈沖，一路送至CC4022的Cr端清零，另一路送至電子鐘復(fù)位，校正走時(shí)誤差，顯示零點(diǎn)，與北京時(shí)間同步。

如果設(shè)置數(shù)字電子鐘在每天23點(diǎn)50分40秒給核時(shí)電路輸入一正跳變脈沖，那么電子鐘一天走時(shí)誤差允許范圍為：走快不限制，慢走為10秒。當(dāng)然這可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定輸入時(shí)刻。每天校時(shí)誤差小于0.1秒，且每天的誤差不累計(jì)。

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