用CMOS指针式石英电子钟集成电路获取秒基准信号的方法

在电子制作和试验时，经常需要两种基准秒信号：一种是每秒产生一个的秒脉冲（1Hz）。其主要用十计数、定时（时间累计）及时间控制等；另一种是宽度为1秒的标准门控时基信号。其主要用于任何模拟量转换成数字量（A/D）过程中的频率测量闸门。本文介绍使用CMOS指针式石英电子钟集成电路获取秒基准信号的与法，可供中学实验室、电子装置制作和调校（一般生产车间的）测量仪表等使用。

石英电予钟IC的原理基本是一样的。通常采用DIP双列直插式封装（将振荡、整形、分频、窄脉冲形成及功率输出电路全部集成在一块芯片上）。现以LC7650石英电子钟的IC为例来说明其应用电路如图1。两只lN4148二极管串联与1kΩ电阻对5V电源分压，利用二极管正向压降约O.75V左右的特性，取出13～1.7V电压加至LC7650的⑧、⑦脚作为电源电压（VDO=1.2～2V）。石英晶体谐振频率为32768Hz（并接的10MΩ电阻可提高石英晶体工作稳定性，此电路频率稳定度可达1O-6）。晶体振荡器频率的精确，主要源于石英晶体谐振频率的准确；通过调整20-300pF和5/20pF振荡电容，可补偿石英晶体的制造误差，以使振荡器准确的振荡于32768Hz。此频率信号经芯片内电路整形和16级分频，变换成频率为0.5Hz的低频信号（32768Hz/216=0.5Hz），再经单稳、双稳及逻辑门窄脉冲形成电路，由③、④脚交替输出正、负窄脉冲，其周期为2s，脉冲宽度为31.25ms.如图2（a）、（b）所示。

一般对秒基准信号有两个要求：一是脉冲周期为1秒；二是脉冲要有足够的幅度，以适合CMOS、TTL等数字电路的驱动要求。由于LC7650的③、④脚输出脉冲幅度小于电源电压（1.3－1.7V），所以，需要对输出脉冲进行逻辑处理及幅度变换，以达到使用要求。图3使用两只二级管组成或门，由图2（a）、（b）可见，在任何1秒钟内，③、④脚总有一端输出正脉冲，故能使开关管9014导通，并由OUT端获取周期为1s（脉冲宽31.25ms）、幅度约5V的正秒脉冲，其波形见图2（c）。同理，图4可获取负秒脉冲，其波形见图2（d）。要获得1秒门控时基信号，可采用图5，即用CD4011中的两个与非门接成RS触发器，并由9014驱动输出宽度为1秒、幅度约5V的对称方波，如图2（e）所示。