【2017年整理】CD4060.doc

一） 秒时钟信号的产生1．振荡器1) 晶体振荡器晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的 32768Ｈz 的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定数字钟的精度主要取决于时间标准信号的频率及其稳定度晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确因此，一般采用石英晶体振荡器经过分频得到这一信号2) 振荡电路如图 2 所示电路通过 CMOS 非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路这个电路中，CMOS 非门 U1 与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，U2 实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波输出反馈电阻 R1 为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器电容 C1、C2 与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个 180 度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能晶体 XTAL 的频率选为 32768Hz该元件专为数字钟电路而设计，其频率较低，有利于减少分频器级数图 2 晶体振荡电路框图2．分频器电路1) 分频器通常,数字钟的晶体振荡器输出频率较高,为了得到 1Hz 的秒信号输入 ,需要对振荡器的输出信号进行分频.时间标准信号的频率很高，要得到秒脉冲，需要分频电路。

分频器实际上也就是计数器，为此电路输送一秒脉冲2) 分频器电路电路通常实现分频器的电路是计数器电路,一般采用多级 2 进制计数器来实现.例如,将32768Hz 的振荡信号分频为 1HZ 的分频倍数为 32768（ ）,即实现该分频功能的计数器相当于 15 级 2 进制计数器. 这里用一个 14 级 2 进制计数器和一个 1 级 2 进制计数器本次设计是运用了 CD4060 分频器进行分频，分频电路可提供 512HZ 和 1024HZ 的频率，在经 CD4027 分频器进行一分频，为此电路输送一秒脉冲本设计中采用 CD4060 来构成14 级分频电路 CD4060 在数字集成电路中可实现的分频次数最高，而且 CD4060 还包含振荡电路所需的非门，使用更为方便CD4060 计数为 14 级 2 进制计数器，可以将 32768Hz 的信号分频为2Hz，CD4060 的时钟输入端两个串接的非门，因此可以直接实现振荡和分频的功能如图3 所示，12 号管脚 R 是复位清零端，高电平有效在 CP1（CP0）每个负变换计数器前进一个二进制数。

图 3 CD4060 的管脚图3．秒时钟信号产生的电路1) 秒时钟信号振荡器是数字钟的心脏，它是产生时间标准“秒”信号的电路为了制作简便，在精度要求不高的条件下，本系统中的振荡电路选用 CD4060 计数器和 CD4027 双 J-K 触发器，经14 级二进制串行计数/分频器分频，得到一秒钟的时钟脉冲2) JK 触发器R 复位端,S 置位端;R=0,S=1 时 Q=0;R=1,S=0 时 Q=1;正常工作时,R=1,S=1在 CP 上升沿时,接收 J、K 信息,Q 不变化;在 CP 下降沿时,根据接收到的 J、K 信息，Q 变化如表 1 所示功能表 1：JKQ n+1说明0 0Q n保持010清 0101置 111Q n翻转3) 工作原理通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到１Ｈz 的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频本电路由谐振频率为 32768Hz 的石英晶体震荡器、十四位二进制串行计数器/分频器和振荡器集成电路 CD4060 和双 JK 触发器 CD4027 组成其中 CD4060的 10、11 脚之间并接石英晶体和反馈电阻与其内部的反相器组成一个石英晶体振荡器。

电路产生的 32768Hz 的信号经过内部十四级分频后由 3 脚，输出脉冲频率为 2Hz，再通过一个二分频器分频就得到了 1Hz 的时钟信号，也就是 1S采用 CD4060 来构成分频电路CD4060 在数字集成电路中可实现的分频次数最高，而且 CD4060 还包含振荡电路所需的非门，使用更为方便分频器采用 JK 触发器来完成分频功能输出秒脉冲4) 电路形成在本电路中 CD4060 只使用其 16、12、11、10、8、3 脚，其中 16 脚接电源正极 12 脚与 8脚接地，10 脚与 11 脚之间接石英晶体电路产生的 2Hz 脉冲由 3 脚输出CD4027 为双JK 触发器，其内部含有两个独立的 JK 触发器，本电路只使用第二个，其中 16 脚 6 脚（2J）5 脚（2K）接电源，4 脚（R2 ）7 脚（S2）接地，3 脚（CP2 ）输入 2Hz 脉冲信号，分频后的 1Hz 脉冲由 1 脚（Q2 ）输出电路中的微调电容 C2 为频率校准电容，用来校准因各种因素造成的震荡频率偏差使电路输出准确的“秒”信号，另外 CD4060 的 6 脚 5 脚分别输出为 512Hz 和 1024Hz,为报时电路提供音频信号。

5) 电路图秒脉冲发生器原理就是秒脉冲发生器经过晶振器稳压后，送到 CD4060 经其内部 14 级分频后得到 2Hz 的时钟脉冲，同时输出所需的 512HZ 和 1024HZ 频率后，在经 CD4027 一次分频器，进行分频，最后就可以得到 1 秒脉冲如图 4 所示秒脉冲发生器框图。