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六月 5 2019

基于LM567与CMOS器件组成的校时电路

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LM567LM567TexasInstruments(德州仪器)0°Cto+70°CNoSVHC(18-Jun-2010)SOP

目录

1.校时电路
2.频率解码电路
3.整机工作原理

  石英数字钟由于石英晶体的老化、温度的变化以及其它因素的影响,若长时间不去校正走时,累加起来的计时误差是可观的。对用户来讲,希望电子钟通电后,经过一次性调时,能准确地完成时间显示和对其它外围设备进行一系列的时间控制功能。

  1.校时电路

  就目前公开的校时电路而言,电路设计的指导思想是采用带通滤波技术,取出对时信号。本文介绍的校时电路,采用频率解码技术,使校时电路性能更加可靠,电路调试更为简单。由锁相环LM567和CMOS器件组成的校时电路如图1所示,下面作一介绍。

校时电路

  图1 校时电路

  2.频率解码电路

  要完成自动校时功能;需要一个准确的对时信号源,本文采用的是中央人民广播电台播放出的五声频率为800HZ和一声频率为1600HZ的对时信号。在每天晚上23点59分40秒时(由数字钟事先预置),收音机自动接上电源于V1,频率解码电路接收收音机功放输出的对时信号,分别对800HZ和1600HZ频率的对时信号进行频率解码。

  集成锁相环路解码器LM567是美国国家半导体公司生产的56系列集成锁相环路中的一种,其同类产品还有美国Signetics公司的SE567/INE567等。LM567是一个高稳定性的低频集成锁相环路解码器。LM567的引脚功能见图2。

LM567框图

  图2 LM567框图

  LM567的第6端与地之间外接电容C和第5、6端之间外接的电阻R决定了环路中心频率人,脚1、2通常是分别对地接一电容,形成输出滤波网络和环路单极低通滤波网络,第2脚所接电容决定锁相环的捕捉带宽,电容数值越大,环路带宽越窄,脚1所接电容的选择通常是脚2电容数值的两倍。第3脚是信号输入端,脚8是逻辑输出端,允许最大灌电流为100mA。LM567的工作电压为4.75—9V,工作频率范围0.IHZ~500kHZ,静态工作电流为8mA。

  为了更好地说明频率解码电路的参数选择,将其电路单独画出见图3。其工作原理是从收音机输出的一定幅度的音频信号I”。,其频率在器件带宽内时,第8脚由高电平变为低电平,同时发光M极管LED由暗到亮,表示器件环路锁定。

频率解码电路

  图3 频率解码电路

  频率解码器带宽BW通常用带宽与中心频率f0。比的百分值表示为%f0,这带宽与环路滤波器外接电容O2有关,也随输人信号的幅度而变化。在输人信号幅度V4小于200mV时,可用下式计算,而当输入信号幅度V4超过200mV之后,带宽不会再加大。

公式

  中心频率由B和C决定,可用下式计算

计算

  调节收音机音量开关,使Vt一25mV,取O2=O1/2=1uF,C=0.1uF,这样由上述公式可以计算失于800HZ频率解码电路和1600HZ频率解码电路的BW/f0和R的设计值,见表1。

BW/f0和R设计值

  设计值R可由固定电阻和电位器组成,调整电位器的阻值,可在LM567脚5观察到所需中心频率f0的脉冲波形,其高电平为十V2一VBE,低电平为VBE。

  众所周之,锁定时间与带宽成反比关系,由LM567的技术手册可知,在最坏情况下(Vt>200mV),两个频率解码电路的锁定时间均小于100ms,完全可以把中央电台播出的800HZ和1600HZ频率信号解码输出。

  3.整机工作原理

  数字电子钟开机时,同时接通校时电路电源+V2,+V2经电阻Rr1和电容Cr1构成的微分电路在A端形成一正脉冲,使由两个或非门(ll)、(lll)构成的基本RS触发器的输出端/Q=0,三极管T截止,继电器J处于常开状态,收音机电源十V1未接通。同时R-S触发器的输出端Q=1,这个正跳变经电阻Rr2和电容Cr2构成的微分电路,在B点形成一正脉冲分两路传送;一路到电子钟复位,显示为零点,此时根据实际时间进行走时调整,一路送至CC4022复位端CR,使Q。=1;或非门(l)输出为0,R-S触发器维持原态。

  当电子钟走时为23点59分40秒时,给校时电路输入一正跳变脉冲,经电阻Rr2和电容Cr2构成的微分电路,使R-S触发器/Q=1,三极管T饱和导通,继电器J闭合,收音机电源十V1接通。两个频率解码电路等待电台对时信号的到来,顺便提一下,从第一声800Hz对时信号播出到最后一声1600HZ对时信号结束,时间间隔为10秒。CC4022为八进制计数/分配器,当收音机输出800HZ对时信号时,LM567(800HZ)频率解码电路捕捉并锁定;脚8输出低电平,这一负跳变送至CC4022的EN端计数。

  当收音机播完五声800HZ的对时信号时,CC4022的Qco=0,特别说明一下,用CC4022对五声800HZ对时信号的解码次数进行计数,不使用输出端yn,而采用进位输出端Qco,其主要目的是提高800HZ频率解码电路的容错能力。当收音机播完最后一声1600HZ的对时信号时,LM567(1600HZ)频率解码电路捕捉并锁定,脚8输出为0、由于CC4022的Qco=0,这样或非门(l)输出为1,使R-S触发器的/Q=0,Q=1。/Q=0使三极管T截止,断开收音机电源十V1,Q=1经微分电路在B形成一正脉冲,一路送至CC4022的Cr端清零,另一路送至电子钟复位,校正走时误差,显示零点,与北京时间同步。

  如果设置数字电子钟在每天23点50分40秒给核时电路输入一正跳变脉冲,那么电子钟一天走时误差允许范围为:走快不限制,慢走为10秒。当然这可根据实际情况设定输入时刻。每天校时误差小于0.1秒,且每天的误差不累计。

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