石英鍾電路

⑴ 石英鍾是由哪些結構組成的

石英鍾是一種用電流推動的鍾，但不同於一般的電鍾。它裡面有一片石英晶體，當電流通過時，石英晶體由於電壓而發生振盪。它的振盪頻率十分穩定，控制的電子振盪器使走時很精確。最好的石英鍾，每1000年才差1秒鍾，天文台不但用它來守時，也用它來測定地球自轉速度的變化。

天然石英的單晶是水晶，化學家叫它硅石，是一種二氧化硅的化合物。水晶不僅可以作觀賞用的工藝美術品，更重要的它是電子工業的「要角」。

1880年，法國科學家皮埃爾·居里和日阿克·居里兄弟倆發現了水晶在物理學上的重要現象。他們把水晶晶體切成平行的薄片，放在兩塊金屬板之間，在外來重力作用下壓緊或者拉長這種薄片，出現了一種奇怪的現象：在晶片的兩端就聚積了相反符號的電荷。

水晶的這種特性，可以使水晶薄片在交流電作用下以高頻率振動而產生超聲波振盪。

第一次世界大戰期間，德國利用潛水艇突然襲擊英法聯軍，艦船沉沒，使英國海軍頓失優勢。後來，法國物理學家朗之利用居里兄弟發現的水晶薄片能產生超聲波的原理，製造出了世界上第一架超聲波探測儀，軍艦上放置了這種儀器，發出聲波，遇到障礙物反射回來，儀器接收到了回聲波後，就可探測到敵潛艇的位置，於是有效地防止了敵潛艇的突然襲擊，掌握了戰爭主動權。

把水晶切成單晶片後製成的水晶諧振器，是製造石英靜電計、石英電子手錶不可缺少的。人造衛星、導彈、飛機、艦艇、電子顯微鏡、電視、電報、電傳、廣播等等都要用上它。

石英晶體的振動頻率是非常穩定的。石英電子表裡一般的頻率為32768赫茲，而高頻率石英手錶里的振盪頻率達4194304赫茲，因此走時非常准確。

石英電子手錶是由石英晶體振盪器、振盪電路、分頻電路、整形放大電路、微型電機組成，依靠集成電路集成在一塊小小的矽片上。它每隔1秒鍾就可以輸出一個脈沖電信號。振動頻率快，走時很准確，每月誤差為5～15秒。用放大電路把電信號變成強電流去推動電動機，這就是指針式石英手錶。

自60年代後，石英鍾有了更大的改進，一天的誤差量一般不超過50～500微秒。

⑵ 石英鍾的工作原理是什麼

其工作原理是壓電效應，即石英晶體在某些方向受到機械應力後，便會產生電偶極子，相反，若在石英某方向施以電壓，則其特定方向上會產生形變，這一現象稱為逆壓電效應。若在石英晶體上施加交變電場，則晶體晶格將產生機械振動，當外加電場的頻率和晶體的固有振盪頻率一致時，則出現晶體的諧振。

由於石英晶體在壓力下產出的電場強度很小，這樣僅需很弱的外加電場即可產生形變，這一特性使壓電石英晶體很容易在外加交變電場激勵下產生諧振。其振盪能量損耗小，振盪頻率極穩定。這些再加上石英優良的機械、電氣和化學穩定性，使它自40年代以來就成為石英鍾、電子表、電話、電視、計算機等與數字電路有關的頻率基準元件。

缺點

問題就在於石英晶體在品質上存在缺陷，品質差就很難按照正確的振盪數振盪。天然石英晶體的雜質含量和形態等大多並不統一，因此就要使用人造石英晶體。

不過，均勻地進行石英生產難度很大。精度高則每秒誤差在正負10萬分之一秒以內，精度低每秒誤差甚至達到1萬分之一秒。1萬分之一秒也許感覺並不大，但是從計算上來講，每天的誤差就是0.864秒，而1個月則會差約半分鍾。石英手錶不準也是這個原因。

⑶ 石英鍾不走的一般故障是什麼

原因有如下幾點：

1、石英錶無輸出信號，其它各方面檢查都正常，用萬用表檢查電路板無輸生信一號，大多數原因是石英振子損壞或集成電路故障引起，經更換石英振子無效，則需更換整個電路板。

2、輪系故障，大多數是輪齒間有灰塵、異物，使輪系齒間相互卡住。也有部分表是油顯過多或極少，油量過多使輪片之間，輪片與夾板之間發生粘連.油量過少使轉動輪系阻力過大，這些都會使電子手錶走不好。碰到步進馬達和輪系的這些故障，都應進行清洗，清除異物，重新加油才行。

3、線圈斷路，由於氧化或人為的原因，使線圈損壞，通過萬用表測試可以檢查出來，一般都需要重新更換。

石英鍾是一種計時的器具。提起時鍾大家都很熟悉，它是給我們指明時間的一種計時器具。在日常生活中，時鍾准到1秒，就已經足夠了。但在許多科學研究或工程技術的領域中對鍾點的要求就要高得多。石英鍾正是根據這種需要而產生的。

它的主要部件是一個很穩定的石英振盪器。將石英振盪器所產生的振盪頻率取出來。使它帶動時鍾指示時間這就是石英鍾。最好的石英鍾，每天的計時能准到十萬分之一秒，也就是經過差不多270年才差1秒。但在科學發達的今天，這種石英鍾已被比它還要精確得多的其他類型的時鍾（比如電波表）所替代。

⑷ 時鍾走不準是什麼原因怎麼修

如果是那種齒輪傳動的石英鍾，可能是由於時鍾使用時間長了，裡面的摩擦變大的緣故，你可以用縫紉機油或者很稀的機油加入石英鍾裡面的齒輪之間和齒輪軸上。微量即可，加多了反而會增加粘性導致更慢。還有一種可能就是石英鍾裡面的晶振壞了，晶振就是石英鍾裡面的那個很小很小的圓柱形銀白色的東西，有兩個引腳，它的好壞直接決定了石英鍾走的是否准確。如果你有興趣，可以到電子城裡面看看，可能有零賣的，不過一般說來，石英鍾電路是整塊電路板一起賣的。

⑸ 指針式石英鍾電路有個貼片電容是多少的

只有兩個電容，這兩個電容與時音晶體構成振盪電路，兩個貼片電容起到電容3點式的震盪電路中起兩個電容的作用。

⑹ 石英鍾電池低於幾伏就不走時呢！1.7伏不走時正常嗎

您好：
向這個問題，1.7伏不走時，有兩種可能：

①→石英鍾振盪電路元件有問題。

②→1.7伏電壓是可以，但這電池是不是
電流達不到，石英鍾電路的需求，這些都
可以不走表的。

⑺ 數字電子石英鍾設計

數字電子鍾的設計（由數字IC構成）一、設計目的
1. 熟悉集成電路的引腳安排。
2. 掌握各晶元的邏輯功能及使用方法。
3. 了解麵包板結構及其接線方法。
4. 了解數字鍾的組成及工作原理。
5. 熟悉數字鍾的設計與製作。二、設計要求
1．設計指標時間以24小時為一個周期；顯示時、分、秒；有校時功能，可以分別對時及分進行單獨校時，使其校正到標准時間；計時過程具有報時功能，當時間到達整點前5秒進行蜂鳴報時；為了保證計時的穩定及准確須由晶體振盪器提供表針時間基準信號。2．設計要求畫出電路原理圖（或模擬電路圖）；元器件及參數選擇；電路模擬與調試；PCB文件生成與列印輸出。
3．製作要求 自行裝配和調試，並能發現問題和解決問題。
4．編寫設計報告 寫出設計與製作的全過程，附上有關資料和圖紙，有心得體會。
三、設計原理及其框圖
1．數字鍾的構成
數字鍾實際上是一個對標准頻率（1HZ）進行計數的計數電路。由於計數的起始時間不可能與標准時間（如北京時間）一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標準的1HZ時間信號必須做到准確穩定。通常使用石英晶體振盪器電路構成數字鍾。圖 3-1所示為數字鍾的一般構成框圖。

圖3-1 數字鍾的組成框圖
⑴晶體振盪器電路
晶體振盪器電路給數字鍾提供一個頻率穩定準確的32768Ｈz的方波信號，可保證數字鍾的走時准確及穩定。不管是指針式的電子鍾還是數字顯示的電子鍾都使用了晶體振盪器電路。

⑵分頻器電路
分頻器電路將32768Ｈz的高頻方波信號經32768（ ）次分頻後得到1Hz的方波信號供秒計數器進行計數。分頻器實際上也就是計數器。
⑶時間計數器電路
時間計數電路由秒個位和秒十位計數器、分個位和分十位計數器及時個位和時十位計數器電路構成，其中秒個位和秒十位計數器、分個位和分十位計數器為60進制計數器，而根據設計要求，時個位和時十位計數器為12進制計數器。
⑷解碼驅動電路
解碼驅動電路將計數器輸出的8421BCD碼轉換為數碼管需要的邏輯狀態，並且為保證數碼管正常工作提供足夠的工作電流。
⑸數碼管
數碼管通常有發光二極體（LED）數碼管和液晶（LCD）數碼管，本設計提供的為ＬＥＤ數碼管。
2．數字鍾的工作原理
１）晶體振盪器電路
晶體振盪器是構成數字式時鍾的核心，它保證了時鍾的走時准確及穩定。
圖3-2所示電路通過ＣＭＯＳ非門構成的輸出為方波的數字式晶體振盪電路，這個電路中，ＣＭＯＳ非門Ｕ１與晶體、電容和電阻構成晶體振盪器電路，Ｕ２實現整形功能，將振盪器輸出的近似於正弦波的波形轉換為較理想的方波。輸出反饋電 阻Ｒ１為非門提供偏置，使電路工作於放大區域，即非門的功能近似於一個高增益的反相放大器。電容Ｃ１、Ｃ２與晶體構成一個諧振型網路，完成對振盪頻率的控制功能，同時提供了一個１８０度相移，從而和非門構成一個正反饋網路，實現了振盪器的功能。由於晶體具有較高的頻率穩定性及准確性，從而保證了輸出頻率的穩定和准確。
晶體XTAL的頻率選為32768HZ。該元件專為數字鍾電路而設計，其頻率較低，有利於減少分頻器級數。
從有關手冊中，可查得C1、C2均為30pF。當要求頻率准確度和穩定度更高時，還可接入校正電容並採取溫度補償措施。
由於CMOS電路的輸入阻抗極高，因此反饋電阻R1可選為10MΩ。較高的反饋電阻有利於提高振盪頻率的穩定性。
非門電路可選74HC00。

圖3-2 COMS晶體振盪器
２）分頻器電路
通常，數字鍾的晶體振盪器輸出頻率較高，為了得到１Ｈz的秒信號輸入，需要對振盪器的輸出信號進行分頻。
通常實現分頻器的電路是計數器電路，一般採用多級２進制計數器來實現。例如，將３２７６８Ｈz的振盪信號分頻為１ＨZ的分頻倍數為３２７６８（２１５），即實現該分頻功能的計數器相當於１５極２進制計數器。常用的２進制計數器有７４ＨＣ３９３等。
本實驗中採用CD4060來構成分頻電路。CD4060在數字集成電路中可實現的分頻次數最高，而且CD4060還包含振盪電路所需的非門，使用更為方便。
ＣＤ４０６０計數為１４級２進制計數器，可以將３２７６８ＨZ的信號分頻為２ＨZ，其內部框圖如圖3-3所示，從圖中可以看出，ＣＤ４０６０的時鍾輸入端兩個串接的非門，因此可以直接實現振盪和分頻的功能。

圖3-3 CD4046內部框圖
３）時間計數單元
時間計數單元有時計數、分計數和秒計數等幾個部分。
時計數單元一般為１２進制計數器計數器，其輸出為兩位８４２１ＢＣＤ碼形式；分計數和秒計數單元為６０進制計數器，其輸出也為８４２１ＢＣＤ碼。
一般採用10進制計數器74HC390來實現時間計數單元的計數功能。為減少器件使用數量，可選７４ＨＣ３９０，其內部邏輯框圖如圖２.３所示。該器件為雙２—５－１０非同步計數器，並且每一計數器均提供一個非同步清零端（高電平有效）。

圖3-4 74HC390(1/2)內部邏輯框圖
秒個位計數單元為１０進制計數器，無需進制轉換，只需將ＱＡ與ＣＰＢ（下降沿有效）相連即可。ＣＰＡ（下降沒效）與１ＨZ秒輸入信號相連，Ｑ３可作為向上的進位信號與十位計數單元的ＣＰＡ相連。
秒十位計數單元為６進制計數器，需要進制轉換。將１０進制計數器轉換為６進制計數器的電路連接方法如圖3-5所示，其中Ｑ２可作為向上的進位信號與分個位的計數單元的ＣＰＡ相連。

圖3-5 10進制——6進制計數器轉換電路

分個位和分十位計數單元電路結構分別與秒個位和秒十位計數單元完全相同，只不過分個位計數單元的Ｑ３作為向上的進位信號應與分十位計數單元的ＣＰＡ相連，分十位計數單元的Ｑ２作為向上的進位信號應與時個位計數單元的ＣＰＡ相連。
時個位計數單元電路結構仍與秒或個位計數單元相同，但是要求，整個時計數單元應為１２進制計數器，不是１０的整數倍，因此需將個位和十位計數單元合並為一個整體才能進行１２進制轉換。利用１片７４ＨＣ３９０實現１２進制計數功能的電路如圖3-6所示。
另外，圖3-6所示電路中，尚余－２進制計數單元，正好可作為分頻器２ＨZ輸出信號轉化為１ＨZ信號之用。

圖3-6 12進制計數器電路
4）解碼驅動及顯示單元
計數器實現了對時間的累計以8421BCD碼形式輸出，選用顯示解碼電路將計數器的輸出數碼轉換為數碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，選用CD4511作為顯示解碼電路，選用LED數碼管作為顯示單元電路。
5）校時電源電路
當重新接通電源或走時出現誤差時都需要對時間進行校正。通常，校正時間的方法是：首先截斷正常的計數通路，然後再進行人工出觸發計數或將頻率較高的方波信號加到需要校正的計數單元的輸入端，校正好後，再轉入正常計時狀態即可。
根據要求，數字鍾應具有分校正和時校正功能，因此，應截斷分個位和時個位的直接計數通路，並採用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。圖3-7所示即為帶有基本RS觸發器的校時電路，
圖3-7 帶有消抖動電路的校正電路
6）整點報時電路
一般時鍾都應具備整點報時電路功能，即在時間出現整點前數秒內，數字鍾會自動報時，以示提醒。其作用方式是發出連續的或有節奏的音頻聲波，較復雜的也可以是實時語音提示。
根據要求，電路應在整點前10秒鍾內開始整點報時，即當時間在59分50秒到59分59秒期間時，報時電路報時控制信號。報時電路選74HC30，選蜂鳴器為電聲器件。
四、元器件
1．實驗中所需的器材：5V電源。麵包板1塊。示波器。萬用表。鑷子1把。剪刀1把。網路線2米/人。
共陰八段數碼管6個。CD4511集成塊6塊。CD4060集成塊1塊。74HC390集成塊3塊。
74HC51集成塊1塊。74HC00集成塊5塊。74HC30集成塊1塊。10MΩ電阻5個。
500Ω電阻14個。30p電容2個。32.768k時鍾晶體1個。蜂鳴器。
2．晶元內部結構圖及引腳圖

圖4-1 7400 四2輸入與非門 圖4-2 CD4511BCD七段解碼/驅動器
圖4-3 CD4060BD 圖4-4 74HC390D

圖4-5 74HC51D 圖4-6 74HC30

3．麵包板內部結構圖
麵包板右邊一列上五組豎的相通，下五組豎的相通，麵包板的左邊上下分四組，每組中X、Y列（0-15相通，16-40相通，41-55相通，ABCDE相通，FGHIJ相通，E和F之間不相通。
五、個功能塊電路圖
1． 一個CD4511和一個LED數碼管連接成一個CD4511驅動電路，數碼管可從0---9顯示，以次來檢查數碼管的好壞，見附圖5-1。圖5-1 4511驅動電路2． 利用一個LED數碼管，一塊CD4511，一塊74HC390，一塊74HC00連接成一個十進制計數器，電路在晶振的作用下數碼管從0—9顯示，見附圖5-2。
圖5-2 74390十進制計數器3． 利用一個LED數碼管，一塊CD4511，一塊74HC390，一塊74HC00和一個晶振連接成一個六進制計數器，數碼管從0—6顯示，見附圖5-3。圖5-3 74390六進制計數器4． 利用一個六進制電路和一個十進制連接成一個六十進制電路，電路可從0—59顯示，見附圖5-4。
圖5-4 六十進制電路5． 利用兩個六十進制的電路合成一個雙六十進制電路，兩個六十進制之間有進位，見附圖5-5。

圖5-5 雙六十進制電路6． 利用CD4060、電阻及晶振連接成一個分頻——晶振電路，見附圖5-6。
圖5-6 分頻—晶振電路7． 利用74HC51D和74HC00及電阻連接成一個校時電路，見附圖5-7。

圖5-7 校時電路

8． 利用74HC30和蜂鳴器連接成整點報時電路。見附圖5-8。

圖5-8 整點報時電路

9． 利用兩個六十進制和一個十二進制連接成一個時、分、秒都會進位的電路總圖，見附圖5-9。
用ttl集成電路構成的「二十四小時數字鍾」，具有校時和整點報時功能，555定時器接成多諧振盪器產生秒脈沖信號，調節rw即可校準秒信告，計數器7416 i、ii組成60進制「秒」計數電路，iii、iv組成「分」計數電路，v、vi組成24進制「時」計數電路，校時電路由與非門7400構成的雙穩態觸發路構成，可消除開關抖動的影響，整點報時 電路 由與非門7430和d觸發器7474構成 ，1秒鍾響一聲、直至整點為止。
有關用晶振電路產生秒脈沖電路的「12小時數字鍾，請看下回貼 數字電子鍾參考電路（24小時數字鍾）
[upload=jpg,325.83,450,915,822]/58474-1-2-9489.
上面的電路圖是用ttl集成電路構成的「二十四小時數字鍾」，具有校時和整點報時功能，555定時器接成多諧振盪器產生秒脈沖信號，調節rw即可校準秒信告，計數器7416 i、ii組成60進制「秒」計數電路，iii、iv組成「分」計數電路，v、vi組成24進制「時」計數電路，校時電路由與非門7400構成的雙穩態觸發路構成，可消除開關抖動的影響，整點報時 電路 由與非門7430和d觸發器7474構成 ，1秒鍾響一聲、直至整點為止。
有關用晶振電路產生秒脈沖電路的「12小時數字鍾，請看下回貼圖。

⑻ 石英鍾內部是什麼結構`什麼原理

主要由電路和機械兩部分組成.電路部分是一塊石英鍾專用集成電路.內部結構有,振盪電路,由CMOS反相器和外接石英晶體組成,它產生32768HZ的方波振盪;此脈沖經過多級分頻器輸出每秒一次的脈沖信號.然後由此脈沖驅動一個步進電機,電機通過齒輪帶動秒針運轉,再經過齒輪組帶動分針和時針指示時間.

⑼ 石英鍾的工作原理

其工作原理是壓電效應，即石英晶體在某些方向受到機械應力後，便會產生電偶極子,相反，
若在石英某方向施以電壓，則其特定方向上會產生形變，這一現象稱為逆壓電效應。若在石英晶體上施加交變電場，則晶體晶格將產生機械振動，當外加電場的頻率和晶體的固有振盪頻率一致時，則出現晶體的諧振。由於石英晶體在壓力下產出的電場強度很小，這樣僅需很弱的外加電場即可產生形變，這一特性使壓電石英晶體很容易在外加交變電場激勵下產生諧振。其振盪能量損耗小，振盪頻率極穩定。
石英鍾一種計時的器具。提起時鍾大家都很熟悉，它是給我們指明時間的一種計時器具，我們每天都用得到它。在日常生活中，時鍾准到1秒，就已經足夠了。但在許多科學研究或工程技術的領域中對鍾點的要求就要高得多。石英鍾正是根據這種需要而產生的。它的主要部件是一個很穩定的石英振盪器。將石英振盪器所產生的振盪頻率取出來。使它帶動時鍾指示時間這就是石英鍾。目前，最好的石英鍾，每天的計時能准到十萬分之一秒，也就是經過差不多270年才差1秒。但在科學發達的今天，這種石英鍾已被比它還要精確得多的其他類型的時鍾（比如電波表）所替代。

⑽ 介紹一下石英鍾的工作原理

其工作原理是壓電效應，即石英晶體在某些方向受到機械應力後，便會產生電偶極子,相反， 若在石英某方向施以電壓，則其特定方向上會產生形變，這一現象稱為逆壓電效應。若在石英晶體上施加交變電場，則晶體晶格將產生機械振動，當外加電場的頻率和晶體的固有振盪頻率一致時，則出現晶體的諧振。由於石英晶體在壓力下產出的電場強度很小，這樣僅需很弱的外加電場即可產生形變，這一特性使壓電石英晶體很容易在外加交變電場激勵下產生諧振。其振盪能量損耗小，振盪頻率極穩定。