石英钟电路

⑴ 石英钟是由哪些结构组成的

石英钟是一种用电流推动的钟，但不同于一般的电钟。它里面有一片石英晶体，当电流通过时，石英晶体由于电压而发生振荡。它的振荡频率十分稳定，控制的电子振荡器使走时很精确。最好的石英钟，每1000年才差1秒钟，天文台不但用它来守时，也用它来测定地球自转速度的变化。

天然石英的单晶是水晶，化学家叫它硅石，是一种二氧化硅的化合物。水晶不仅可以作观赏用的工艺美术品，更重要的它是电子工业的“要角”。

1880年，法国科学家皮埃尔·居里和日阿克·居里兄弟俩发现了水晶在物理学上的重要现象。他们把水晶晶体切成平行的薄片，放在两块金属板之间，在外来重力作用下压紧或者拉长这种薄片，出现了一种奇怪的现象：在晶片的两端就聚积了相反符号的电荷。

水晶的这种特性，可以使水晶薄片在交流电作用下以高频率振动而产生超声波振荡。

第一次世界大战期间，德国利用潜水艇突然袭击英法联军，舰船沉没，使英国海军顿失优势。后来，法国物理学家朗之利用居里兄弟发现的水晶薄片能产生超声波的原理，制造出了世界上第一架超声波探测仪，军舰上放置了这种仪器，发出声波，遇到障碍物反射回来，仪器接收到了回声波后，就可探测到敌潜艇的位置，于是有效地防止了敌潜艇的突然袭击，掌握了战争主动权。

把水晶切成单晶片后制成的水晶谐振器，是制造石英静电计、石英电子手表不可缺少的。人造卫星、导弹、飞机、舰艇、电子显微镜、电视、电报、电传、广播等等都要用上它。

石英晶体的振动频率是非常稳定的。石英电子表里一般的频率为32768赫兹，而高频率石英手表里的振荡频率达4194304赫兹，因此走时非常准确。

石英电子手表是由石英晶体振荡器、振荡电路、分频电路、整形放大电路、微型电机组成，依靠集成电路集成在一块小小的硅片上。它每隔1秒钟就可以输出一个脉冲电信号。振动频率快，走时很准确，每月误差为5～15秒。用放大电路把电信号变成强电流去推动电动机，这就是指针式石英手表。

自60年代后，石英钟有了更大的改进，一天的误差量一般不超过50～500微秒。

⑵ 石英钟的工作原理是什么

其工作原理是压电效应，即石英晶体在某些方向受到机械应力后，便会产生电偶极子，相反，若在石英某方向施以电压，则其特定方向上会产生形变，这一现象称为逆压电效应。若在石英晶体上施加交变电场，则晶体晶格将产生机械振动，当外加电场的频率和晶体的固有振荡频率一致时，则出现晶体的谐振。

由于石英晶体在压力下产出的电场强度很小，这样仅需很弱的外加电场即可产生形变，这一特性使压电石英晶体很容易在外加交变电场激励下产生谐振。其振荡能量损耗小，振荡频率极稳定。这些再加上石英优良的机械、电气和化学稳定性，使它自40年代以来就成为石英钟、电子表、电话、电视、计算机等与数字电路有关的频率基准元件。

缺点

问题就在于石英晶体在品质上存在缺陷，品质差就很难按照正确的振荡数振荡。天然石英晶体的杂质含量和形态等大多并不统一，因此就要使用人造石英晶体。

不过，均匀地进行石英生产难度很大。精度高则每秒误差在正负10万分之一秒以内，精度低每秒误差甚至达到1万分之一秒。1万分之一秒也许感觉并不大，但是从计算上来讲，每天的误差就是0.864秒，而1个月则会差约半分钟。石英手表不准也是这个原因。

⑶ 石英钟不走的一般故障是什么

原因有如下几点：

1、石英表无输出信号，其它各方面检查都正常，用万用表检查电路板无输生信一号，大多数原因是石英振子损坏或集成电路故障引起，经更换石英振子无效，则需更换整个电路板。

2、轮系故障，大多数是轮齿间有灰尘、异物，使轮系齿间相互卡住。也有部分表是油显过多或极少，油量过多使轮片之间，轮片与夹板之间发生粘连.油量过少使转动轮系阻力过大，这些都会使电子手表走不好。碰到步进马达和轮系的这些故障，都应进行清洗，清除异物，重新加油才行。

3、线圈断路，由于氧化或人为的原因，使线圈损坏，通过万用表测试可以检查出来，一般都需要重新更换。

石英钟是一种计时的器具。提起时钟大家都很熟悉，它是给我们指明时间的一种计时器具。在日常生活中，时钟准到1秒，就已经足够了。但在许多科学研究或工程技术的领域中对钟点的要求就要高得多。石英钟正是根据这种需要而产生的。

它的主要部件是一个很稳定的石英振荡器。将石英振荡器所产生的振荡频率取出来。使它带动时钟指示时间这就是石英钟。最好的石英钟，每天的计时能准到十万分之一秒，也就是经过差不多270年才差1秒。但在科学发达的今天，这种石英钟已被比它还要精确得多的其他类型的时钟（比如电波表）所替代。

⑷ 时钟走不准是什么原因怎么修

如果是那种齿轮传动的石英钟，可能是由于时钟使用时间长了，里面的摩擦变大的缘故，你可以用缝纫机油或者很稀的机油加入石英钟里面的齿轮之间和齿轮轴上。微量即可，加多了反而会增加粘性导致更慢。还有一种可能就是石英钟里面的晶振坏了，晶振就是石英钟里面的那个很小很小的圆柱形银白色的东西，有两个引脚，它的好坏直接决定了石英钟走的是否准确。如果你有兴趣，可以到电子城里面看看，可能有零卖的，不过一般说来，石英钟电路是整块电路板一起卖的。

⑸ 指针式石英钟电路有个贴片电容是多少的

只有两个电容，这两个电容与时音晶体构成振荡电路，两个贴片电容起到电容3点式的震荡电路中起两个电容的作用。

⑹ 石英钟电池低于几伏就不走时呢！1.7伏不走时正常吗

您好：
向这个问题，1.7伏不走时，有两种可能：

①→石英钟振荡电路元件有问题。

②→1.7伏电压是可以，但这电池是不是
电流达不到，石英钟电路的需求，这些都
可以不走表的。

⑺ 数字电子石英钟设计

数字电子钟的设计（由数字IC构成）一、设计目的
1. 熟悉集成电路的引脚安排。
2. 掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。
3. 了解面包板结构及其接线方法。
4. 了解数字钟的组成及工作原理。
5. 熟悉数字钟的设计与制作。二、设计要求
1．设计指标时间以24小时为一个周期；显示时、分、秒；有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；计时过程具有报时功能，当时间到达整点前5秒进行蜂鸣报时；为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。2．设计要求画出电路原理图（或仿真电路图）；元器件及参数选择；电路仿真与调试；PCB文件生成与打印输出。
3．制作要求 自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。
4．编写设计报告 写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
三、设计原理及其框图
1．数字钟的构成
数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。图 3-1所示为数字钟的一般构成框图。

图3-1 数字钟的组成框图
⑴晶体振荡器电路
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。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。

⑵分频器电路
分频器电路将32768Ｈz的高频方波信号经32768（ ）次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。
⑶时间计数器电路
时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为12进制计数器。
⑷译码驱动电路
译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。
⑸数码管
数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计提供的为ＬＥＤ数码管。
2．数字钟的工作原理
１）晶体振荡器电路
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。
图3-2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。由于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。
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。
从有关手册中，可查得C1、C2均为30pF。当要求频率准确度和稳定度更高时，还可接入校正电容并采取温度补偿措施。
由于CMOS电路的输入阻抗极高，因此反馈电阻R1可选为10MΩ。较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性。
非门电路可选74HC00。

图3-2 COMS晶体振荡器
２）分频器电路
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。
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（２１５），即实现该分频功能的计数器相当于１５极２进制计数器。常用的２进制计数器有７４ＨＣ３９３等。
本实验中采用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。
ＣＤ４０６０计数为１４级２进制计数器，可以将３２７６８ＨZ的信号分频为２ＨZ，其内部框图如图3-3所示，从图中可以看出，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。

图3-3 CD4046内部框图
３）时间计数单元
时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。
时计数单元一般为１２进制计数器计数器，其输出为两位８４２１ＢＣＤ码形式；分计数和秒计数单元为６０进制计数器，其输出也为８４２１ＢＣＤ码。
一般采用10进制计数器74HC390来实现时间计数单元的计数功能。为减少器件使用数量，可选７４ＨＣ３９０，其内部逻辑框图如图２.３所示。该器件为双２—５－１０异步计数器，并且每一计数器均提供一个异步清零端（高电平有效）。

图3-4 74HC390(1/2)内部逻辑框图
秒个位计数单元为１０进制计数器，无需进制转换，只需将ＱＡ与ＣＰＢ（下降沿有效）相连即可。ＣＰＡ（下降没效）与１ＨZ秒输入信号相连，Ｑ３可作为向上的进位信号与十位计数单元的ＣＰＡ相连。
秒十位计数单元为６进制计数器，需要进制转换。将１０进制计数器转换为６进制计数器的电路连接方法如图3-5所示，其中Ｑ２可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的ＣＰＡ相连。

图3-5 10进制——6进制计数器转换电路

分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只不过分个位计数单元的Ｑ３作为向上的进位信号应与分十位计数单元的ＣＰＡ相连，分十位计数单元的Ｑ２作为向上的进位信号应与时个位计数单元的ＣＰＡ相连。
时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为１２进制计数器，不是１０的整数倍，因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行１２进制转换。利用１片７４ＨＣ３９０实现１２进制计数功能的电路如图3-6所示。
另外，图3-6所示电路中，尚余－２进制计数单元，正好可作为分频器２ＨZ输出信号转化为１ＨZ信号之用。

图3-6 12进制计数器电路
4）译码驱动及显示单元
计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出，选用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流，选用CD4511作为显示译码电路，选用LED数码管作为显示单元电路。
5）校时电源电路
当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。通常，校正时间的方法是：首先截断正常的计数通路，然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常计时状态即可。
根据要求，数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。图3-7所示即为带有基本RS触发器的校时电路，
图3-7 带有消抖动电路的校正电路
6）整点报时电路
一般时钟都应具备整点报时电路功能，即在时间出现整点前数秒内，数字钟会自动报时，以示提醒。其作用方式是发出连续的或有节奏的音频声波，较复杂的也可以是实时语音提示。
根据要求，电路应在整点前10秒钟内开始整点报时，即当时间在59分50秒到59分59秒期间时，报时电路报时控制信号。报时电路选74HC30，选蜂鸣器为电声器件。
四、元器件
1．实验中所需的器材：5V电源。面包板1块。示波器。万用表。镊子1把。剪刀1把。网络线2米/人。
共阴八段数码管6个。CD4511集成块6块。CD4060集成块1块。74HC390集成块3块。
74HC51集成块1块。74HC00集成块5块。74HC30集成块1块。10MΩ电阻5个。
500Ω电阻14个。30p电容2个。32.768k时钟晶体1个。蜂鸣器。
2．芯片内部结构图及引脚图

图4-1 7400 四2输入与非门 图4-2 CD4511BCD七段译码/驱动器
图4-3 CD4060BD 图4-4 74HC390D

图4-5 74HC51D 图4-6 74HC30

3．面包板内部结构图
面包板右边一列上五组竖的相通，下五组竖的相通，面包板的左边上下分四组，每组中X、Y列（0-15相通，16-40相通，41-55相通，ABCDE相通，FGHIJ相通，E和F之间不相通。
五、个功能块电路图
1． 一个CD4511和一个LED数码管连接成一个CD4511驱动电路，数码管可从0---9显示，以次来检查数码管的好坏，见附图5-1。图5-1 4511驱动电路2． 利用一个LED数码管，一块CD4511，一块74HC390，一块74HC00连接成一个十进制计数器，电路在晶振的作用下数码管从0—9显示，见附图5-2。
图5-2 74390十进制计数器3． 利用一个LED数码管，一块CD4511，一块74HC390，一块74HC00和一个晶振连接成一个六进制计数器，数码管从0—6显示，见附图5-3。图5-3 74390六进制计数器4． 利用一个六进制电路和一个十进制连接成一个六十进制电路，电路可从0—59显示，见附图5-4。
图5-4 六十进制电路5． 利用两个六十进制的电路合成一个双六十进制电路，两个六十进制之间有进位，见附图5-5。

图5-5 双六十进制电路6． 利用CD4060、电阻及晶振连接成一个分频——晶振电路，见附图5-6。
图5-6 分频—晶振电路7． 利用74HC51D和74HC00及电阻连接成一个校时电路，见附图5-7。

图5-7 校时电路

8． 利用74HC30和蜂鸣器连接成整点报时电路。见附图5-8。

图5-8 整点报时电路

9． 利用两个六十进制和一个十二进制连接成一个时、分、秒都会进位的电路总图，见附图5-9。
用ttl集成电路构成的“二十四小时数字钟”，具有校时和整点报时功能，555定时器接成多谐振荡器产生秒脉冲信号，调节rw即可校准秒信告，计数器7416 i、ii组成60进制“秒”计数电路，iii、iv组成“分”计数电路，v、vi组成24进制“时”计数电路，校时电路由与非门7400构成的双稳态触发路构成，可消除开关抖动的影响，整点报时 电路 由与非门7430和d触发器7474构成 ，1秒钟响一声、直至整点为止。
有关用晶振电路产生秒脉冲电路的“12小时数字钟，请看下回贴 数字电子钟参考电路（24小时数字钟）
[upload=jpg,325.83,450,915,822]/58474-1-2-9489.
上面的电路图是用ttl集成电路构成的“二十四小时数字钟”，具有校时和整点报时功能，555定时器接成多谐振荡器产生秒脉冲信号，调节rw即可校准秒信告，计数器7416 i、ii组成60进制“秒”计数电路，iii、iv组成“分”计数电路，v、vi组成24进制“时”计数电路，校时电路由与非门7400构成的双稳态触发路构成，可消除开关抖动的影响，整点报时 电路 由与非门7430和d触发器7474构成 ，1秒钟响一声、直至整点为止。
有关用晶振电路产生秒脉冲电路的“12小时数字钟，请看下回贴图。

⑻ 石英钟内部是什么结构`什么原理

主要由电路和机械两部分组成.电路部分是一块石英钟专用集成电路.内部结构有,振荡电路,由CMOS反相器和外接石英晶体组成,它产生32768HZ的方波振荡;此脉冲经过多级分频器输出每秒一次的脉冲信号.然后由此脉冲驱动一个步进电机,电机通过齿轮带动秒针运转,再经过齿轮组带动分针和时针指示时间.

⑼ 石英钟的工作原理

其工作原理是压电效应，即石英晶体在某些方向受到机械应力后，便会产生电偶极子,相反，
若在石英某方向施以电压，则其特定方向上会产生形变，这一现象称为逆压电效应。若在石英晶体上施加交变电场，则晶体晶格将产生机械振动，当外加电场的频率和晶体的固有振荡频率一致时，则出现晶体的谐振。由于石英晶体在压力下产出的电场强度很小，这样仅需很弱的外加电场即可产生形变，这一特性使压电石英晶体很容易在外加交变电场激励下产生谐振。其振荡能量损耗小，振荡频率极稳定。
石英钟一种计时的器具。提起时钟大家都很熟悉，它是给我们指明时间的一种计时器具，我们每天都用得到它。在日常生活中，时钟准到1秒，就已经足够了。但在许多科学研究或工程技术的领域中对钟点的要求就要高得多。石英钟正是根据这种需要而产生的。它的主要部件是一个很稳定的石英振荡器。将石英振荡器所产生的振荡频率取出来。使它带动时钟指示时间这就是石英钟。目前，最好的石英钟，每天的计时能准到十万分之一秒，也就是经过差不多270年才差1秒。但在科学发达的今天，这种石英钟已被比它还要精确得多的其他类型的时钟（比如电波表）所替代。

⑽ 介绍一下石英钟的工作原理

其工作原理是压电效应，即石英晶体在某些方向受到机械应力后，便会产生电偶极子,相反， 若在石英某方向施以电压，则其特定方向上会产生形变，这一现象称为逆压电效应。若在石英晶体上施加交变电场，则晶体晶格将产生机械振动，当外加电场的频率和晶体的固有振荡频率一致时，则出现晶体的谐振。由于石英晶体在压力下产出的电场强度很小，这样仅需很弱的外加电场即可产生形变，这一特性使压电石英晶体很容易在外加交变电场激励下产生谐振。其振荡能量损耗小，振荡频率极稳定。