手动制作一个精确的1HZ信号源

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概述

需要的元件

  • Maxim Integrated DS3231M±5ppm,I2C实时时钟

    ds3231m-typical-operating-circuit_KtcPnj6lyz
  • 74HC4020 x2

  • 1uF,0603 x3

  • 4.7k,0603 x1

原理及流程

我一直在寻找一个准确时钟源,但振荡器或晶体越精确,则变得越昂贵。生成1Hz时钟源的最简单方法是生成或使用32.768 kHz时钟源,因为这是一个可用的常见频率,它可以划分为1Hz。

在寻找精确的32.768 kHz TCXO时,我发现了Maxim IC的一款IC,就是他们流行的DS32xx RTC IC系列,他们专门制作了TCXO版本。从那里,我找到了这两部分:DS3231和DS3232M。它们是RTC芯片,但也具有专用的32.768 kHz输出。它们之间的两个主要区别是DS3231M的工作电压为+2.3至+5.5 V,并且需要在32.768 kHz的输出上上拉。

现在,显然,使用专用的32.768 kHz TCXO将是最好的方法,但是这样做的乐趣何在?我想看看是否可以将此RTC芯片用作独立的1Hz信号源。

DS3231M / DS3232M

DS3231M和DS3232M都有专用的32.768 kHz输出引脚。唯一的区别是DS3231M需要一个外部上拉电阻(4.7k就足够了)。从这里开始,我将仅使用DS3231M。

你可能想知道为什么我会使用所有具有I2C接口的RTC芯片来创建32.768 kHz时钟源的麻烦。数据表中的详细信息将有助于回答此问题。

最重要的问题是实际使用32.768 kHz输出引脚需要采取什么步骤。答案是,只需要通过VCC供电,而不是电池。而已。让我们仔细看看。

这是引脚说明:

image_GSkNnmS8Oa

通过状态寄存器中的EN32KHZ位使能时,它可以在电源(VCC或电池)上工作。

该位启用和禁用32kHz输出。逻辑“ 1”表示它处于活动状态。初次上电时,将其设置为逻辑“ 1”,但前提是必须使能振荡器。

image_AB8g8sEKFb

当设置为逻辑“ 0”时,使能振荡器位有效;当设置为逻辑“ 1”时,使能振荡器位禁用。如果器件由VCC供电,则该位在上电时设置为逻辑0,并且无论该位如何,振荡器始终处于开启状态

image_7mjWB9eFy4

这一切意味着,只要存在上拉电阻且器件通过VCC供电,该输出引脚上就会存在32.786 kHz时钟源。

74HC4020

接下来是弄清楚我们必须除以2多少次才能从32.768 Hz达到1Hz

image_D64z56JrC7

降至1Hz所需的时间是15次。

SN 74HC4020是14位二进制纹波计数器。纹波意味着该级中第一触发器的输出是第二状态的输入,依此类推。带出每个触发器的输出(第二和第三除外)作为输出。

img

其中之一将使你降至2 Hz。因此,有两种解决方法。你可以使用这些IC的第二个,将2 Hz馈入CP引脚和Q0以获取1Hz,或者使用触发器进行2分频。

我决定使用第一个4020 IC将32.768 kHz除以16.384 kHz。第二个4020用于将所有下限分频到1 Hz。原理图和布局如下所示。

测试

示意图:

image_hB8WpPQ9MC

布局:

image_4T3hvz2sNO

3D视图:

img

这是组装好的PCB的外观。我忘了在上拉电阻上放一个地方,在焊接过程中将它安装在那里。这是一块很小的板子。

_MjIJk0xxAD

这是安装的上拉电阻的特写

image_SJIt4KXu7l

这是示波器上的一些测量值。

我的范围在测量中没有显示足够的有效数字。如果你决定构建它并可以使用更精确的测量设备,请在屏幕截图中添加有效数字。

32.768 kHz输出

image_dyyybchiQS

32.768 kHz

2Hz输出

2赫兹

image_XNMET494un

1赫兹

1赫兹

1赫兹

最后

所有需要的文件在下载区均可找到。

via:

https://www.hackster.io/harit-shah/not-your-typical-1hz-source-5ee441

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文件编号:552
上传时间:2021-01-27
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分类:
电子/通信
标签:
eda/pcb