有前辈发过一帖,阐述了调节时钟快慢的原理和基本方法,链接如下:
教大家一个调节家用时钟快慢的好方法 不过,在实践中,我发现该帖有一处小错误,同时我对改造方法做了一点改进,供大家参考。
晶振负载电容对晶振的影响原理:一个完整的晶体谐振器由以下参数组合而成,振荡频率,频率误差,频率偏差,负载电容,工作温度,封装尺寸。无源晶体的负载电容是一项非常重要的参数,因为无源晶体属于被动元器件,需要外部元器件协助工作。晶体元件的负载电容是指在电路中跨接晶体两端的总的外界有效电容。是指晶振要正常震荡所需要的电容。一般外接电容,是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容,通过调整负载电容,就可以将振荡器的工作频率微调到标称值。 一般情况下,增大负载电容会使振荡频率下降,而减小负载电容会使振荡频率升高,举例:一个4.0000MHz +-20PPM
负载电容是16PF
的晶振;
当负载电容是10PF
时震荡电路所出的频率就可能会是4.0003MHz;
当负载电容是20PF
时震荡电路所出的频率就可能会是3.9997MHz;
多数家用时钟使用的是32.768KHz
的晶振,其常规的负载电容是12.5pF,
使用两个22p
的电容构成晶振的振荡电路是比较好的选择。 简言之:时钟偏慢减少负载电容,偏快增加负载电容(这个操作难度大,不推荐)或者增加晶振并联电容。
这是我一个时钟的电路板背面,其中X2负责时钟
这是电路板正面,两砣牛屎
C14和C15是X2的负载电容,容量大概是22pF(猜的),我这个时钟偏慢,要做的是减少负载电容,具体方法是在C14和C15与GND之间串联一个合适的电容,以减少负载电容容量,提高晶振的工作频率,以使时钟变快。串联电容越大,调快的幅度越小。
这是我串联电容后的图,在一个废时钟上找的一个电容,容量未知,但串联后,时钟变快了一点,一周的偏差在1秒以内,很完美了。
如果时钟偏快,可以从废旧的电源变压器拆漆包线,将细漆包线绕在粗漆包线上,自制一个几个到几十pF的绕线电容,并联在晶振的两脚(图中我没有焊,因为只是演示)。时间偏快幅度较大就绕长一点,幅度小就短一点,若每天偏快5秒以内,2厘米左右就够了。后期根据情况进行调节,如果慢了就按比例剪掉一小段,经过2-3次调节,差不多就能调准,需要一点耐心。
这是我调过的两个时钟,现在一周误差在1秒以内。
大家在调节的时候,还要考虑晶振的温飘,在20几度环境调准比较好,这样冬天会慢一点,夏天会快一点,时间久了能抵销。终极解决方案是能自动对时的钟,比如GPS、NTP或者电波,这些才是能够消除累积误差的终极方案。