【摘要】 随着计算机和集成技术的高速发展，电子电路的分析与设计及相应专业课程的教学与实验所采用的方式与方法都发生了重大变化，特别是电子设计自动化系统中所包含的测试测量技术已经成为现代教育技术的重要组成部分。

秒信号发生器电路中利用CC4060和74HC74组成两部分电路。一部分是14级分频器，其最高分频数为16384；另一部分是由外接电子表用石英晶体、电阻及电容构成振荡频率为32768Hz的振荡源。振荡器输出级经14级分频后在输出端Q13上得到1/2S脉冲并送入由C180构成的二分频器，分频后在输出端Q1上得到秒基准脉冲。检验电路是否工作，可测得CC4060的9脚有无振荡信号输出。调整微调电容C1可校准振荡频率。

本电路中，14位二进制串行计数器/分频器和振荡器集成电路CC4060的输出端只有Q13端，剩余输出端可悬空。

【关键词】秒信号发生器 CC4060 振荡器 集成电路

目 录

第一章 绪论 ................................................................................................................................... 1

1.1 绪论 ................................................................................................................................... 1

1.2 信号发生器的基本介绍 ................................................................................................... 1

1.3设计任务及要求 ................................................................................................................ 2

第二章 秒信号发生器的组成和设计电路 ................................................................................... 3

2.1 秒信号发生器的组成 ....................................................................................................... 3

2.2秒信号发生器的设计电路 ................................................................................................ 3

第三章 CC4060的基本介绍 .......................................................................................................... 5

3.1核心元件CC4060的基本介绍 ......................................................................................... 5

3.2 74HC74的基本介绍 ........................................................................................................... 8

第四章 秒信号发生器的安装调试 ............................................................................................. 10

4.1 器件的筛选检测 ............................................................................................................. 10

4.2 晶体及其负载匹配 ......................................................................................................... 10

4.3 调试出现的问题 ............................................................................................................. 10

第五章 结束语 ............................................................................................................................. 11

致谢 ............................................................................................................................................... 12

参考文献 ....................................................................................................................................... 13

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第一章 绪论

1.1 绪论

信号发生器广泛应用于电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域。作为基础测量仪器的信号发生器随着用户的需求而不断发展。信号源实质上就是一个扫频示波器或合成信号源，并具有基本的调制功能。现在是数字化时代，研发或其他人员对测量仪器是最基本的工具，测量仪技术指标上也不断提高。如精度高、工作频带宽、误差小等。能够满足不同层次用户的测试要求。近几年，数字化仪器在迅速发展，我国也在不断研究推出各种新型数字化仪器。

1.2 信号发生器的基本介绍

信号发生器（signal generator）又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。函数信号发生器的实现方法通常有以下几种：

（1）用分立元件组成的函数发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。

（2）可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。早期的函数信号发生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。

（3）利用单片集成芯片的函数发生器：能产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试。鉴于此，美国美信公司开发了新一代函数信号发生器ICMAX038，它克服了（2）中芯片的缺点，可以达到更高的技术指标，是上述芯片望尘莫及的。MAX038频率高、精度好，

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因此它被称为高频精密函数信号发生器IC。在锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路的设计上，MAX038都是优选的器件。

（4）利用专用直接数字合成ＤＤＳ芯片的函数发生器：能产生任意波形并达到很高的频率。但成本较高。

产生所需参数的电测试信号仪器。按其信号波形分为四大类：①正弦信号发生器。主要用于测量电路和系统的频率特性、非线性失真、增益及灵敏度等。按其不同性能和用途还可细分为低频（20赫至10兆赫）信号发生器、高频（100千赫至300兆赫）信号发生器、微波信号发生器、扫频和程控信号发生器、频率合成式信号发生器等。②函数（波形）信号发生器。能产生某些特定的周期性时间函数波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫。除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域。③脉冲信号发生器。能产生宽度、幅度和重复频率可调的矩形脉冲的发生器，可用以测试线性系统的瞬态响应，或用作模拟信号来测试雷达、多路通信和其他脉冲数字系统的性能。④随机信号发生器。通常又分为噪声信号发生器和伪随机信号发生器两类。噪声信号发生器主要用途为：在待测系统中引入一个随机信号，以模拟实际工作条件中的噪声而测定系统性能；外加一个已知噪声信号与系统内部噪声比较以测定噪声系数；用随机信号代替正弦或脉冲信号，以测定系统动态特性等。当用噪声信号进行相关函数测量时，若平均测量时间不够长，会出现统计性误差，可用伪随机信号来解决。

1.3设计任务及要求

1.性能指标

CC4060电源电压范围3V-15V；74HC74电源电压范围2V-6V

2．设计任务与要求（完成后需提交的文件和图表等）：

（1）利用数字电路设计一个秒信号发生器，根据设计指标选择电路形式，画出电路原理图；

（2）画出PCB图；

（3）估算原件的参数并选择元件，列出材料清单，利用万能板焊接元器件；

（4）拟定测试内容及步骤，并记录。

（5）写出总结报告。

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总结报告内容：电路形式选择，元器件的选择及参数估算，原理图，安装布线及材料清单，调试内容及步骤、记录，调试结果整理分析及设计调试的心得体会。报告不少于5000字。

3．安装调试要求

（1）安装时要仔细检查元器件和连接；

（2）进行元器件焊接；

(3) 对电路板进行调试。

第二章 秒信号发生器的组成和设计电路

2.1 秒信号发生器的组成

使用价格低廉的 32768HZ 晶体，配套 CC4060 电路，但是电压范围为 3 － 15V，静态电流随电压提高而上升，在 +5V 供电时，静态电流约 0.25 － 5uA，主要考虑的是在 3.0V 电池供电时的停振问题。而 CC4060 电路工作电压可以低一些。（本电路还可以输出其他标准频率的参考信号，印刷板上预留了 5 种频率输出信号的焊盘）。

2.2秒信号发生器的设计电路

秒信号发生器是利用CC4060和晶体振荡器两部分电路组成。其中CC4060有两部分电路一部分是14级分频器，其最高分频数为2048HZ;另一部分是由外电接电子表用石英晶体、电阻及电容构成振荡频率为32768Hz的振荡器；振荡器输出14级分频后在输出端Q13得到所需脉冲。由键盘输入所需要的延时时间，通过CC4060内部控制延时器所要求的延时

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时间。当外触发信号输入时，外延电路，延时器开始计数，当达到所设定的时间时延时器停止工作，同时输出一个脉冲信号，触发电路开始工作，输出信号。CC4060工作电路

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图一 秒信号发生器设计电路图

检验电路是否工作，可测量CC4060的9脚有无振荡信号输出。调整微调电容可校准振荡频率。

脉冲发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量，通常用晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得1Hz的秒脉冲。如晶振为32768 Hz，通过15次二分频后可获得1Hz的脉冲输出。

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第三章 CC4060的基本介绍

3.1核心元件CC4060的基本介绍

如图1所示电路是由14位二进制串行计数器/分频器和振荡器CC4060、BCD同步加法计数器C180构成的秒信号发生器。

电路中利用CC4060组成两部分电路。一部分是14级分频器，其最高分频数为16384；另一部分是由外接电子表用石英晶体、电阻及电容构成振荡频率为32768Hz的振荡源。振荡器输出级经14级分频后在输出端Q14上得到1/2S脉冲并送入由C180构成的二分频器，分频后在输出端Q1上得到秒基准脉冲。检验电路是否工作，可测得CC4060的9脚有无振荡信号输出。调整微调电容C1可校准振荡频率。

本电路中，14位二进制串行计数器/分频器和振荡器集成电路CC4060的输出端只有Q14端，剩余输出端可悬空。

其引脚图如图2所示。

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其功能表如下表所示。

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图二 CC4060引脚图

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3.2 74HC74的基本介绍

74HC74是一款高速CMOS器件，74HC74引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。74HC74遵循JEDEC标准no.7A。

74HC74是双路D 型上升沿触发器 ，带独立的数据（D）输入、时钟 （CP）输入、设置（SD）和复位（RD）输入、以及互补的Q和Q输出。

设置和复位为异步低电平有效，且不依赖于时钟输入。74HC74数据输入口的信息在时钟脉冲的上升沿传输到Q口。为了获得预想中的结果，D输入必须在时钟脉冲上升沿来临之前，保持稳定一段就绪时间。时钟输入的施密特触发功能使得电路对于缓慢的脉冲上升

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和下降具备更高的容差性。

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74HC74引脚图

74HC74真值表

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第四章 秒信号发生器的安装调试

4.1 器件的筛选检测

判断质量是否良好。对于电路的集成器件CC4060、石英晶体振荡电路分立元件R、C及万用表的筛选，用测量电阻予以定性的检测筛选，其方法是：用万用表测量石英晶体振荡器上的正、反向电阻值，正常均为无穷大，若测石英晶体振荡器有一定阻值或为0，则说明该石英晶体振荡器已漏电或击穿损坏。

4.2 晶体及其负载匹配

晶振以高频率稳定性广泛应用于计算机、钟表等要求频率稳定性高的设备中。其中主要参数有标称频率、负载电容、激励电平、工作温度范围及温度频差等。其中以负载电容对其工作正常影响最大。在实际使用中，许多人选择晶振时往往仅注意晶振的额定频率值，而忽视了晶振的负载电容大小。所以即使在使用中选择了符合标称的晶振，但若果该晶振的负载电容与电路提供的电容不匹配，就会影响晶振的起振或导致振荡频率的偏移，从而出现问题。

4.3 调试出现的问题

只要安装无误，所有器件无质量问题，一般装好调试即可成功。但本电路调试若出现问题：输出脉冲偏移，且无论如何调试电容C1,都不能校准振荡频率，有时甚至整个电路停止工作。为了找出问题所在先去掉CC4060的外围振荡元件R1C1C2及晶振电路，直接由信号发生器向CC4060提供一定频率的方波脉冲；测试发现，电路工作情况，若电路工作良好，说明分频计数电路本身无问题，所以问题就可能出在晶体为核心的震荡电路上，然后对晶体振荡电路进行检测，找出问题所在。

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第五章 结束语

经过几周的制作我的课题——秒信号发生器已经做了出来，一开始感觉这样的东西挺简单的，只要找到资料就会很容易的制作出来，但当我真正的操作起来才发现还有好多的问题。

这次的课题设计还让我体会到了理论与实际相结合的重要性，如果你只注重理论学习而不去锻炼自己的实践经验，是永远不能把事情做好的，从理论中得出结论，用实践锻炼自己，这才是重要的。同时这次的设计让我也学到了一些书本上没有的知识，提升了我独立思考能力。还有就是让我熟练的对Protel99se、等软件的运用，总之这次设计让我深刻地学会了许多东西，也温习了许多以前的知识。

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致谢

三年一个轮回，三年前，我们随着中奥的落幕而走进我们的大学，而四年后的如今要迎来世界杯的时刻我们又要离开，满是不舍与依恋却注定要走。

毕业论文正代表着大学的终结，完成它既有一种收获感，又有一种失落感，可无论如何它代表着我四年的努力，代表了我四年的历程。当它终于完工的时候，我不禁想起了很多人，很多事，尤其是辛勤培养我的老师们，谢谢你们！

感谢我的论文导师孟兆坤老师，感谢孟老师在我的论文完成过程中给与的指导与帮助，让我得以顺利地完成论文。感谢传授我知识的每一位老师，马上就要走出校门，走上工作岗位，我将带着你们所传授的技能去打拼，去奋斗，多谢你们！

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参考文献 第13页

［1］李朝青.PC机及单片机数据通信技术［M］.北京：北京航空航天大学出版社 ［2］王秉钧.通信系统［M］.西安：西安电子科技大学出版社

［3］赵曙光，李增烈.具有记忆功能的呼叫系统［J］电子科技出版社 ［4］曾志刚，钱亚生.现代通信原理［M］.北京：清华大学出版社

［5］沈伟慈.西安电子出版社的. 通信电路，2009

［6］张双庆. 电子元器件的选用与检测[M]..北京机械工业出版社，2003 ［7］电子制作，19xx年03期

［8］杨邦文. 实用信号产生电路200例[M]..北京电子工业出版社.，1998 ［9］电子技术应用，19xx年08期

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