电压对于电子钟频率的影响

电子钟的电流波形

01 电子钟

普通的电子钟，使用 1.5V 5号电池。平均工作电流在150微安。电流波形为 33毫秒，峰值为8mA 的脉冲。下面对这种电子钟工作电压对其影响做些测量。

一、振荡频率

首先，拆卸下电子钟的核心。这是它内部的电路板。包括有牛屎芯片，晶体、电磁铁等。外接1.5V电源。测量它的工作电流波形。可以看到 1Hz 的电流脉冲波形。

利用示波器测量晶体振荡波形。测量一个晶体管脚对电路影响比较大，测量另外一个管脚，则可以看到比较稳定的振荡波形。振荡频率大约为 32kHz。

▲ 图1.1.1 电路板上晶体振荡波形

  利用 FA2频率计，测量电子钟晶体振荡频率。振荡频率为 32765.3Hz。测量频率过程降低了振荡波形幅值。

▲ 图1.1.2 晶体振荡频率

  下面看一下工作电压对于振荡频率的影响，在1.5V，振荡频率为 32765.336。工作电压降低到 1.25V，振荡频率为 32765.374，工作电压1.0V，振荡频率上升到 32765.432.工作电压提高到1.75V，振荡频率为 32765.284，工作电压2V，频率为 32756.288。电压2.5V，振荡频率为 32756.225Hz。

工作电压1.5V：32765.336Hz

工作电压1.25V：32756.379Hz

工作电压1.0V：32765.438Hz

工作电压1.75V：32765.308Hz

工作电压2.0V：32765.288Hz

工作电压2.5V：32765.225Hz

▲ 图1.1.3 工作电压与振荡频率

  可以看到，随着工作电压的升高，振荡频率下降。下面利用程序控制，再次测量工作电压从 0.9V，变化到 2.5V 对应的振荡频率。整体趋势是一样的，随着工作电压的下降，电子钟的振荡频率上升。

▲ 图1.1.4 工作电压与振荡频率

二、极限工作电压

测试电子钟极限工作电压。将工作电压从0.5V逐步提高到 1.0V，测量晶体振荡频率。可以看到当电压超过0.75V之后，晶体振荡频率达到了 32765。这说明模块最低工作电压需要大于0.75V。

▲ 图1.2.1 工作电压与振荡频率

下面测量一下电子钟最高工作电压，这种测量带有一定的危险，随着工作电压的提升，振荡波形了也变大了。下面从2.5V 逐步提升到 6V，测量电子钟晶体振荡频率，电路的工作电流也升高到 几个毫安，振荡频率的中心点逐步上升，基本上等于工作电压的一半。这是测量得到的 100个频率值。可以看到在开始的时候频率下降，超过3V之后，振荡频率变化比较复杂了。

▲ 图1.2.2 电压与工作频率

最后，为了测试电子钟究竟工作最高电压是多少，手工逐步增加电压，当超过 10V左右的时候，振荡停止了。此时芯片已经损坏。由此，大体上我们了解了芯片的工作电压范围。

※ 总  结 ※

本文对于电子钟工作电压的基本特性进行了测量。在 0.75V到3V之间，电子钟的时钟频率随着工作电压逐步下降。也就是随着电池工作电压下将，电子钟反而会越走越快。

参考资料

[1]电子钟的电流波形: https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/134091593