В настоящее время выпускается множество моделей настенных электронно-механических кварцевых часов с шаговым двигателем. В них, как правило, используется бескорпусная интегральная микросхема - генератор/делитель с внешним кварцевым резонатором, залитая черным компаундом. Однажды она вышла из строя, другой такой найти не удалось, поэтому пришлось собирать ее аналог из дискретных компонентов. Рассмотрим структурную схему кварцевых часов.
Задающий генератор генерирует частоту 32768 Гц, определяемую внешним кварцевым резонатором BQ1. Обычно генератор содержит подстроечный конденсатор, посредством которого осуществляется точная установка частоты, от которой зависит точность хода часов. Сигнал с выхода генератора подается на делитель частоты с коэффициентом деления 216, так что на его выходе имеется сигнал с частотой 0,5 Гц (иными словами - один перепад в секунду).
Сигнал с выхода делителя поступает на выходной каскад, который управляет шаговым двигателем. Выходной каскад представляет собой мостовую схему из четырех ключей, посредством которой периодически изменяется направление протекания тока через обмотку шагового двигателя.
Чтобы передвинуть вал шагового двигателя, двигающего секундную стрелку, на одну позицию, необходимо подать в его обмотку импульс одной полярности, затем - другой, чтобы по обмотке сначала шел ток от начала к концу, а потом - от конца к началу.
Направление магнитного потока в магнитопроводе двигателя меняется на противоположное, и этот перепад, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита ротора, передвигает последний на одну позицию. Далее процесс периодически повторяется.
Задающий генератор и делитель можно выполнить различными способами. Принципиальная схема кварцевых часов с генератором и делителем на микросхемах серии 564 изображена на рис. 2. Задающий генератор собран по традиционной схеме на основе КМОП - инвертора, охваченного обратной связью на элементах DD1.1, R1, R2, С1, С2, Q1. Кварцевый резонатор Q1 имеет частоту 32768 Гц.
Через буферный элемент D1.2 опорный сигнал поступает на тактовый вход счетчика D2 типа 564ИЕ10. Микросхема ИЕ10 содержит два четырехразрядных счетчика. На схеме счетчики включены каскадно (последовательно), так что общий коэффициент деления составляет величину 21в. Прямой и инверсный (получающийся с помощью инвертора D1.3) сигналы с выхода последнего счетчика через токоограничительные резисторы R3, R4 поступают на выходной каскад, собранный на транзисторах VT1 - VT4.
