有一个天津产的“长城”牌石英挂钟机械轮系不“走”,但秒针会微微抖动。经检查分析,确认CMOS集成电路损坏,本人将电子电路巧妙组合起来,修复了“死钟”,现在运行正常,准确如新。
故障分析
图1是这种石英钟的原理方框图及波形图。高稳定度的石英振荡器保证走时的精度。振荡器输出的信号经分频、功放,形成对称的秒脉冲,向步进电机定子线圈提供如图中所示的驱动脉冲,使转子齿轮以每秒180°的速度旋转。

图2是这种石英钟的电路图。对这台“死钟”检查时,实际测得IC第3脚每2秒输出一个正脉冲,幅度大约为0.8V。IC第5脚无输出,电机线圈上的波形见图3,显然比图1所示的标准波形少了一系列负向脉冲。


由此可断定,该钟的振荡电路没问题,故障出在IC内部的功放级。它仅输出正向脉冲;故只能使转子齿轮在“死点”上微微抖动,秒针也就随之抖动。
修复办法
由上述分析得知,如能在2秒的周期内,使步进电机定子线圈得到一正一负的对称方波,并且幅度足够,就可以正常运转。据此,设计出了图4的电路。

该电路工作原理如下:原线路IC第3脚输出信号(波形见图3)经R\(_{2}\)送至BG1基极,当正脉冲(>0.7V)到来时,BG\(_{1}\)导通。由于BG2基极与BG\(_{1}\)集电极同电位,都近似于0伏,故BG2截止。此时由原机1.5V电池向步进电机线圈供电,B端为正、A端为负。当BG\(_{1}\)基极输入低电平时,BG1截止,BG\(_{2}\)通过R1获得偏置而导通,由3V辅助电源向步进电机的线圈供电,B端为负、A端为正。BG\(_{2}\)导通瞬间,D1的正向压降又迫使它迅速转为截止,这就减小了脉冲宽度,降低了电源消耗。步进电机线圈上实际电压波形如图5所示。

这样就实现了在每2秒的周期内,步进电机定于得到一组双向脉冲,虽不很对称,但它作用的结果,仍然是每2秒钟使转子旋转一圈,通过机械传动,使秒针走两格,恢复了时钟的功能。
元件与装配
该电路对元器件无特殊要求。BG\(_{1}\)、BG2选用3DG、3DK或3DX型晶体管,β为50左右。D\(_{1}\)为2CP型硅二极管。考虑到BG2导通时的饱和压降约0.4V,D\(_{1}\)导通时的正向压降约0.6V,二者加起来为1V左右,辅助电源选用3V是合适的。
将原印制板上IC第3、5脚与定子线圈连接的铜箔割断,其它不动。再将定子线圈接入辅助电路。该辅助电路仅五个元件,不用印制板装配,将元件本身的引线相互联接,然后封固在表壳后面的空间内,用细导线同原机印制板相连即可。(詹永丰)