由： 道格拉斯·德怀尔

石英晶体来计时。他们怎么能这么准确？了解为什么石英是如此出色的计时员。查看令人惊叹的时计图片。" src="https://supp.iczoom.com/images/public/202302/1677464699941001268.jpg" width="290" height="244"/>

　　石英表实际上使用石英晶体来计时。他们怎么能这么准确?了解为什么石英是如此出色的计时员。看 令人惊叹的时计图片.在 1970 年代，“石英表”作为最新的高科技产品突然出现。最初，这些手表是红色的 发光二极管 显示器，它们在美国的价格约为 500 美元。从那时起，石英表不断发展，以至于 液晶显示器 或者传统的机械(时针和分针)机芯显示时间，价格急剧下降。在麦片盒中免费赠送石英表的情况并不少见!你可能会看到 蔷薇石英 超市周围廉价水晶和美容滚筒中的美丽粉红色品种。

　　你有没有想过为什么它被称为 石英 看?或者为什么石英表比上链表准确得多?在本期 如何工作，您将了解称为石英晶体的惊人电子现象以及它如何形成石英表的核心!

　　在石英之前

　　这 上链腕表 本身就是一项了不起的技术!它是始于14世纪末的持续研发工作的一部分。多年来，不同的创新使上链腕表更小、更薄、更可靠、更准确，甚至自动上链!

　　您在当今的上链表中找到的组件已经存在了几个世纪：

　　一个 春天 提供电源

　　某种 摆动质量 提供时基

　　两个或更多 手

　　一 枚举表盘 在手表的表面

　　齿轮 从摆动质量的滴答声中减慢速度，并将质量和弹簧连接到表盘上的指针

　　看 摆钟的工作原理 以描述这些不同部分。

　　到 1960 年代末， 宝路华钟表公司 迈出了远离摆轮的第一步——它使用了 晶体管振荡器 保持了音叉。这款手表以数百赫兹(Hz，每秒周期数)嗡嗡作响，而不是滴答作响!齿轮和轮子仍然将音叉的机械运动转换为手的运动，但采取了两个主要步骤：

　　用单一材料谐振器替换摆轮和游丝： 音叉

　　用 电池

　　1960年代后期的一家制表公司必然会寻找下一步——一种比音叉更好的计时技术。 集成电路 当时非常新，但价格迅速下降，晶体管数量不断增加。 发光二极管 也是新来的。还有一些问题需要解决：寻找新的计时元件，并设计一种集成电路，该集成电路将使用很少的功率来使手表使用微小的内部电池运行。

　　石英晶体

　　定时元件的选择没有问题。石英晶体在计时方面可能比音叉好数千倍，而石英晶体已经存在多年。只需要选择晶体的类型和频率。困难在于选择能够充分发挥作用的集成电路技术 低功耗.

　　石英晶体已经经常使用多年，为所有人提供准确的频率 收音机 发射器、无线电接收器和 计算机.它们的准确性来自一组惊人的巧合：石英 - 这是 二氧化硅 像大多数沙子一样 - 不受大多数溶剂的影响，并且在数百华氏度下保持结晶。使其成为电子奇迹的特性是，当压缩或弯曲时，它会产生电荷或 电压 在其表面上。这是一种相当普遍的现象，称为 压电效应.同样，如果 电压 应用时，石英会非常轻微地弯曲或改变其形状。

　　如果 钟 通过研磨石英的单晶晶体成型，敲击后会响起几分钟。材料中几乎没有能量损失。石英钟 - 如果形状在晶体轴的正确方向上 - 其表面将具有振荡电压，并且振荡速率不受温度的影响。如果晶体上的表面电压用电镀电极拾取并由晶体管或集成电路放大，则可以将其重新施加到钟上以保持其响铃。

　　可以制作石英钟，但它不是最好的形状，因为太多的能量耦合到空气中。最好的形状是 直杆 或 磁盘.条形具有保持相同频率的优点，前提是长度与宽度的比率保持不变。石英棒可以很小，并且以相对较低的频率振荡 - 手表通常选择32千赫兹(KHz)，不仅因为尺寸，还因为从晶体频率划分到每秒几个脉冲的电路需要更多的功率用于更高的频率。功率对早期的手表来说是一个大问题，瑞士人花费数百万美元试图引入集成电路技术，以将更稳定的圆盘晶体产生的频率从1 MHz划分到2 MHz。

　　现代石英表现在使用低频条形或音叉形水晶。通常，这些晶体由像集成电路一样镀层的石英薄片制成，并经过化学蚀刻以形成形状。良好计时和无差别计时之间的主要区别在于初始频率精度和石英片相对于结晶轴的切割角度精度。的金额 污染 即允许通过封装到达手表内部的水晶表面也会影响精度。

　　手表的电子设备最初会放大晶体频率的噪声。这将构建或再生为 振荡 ——它开始水晶铃声。然后，手表晶体振荡器的输出被转换为适合数字电路的脉冲。这些将晶体的频率划分下来，然后将其转换为适当的显示格式。(见 数字时钟的工作原理 有关分隔器和显示驱动程序的详细讨论。或者，在带指针的石英手表中，分隔器产生一秒钟的脉冲，驱动微小的 电动机，并且该电机连接到标准齿轮以驱动手。