由： 道格拉斯·德懷爾

石英晶體來計時。他們怎么能這么準確？了解為什么石英是如此出色的計時員。查看令人驚嘆的時計圖片。" src="https://supp.iczoom.com/images/public/202302/1677464699941001268.jpg" width="290" height="244"/>

　　石英表實際上使用石英晶體來計時。他們怎么能這么準確?了解為什么石英是如此出色的計時員。看 令人驚嘆的時計圖片.在 1970 年代，“石英表”作為最新的高科技產品突然出現。最初，這些手表是紅色的 發光二極管 顯示器，它們在美國的價格約為 500 美元。從那時起，石英表不斷發展，以至于 液晶顯示器 或者傳統的機械(時針和分針)機芯顯示時間，價格急劇下降。在麥片盒中免費贈送石英表的情況并不少見!你可能會看到 薔薇石英 超市周圍廉價水晶和美容滾筒中的美麗粉紅色品種。

　　你有沒有想過為什么它被稱為 石英 看?或者為什么石英表比上鏈表準確得多?在本期 如何工作，您將了解稱為石英晶體的驚人電子現象以及它如何形成石英表的核心!

　　在石英之前

　　這 上鏈腕表 本身就是一項了不起的技術!它是始于14世紀末的持續研發工作的一部分。多年來，不同的創新使上鏈腕表更小、更薄、更可靠、更準確，甚至自動上鏈!

　　您在當今的上鏈表中找到的組件已經存在了幾個世紀：

　　一個 春天 提供電源

　　某種 擺動質量 提供時基

　　兩個或更多 手

　　一 枚舉表盤 在手表的表面

　　齒輪 從擺動質量的滴答聲中減慢速度，并將質量和彈簧連接到表盤上的指針

　　看 擺鐘的工作原理 以描述這些不同部分。

　　到 1960 年代末， 寶路華鐘表公司 邁出了遠離擺輪的第一步——它使用了 晶體管振蕩器 保持了音叉。這款手表以數百赫茲(Hz，每秒周期數)嗡嗡作響，而不是滴答作響!齒輪和輪子仍然將音叉的機械運動轉換為手的運動，但采取了兩個主要步驟：

　　用單一材料諧振器替換擺輪和游絲： 音叉

　　用 電池

　　1960年代后期的一家制表公司必然會尋找下一步——一種比音叉更好的計時技術。 集成電路 當時非常新，但價格迅速下降，晶體管數量不斷增加。 發光二極管 也是新來的。還有一些問題需要解決：尋找新的計時元件，并設計一種集成電路，該集成電路將使用很少的功率來使手表使用微小的內部電池運行。

　　石英晶體

　　定時元件的選擇沒有問題。石英晶體在計時方面可能比音叉好數千倍，而石英晶體已經存在多年。只需要選擇晶體的類型和頻率。困難在于選擇能夠充分發揮作用的集成電路技術 低功耗.

　　石英晶體已經經常使用多年，為所有人提供準確的頻率 收音機 發射器、無線電接收器和 計算機.它們的準確性來自一組驚人的巧合：石英 - 這是 二氧化硅 像大多數沙子一樣 - 不受大多數溶劑的影響，并且在數百華氏度下保持結晶。使其成為電子奇跡的特性是，當壓縮或彎曲時，它會產生電荷或 電壓 在其表面上。這是一種相當普遍的現象，稱為 壓電效應.同樣，如果 電壓 應用時，石英會非常輕微地彎曲或改變其形狀。

　　如果 鐘 通過研磨石英的單晶晶體成型，敲擊后會響起幾分鐘。材料中幾乎沒有能量損失。石英鐘 - 如果形狀在晶體軸的正確方向上 - 其表面將具有振蕩電壓，并且振蕩速率不受溫度的影響。如果晶體上的表面電壓用電鍍電極拾取并由晶體管或集成電路放大，則可以將其重新施加到鐘上以保持其響鈴。

　　可以制作石英鐘，但它不是最好的形狀，因為太多的能量耦合到空氣中。最好的形狀是 直桿 或 磁盤.條形具有保持相同頻率的優點，前提是長度與寬度的比率保持不變。石英棒可以很小，并且以相對較低的頻率振蕩 - 手表通常選擇32千赫茲(KHz)，不僅因為尺寸，還因為從晶體頻率劃分到每秒幾個脈沖的電路需要更多的功率用于更高的頻率。功率對早期的手表來說是一個大問題，瑞士人花費數百萬美元試圖引入集成電路技術，以將更穩定的圓盤晶體產生的頻率從1 MHz劃分到2 MHz。

　　現代石英表現在使用低頻條形或音叉形水晶。通常，這些晶體由像集成電路一樣鍍層的石英薄片制成，并經過化學蝕刻以形成形狀。良好計時和無差別計時之間的主要區別在于初始頻率精度和石英片相對于結晶軸的切割角度精度。的金額 污染 即允許通過封裝到達手表內部的水晶表面也會影響精度。

　　手表的電子設備最初會放大晶體頻率的噪聲。這將構建或再生為 振蕩 ——它開始水晶鈴聲。然后，手表晶體振蕩器的輸出被轉換為適合數字電路的脈沖。這些將晶體的頻率劃分下來，然后將其轉換為適當的顯示格式。(見 數字時鐘的工作原理 有關分隔器和顯示驅動程序的詳細討論。或者，在帶指針的石英手表中，分隔器產生一秒鐘的脈沖，驅動微小的 電動機，并且該電機連接到標準齒輪以驅動手。