由： 道格拉斯·德懷爾

石英晶體來(lái)計(jì)時(shí)。他們?cè)趺茨苓@么準(zhǔn)確？了解為什么石英是如此出色的計(jì)時(shí)員。查看令人驚嘆的時(shí)計(jì)圖片。" src="https://supp.iczoom.com/images/public/202302/1677464699941001268.jpg" width="290" height="244"/>

　　石英表實(shí)際上使用石英晶體來(lái)計(jì)時(shí)。他們?cè)趺茨苓@么準(zhǔn)確?了解為什么石英是如此出色的計(jì)時(shí)員?？?令人驚嘆的時(shí)計(jì)圖片.在 1970 年代，“石英表”作為最新的高科技產(chǎn)品突然出現(xiàn)。最初，這些手表是紅色的 發(fā)光二極管 顯示器，它們?cè)诿绹?guó)的價(jià)格約為 500 美元。從那時(shí)起，石英表不斷發(fā)展，以至于 液晶顯示器 或者傳統(tǒng)的機(jī)械(時(shí)針和分針)機(jī)芯顯示時(shí)間，價(jià)格急劇下降。在麥片盒中免費(fèi)贈(zèng)送石英表的情況并不少見(jiàn)!你可能會(huì)看到 薔薇石英 超市周圍廉價(jià)水晶和美容滾筒中的美麗粉紅色品種。

　　你有沒(méi)有想過(guò)為什么它被稱為 石英 看?或者為什么石英表比上鏈表準(zhǔn)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(xiàn)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(xiàng)了不起的技術(shù)!它是始于14世紀(jì)末的持續(xù)研發(fā)工作的一部分。多年來(lái)，不同的創(chuàng)新使上鏈腕表更小、更薄、更可靠、更準(zhǔn)確，甚至自動(dòng)上鏈!

　　您在當(dāng)今的上鏈表中找到的組件已經(jīng)存在了幾個(gè)世紀(jì)：

　　一個(gè) 春天 提供電源

　　某種 擺動(dòng)質(zhì)量 提供時(shí)基

　　兩個(gè)或更多 手

　　一 枚舉表盤 在手表的表面

　　齒輪 從擺動(dòng)質(zhì)量的滴答聲中減慢速度，并將質(zhì)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(yuǎn)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(shù)百赫茲(Hz，每秒周期數(shù))嗡嗡作響，而不是滴答作響!齒輪和輪子仍然將音叉的機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為手的運(yùn)動(dòng)，但采取了兩個(gè)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(huì)尋找下一步——一種比音叉更好的計(jì)時(shí)技術(shù)。 集成電路 當(dāng)時(shí)非常新，但價(jià)格迅速下降，晶體管數(shù)量不斷增加。 發(fā)光二極管 也是新來(lái)的。還有一些問(wèn)題需要解決：尋找新的計(jì)時(shí)元件，并設(shè)計(jì)一種集成電路，該集成電路將使用很少的功率來(lái)使手表使用微小的內(nèi)部電池運(yùn)行。

　　石英晶體

　　定時(shí)元件的選擇沒(méi)有問(wèn)題。石英晶體在計(jì)時(shí)方面可能比音叉好數(shù)千倍，而石英晶體已經(jīng)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(fā)揮作用的集成電路技術(shù) 低功耗.

　　石英晶體已經(jīng)經(jīng)常使用多年，為所有人提供準(zhǔn)確的頻率 收音機(jī) 發(fā)射器、無(wú)線電接收器和 計(jì)算機(jī).它們的準(zhǔn)確性來(lái)自一組驚人的巧合：石英 - 這是 二氧化硅 像大多數(shù)沙子一樣 - 不受大多數(shù)溶劑的影響，并且在數(shù)百華氏度下保持結(jié)晶。使其成為電子奇跡的特性是，當(dāng)壓縮或彎曲時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生電荷或 電壓 在其表面上。這是一種相當(dāng)普遍的現(xiàn)象，稱為 壓電效應(yīng).同樣，如果 電壓 應(yīng)用時(shí)，石英會(huì)非常輕微地彎曲或改變其形狀。

　　如果 鐘 通過(guò)研磨石英的單晶晶體成型，敲擊后會(huì)響起幾分鐘。材料中幾乎沒(méi)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?yàn)樘嗟哪芰狂詈系娇諝庵?。最好的形狀?直桿 或 磁盤.條形具有保持相同頻率的優(yōu)點(diǎn)，前提是長(zhǎng)度與寬度的比率保持不變。石英棒可以很小，并且以相對(duì)較低的頻率振蕩 - 手表通常選擇32千赫茲(KHz)，不僅因?yàn)槌叽纾€因?yàn)閺木w頻率劃分到每秒幾個(gè)脈沖的電路需要更多的功率用于更高的頻率。功率對(duì)早期的手表來(lái)說(shuō)是一個(gè)大問(wèn)題，瑞士人花費(fèi)數(shù)百萬(wàn)美元試圖引入集成電路技術(shù)，以將更穩(wěn)定的圓盤晶體產(chǎn)生的頻率從1 MHz劃分到2 MHz。

　　現(xiàn)代石英表現(xiàn)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(jīng)過(guò)化學(xué)蝕刻以形成形狀。良好計(jì)時(shí)和無(wú)差別計(jì)時(shí)之間的主要區(qū)別在于初始頻率精度和石英片相對(duì)于結(jié)晶軸的切割角度精度。的金額 污染 即允許通過(guò)封裝到達(dá)手表內(nèi)部的水晶表面也會(huì)影響精度。

　　手表的電子設(shè)備最初會(huì)放大晶體頻率的噪聲。這將構(gòu)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(zhuǎn)換為適合數(shù)字電路的脈沖。這些將晶體的頻率劃分下來(lái)，然后將其轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)娘@示格式。(見(jiàn) 數(shù)字時(shí)鐘的工作原理 有關(guān)分隔器和顯示驅(qū)動(dòng)程序的詳細(xì)討論?；蛘?，在帶指針的石英手表中，分隔器產(chǎn)生一秒鐘的脈沖，驅(qū)動(dòng)微小的 電動(dòng)機(jī)，并且該電機(jī)連接到標(biāo)準(zhǔn)齒輪以驅(qū)動(dòng)手。