手表主要分為機(jī)械表、石英表，石英表的英文是quartz watch。 將石英晶體運(yùn)用在鐘表上是一種現(xiàn)代的發(fā)明。第一只石英表在1969年首度出現(xiàn)。在這一年，日本的精工公司發(fā)現(xiàn)了如何將石英制成音叉的方法。第一個(gè)進(jìn)入生產(chǎn)石英手表是精工35平方天文學(xué)，...發(fā)布于1957年由漢密爾頓鐘表公司的蘭開斯特，賓夕法尼亞州。
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石英表如何運(yùn)作
和音叉會(huì)循某種規(guī)律振動(dòng)一樣，當(dāng)石英晶體受到電池電力影響時(shí)，它也會(huì)產(chǎn)生規(guī)律的振動(dòng)。
石英晶體每秒的振動(dòng)次數(shù)高達(dá)32768次，我們可以設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易的電路來(lái)計(jì)算它振動(dòng)的次數(shù)，當(dāng)它數(shù)到32768次時(shí)，電路會(huì)傳出訊息，讓秒針往前走一秒。
因?yàn)槭⒌恼駝?dòng)相當(dāng)規(guī)律，即使是便宜的石英表，一天之內(nèi)的誤差率也不會(huì)超過(guò)1秒。
大量生產(chǎn)
石英晶體的應(yīng)用使得手表可以大量生產(chǎn)，不但生產(chǎn)速度比以前快很多，價(jià)格也隨之下降。每年約可制造5億只手表，足以供應(yīng)全球使用。
原理
石英表也可叫做“水晶振動(dòng)式電子表”，因?yàn)樗抢盟?ldquo;發(fā)振現(xiàn)象”。
當(dāng)水晶接受到外部的加力電壓，就會(huì)有變形及伸縮的性質(zhì)，相反，若壓縮水晶，便會(huì)使水晶兩端產(chǎn)生電力;這樣的性質(zhì)在很多結(jié)晶體上也可見到，稱為“壓電效果”。
石英表就是利用周期性持續(xù)“發(fā)振”的水晶，為我們帶來(lái)準(zhǔn)確的時(shí)間。
首先，將石英表內(nèi)的水晶片上加電，水晶便會(huì)以32768赫茲的周波數(shù)，正確地振動(dòng);然后必須將此頻率化成1Hz(電流一秒間的一次變化)的信號(hào)電流周波數(shù)。
再增加些信號(hào)的幅度(由于因振動(dòng)而產(chǎn)生的電流甚弱)，跟著些信號(hào)電流再發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)子齒輪，表上的秒針便會(huì)隨之發(fā)動(dòng)。
之后分針，時(shí)針的跳動(dòng)則關(guān)乎于機(jī)械結(jié)構(gòu)上的原理，如：秒針跳動(dòng)60下，分針便會(huì)跳一下。
所有石英表都裝有一粒電池。它為一塊集成電路和一個(gè)石英諧振器提供能量，每秒振動(dòng)32768 次。還有比這更快的。集成電路是表的“大腦”。它控制著石英諧振器的振動(dòng)，并起著分頻器的作用。32768次振動(dòng)被對(duì)半分割15次，以達(dá)到每秒產(chǎn)生一次脈沖。 有了一秒這個(gè)時(shí)間的“原材料”，就能驅(qū)動(dòng)鐘表。
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元件結(jié)構(gòu)
一、CMOS集成電路
石英表的集成電路，全名為互補(bǔ)型金屬一氧化物一半導(dǎo)體集成電路(Complementary Metal oxide -Semiconductor)縮寫成CMOS。它控制了電子表的所有功能。集成電路晶片面積約有10平方毫米，用金線或鋁線點(diǎn)焊而接到電路板的引線上再加黑色封膠保護(hù)。這種集成電路的特點(diǎn)是集成度高，就是很小面積的硅片始容得下數(shù)千個(gè)晶體管，并且耗電極低。根據(jù)半導(dǎo)體過(guò)去質(zhì)景的記錄，在合理使用的情況下，集成電路損壞的機(jī)會(huì)很小，壽命應(yīng)該是很長(zhǎng)的?，F(xiàn)在見到的電子表集成電路損壞，絕大部分都是由于使用時(shí)受外界(水汽、靜電等)破壞引起。
二、液晶顯示器(Liquid Crystal DIsplay)
一般認(rèn)為物質(zhì)只有固體、液體和氣體三種狀態(tài)。這種看法并不完全正確，特別是對(duì)某些有機(jī)物來(lái)說(shuō)，由固體變?yōu)橐后w并不是簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)變，而要經(jīng)過(guò)一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的轉(zhuǎn)變過(guò)程。例如，有機(jī)物在16℃時(shí)熔化，76℃時(shí)變成完全澄清的液體。此時(shí)，一方面具有液體的流動(dòng)性，同時(shí)又具有液晶體的性質(zhì)，即晶體所具有的光學(xué)特性和晶體電學(xué)特性，因此它是介于固體和液體之間的一種中問(wèn)敞態(tài)，故稱液晶體。液晶體一般由樟狀柱形對(duì)稱分子。
石英表顯示屏三、石英振子
石英，是一種氧化硅結(jié)晶體(Slicon Oxide)可分為人造晶體和天然晶體兩種，由于天然晶體古柏雜質(zhì)，所以電子表一般采用人造晶體。石英有這樣的特點(diǎn);當(dāng)在晶體上施加電氣時(shí)，晶體便產(chǎn)生機(jī)械變形，當(dāng)在晶體上施加壓力時(shí)，它便變形產(chǎn)生電氣。這種現(xiàn)象叫做石英的壓電效應(yīng)。因它具有這種特性而且振蕩頻率高而穩(wěn)定，所以，被視為理想的振蕩器件而應(yīng)用于電子表中。由于采用了石英晶體振蕩子代替擺輪，使得電子表比機(jī)械表的走時(shí)精度提高了千百倍。
四、微調(diào)電容
微調(diào)電容與石英振子等組成電子手表的振蕩電路，調(diào)節(jié)此電容的容量可以改變振蕩頻率，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的32768Hz。微調(diào)電容無(wú)論微調(diào)電容還是振蕩電容，容量越小，頻率越高。說(shuō)明，假定開始時(shí)動(dòng)片與定片金屬部分剛好對(duì)正，即0。這時(shí)電容量最大(3 5PF)，而頻率最低。相對(duì)角度改變到某一點(diǎn)時(shí)，頻率剛好為32768H正點(diǎn)，再到到最小電容5PF，這時(shí)頻率相對(duì)亦為最高，這樣循環(huán)改變，在實(shí)際調(diào)整時(shí)，變化當(dāng)然不一定如理想曲線，但只要它出現(xiàn)有32768H.的調(diào)正點(diǎn)，使可達(dá)到調(diào)校的目的。
五、升壓，穩(wěn)壓與振蕩電容
升壓、穩(wěn)壓與振蕩電容部是陶瓷小電容，陶瓷介質(zhì)與銀一鈀電極層 迭合而成電容。瑞士手表用于升壓與穩(wěn)壓的電容，其數(shù)值因CMOS同而使用0.2uf，0.0147uf或0.1uf的電表。振蕩電容又名補(bǔ)償電容，因不同的振子負(fù)荷電容而使用不同數(shù)值。負(fù)荷電容CL為10.5PF的振子;振蕩電容為18PF，CL為12.5PFe的振子，振蕩電容虛選27PF。有些CMOS品片上已有內(nèi)接振蕩電容，只要選取合適振子，便不用外加振蕩電容。
石英表的優(yōu)缺點(diǎn)
石英是一種氧化物，成分為二氧化硅(SiO2)，石英置于震蕩電路里會(huì)震動(dòng)，在特定的條件下，它會(huì)將其自身的頻率傳遞到電路中，若將這種特性應(yīng)用于石英機(jī)芯，透過(guò)石英震蕩器可將電能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)利用機(jī)械化設(shè)備大量生產(chǎn)電路板，再配以電阻及電容，即可完成其機(jī)芯，再裝上表殼、玻璃及表帶，一只石英表即粗略的組裝完成，它的好處是準(zhǔn)確、重量輕及保養(yǎng)較容易;缺點(diǎn)是：一般石英電池壽命只有一兩年，常需更換，再者是利用石英振蕩的手表，常使用了五～八年后石英振蕩會(huì)衰退，相對(duì)的準(zhǔn)確度會(huì)降低，此時(shí)便需換裝，但由于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)達(dá)，人工費(fèi)用高漲，用人工來(lái)?yè)Q裝眾多細(xì)小的零件太不符合成本，所以石英表若出現(xiàn)大故障，通常原廠皆會(huì)要求直接換一個(gè)新的機(jī)芯。
