石英表实际上是利用石英晶体来计时的。
石英表为何能如此精准？更宽泛地说，什么是石英表？来了解一下石英为何是如此出色的计时元件吧。
20世纪70年代，“石英表”作为最新的高科技小玩意儿横空出世。最初，这些表采用红色LED显示屏，在美国售价约为500美元。从那以后，石英表不断发展，其时间显示方式变为LCD（液晶显示屏）或者传统的机械表（时针和分针）走时方式，价格也大幅下降。
在盒装麦片里发现免费赠送的石英表也并不罕见！你可能会在超市里看到玫瑰石英（一种美丽的粉色石英）被用于廉价的水晶制品和美容滚轮。
石英机芯出现之前
发条手表本身就是一项了不起的技术！它是自14世纪末开始的持续研发工作的一部分[来源：加兰蒂（Galanti）]。多年来，不同的创新使机械表变得更小、更薄、更可靠、更精准，甚至出现了自动上弦功能。
如今发条手表中的部件已经存在了几个世纪：
- 一个提供动力的发条。
- 某种摆动物体来提供时基。
- 两根或更多指针。
- 表盘上有刻度的表盘。
- 齿轮，用于将摆动物体的滴答速率减慢，并将摆动物体和发条与表盘上的指针连接起来。
查看《摆钟的工作原理》来了解这些不同部件的描述。
到20世纪60年代末，宝路华（Bulova）手表公司迈出了远离摆轮的第一步——它使用了一个维持音叉振动的晶体管振荡器[来源：宝路华]。这种手表以几百赫兹（Hz，每秒周期数）的频率嗡嗡作响，而不是滴答滴答地走！齿轮仍然将音叉的机械运动转换为指针的运动，但已经迈出了两大步：
- 用单一材料的谐振器（音叉）取代了摆轮和发条。
- 用电池取代了上弦的主发条。
20世纪60年代末的一家制表公司必然会寻求下一步发展——一种比音叉更能精准计时的技术。当时集成电路是非常新的技术，但价格正在迅速下降，晶体管的数量也在增加。
LED（发光二极管）也是新出现的技术。仍然有几个问题需要解决：找到一个新的计时元件，以及设计一种耗电量极低的集成电路，以便手表能依靠微小的内置电池运行。
石英技术
计时元件的选择不成问题。石英晶体在计时方面可能比音叉精准数千倍，而且石英晶体已经存在多年了。只需要选择晶体的类型和频率即可。困难在于选择能在足够低功耗下工作的集成电路技术。
多年来，石英晶体一直被常规用于为所有无线电发射机、无线电接收机和计算机提供精确频率。它们的精准度源于一系列惊人的巧合：石英——像大多数沙子一样是二氧化硅——不受大多数溶剂影响，在几百华氏度的温度下仍能保持晶体结构。
使其成为电子奇迹的特性是，当被压缩或弯曲时，它会在其表面产生电荷或电压。这是一种相当常见的现象，称为压电效应。同样，如果施加电压，石英会非常轻微地弯曲或改变形状。
如果用一块石英单晶磨成一个钟形，敲击后它会响几分钟。这种材料几乎不会损失能量。一个石英钟——如果其形状相对于晶轴方向正确——其表面会有一个振荡电压，而且振荡速率不受温度影响。如果用镀电极从晶体表面拾取电压，并通过晶体管或集成电路进行放大，就可以将其重新施加到钟上使其持续发声。
可以制造石英钟，但它不是最佳形状，因为太多能量会耦合到空气中。最佳形状是直棒或圆盘。只要长与宽的比例保持不变，直棒就具有保持相同频率的优势。
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），这不仅是因为尺寸，还因为从晶体频率分频到每秒几个脉冲用于显示的电路在更高频率下需要更多功率。功率是早期手表的一个大问题，瑞士人花费数百万美元试图推进集成电路技术，以便从更稳定的圆盘晶体产生的1到2兆赫兹（MHz）进行分频。
现代石英表现在使用低频棒状或音叉状晶体。通常，这些晶体由像集成电路一样镀覆的石英薄片制成，并通过化学蚀刻成型。
良好计时和一般计时之间的主要区别在于初始频率精度以及石英片相对于晶轴的切割角度精度。允许透过封装进入手表内晶体表面的污染物数量也会影响精度。
石英机芯的电子装置最初会放大晶体频率的噪声。这会构建或重新生成振荡——使晶体开始振动。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。
这些电路将晶体频率分频，然后将其转换为适合显示的正确格式。（查看《数字时钟的工作原理》以详细了解分频器和显示驱动器。）或者，在指针式石英表中，分频器产生每秒一个脉冲来驱动一个微型电动机，这个电动机与标准齿轮连接来驱动指针。
始终准时
石英表代表了精度、价格亲民和耐用性的非凡融合，自问世以来彻底改变了制表业。通过利用石英晶体的稳定振荡来测量时间，与机械表相比，石英表机芯具有无与伦比的精度。
它们依赖电池供电，活动部件极少，这不仅使它们在长时间内更可靠，而且大大降低了维护要求。随着技术的不断发展，石英表仍然是钟表创新精神的见证，将传统钟表的永恒魅力与现代电子设备的高效和精确结合在一起。
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