请问,为什么石英表的振荡频率一定要设成32.768HKz?
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许多晶体具有压电效应,对晶体施压造成形变就会在晶体两端表面产生电场。反之,对晶体通电,晶体会发生形变。
同时,每种物体都有其固有振动频率。这与物体的材质、形状等因素有关。当外部振动与物体振动固有频率相同,物体的共振幅度最大。
因此,对石英晶体施加电场,晶体会发生形变。当电场变化频率与晶体固有频率相同,晶体振动最大,同时,晶体形变所产生的电场强度最大。
由于形状相同的同种晶体固有振动频率相同,我们就可以通过统计这个晶体的振动次数来计时。由于数字电路采用二进制,如果振动频率恰好是2的整数次方,就可以用很简单的数字电路输出频率为1,即每秒一次的电压波形,进而驱动马达使得秒针转动。如果采用其它振动频率,就要设计较为复杂的数字电路来将其转换为一秒的时长。
在电子表不长的历史上,曾采用过许多种晶体振荡频率。晶体振荡频率越高,计时越精准,但成本也越高。经过演变,形成了晶体振荡频率为32768Hz即2的15次方的标准。这种频率的晶体被大量制造,成本极低,对于普通电子表来说也足够精确。当然,为了满足各种需求,其它振荡频率的晶体也有制造,但由于成本、产量等种种原因,未能大规模应用到电子表中。
这要从多个方面讲述。
一、首先从GP(Giraro-Perregux)芝伯表说起。芝柏表总公司于1791年始创,从在日内瓦开业的第一天,直到今时今日,GP芝柏的大门永远没有关闭过,对钟表制造贯彻始终,无疑是世上历史最为悠久的钟表公司之一。两个多世纪以来,有赖于背后无数超卓的制表工匠,芝柏表创意源源不断,使其优良的制表传统得以发扬光大,终于达到今天举世推崇的地位。芝柏是少数几家自己做机芯的厂家之一,芝柏的机芯,通过了最严峻的品质控制。芝柏设计完成的新机芯,当然首先用在自己的表上,日后才供应给其它商业伙伴。而且,有机会使用芝柏机芯的厂家,一定是制造高质素手表的名牌,像江诗丹顿、卡地亚、伯爵和Bvlgari等。
1966年,芝柏成功研究及制造了世界上第一枚高频率的机械机芯,它的平衡摆轮每小时可以摆动36000次。1969年这家表厂设计和生产了一枚石英机芯,振荡频率32768赫兹,成为所有石英表被国际接受的唯一标准,包括在亚洲生产的东施效颦者。这个标准频率,可以说是技术上的一个重大突破。
可以说,是芝柏在钟表业的地位,奠定了一个频率标准。
二、石英电子表的振荡频率为32768Hz,要比普通快摆机械表每秒3Hz的频率高1万倍,其抗干扰性能有了大幅度提高(假设每秒有一个干扰的话,石英的误差仅1/32768)。而更重要的是,石英钟的石英振荡器多数采用具有较好温度频率特性的4.19MHz和32768Hz石英谐振器,使得频率漂移很小。
一般石英手表使用的是X+5°切型、弯曲振动模式、频率为32768Hz的音叉形石英谐振器。它的体积小,温度拐点(在拐点附近频率随温度的变化最小)选在常温。石英钟常用的是AT切型、厚度切变振动模式、频率为4.194304MHz的双凸透镜形石英谐振器。它的温度特性好,能适应室内外温度变化较大的环境。
当采用温度补偿技术时,可使表的走时误差缩小到5秒/月甚至5秒/年。
三、手表、时钟及其它的定时器所使用的频率都是2的整幂数,这是从二进制电路考虑的。32768是2的15次方,若将32768除以2,重复十五次即得1。在时计的IC中,只要将32.768KHz(代表石英晶体每秒振荡32768次)的输入端加入15个除以2的回路,即可得秒信号。早期的石英表使用8192Hz(8KHz)的石英振荡器,后来为了追求精准,计时的频率由8192Hz(8KHz)—直提高到65536Hz(64KHz)。业界最后发现,32KHz即可满足一般对时间精准度的要求,而更高的频率必将增加分频电路的级数,使集成电路成本、体积和耗电等指标过大,所以32.768KHz便成了广泛被使用之计时频率。
是32.768k Hz
32768=2^15,刚好是2的整次幂,便于二进制处理.
现在也有很多别的了,比如10M 11.0592M 12M等.
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