世界钟表史网上连载（三十九）——石英钟表（续）
（苏）ВНПипуныров 著 张遐龄 译
石英钟表(续)
多真空管石英钟 石英钟由下列基本单元组成：带有恒温器的主控振荡器、带有放大和输出级的分频器、供电元件和指针运动的电机械系统。在石英钟真空电子管振荡器里（图1），压电元件起控制振动系统的作用，如果从系统中断开石英振子，将导致振荡的停止。在这样振荡状态工作的振荡器，可以看成是带有两个振荡电路的普通真空电子管振荡器。石英振子接入三极管栅极和阴极之间的振荡器系统，是最早的石英稳定化振荡器系统之一。
交流电石英振荡器具有很高的频率(100kHz)，但拥有的能量却很小，这样可以直接驱动控制秒和分触点或指针机构的同步电机，因此，就产生了借助真空电子管放大器放大这个交流电的必要性，然后，在频率变压器（多谐振荡器）的帮助下，转变为低频——1000Hz电流。
石英振子在接入振动的真空电子管振荡器时，就把自己变成具有电感和电容的共振电路，就象通常在无线电技术中应用的一样。石英晶体与三极电子管的栅极连接。
为了保证工作在振荡状态的振荡器无阻尼振动，必须向它接入电动势源，并将这个能量传送给石英振子。图1为借助三极电子管将能量传送给石英振子图。
从阴极白热丝F飞出的电子，在通向阳极路程上经过电子管栅极G。在阴极和阳极P之间，控制栅极的存在，给了控制从阴极向阳极运动的电子流的可能性。电子流的强度与栅极电位有关，如果它有正电位，将帮助阳极吸引从阴极白热丝飞出的电子。所有通过栅极的电子，都参加组成阳极电流，它总的是增大了。相反，当栅极的负电压足够大时，阳极电流可能完全停止。栅极就自己的作用，类似于阀。
栅极和阴极之间的电位差确定栅极的电压。如果它不变，阳极电流是常量。如果由于压电效应的结果，从振动的石英晶体释放出的压电荷进入栅极，这些压电荷将使栅极变电位，因此，阳极电流也将变化，在阳极电路产生脉冲电流。
当压电荷沿绕组进入电容器C板时，产生一定频率的振动运动状态，频率的大小取决于电容的电感和电容。当这个频率和振荡电路LC频率相等时，在电容器板产生强烈的电振荡， 电容器的电位急剧地增加。
由于阳极电路和栅极电路有联系，振荡电路LC能量的减少完全得到了补偿。电振荡一直延续到阳极电池作用为止。通过振荡电路的用极电流变分量，在栅极产生变电压，已是由电子管放大了的。它以相反符号输到阳极P，它同栅极G一起组成附加电容，电荷从它通到振子。它们应具有相应的符号，这个条件是用将振荡电路LC的频率调整得比石英振子固有振动频率略高些的办法保证的。因为石英晶体是与栅极连接着，在它们之间通过阳极和栅极的电容有反馈，其频率接近石英固有频率，后者有可能调节自己的电源，类似摆控制擒纵机构冲量一样。
为了使石英振荡器和三极管振荡器的振动频率一样，它们的电路应当调整成石英振荡器频率的共振，因此，石英钟的振荡器是按平行共振电路装配成的。
图1所示的电路，就可以看成是完全由石英振子确定频率的交流电振荡器，如它是常量，那么，振荡交流电的频率也是常量，换句话说，将与石英机械应力共振是等量的。
石英片、环或条的稳定作用在于，当电子管振荡器频率偏移时，石英继续以自己固有频率振荡，类似摆，强迫电子管振荡器回到规定值频率。由于霰弹效应、电路元件和导线热现象，阴极发射变化，以及其他电子管振荡器存在波动，但由于石英的稳定作用，对振荡器振动频率影响很小。
处在高频电场中的石英振子，有能力稳定振荡器和维持被传送电波的频率不变，这在石英钟、出现很久以前就众所周知了，而且在无线电技术上广泛地应用。
代替上述简单的三极管电路，经常应用威茨统电桥线路图（图2），它表示在图的左边。石英晶体和可变电容在这个电容的一边上，在对边上接入钨丝灯泡，它对于所有频率来说是由唯一的一圈组成的电路，起纯电阻作用。在另外两个相对边上，有固定的和可变的电阻。当在电路里振动频率和石英固有振动频率一样时，电桥处于平衡状态，这样，石英晶体确定电桥电路的振动频率。调整得很好的石英振子，不允许突然的频率偏移大于1×10-10。特别是在用作标准时间的石英钟里，必须应用电桥系统。
对石英振子振动频率的分频，是为了得到比共同频率小n倍频率的振荡。在对初始频率(1OOkHz) 进行依次分频时，主要过渡阶段是1000Hz。
从100到1kHz分频，是用众所周知的变频器（多谐振荡器)或者分频器实现的，它是由与电路（图3）同步作用的三极管附加电路组成的。电子管电路非常好的性质是，它的作用很容易协调一致。这样，相互配合并且调整成同一频率的两个电路，作用起来是协调一致的。在这种情况下，电子管起带有放大器电阻的作用，因为第二只电子管的阳极与第一只的栅极连接，第一只电子管栅极电位这样或那样的变化，将传递给第二只电子管，象放大器的作用一样，之后，电流反馈给第一只电子管。这样不断循环，来保证石英振荡器的自激振荡。
除了组成自己的基本频率外，多谐振荡器还产生许多谐频，因此，它可能调整成基本频率为10kHz，而它的十倍谐振的频率将约是石英的频率 (100kHz)。当这个基本频率(1OkHz) 得到控制，并且由石英来维持时，那它可能与100kHz合拍。这样，有了降低到10kHz的频率，然后就可以重复作用，使10k
石英钟表(续)
多真空管石英钟 石英钟由下列基本单元组成：带有恒温器的主控振荡器、带有放大和输出级的分频器、供电元件和指针运动的电机械系统。在石英钟真空电子管振荡器里（图1），压电元件起控制振动系统的作用，如果从系统中断开石英振子，将导致振荡的停止。在这样振荡状态工作的振荡器，可以看成是带有两个振荡电路的普通真空电子管振荡器。石英振子接入三极管栅极和阴极之间的振荡器系统，是最早的石英稳定化振荡器系统之一。
交流电石英振荡器具有很高的频率(100kHz)，但拥有的能量却很小，这样可以直接驱动控制秒和分触点或指针机构的同步电机，因此，就产生了借助真空电子管放大器放大这个交流电的必要性，然后，在频率变压器（多谐振荡器）的帮助下，转变为低频——1000Hz电流。
石英振子在接入振动的真空电子管振荡器时，就把自己变成具有电感和电容的共振电路，就象通常在无线电技术中应用的一样。石英晶体与三极电子管的栅极连接。
为了保证工作在振荡状态的振荡器无阻尼振动，必须向它接入电动势源，并将这个能量传送给石英振子。图1为借助三极电子管将能量传送给石英振子图。
从阴极白热丝F飞出的电子，在通向阳极路程上经过电子管栅极G。在阴极和阳极P之间，控制栅极的存在，给了控制从阴极向阳极运动的电子流的可能性。电子流的强度与栅极电位有关，如果它有正电位，将帮助阳极吸引从阴极白热丝飞出的电子。所有通过栅极的电子，都参加组成阳极电流，它总的是增大了。相反，当栅极的负电压足够大时，阳极电流可能完全停止。栅极就自己的作用，类似于阀。
栅极和阴极之间的电位差确定栅极的电压。如果它不变，阳极电流是常量。如果由于压电效应的结果，从振动的石英晶体释放出的压电荷进入栅极，这些压电荷将使栅极变电位，因此，阳极电流也将变化，在阳极电路产生脉冲电流。
当压电荷沿绕组进入电容器C板时，产生一定频率的振动运动状态，频率的大小取决于电容的电感和电容。当这个频率和振荡电路LC频率相等时，在电容器板产生强烈的电振荡， 电容器的电位急剧地增加。
由于阳极电路和栅极电路有联系，振荡电路LC能量的减少完全得到了补偿。电振荡一直延续到阳极电池作用为止。通过振荡电路的用极电流变分量，在栅极产生变电压，已是由电子管放大了的。它以相反符号输到阳极P，它同栅极G一起组成附加电容，电荷从它通到振子。它们应具有相应的符号，这个条件是用将振荡电路LC的频率调整得比石英振子固有振动频率略高些的办法保证的。因为石英晶体是与栅极连接着，在它们之间通过阳极和栅极的电容有反馈，其频率接近石英固有频率，后者有可能调节自己的电源，类似摆控制擒纵机构冲量一样。
为了使石英振荡器和三极管振荡器的振动频率一样，它们的电路应当调整成石英振荡器频率的共振，因此，石英钟的振荡器是按平行共振电路装配成的。
图1所示的电路，就可以看成是完全由石英振子确定频率的交流电振荡器，如它是常量，那么，振荡交流电的频率也是常量，换句话说，将与石英机械应力共振是等量的。
石英片、环或条的稳定作用在于，当电子管振荡器频率偏移时，石英继续以自己固有频率振荡，类似摆，强迫电子管振荡器回到规定值频率。由于霰弹效应、电路元件和导线热现象，阴极发射变化，以及其他电子管振荡器存在波动，但由于石英的稳定作用，对振荡器振动频率影响很小。
处在高频电场中的石英振子，有能力稳定振荡器和维持被传送电波的频率不变，这在石英钟、出现很久以前就众所周知了，而且在无线电技术上广泛地应用。
代替上述简单的三极管电路，经常应用威茨统电桥线路图（图2），它表示在图的左边。石英晶体和可变电容在这个电容的一边上，在对边上接入钨丝灯泡，它对于所有频率来说是由唯一的一圈组成的电路，起纯电阻作用。在另外两个相对边上，有固定的和可变的电阻。当在电路里振动频率和石英固有振动频率一样时，电桥处于平衡状态，这样，石英晶体确定电桥电路的振动频率。调整得很好的石英振子，不允许突然的频率偏移大于1×10-10。特别是在用作标准时间的石英钟里，必须应用电桥系统。
对石英振子振动频率的分频，是为了得到比共同频率小n倍频率的振荡。在对初始频率(1OOkHz) 进行依次分频时，主要过渡阶段是1000Hz。
从100到1kHz分频，是用众所周知的变频器（多谐振荡器)或者分频器实现的，它是由与电路（图3）同步作用的三极管附加电路组成的。电子管电路非常好的性质是，它的作用很容易协调一致。这样，相互配合并且调整成同一频率的两个电路，作用起来是协调一致的。在这种情况下，电子管起带有放大器电阻的作用，因为第二只电子管的阳极与第一只的栅极连接，第一只电子管栅极电位这样或那样的变化，将传递给第二只电子管，象放大器的作用一样，之后，电流反馈给第一只电子管。这样不断循环，来保证石英振荡器的自激振荡。
除了组成自己的基本频率外，多谐振荡器还产生许多谐频，因此，它可能调整成基本频率为10kHz，而它的十倍谐振的频率将约是石英的频率 (100kHz)。当这个基本频率(1OkHz) 得到控制，并且由石英来维持时，那它可能与100kHz合拍。这样，有了降低到10kHz的频率，然后就可以重复作用，使10k
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