我所知道国产石英电子手表的那些事儿

文/图 程建明

我所知道国产石英电子手表的那些事儿

文/图 程建明

石英电子手表，又称第三代电子表，它以石英谐振器作为时间基准、以指针显示时间，又称为模拟式电子手表。第三代石英电子手表以氧化银电池或汞电池提供动力，采用棒形或者音叉形石英振荡器作时间基准，运用中大规模半导体集成电路 ( IC ) 连续分频获取基本时间单位，再利用微型步进电机作为换能器，通过(机械 ) 齿轮传动系统显示时、分、秒。

石英式电子手表的日误差精度可以控制在±0.2秒，年累积误差不超过± 12～60秒。发展第三代石英指针式电子手表不可缺少的条件是：精密而稳定的石英振荡器、高性能的集成电路 ( IC ) 以及电-机转换器 ( 步进电机 )和一个小型的能够提供稳定放电特性的高能电池。

石英电子手表工作原理

宝石花单走时石英表

宝石花单历石英表

上海市钟表研究所石英手表试制品的后盖与表面

宝石花DHSE型机心（早期产品）

宝石花DSE型机心（后期型）

国内石英电子手表的试制

国内石英电子手表的试制工作起始于上世纪七十年代。据资料介绍，从 1967年开始上海手表厂、上海金属表带厂研制成功摆轮游丝电子表，1969年转入上海园珠笔厂继续研制并完成了中间试验以及批量生产 ( 当年生产2万只 ) 。1972年上海手表二厂试制成功音叉式电子手表，初步达到了国际六十年代的技术水平。

最早开始研制第三代指针式石英电子手表的是上海钟表元件厂，1972年初第一块样表诞生，那是一个非常简陋的原型电子表，电子元器件和电源 ( 四节五号电池 ) 都装在机心的外面。

1972年10月，上海无线电十四厂研制成功了1.5伏CMOS石英电子手表集成电路。在1.5伏CMOS石英电子手表集成电路研制过程中，上海组织有关单位协作会战，探索了离子注入CMOS新工艺。

据有关文献介绍：试制成功的1.5伏CMOS石英电子手表集成电路使用了离子注入工艺生产，电路芯片上集成了二十只MOS晶体管，工作电压1.5V，工作电流小于3微安，功耗仅为5微瓦，电路工作频率32768Hz，通过七次二分频，由32768Hz降频至256Hz输出频率信号。

7分频式石英电子手表

同年，上海钟表元件厂开始着手研制7分频式石英电子手表，并且试装成功7分频指针式石英电子手表样表。

7分频石英电子手表，其电机转换原理接近音叉式电子表，也被称为第一代石英电子手表，1967年由瑞士电子钟表中心 ( CEH )实验室研制成功，原始机型是β21型，1970年产品正式上市。它利用水晶的压电特性做成谐振器，通过集成电路7次分频做为频率基准，经过电流放大，由振荡式棘爪送进电机推动一个有256齿的棘轮，再通过齿轮系带动时、分、秒显示指针，有别于1Hz或0.5Hz步进电机，其秒针的动作是连续的。由电子表消耗的能量以及工作频率决定，手表棘轮需要在2.5mm直径的轮上切割出所需等量的齿，齿的高度大致为0.01mm，由于棘爪与棘轮送进差错直接关系着时间精度，所有齿轮上不允许有塌角和伤痕等，只有高精密的机械才能加工，这也是精密机械与微电子化相组合的奇迹。由于销售价格过高，β21型生产了16000块后停产。由于种种原因，国产指针式7分频石英电子手表研制工作进展缓慢，到1976年，总共装配了65只。

1973年4月，上海钟表元件厂在上海邮电器材一厂 ( 原邮电部519厂 ) 帮助下，首先试制成功了由玻壳封装的20480Hz棒型石英振子，接着在上海硅酸盐研究所的帮助下，又研制出频率32768Hz棒型石英振子。

16级分频电路

1974年，坐落于西安的国家轻工业钟表钟表研究所和风雷仪表厂研制出我国首块手表用16级二分频硅栅中规模CMOS集成电路，命名型号F16F，并相继研制出了指针式石英电子手表样表。

大规模集成电路被称做是“电子手表的心脏”，国产16级二分频硅栅中规模CMOS集成电路F16F的诞生，标志着我国石英电子手表在开发和研究上迈出了坚实的一大步。1978年，用16级二分频CMOS集成电路组装的成表荣获全国科学大会奖。

这枚16级二分频硅栅中规模CMOS集成电路，芯片上共集成了296个N沟道和P沟道MOS晶体管，整体电路由振荡电路、分频电路、窄脉冲形成电路 ( 译码电路 ) 和电机驱动电路 ( 功放电路 ) 组成，石英谐振频率为32768Hz，经过十六次二分频后，通过输出端3、4脚，以每秒钟输出的一个脉冲驱动步进电机，再通过电机带动秒针，每一秒前进一步。

1974年底，上海钟表元件厂试制成功具有16级分频电路的指针式石英电子手表，至1984年，前后共生产了4177只，注册商标为金星牌。以后为了集中精力抓好电子表相关元器件的生产任务，根据上级指令，到1984年底，上海钟表元件厂金星牌第三代指针式石英电子表不再安排生产。

从1972年开始研制出国产第一代指针式石英电子手表样表，到1984年第三代指针式石英电子表成品因故停产，风风雨雨十二年，上海钟表元件厂默默无闻，潜心奋战，为国产石英电子的成长与发展中作出了诸多可贵的奉献与牺牲，可谓殊勋彪炳。

1977年9月，上海手表二厂开始加强对16分频指针式石英电子手表的研发工作，并于次年试制出首批42只样表，产品规格分单机、日历、双历三种石英表。

由上海钟表元件厂出品的金星石英电子表表面与后盖

上海表厂参与电子表试制工作

1978年3月，原国家主席华国锋同志提出“要发展电子表”，上海积极响应，立即组织了全市性的电子手表攻关大会战。由上海钟表公司牵头，分别组织上海手表二厂、上海钟表元件厂、上海钟表元件二厂、上海钟表研究所等六家单位，成立指针式石英电子手表联合设计与试制组，通过上海手表五厂，利用补偿贸易的形式，从国外引进部分电子表生产专用生产设备，同时引进部分指针式石英表零部件，提高了研制效率，从而也加快了试制进度。至1978年底，上海手表二厂共批次生产各类石英电子手表样表四百余只，并组织有关人员对电子手表进行了试带和初步测试。

1979年1月，轻工业部在上海召开全国轻工业局长会议，讨论了轻工业工作重心转移的问题，会议制订了手表、自行车、缝纫机等二十六种重点产品两年质量升级规划，并要求轻工业增加电子手表，高频自动双历手表等新产品三百种以上。2月轻工业部召开全国电子表生产座谈会，会议引起了各级相关领导的注意，国产第三代石英电子手表试制进度大大加快。

1979年6月上海手表二厂针对试制与试戴中发现的问题，对国产指针式石英电子手表进行了进一步的改进，同年7月30日，上海市轻工业局组织了国产指针式石英电子手表投产预备鉴定会。

会议由上海轻工业局主持，并由轻工业部学大庆检查团，上海市计委，市科委，市工交办，上海钟表工业公司等领导机关以及上海轻工业进出口公司，上海中百采购供应站，上海市中百批发站，上海钟表研究所，上海手表五厂，上海钟表元件厂，上海电池厂，上海表带三厂，南京钟表材料厂和上海电子表会战办公室等十余家单位组成。会议成立了技术文件审查、成品零件测试、工装设备检查等三个专业小组，分别对各类项目进行了审查，测试，检验与分析，同时对370只成品石英电子手表按照部颁标准以及厂标逐项检验。预鉴会历时十一天，至8月9日结束，鉴定表明，DSE型指针式单机石英电子手表和DHSE单日历型石英电子手表性能符合部颁标准，可以批量生产，而DKSE型双日历石英电子手表性能不稳定，需要继续进行改进。

1979年9月中旬，上海手表二厂生产的国产第三代指针式石英电子表，定名宝石花牌，正式投入上海本地市场试销售，9月下旬，国庆三十周年前夕，宝石花牌指针式石英电子表进入北京展销，在向首都人民汇报产品新成果的同时，进一步听取广大消费者的意见。

1979年，上海手表二厂共计生产宝石花牌各类指针式石英电子表50023只。随后上海市政府又分别组织轻工业局、化工局、冶金局、中科院上海分院等相关单位对石英振子、集成电路、线路板组件等全部进行技术攻关，至止1985年，上海手表二厂已经累计生产了各类电子表114万只。

附录

上海钟表元件厂

上海钟表元件厂，其前身是关勒铭金笔厂，由旅美华侨关崇昌先生1928年(民国17年)创办，因战乱，1937年停产，抗战胜利以后，1945年即重新招股，有宁思宏和中共上海地下党领导人刘晓(又名刘镜清)以及谢寿天、方行、梅达君、陆修渊等党内人氏以商人身份投资，籍以企业掩护革命工作，刘晓同志任关勒铭金笔厂副经理，解放以后，刘晓同志将股份投资转为公股，从而使关勒铭金笔厂成为上海合营最早的三家制笔企业之一。

1960年为了扩大手表生产，攻克手表重要原器件依赖进口的落后状况，在当时上海市委组织领导下，关勒铭金笔厂转产制造手表宝石轴承和防震器，通过二年努力，对制造钻眼设备以及工具磨料经过593种方法摸索，进行了一万五千三百多次实验，造出了国产表钻，当时称之为“争气钻”。

1962年，关勒铭金笔厂正式改名为上海钟表元件厂，为了适应上海手表行业的快速发展，该厂坚持自力更生进行设备更新，自制的11种自动化、半自动化高效率专用设备，有七项具有国际先进水平。

1972年，上海钟表元件厂试验采用激光打孔钻眼，之后又采用快速激光打孔，这项成果获得了国家发明创造四等奖。该厂在发展手表宝石轴承、防震器生产的同时，还先后研制成功第三代和第四代国产石英电子手表以及电子钟表所使用的石英振子，CMOS手表专用集成电路，海鸥牌KX照相机电子程序快门，红宝石显微手术刀等一批技术含量较高的产品，为国内钟表和照相机以及眼科医疗器械工业填补了数项空白。