指针式石英电子钟表基本电路由石英振荡电路、分频电路、窄脉冲形成电路和桥式驱动放大电路4部分组成。下面就各个电路分别进行讲述。
石英电子钟表中的CMOS石英振荡电路由反相器F1、偏置电阻Rf、振荡电容Cd、微调电容Cg和石英谐振器组成。如图13-11所示。
图13-11 石英振荡电路
反相器F1是振荡信号放大元件，它有较高的输入阻扰、较低的功耗、较稳定的温度特性和较高的增益。偏置电阻Rf作用使反相器F1工作在放大区。石英谐振器作为感性元件和振荡电容Cd、微调电容Cg组成一个振荡及反馈回路，并决定石英振荡电路的振荡频率。微调电容的作用是调整振荡电路的振荡频率。而振荡电容Cd可以适当地选择它的解质，达到温度补偿的目的。F2、F3组成缓冲器，输入端接石英振荡器，输出端接分频电路。它的作用是把分频器和振荡电路分离，防止分频电路的变化影响石英振荡电路而使石英振荡器频率的稳定度提高。振荡过程是这样的：当电源接通后，电路噪声中某个幅值足够大的频率成分经F1放大，并被反馈到反相器F1的输入端，与输入信号同相，被反相器F1进一步放大。这样，连续循环使振荡幅度不断增大，最后受到反相器F1非线性限制，振荡幅度自动稳定，获得一起振幅的等幅振荡。此时，反馈信号的幅值等于输入信号的幅值。
在集成电路中，已把反相器F1缓冲器F2、F3、固定电容Cd偏置电阻Rf和分频电路等设计在它里面。而石英谐振器、微调电容作为分立元件安装在机芯电路板上。
石英电子钟表中，石英振荡器的振荡频率高达32768Hz，有的甚至高达4.19MHz，而步进电机的驱动信号却是秒信号，对集成电路中由振荡电路产生的高频率信号，必须运用分频电路来加以分频，以获得所需要的秒信号。
指针式石英电子钟表集成电路中采用16个D触发器组成十六级二分频电路（指采用32768Hz石英振荡器的电路），如图13-12所示。分频电路将石英振荡电路输出的32768Hz的频率改变成频率是0.5Hz的最末级输出信号。
图13-12 十六分频总逻辑图
二分频电路的作用是：每输入2个脉冲，该电路就输出一个脉冲，这样逐级使频率降低。以谐振频率32768Hz为例，第一级f1＝32768/2＝16384Hz；第二级f2＝16384/2＝8192Hz；以此类推，最后一级f16＝32768/216＝0.5Hz，其他各级输出频率和周期见表13-1所示。
表13-1 分频电路各级输出频率与周期
逐级分频波形如图13-13所示。
图13-13 逐级分频波形示意图
经过分频后得到的频率波形是信号占空比为1/2的低频方波，这样的信号不仅不能直接驱动步进电机，而且也很不经济，还可能引起电机工作不稳定。因此，为了降低功耗，提高电机工作的稳定性，可利用窄脉冲形成电路，把驱动脉冲信号转换成电机能正常工作的窄脉冲。
窄脉冲形成电路由两个八输入端与非门电路组成，如图13-14所示。两个与非门电路中的七个输入端相互连接后，并分别与分频电路中第九至第十五级输出端
相连接，另外两个输入端则分别与分频电路中输出端Q16和
相连接。两个与非门输出端L1、L2输出一个间隔1s、脉宽为7.8ms的脉冲信号。在石英钟电路中，则采用31.25ms脉宽的脉冲信号。
图13-14 窄脉冲形成电路
YF1和YF2的输出端L1和L2的逻辑表达式为：
因为Q16和
反相，所以，两个“与非”门不能同时出现窄脉冲，它们之间相隔1s。L1和L2的信号是驱动步进电机旋转的控制信号。L1和L2的窄脉冲波形图见图13-15（b）所示。图中UA、UB分别为L1和L2。
窄脉冲形成电路虽然降低了步进电机的功耗，但其输出阻抗相当高，且提供的电流有限，不能直接驱动电机。所以还必须提供一个进行电流放大的桥式驱动放大电路，如图13-15所示。驱动放大电路由两个PMOS晶体管和两个NMOS晶体管组成，A和B是连接窄脉冲形成电路的输入端，C和D是通往步进电机的输出端。
图13-15 步进电机桥式驱动电路
桥式驱动电路工作原理：
（1）当t1⩽t<t2时，输入端A为低电位，输入端B为高电位，BGn1和BGp2截止，BGP1和BGn2导通，输出端C为高电位，输出端D为低电位，线圈中电流方向为C→D。
（2）当t2⩽t<t3时，输入端A和B同为高电位，BGP1和BGp2截止，BGh1和BGh2导通，输出端C和D同为低电位线圈中无电流通过。
（3）当t3⩽t<t4时，输入端A为高电位，输入端B为低电位，BGn2和BGp2导通，BGP1和BGn2截止，输出端C为低电位，输出端D为高电位，线圈中电流方向为D→C。
（4）当t4⩽t<t5时，输入端A和B端又同时为高电位，线圈中便无电流通过。
通过输入端电位，信号不断地变化，这一电路不但有较大电流的功能，还可以改变电流通过步进电机线圈的流向，亦即改变了步进电机定子磁场的极性，从而便能使电机保持不断的运转。
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