指针式石英钟主要由电子元器件、机械零部件和音响附加装置器件构成。
钟用石英谐振器按石英晶体片的形状分为低频音叉型和高频圆薄片型两大类。
音叉型为细圆柱形，外形如图18-1（a）所示，频率为32768Hz，常见钟用的尺寸有φ3×8mm，φ2×6mm等几种。
图18-1 石英谐振器外形与构造简图
圆薄片型为扁长方形外形，其构造、外形如图18-1（a），（b）所示。
石英谐振器虽然外形各异、尺寸和频率不尽相同，但结构原理是基本相同的，为了提高石英晶体工作的稳定可靠性，石英谐振器外壳构件经过密封处理，并抽成真空或充入氮气。
高频圆薄片型石英谐振器，由于制作工艺的不同，具有良好频率温度特性、压电特性和频率稳定性，相对优异于低频音叉型石英谐振器，但随着频率的提高，集成电路的功耗和成本都要上升，目前，还是以低频石英谐振器为主流趋向。
（1）微调电容，图18-2（a），通过旋槽改变动片与定片之间的极片接触面，使电容量发生变化来调整频率。
图18-2 微调电容器与固定电容器
（2）固定电容，图18-2（b），通过先对电路测试分档再选配一定量值的固定电容的方法，使频率控制在一定范围内。
（3）磨削电容，通过对陶瓷电容或制作在电路板材上的特殊电容进行磨削或锯割，使电容的容量发生变化以调整频率。
（4）内藏电容，通过调整（断开、接通）集成电路内的多级电容的引出线的方法来调整频率。
（5）逻辑调频，通过对集成电路内的逻辑调频电路的可编程序的控制来调整频率。
钟用集成电路从功能上可分为走时集成电路、音乐报时集成电路和兼有走时、音乐报时（报刻）功能的大规模集成电路。
1．走时集成电路
走时集成电路有高频、低频之分，如图18-3所示。封装形式有滴封与塑封等几种。如图18-4所示，是采用环氧树脂黑胶滴封的封装形式；图18-5（a）是采用八脚双列直插式的塑封封装形式，塑封集成电路在维修时易于检测和更换，其引出脚排列顺序如图18-5（b）。相当的塑封集成电路的响闹输入、输出端（AI、AO端），往往具有不同输出形式的闹信号功能或某种特殊功能的控制，如“置零”、“闹暂停”、“测试”功能控制等。
图18-3 石英钟IC线路
图18-4 滴封IC示意图
图18-5 塑封IC外形与引脚
VDD——电源正极；vss——电源负极；
AI——响闹输入（按闹／定时开关）；
Ao——响闹输出（接讯响器放大三极管基极）；
XT——振荡器输入（即栅极，接石英谐振器与微调电容器）；
XT——振荡器输出（即漏极，接石英谐振器与固定电容器）。
2．音乐报时集成电路
音乐报时集成电路为石英钟的走时信号所控制，每到一个正点，接受石英钟机芯给发一个触发启动信号，就能按照电路内的逻辑程序演奏乐曲或报时打点。
（1）CW9300（2850、3830）系列音乐集成电路，采用如图18-6（a）所示的滴封封装形式，电路外接元件少，具有触发一次演奏一首固定乐曲的功能，常用于低档音乐报时石英钟。
图18-6 打点音乐集成电路简图
（2）KD-482B十二曲打点音乐集成电路采用如图18-6（b）所示的滴封封装形式，内贮12首世界名曲主旋律，触发一次，演奏一首不同乐曲，每奏完一曲即能分别打点1～12下；若将电路“*”处集成电路引出线断开，串接光敏电阻（亮阻15kΩ、暗阻2Mg），即成光控音乐报时石英钟（有光照时鸣响、无光照时休鸣），常用于中低档音乐报时石英钟。
（3）482-FGB程控、十六曲、双音打点音乐集成电路采用如图18-6（c）所示的滴封封装形式，是目前中高档音乐报时石英钟常用的一种具有程控、十六曲（或一首西敏寺钟声乐曲）、打点并有双音效果的钟用音乐集成电路，其最大的特点就是具有无需外接敏控元件就能使晚上10点及清晨5点使讯响器（喇叭）休鸣而报时打点音乐演奏保持同步的程控功能。
3．走时、音乐、报时报刻集成电路
走时、音乐、报时报刻集成电路也有高频、低频之分，封装形式也有滴封和塑封两种形式。图18-7所示为5530/5535型塑封形式的具有计时、音乐演奏和报时报刻三项基本功能的高频高档石英钟大规模集成电路原理图（5535型比5530型多一程控功能，其余相同）。
图18-7 5530/5535走时、音乐、报时报刻钟用IC原理图
图18-7的电路中各元器件参数与功能如表18-1所示。
表18-1 图18-7电路中各元器件参数与功能
步进电机由转子、定子和线圈组成，起着将电能转换成机械能的作用。
（1）转子 转子包括磁钢和齿轴，结构形式如图18-8所示。磁钢为圆柱形，中间穿孔，一般采用高磁能积的稀土永磁材料如铈钴铜铁，锶钙铁氧体等制成，沿其径向充磁成一对极永久磁体，磁场强度为0.1T（wb/m2）左右。
图18-1 转子外形与剖面图
（2）定子 定子一般由高导磁率的铁镍合金（坡莫合金）制成，外形如图18-9所示，常用材料牌号有1J50、1J79、1J80等。
图18-9 指针式石英钟定子和步进电机结构示意图
1—转子 2—定子 3—线圈
（3）线圈 线圈用高强度的漆包线在塑制或胶木制的线圈骨架上绕制而成，如图18-10所示，一般漆包线的直径在φ0.07～φ0.16mm之间；线圈匝（圈）数在3000～15000匝之间；电阻值约有几百欧姆。线圈的线径、匝数由电机的性能及设计要求所决定。如上海电钟厂SD型钻石石英钟线圈线径为φ0.09mm、匝数5000匝，电阻值300Ω；天津长城石英钟线圈线径为φ0.10mm、匝数4000匝，电阻值220～240Ω；而济南康巴丝石英钟线圈线径为φ0.09mm、匝数6200匝，电阻值460Ω。
图18-10 线圈外形图
指针式石英钟的印刷线路板通常采用酚醛纸质层压板或酚醛玻璃布层压板等材料为基板，根据电路的要求，将光敏胶“印制”在覆铜基板上，再经感光、腐蚀、清洗、钻孔等工艺程序，加工去除了不必要的铜箔后，就制成了预定要求的印刷线路板。有些印刷线路板为了焊接和防潮防蚀的方便或要求，在印刷板有关部位涂覆有助焊剂和通常为绿色的阻焊剂或半透明稀薄的清漆等。
在石英钟里，石英谐振器、集成电路、电容等电子元器件通常均安装在印刷线路板上，线圈和电源正负极引线接头常用焊接、压接或卡接的方式连接在线路板上。
几种石英钟印刷线路板外形，如图18-11所示。
图18-11 几种石英钟机芯线路板
石英钟机芯的轮系为减速轮系，齿形多为渐开线形。目前，石英钟轮系材料正朝塑料化发展，采用聚甲醛等塑料将齿轮连压簧一次注塑成型，以降低生产成本。为了降低石英钟机芯的噪声指数，有些机型已将被转子直接带动的传动轮（减速轮）改为软塑料注塑成指状齿形的齿轮。
石英钟机芯内的夹板和齿轮系一样，已从铜，铝等金属向塑料化方向发展；大量采用ABS工程塑料等适合钟用的机芯材料，包括机芯外壳（前夹板）和后盖（兼作后夹板）也是一次注塑成型；并且在后盖夹板上还附有轴榫导向孔，以防压盖不慎损伤轮系轴榫。
石英钟（音乐报时）机芯轮系传动图如图18-12所示。
图18-12 音乐报时石英钟机芯轮系传动图
1—时轮 2—分轮 3—过轮 4—报时轮拨角（齿） 5—前夹板 6—触点开关A、B簧片引线 7—开关“山”形座 8—触点开关A、B簧片9—报时轮 10—中夹板 11—跨轮 12—拨针柄（片） 13—秒轮 14—传动轮 15—转子 16—后夹板（盖）
［注：报时轮与触发开关位置在机芯内转向90°］
多功能石英钟里，音响石英钟占较显著的比重。音响石英钟可分为闹钟和音乐报时钟两大类。闹钟系列按闹时音响形式分有蜂鸣闹、音乐闹、仿声闹、模拟钟声闹、机械打铃闹和电铃闹等。闹时和音乐报时的控制触发机构各有不同，按机械形式分，就有起闹簧式（与机械闹钟相似）、直控式、（金属）轮轴-簧片接触式、台阶式等，闹时与音乐报时钟所用的电-声转换器也不尽相同，有用压电片的，有用电磁式内磁或外磁小喇叭的，也有用蜂鸣器和讯响器的，还有用微型马达带动偏心锤击打金属碗铃形式的。以下介绍其中几种。
1．金属轮轴——簧片接触式闹时电路触发机构
结构图如图18-13所示（电路图如图18-3所示）。
图18-13 金属轮轴-簧片接触式闹控机构结构图
1—对闹轮 2—时轮 3—闹轮M 4—闹轮W 5—簧片（开关接点B） 6—金属轮轴（开关接点A） 7拨闹轮 8—前夹板
图18-13中时轮，对闹轮、闹轮M、闹轮W齿数相同。该机构的工作过程如下：
（1）对闹 对闹以手拨动拨闹轮柄，拨闹轮带动闹轮W与对闹轮转动，对闹结束后，拨闹轮、闹轮W、对闹轮静止在预定的位置上，闹钟指示出预定的时刻。
（2）闹时 石英钟工作时，时轮转动，带动闹轮M同步转动；当预定的闹时时刻来到时，闹轮M凸起部分三个爪正好嵌进闹轮W的三个凹坑，上压的簧片5随闹轮M落下与金属轮轴接触，触点接通，喇叭发出闹时音响。
（3）止闹 如图18-13电路图所示，止闹开关采用按键或推拨开关手控，止闹开关开路即可止闹。
2．报时轮——双簧片接触式音乐报时电路触发机构
（1）触发开关机构原理如图18-12、图18-14所示。分轮、跨轮与报时轮同步，每转一周为1小时，且分轮与报时轮转向相同，因此，可以通过报时轮轴齿下的拨角，见图18-4（a），来拨动特设的簧片触发开关，见图18-4（b），瞬间导通，以达到每小时输送给音乐集成电路正点触发信号的目的。当分针每到“12”位置上时，报时轮拨角便会拨动簧片A一次，利用A片的反弹力使A片与B片瞬间碰接，触发音乐报时电路工作一次。如果选用的是内贮12首乐曲的音乐集成电路，则石英钟就会每逢一个整点，对应地演奏一首不同乐曲，使用者无需看钟，凭熟悉的乐曲旋律，就能判断准确的时间。
图18-14 触发开关结构及报时轮
（2）音乐打点报时电路的置数调整 音乐打点报时电路的打点报时与走时时间的同步调整是通过按键开关（AN）（通常与机芯内触发开关并联）控制的。无打点功能的音乐集成电路可不设按键开关（AN）调整置数。
一般打点音乐电路的调整可先将钟拨至标准时间前1小时（如标准时间为10点20分，可先将钟拨至9点20分，不包括整点位置），然后按动按键，使打点数和指针指示时间相符，而后再将钟拨至标准时间，当指示时间与打点数相符时，调整即告完成。
对于有程控功能的音乐报时集成电路，可先按动按键开关（AN）确定上、下午的打点置数顺序后，再依上法调整。
对于一些进口或国产的高档多功能的音乐报时报刻带走时功能的大规模集成电路的调整是特别的，下面以图18-7所示SVM5530型走时／音乐／报时报刻集成电路为例，简述其置数调整方法。
（a）调整 当秒针指在12点时，关上（开路）止秒开关或取出电池，将分针拨至比“标准”时间超前1～2min内。例如“标准”即时时间为10点12分15秒，可将分针拨至10点14分上，当标准时间与石英钟的时间相同时（即10点14分时），打开止秒开关或安上电池，石英钟指示值与标准指示值相同。按动调整按钮开关（间隙不大于4s），喇叭就会发出“啼、啼”的置数次数音响讯号，按动的次数应该与即时时间的整时数相对应。例如，即时时间为10点18分54秒，应该按动10次调整按钮开关，置数完以后，应再按动演示按钮开关，试听其报时数与置数次数是否相符；报时正确后，在秒针走到12点时，应随即打开（闭合）止秒开关，这样，石英钟在整时（时针在即时整时位置上，分针和秒针在12点位置上）时就可以听到悦耳的音乐和洪亮的报时钟声，并在每小时的15分、30分、45分钟时刻时，奏一段音乐（无打点声），即为报刻音乐。
（b）音乐报时功能的控制 音乐报时功能由止报开关控制，通过此开关的转换，就可以按需要选择报时、报刻音乐功能或只报时、不报刻等不同功能。当报时出现故障或更换电池后，也需按（a）所述的方法重新调整。
通常，电子闹钟的电声换能器件常见于蜂鸣器和扬声器（喇叭），但随着石英闹钟向高性能、小型化的发展，对电声换能器提出了体积小、电压低、功耗小、声压强的要求，上述两种器件就越来越显得不适应发展，于是，讯响器就出现在石英闹钟之中。
讯响器的结构与收音机的耳塞相似（如图18-15所示），它由音膜片、磁环（环形磁钢），线圈、垫板、调节螺钉和壳体组成。通过线圈电流时会产生磁场，并可通过调节螺钉的调整与磁环的磁场相互叠加。若线圈输入交流音频讯号时，线圈产生交变磁场并与磁环磁场叠加在一起，使音膜片随交变电流的音频讯号频率上下振动，进而推动空气从发音孔中传出闹鸣声。
图18-15 讯响器结构示意图
由于这种讯响器为无触点结构，它的闹声取决于驱动信号，但驱动信号必须为交变的信号，而石英钟的闹电路输出的正是交变的音频驱动信号，因此，讯响器能够根据闹电路输入的音频信号发出特定频率的电子鸣闹声。
对钟用干电池有如下要求：
（1）容量大、新电池电压要达到1.55V；
（2）放电特性要相对稳定；
（3）自放电率低；
（4）封闭性能好、无漏液现象。
石英钟常用的有1号、2号和5号电池，以5号电池居多。它们的储电能量分别为2.5、1.5和0.5A·h，额定电压均为1.5V。
根据石英钟对电池的要求，一般，在石英钟里使用高功率电池（如R6P型）、碱性电池（如LR6型），寿命较长。
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