Cristaloeléctrico

¿Qué es un cristaloeléctrico u oscilador de cristal eléctrico?

Un oscilador de cristal eléctrico proporciona una tensión y una corriente oscilantes utilizando la energía eléctrica suministrada por un generador, que suele ser de tensión continua. En este sentido, el o. puede considerarse un convertidor de corriente continua a corriente alterna.

 

Los osciladores eléctricos pueden clasificarse en varios tipos: en relación con la forma de la corriente oscilante, pueden distinguirse los o. sinusoidales de los no sinusoidales (por ejemplo, los generadores de ondas cuadradas); estos últimos basan la inversión periódica del sentido de la corriente en fenómenos de descarga de condensadores sobre resistencias, por lo que también se denominan o. de relajación, de los que el multivibrador astable es un ejemplo típico.

 

También se distingue entre la o. persistente y la o. no persistente o amortiguada: en el primer caso la amplitud máxima de la tensión oscilante permanece constante en el tiempo.

 

 

Oscilador de cristal

 

En la construcción de circuitos osciladores de cristal se suelen utilizar transistores bipolares o FET. Esto se debe a que los amplificadores operacionales pueden utilizarse en varios circuitos osciladores de baja frecuencia que están por debajo de los 100 KHz, pero los amplificadores operacionales no tienen el ancho de banda necesario para funcionar.

 

Para superar este problema se ha diseñado el oscilador de cristal de Colpitts. Funcionará a frecuencias más altas.

 

Esquema del circuito del oscilador de cristal

 

Oscilador de cristal en funcionamiento. El circuito del oscilador de cristal funciona en base al principio del efecto piezoeléctrico inverso. Normalmente, los osciladores de cristal de cuarzo son muy estables, tienen un buen factor de calidad (Q), son de pequeño tamaño y están relacionados con la economía.

 

Por lo tanto, los circuitos de osciladores de cristal de cuarzo son más superiores que otros resonadores, como los circuitos LC o los diapasones. Generalmente, en los microprocesadores y microcontroladores se utiliza un oscilador de cristal de 8MHz.

 

Basta con mirar el diagrama del circuito equivalente que se muestra arriba. Los componentes básicos utilizados en el circuito, la inductancia L representa la masa del cristal, la capacitancia C2 representa la conformidad y C1 se utiliza para representar la capacitancia que se forma debido al moldeado mecánico del cristal, la resistencia R representa la fricción de la estructura interna del cristal, el diagrama del circuito del oscilador de cuarzo consta de dos resonancias como la resonancia en serie y la resonancia en paralelo, es decir, dos frecuencias de resonancia.

 

Funcionamiento del oscilador de cristal

 

La resonancia en serie es producida cuando la reactancia producida por la capacitancia C1 es igual y opuesta a la reactancia producida por la inductancia L. Fr y fp representan las frecuencias de resonancia en serie y en paralelo, respectivamente, y los valores de ‘fr’ y ‘fp’ pueden determinarse utilizando las siguientes ecuaciones que se muestran en la figura siguiente.

 

El diagrama anterior representa un circuito equivalente, fórmulas de frecuencia de resonancia.

 

Usos del oscilador de cristal

 

En general, sabemos que en el diseño de microprocesadores y microcontroladores se utilizan osciladores de cristal para proporcionar señales de reloj. Por ejemplo, consideremos los microcontroladores 8051, en este controlador en particular un circuito oscilador de cristal externo operará con 12MHz que es esencial, aunque este microcontrolador 8051, por lo que proporcionará una frecuencia de ciclo efectiva de 1MHz (tomando el reloj de 12MHz) a 3,33MHz (tomando el reloj máximo de 40MHz).

 

Este oscilador de cristal particular, que tiene una frecuencia de ciclo de 1MHz a 3,33MHz, se utiliza para generar los pulsos de reloj necesarios para sincronizar todas las operaciones internas.

 

 

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