OSCILADORES DE CRISTAL
En los osciladores de cristal, el circuito resonante eléctrico habitual se sustituye por un cristal vibra mecánicamente. El cristal (generalmente (generalmente de cuarzo) tiene un alto grado de estabilidad en la celebración constante a cualquier frecuencia del cristal se corta originalmente para operar. os osciladores osciladores de cristal son, por lo tanto , utilizarse siempre que se necesite una gran estabilidad , por e!emplo , en los transmisores de comunicación comunicación , y receptores, relo!es digitales, etc "n cristal de cuarzo e#hibe una propiedad muy importante conocido conocido como el efecto piezoeléctrico piezoeléctrico . $uando se aplica una presión mecánica a través de las caras del cristal , una tensión proporcional a aparece a través del cristal de la presión mecánica aplicada . % la inversa , cuando se aplica un volta!e a través de las superficies de cristal , el cristal se ve distorsionada por una cantidad proporcional a la tensión aplicada . "na tensión alterna aplicada a un cristal hace que vibre a su frecuencia natural. %demás de cuarzo, las otras sustancias que presentan el efecto piezoeléctrico son sal de &ochelle y turmalina. 'al de &ochelle e#hibe el mayor efecto piezoeléctrico, pero sus aplicaciones son limitadas a la fabricación de micrófonos, audfonos y altavoces. 'e debe a que la sal de &ochelle es mecánicamente más débil y fuertemente afectada por la humedad y el calor. urmalina es más resistente, pero muestra el menor efecto piezo* eléctrico. El cuarzo es un compromiso entre el efecto piezoeléctrico de sal de &ochelle y la resistencia mecánica de la turmalina. Es barato y fácilmente disponible en la naturaleza. Es principalmente el cristal de cuarzo que se utiliza en los osciladores de radio * frecuencia (&+).
ara el uso en los osciladores electrónicos, electrónicos, el cristal está adecuadamente cortada y luego montada entre dos placas de metal, como se muestra en la figura ( a) . %unque el
cristal tiene resonancia electro*mecánico, pero la acción de cristal puede ser representado por un circuito de resonancia eléctrica, como se muestra en la fig. (b). El cristal en realidad se comporta como un circuito &$ en serie en paralelo con $- donde $- es la capacitancia de los electrodos de monta!e. ebido a las pérdidas de cristal, representados por &, son peque/os el cristal equivalente 0 es alta *por lo general 12.222. os valores de 0 upto 324 se puede conseguir mediante el uso de cristales. ebido a la presencia de $-, el cristal tiene dos frecuencias de resonancia. "no de ellos es la serie +' frecuencia resonante a la que 5f 1 6 371 5f$ y en este caso la impedancia de cristal es muy ba!o. a otra es la frecuencia de resonancia en paralelo fp que es debido a la resonancia en paralelo de $- de capacitancia y la reactancia del circuito en serie. En este caso la impedancia de cristal es muy alta. a impedancia frente a la curva de frecuencia del cristal se muestra en la figura. ara utilizar el cristal correctamente, se debe conectar en un circuito para que se seleccione su ba!a impedancia en el modo de operación resonante en serie o de alta impedancia en el modo de funcionamiento resonante anti* resonante o paralelo. os frecuencias de resonancia se dan por la frecuencia de resonancia serie e#presiones , fs 6 371 5 8 $ frecuencia de resonancia paralelo , + 6 3715 8 9 3 : $ 7 cm ; 7 $ arece que fp es más alto que el fs pero dos frecuencias están muy cerca el uno del otro. Esto es debido al hecho de que la relación $ 7 $- es muy peque/a. ara estabilizar la frecuencia de un oscilador, un cristal puede ser operado, ya sea en serie o en su frecuencia de resonancia paralelo.
ara e#citar un cristal para el funcionamiento en el modo resonante en serie que puede estar conectado como un elemento en serie en un camino de realimentación, como se muestra en la figura. En este modo de funcionamiento la impedancia de cristal es la más peque/a y la cantidad de realimentación positiva es la más grande. a resistencia &3, &1 y &E proporcionan un divisor de volta!e estabilizado circuito de polarización de corriente continua, el condensador $E proporciona $% de apoyo de la resistencia del emisor & < y la bobina e#citadora de radiofrecuencia (&+$) proporciona para $ sesgo * 'i bien la disociación cualquier se/al de $% de la fuente lneas de afectar a la se/al de salida. a retroalimentación de la tensión desde el colector a la base es má#ima cuando la impedancia del cristal es mnima (es decir, el modo resonante en serie). El condensador de acoplamiento $c tiene una impedancia despreciable a la frecuencia de funcionamiento
del circuito, pero bloquea cualquier dc entre el colector y la base. El circuito mostrado en la figura se denomina generalmente el cristal ierce. a frecuencia del circuito resultante de las oscilaciones se establece por la serie frecuencia de resonancia del cristal. as variaciones en la tensión de alimentación, parámetros del transistor, etc. no tienen ning=n efecto en la frecuencia de operación del circuito que se mantiene estabilizada por el cristal. a estabilidad de la frecuencia del circuito se establece por la estabilidad de frecuencia del cristal, lo cual es bueno. os osciladores de cristal deben ser dise/ados para proporcionar una capacidad de carga en el cristal seg=n las especificaciones enumeradas por el fabricante. Este requisito es esencial para la obtención de oscilaciones en la frecuencia especificada. ambién es importante desde el punto de vista de la limitación de la potencia suministrada al cristal a la má#ima especificada. El e#ceso de poder de los cristales provoca una distorsión en la forma de onda del oscilador. ambién causa sobrecalentamiento del cristal, por lo tanto haciendo que la frecuencia de resonancia inestable. -ás importante es que los electrodos delgada chapados se pueden fundir de un cristal saturado, destruir el dispositivo. os niveles má#imos de accionamiento tpicos de cristales plateados varan de 1 m > a 32 m >. a potencia má#ima admisible de accionamiento limita los volta!es de corriente alterna que se pueden aplicar a través del cristal y por lo tanto afecta el dise/o de circuitos osciladores. +abricantes de cristal por lo general especifican la resistencia de cristal individual, as como la energa má#ima de la unidad. e estos dos, el má#imo volta!e de corriente alterna de cristal puede determinarse mediante el uso de la relación 6 ?17&. Oscilador Colpitts
El dise/o de un oscilador de cristal es muy similar al dise/o del oscilador $olpitts miramos en el tutorial anterior, e#cepto que el circuito tanque $ ha sido sustituido por un cristal de cuarzo como se muestra a continuación.
Estos tipos de osciladores de cristal están dise/ados alrededor de la etapa de amplificación de emisor com=n de un oscilador $olpitts. a se/al de entrada a la base del transistor se invierte en la salida de los transistores. a se/al de salida en el colector se toma luego a través de una red de desplazamiento de fase de 3@2 grados, que incluye la operación de cristal en un modo resonante en serie. a salida también se realimenta a la entrada que es A en fase A con la entrada de proporcionar la realimentación positiva necesaria. El sesgo de &3 y &1 de la resistencia en una
operación de tipo $lase %, mientras que la resistencia &e se elige de modo que la ganancia del bucle es ligeramente mayor que la unidad. os condensadores, $3 y $1 se hacen tan grandes como sea posible con el fin de que la frecuencia de las oscilaciones puede apro#imar al modo resonante en serie del cristal y no depende de los valores de estos condensadores. El siguiente diagrama del circuito del circuito oscilador $olpitts de cristal muestra que los condensadores, $3 y $1 derivación de la salida del transistor que reduce la se/al de realimentación. or lo tanto, la ganancia del transistor limita los valores má#imos de $3 y $1. a amplitud de salida debe mantenerse ba!a con el fin de evitar la disipación de potencia e#cesiva en el cristal de otro modo podran destruirse a s mismo por la vibración e#cesiva. Oscilador Pierce
Btro dise/o com=n de oscilador de cristal es el del oscilador ierce. El oscilador ierce es un oscilador de cristal que utiliza el cristal como parte de su camino de realimentación y por lo tanto no tiene circuito tanque resonante. El oscilador ierce utiliza un C+E como su dispositivo de amplificación, ya que proporciona una impedancia de entrada muy alta con el cristal conectado entre el terminal de salida de drena!e y el terminal de puerta de entrada como se muestra a continuación.
En este circuito simple, el cristal determina la frecuencia de las oscilaciones y opera en su frecuencia de resonancia serie dando un camino de ba!a impedancia entre la salida y la entrada. Day un cambio de fase de 3@2 grados en la resonancia, por lo que la alimentación es positiva. a amplitud de la onda senoidal de salida está limitada a la gama de má#ima tensión en el terminal de drena!e. &esistencia, &3 controla la cantidad de realimentación y el cristal de conducción, mientras el volta!e a través de la frecuencia de radio del estrangulador, &+$ se invierte durante cada ciclo. a mayora de los relo!es y temporizadores utilizan un oscilador ierce de una forma u otra, ya que puede ser implementado utilizando el mnimo de componentes. Ejemplo
"n cristal resonante en serie tiene los siguientes valores después de ser cortado, & 6 3 ohm, $ 6 2.2F p+ y 6 GD. Entonces, la frecuencia fundamental de oscilaciones para el osciladore de cristal se da comoH
