Estoy tratando de descubrir la diferencia entre cristales, osciladores y resonadores. Estoy empezando a comprenderlo pero todavía tengo algunas preguntas.
Según tengo entendido, un oscilador está construido a partir de un cristal y dos condensadores. ¿Qué es un resonador entonces? ¿Es una diferencia en la terminología?
Si un oscilador y un resonador son similares, ¿por qué estos dos elementos:
http://www.digikey.com/product-detail/en/HWZT-16.00MD/535-9379-ND/675574
http://www.digikey.com/product-detail/en/FCR16.0M2G/445-1646-ND/653108
tienen dos pines y no hay tierra. Mientras que este
http://www.digikey.com/product-detail/en/ZTT-16.00MX/X908-ND/170095
tiene tres pines uno de los cuales es un suelo?
¿Alguno de estos tres dispositivos funcionará como un reloj externo para un microcontrolador?
PD: puntos de bonificación para una explicación de cómo los condensadores ayudan al cristal a funcionar correctamente. :)
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Respuestas:
Tanto los resonadores cerámicos como los cristales de cuarzo funcionan según el mismo principio: vibran mecánicamente cuando se les aplica una señal de CA. Los cristales de cuarzo son más precisos y estables a la temperatura que los resonadores cerámicos. El resonador o cristal en sí tiene dos conexiones. A la izquierda el cristal, a la derecha el resonador cerámico.
Como usted dice, el oscilador necesita componentes adicionales, los dos condensadores. La parte activa que hace funcionar el oscilador es un amplificador que suministra la energía para mantener la oscilación en funcionamiento.
Algunos microcontroladores tienen un oscilador de baja frecuencia para un cristal de 32.768 kHz, que a menudo tiene los condensadores integrados, por lo que solo necesita dos conexiones para el cristal (izquierda). Sin embargo, la mayoría de los osciladores necesitan los condensadores externamente, y luego tienes tres conexiones: entrada desde el amplificador, salida al amplificador y conexión a tierra para los condensadores. Un resonador con tres pines tiene los condensadores integrados.
La función de los condensadores: para oscilar el cristal de amplificador de circuito cerrado debe tener un desplazamiento de fase total de 360 °. El amplificador está invirtiendo, entonces eso es 180 °. Junto con los condensadores, el cristal se encarga de los otros 180 °.
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Cuando enciendes un oscilador de cristal que es solo un amplificador, todavía no obtienes la frecuencia deseada. Lo único que hay es un ruido de bajo nivel en un ancho de banda amplio. El oscilador amplificará ese ruido y lo pasará a través del cristal, sobre el cual ingresa nuevamente al oscilador, lo que lo amplifica nuevamente y así sucesivamente. ¿No debería eso hacerte sentir mucho ruido? No, las propiedades del cristal son tales que solo transmitirá una cantidad muy pequeña del ruido, alrededor de su frecuencia de resonancia. Todo lo demás será atenuado. Entonces, al final, solo queda esa frecuencia de resonancia, y luego estamos oscilando.
Puedes compararlo con un trampolín. Imagina a un grupo de niños saltando al azar. El trampolín no se mueve mucho y los niños tienen que hacer un gran esfuerzo para saltar solo 20 cm. Pero después de un tiempo comenzarán a sincronizarse y el trampolín seguirá el salto. Los niños saltarán más y más alto con menos esfuerzo. El trampolín oscilará a su frecuencia de resonancia (aproximadamente 1 Hz) y será difícil saltar más rápido o más lento. Esas son las frecuencias que se filtrarán.
El niño que salta en el trampolín es el amplificador, ella suministra la energía para mantener la oscilación.
Lecturas adicionales
MSP430 32 kHz osciladores de cristal
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Para responder a su pregunta, un resonador es esencialmente un cristal de bajo presupuesto.
Un oscilador es un circuito amplificador, con retroalimentación para que oscile, y un "elemento determinante de frecuencia" que lo mantiene oscilando a la frecuencia deseada. Se puede hacer un cristal para una frecuencia precisa, y se desplazará muy poco si cambia la temperatura o la capacitancia parásita. También es muy eficiente y requiere muy poca energía para mantenerla oscilante. Los cristales generalmente están hechos de cuarzo, y usted paga por todas las características anteriores.
Los resonadores están hechos de elementos cerámicos en lugar de cuarzo. No mantienen su frecuencia también. Esto puede no ser importante para un microprocesador, pero será importante si el circuito se usa en una radio, un reloj u otras aplicaciones críticas de tiempo. Cuestan menos y, por lo tanto, se usan donde la estabilidad no es tan importante.
Los microprocesadores a menudo tienen la "parte del amplificador" incorporada, por lo que todo lo que necesita hacer es agregar el resonador o el cristal. De lo contrario, puede construir un circuito oscilador, o puede comprar un "módulo oscilador", que tiene todos los componentes necesarios en una lata. Debe suministrar energía a un módulo oscilador.
Para niveles de temporización "no importa", algunos microprocesadores permiten el uso de un circuito RC (resistencia y condensador) como elemento determinante de frecuencia. El Microchip PIC incluso tiene todo incorporado.
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Encontré una buena nota de aplicación proporcionada por Maxim: reloj de microcontrolador: cristal, resonador, oscilador RC u oscilador de silicio
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