¿Podría explicar cómo funciona un cristal de cuarzo, tal vez con un esquema simple con las cosas esenciales? Sé que actúa como una especie de estabilizador para un oscilador, pero nada más que eso.
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El cuarzo es un material piezoeléctrico, lo que significa que si lo deforma mecánicamente, desarrolla cargas en su superficie. Del mismo modo, si coloca cargas en su superficie, provoca tensión mecánica en el cristal. La forma en que un cristal de cuarzo beneficia a un circuito es que mecánicamente el cristal actúa de manera muy similar a un diapasón, con una frecuencia de resonancia natural, y la propiedad piezoeléctrica permite que se acople a un circuito electrónico. Dado que la frecuencia de resonancia está determinada principalmente por el tamaño físico y la forma del cuarzo, obtienes una referencia de frecuencia que es mucho menos sensible a la temperatura de la que obtendrías usando solo circuitos LC.
Ya hay dos excelentes respuestas, así que solo voy a tratar de dar una explicación diferente de lo mismo.
Antecedentes
Entonces, en un oscilador Pierce tiene un sistema digital conectado a un oscilador de cristal.Ahora probablemente haya visto cómo las puertas lógicas cambian de estado, con un tiempo de subida especificado. Si dedica algo de tiempo a aprender sobre la compatibilidad electromagnética o simplemente el diseño digital de alta velocidad (el mejor libro en existencia es el de Johnson ), aprenderá que esto puede considerarse como una amplia gama de frecuencias.
Lo que hace el cristal
Hay dos formas de ver lo que hace el cristal, desde el dominio de la frecuencia y desde el dominio del tiempo. Comenzaré con el dominio de frecuencia debido a preferencias personales. Empujo a cada ingeniero eléctrico con el que trabajo para que se sienta como en casa con el dominio de la frecuencia; Muchos problemas se vuelven simples aquí, y las respuestas complicadas tienen sentido.Dominio de la frecuencia
Desde la perspectiva del dominio de la frecuencia, un cristal es un filtro a una frecuencia muy específica con un factor Q (calidad) muy alto. Esto significa que de todas esas frecuencias que generas, solo permites la específica que permite el cristal.Dominio del tiempo
La otra forma es pensar en una puerta atada a sí misma. Si no hubiera nada allí, crearía una onda cuadrada con una frecuencia igual a la demora, pero esta frecuencia no es extremadamente confiable y también variará en función de muchos parámetros de fabricación. Aquí es donde el cristal lo afecta. Si el cristal tiene un borde ascendente colocado, solo "pasará" la señal a la frecuencia seleccionada. De repente, la onda cuadrada de 100MHz se convierte en una onda sinusoidal de 20MHz debido al cristal.Un poco de pensamiento extra
¿Me pregunto por qué los osciladores extraen tanta corriente? Está cargando y descargando la capacitancia en el circuito del oscilador 20 millones de veces por segundo. Además, para todos los ciclos de reloj, muchos transistores en su circuito hacen lo mismo. Si no necesita velocidad, un oscilador de 32KHz cuesta muy poca energía en microcontroladores.Avísame si puedo ser más claro.
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De Wikipedia :
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Me gustaría mencionar algunas características adicionales, bastante importantes:
El cuarzo puede funcionar en serie o en paralelo. operación resonante en (sin embargo, ambas frecuencias resonantes son bastante cercanas entre sí);
En algunas aplicaciones (en particular para osciladores basados en transistores como el tipo Pierce), el cuarzo no se usa como circuito resonante sino como inductor de alta calidad .
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