Oscilador de cristal PDF

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Oscilador de cristal informe de laboratorio ...

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OSCILADOR DE CRISTAL Fulvio Andres Pedraza Carmona Ingeniería, Unidad Central Del Valle Del Cauca Tuluá, Colombia [email protected]

Abstract- Electronic signal circuits commonly carry oscillators, of which there are various types. One of the most stable and simple is the crystal oscillator, which is designed with an integrated circuit showing ease and reliability. Resumen- Los circuitos electrónicos de señales comunmente llevan osciladores, de lo cuales existen diversos tipos. Uno de los mas estables y sencillos es el oscilador de cristal, el cual esta diseñado con un circuito integrado mostrando facilidades y fiabilidad. I.

INTRODUCCIÓN

La mayoría de los equipos electrónicos utiliza para su funcionamiento señales eléctricas de uno de estos tres tipos: ondas sinusoidales, ondas cuadradas y ondas tipo diente de sierra. Los osciladores son circuitos electrónicos generalmente alimentados con corriente continua capaces de producir ondas sinusoidales con una determinada frecuencia. Existe una gran variedad de tipos de osciladores. Este tipo de dispositivos, es utilizado ampliamente en conmutación. Los generadores de frecuencia son, junto con los amplificadores y las fuentes de alimentación, la base de cualquier circuito electrónico analógico. Son utilizados para numerosas aplicaciones entre las que podemos destacar las siguientes: como generadores de frecuencias de radio y de televisión en los emisores de estas señales, osciladores maestros en los circuitos de sincronización, en relojes automáticos, como osciladores locales en los receptores, como generadores de barrido en los tubos de rayos catódicos y de televisores, etc.

deformarse mecánicamente, es decir, aumentar o disminuir su volumen, cuando se le aplica una diferencia de potencial entre sus extremos. Además, este efecto piezoeléctrico es reversible, por lo tanto, un cristal de cuarzo tiene una frecuencia natural de oscilación. Supongamos que conectemos un cristal de cuarzo a una diferencia de potencial provocando, por tanto, que este se deforme; si, a continuación, dejamos de aplicarle la diferencia de potencial, el cristal tenderá a su forma original ya que ha cesado la causa que lo deformaba. Durante su "vuelta" al estado original, el cristal, comienza a oscilar aumentando y disminuyendo su tamaño hasta que, al cabo de cierto tiempo, se detendrá definitivamente. Este aumento y disminución de tamaño son oscilaciones propias del cristal y a una frecuencia fija que depende exclusivamente del cristal y es lo que llamamos frecuencia natural de oscilación

fig.1 Cuarzo.

II.

OSCILADOR DE CRISTAL

A. Cuarzo

B. Circuito oscilador de cristal.

La razón de la utilización masiva del cuarzo radica en una propiedad electromecánica, conocida como efecto "piezoeléctrico", la cual es, como veremos, de una gran utilidad en los osciladores. El cuarzo tiene la propiedad de

Si a un cristal de cuarzo le aplicamos sobre sus caras opuestas una diferencia de potencial, y el dispositivo está montado adecuadamente, comenzarían a producirse fuerzas en las cargas del interior del cristal. Estas fuerzas

entre sus cargas provocarían deformaciones en el cristal y darían lugar a un sistema electromecánico que comenzaría a oscilar. Sin embargo, vuelve a ocurrir lo mismo que en los circuitos formados por un condensador y por una inductancia. Esto es, las oscilaciones del cristal no duran indefinidamente, ya que se producen rozamientos en la estructura interna que hacen que se vayan amortiguando hasta llegar a desaparecer. Por tanto, necesita de un circuito externo que mantenga las oscilaciones, compensando las pérdidas producidas por el rozamiento. Existen diversos tipos de circuitos osciladores con cristal, en caso del circuito en circuito integrado, se puede implementar con un diseño sencillo de circuito integrado digital, y reduce mucho los costos respecto a los diseños convencionales de los osciladores de cristal discretos. Para poder iniciar la oscilación, la corriente directa retroalimentación regenerativa polariza a la entrada y la salida de A1para la operación de clase A. El amplificador A2 convierte a la salida de A1 en una oscilación completa de máxima excursión (corte a saturación), reduciendo los tiempos de subida y bajada, y amortiguando la salida de A.

III. A. Cristal de cuarzo

fig.3 Cristal

B. Condensadores cerámicos

En este oscilador, el cual el circuito resonante LC es reemplazado por un cristal de cuarzo, puede describirse por un circuito equivalente, compuesto de la conexión en paralelo entre: 

una inductancia L, a su vez en serie con una resistencia R y un condensador C1, y



un condensador C2

El cristal de cuarzo tiene un factor Q (factor de mérito o factor de calidad) sumamente elevado. Con él se pueden obtener frecuencias estables del orden de las partes por millón. Sus principales ventajas radican en su capacidad de trabajo en altas frecuencias y en mantener estable su frecuencia de trabajo.

fig.4 Condensador

C. Compuerta NOT

fig.4 Condensador

fig.2 Oscilador de cuarzo con integrado

MONTAJE

D. Circuito oscilador de cristal

fig.7 Osciloscopio a 4mhz

fig.4 Circuito en protoboard

IV.

RESULTADOS

fig.8 Osciloscopio timer rotado

V.

fig.5 5v

CONCLUSIONES

Los Cristales de cuarzo como cristales naturales tienen la propiedad de ser piezoeléctricos. Debido a este efecto, un cristal que vibra actúa como un circuito LC resonante con una Q extremadamente alta. El cuarzo es el cristal más importante con efecto piezoeléctrico. Se emplea los osciladores de cristal donde se necesita una frecuencia precisa y fiable. El diseño e implementación del oscilador de cristal de cuarzo con circuito integrado es más económico y sencillo que otros osciladores comunes. El reloj de pulsera electrónico es una de las aplicaciones para el oscilador de cristal.

fig.6 conexión final...