¿Qué es un oscilador de cuarzo?
Un oscilador de cuarzo es un circuito electrónico que genera una señal a una frecuencia determinada por un cristal de cuarzo formado a partir de silicio y oxígeno. La propiedad piezoeléctrica del cuarzo lo convierte en un muy buen resonador de decenas de kilohertz (kHz) a cientos de megahertz (MHz). Un oscilador de cristal de cuarzo está típicamente diseñado para operar solo con una sola frecuencia precisa. Estos osciladores se utilizan para crear frecuencias estables en teléfonos celulares, receptores del sistema de posicionamiento global (GPS) y radios bidireccionales. También se usan para un cronometraje preciso en relojes, computadoras y otros equipos electrónicos.
Un cristal de material piezoeléctrico como el cuarzo puede cambiar ligeramente cuando se aplica un voltaje a un electrodo en el cristal. Una vez que se elimina ese voltaje, el cristal puede volver a su forma original y generar un voltaje mientras lo hace. Descubierto en 1880 y llamada piezoelectricidad, esta propiedad es crítica para la operación de un oscilador. Se llevaron experimentosFuera con diferentes materiales de cristal con el tiempo y el primer oscilador de cuarzo se ensambló a fines de la década de 1910. Desde la década de 1920, los osciladores de cristal de cuarzo se han utilizado con frecuencia en relojes, así como equipos de radio aficionados, comerciales y militares.
Cuando un oscilador de cuarzo se enciende primero, el circuito introduce una señal de ruido aleatoria al cristal. Parte de ese ruido siempre estará en la frecuencia resonante del cristal, lo que hace que el cristal oscile. El voltaje producido por el cristal a medida que cambia de forma se amplifica por el circuito del oscilador de cuarzo y se devuelve al resonador de cristal. A medida que este proceso se repite, las señales dentro de la banda de frecuencia limitada del cristal se volverán más fuertes, mientras que otras frecuencias se filtrarán. Una vez que se completa este período de "calentamiento", el oscilador funcionará con precisión a su frecuencia diseñada.
la forma, el tamaño y el corte deUn cristal de cuarzo determina qué tan rápido se expande y contrata. Un oscilador de cuarzo puede funcionar a esta velocidad, llamado su frecuencia resonante. También puede operar a una frecuencia de sobremesa, que es un múltiplo de la frecuencia resonante. Si bien los cristales de cuarzo ocurren naturalmente en el entorno, se fabrican un número muy grande para aumentar el rendimiento y el suministro de cristales físicamente utilizables.
La salida de frecuencia por un oscilador de cuarzo puede verse afectada por una variedad de factores externos, incluida la temperatura e incluso la aceleración repentina. La radiación también afectará la frecuencia, ya sea de los rayos cósmicos en una nave espacial, rayos X o un pulso de radiación ionizante. Algunos de estos factores pueden compensarse con circuitos adicionales que monitorea las condiciones y ajusta la salida del oscilador en consecuencia. Algunos osciladores de cuarzo incluyen un horno controlado con precisión con el cristal en el interior para compensar los cambios de temperatura. Los cristales de cuarzo también pueden ser "barridos" o endurecidos contraradiación horneándolos en una atmósfera especializada y un campo eléctrico.