La estabilidad de frecuencia de un circuito oscilador alcanza uno de sus grados máximos con el empleo de cristales de cuarzo. En las aplicaciones en que es muy importante generar una señal de frecuencia exacta, bajo cualquier condición, la solución normalmente adoptada emplea un cristal. Los circuitos seleccionados con cristales para producir frecuencias de 500 kHz a 100 MHz se encuentran en nuestro sitio en gran cantidad en la sección Banco de Circuitos constituyéndose en una excelente fuente de informaciones para el proyectista.
Los cristales de cuarzo presentan propiedades piezoeléctricas acentuadas.
Cuando están sometidos a una tensión eléctrica, sufren deformaciones mecánicas y viceversa.
Si se utiliza un cristal de este tipo en un circuito de realimentación, como muestra la figura 1, este circuito tiende a oscilar en una frecuencia única, determinada precisamente por sus características mecánicas, es decir, dimensiones, corte, etc.
En vista de estas propiedades, los cristales de cuarzo se constituyen en elementos de control de frecuencia de los circuitos electrónicos, pudiendo ser usados en un amplio rango de frecuencias.
Con la utilización de un cristal en un oscilador, su frecuencia se mantiene dentro de valores fijos, determinados por el cristal, con gran precisión.
En la figura 2 mostramos los diversos tipos de cortes que se pueden hacer en un cristal para aplicaciones en electrónica.
En la frecuencia de resonancia de un cristal, su impedancia es cercana a cero.
En la figura 3 mostramos las curvas típicas de operación de un cristal y su circuito equivalente.
En la primera curva tenemos el punto en que ocurre la resonancia y el punto de "anti-resonancia". La separación entre estos dos puntos indica el factor "Q" del cristal.
En la segunda curva tenemos los comportamientos de los cristales de diversos cortes, en función de la temperatura.
Observamos que el corte GT es el más estable de los cuatro representados, con una estabilidad en torno a 1 parte por millón (ppm) en un rango de 100 grados centígrados!
PEQUEÑAS MODIFICACIONES DE FRECUENCIA
En principio, el cristal se recomienda para operar en su frecuencia fundamental.
Sin embargo, además de tener los cristales que pueden operar en frecuencias múltiples (sobretom), también existe la posibilidad de variar ligeramente la frecuencia de operación de un circuito que los utilice, con elementos externos.
En la figura 4 mostramos que la conexión de una variable o ajustable en serie con el cristal, o aún de un reactor de RF, permite modificar ligeramente la frecuencia de oscilaciones del circuito.
En el sitio, el lector encontrará cientos de circuitos osciladores utilizando cristales de cuarzo.
