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Cómo especificar un resonador de cristal de cuarzo

Cómo especificar un resonador de cristal de cuarzo

Al analizar cómo especificar un resonador de cristal de cuarzo, es necesario comprender qué necesitan los fabricantes para poder fabricar un componente que cumpla con los requisitos que se le imponen.

Se necesitan especificaciones que incluyan capacitancia de carga, tipo de resonancia y muchas más para poder especificar correctamente un cristal de cuarzo.

A menudo, los fabricantes tendrán una hoja proforma en la que deben agregarse las diversas cifras de especificaciones.

Especificación de frecuencia

Obviamente, la principal especificación de cualquier resonador de cristal de cuarzo es su frecuencia. Esto normalmente se expresa en tantas cifras significativas como lo exija la tolerancia de frecuencia, aunque normalmente siete cifras es el máximo. Es aconsejable expresar la frecuencia con el número correcto de cifras significativas para evitar malentendidos en esta área de la especificación del cristal de cuarzo.

Tipo de resonancia

Hay dos tipos de resonancia que se aplican a los cristales de cuarzo. Uno es la resonancia paralela y el otro es la resonancia en serie. El tipo real requerido dependerá del circuito en uso. Aunque los cristales operarán en cualquier modo, la frecuencia de resonancia para cada tipo de resonancia es ligeramente diferente. Para algunas aplicaciones, como los generadores de reloj con microprocesador, la pequeña diferencia entre las dos frecuencias puede no ser un problema, pero para muchas otras lo es. En consecuencia, la especificación del cristal debe incluir claramente el tipo de resonancia requerida.


Modo resonador de cristal

Los cristales de cuarzo pueden funcionar en modo fundamental o en modo armónico. Por debajo de las frecuencias de alrededor de 25 MHz, los cristales se diseñan normalmente para operar en su modo fundamental, mientras que por encima de este normalmente se diseñarán para operación de sobretonos, aunque con las técnicas de fabricación que mejoran, los cristales de mayor frecuencia están disponibles. Por tanto, el modo es un elemento importante de la especificación del cristal.

Cuando solicite un cristal de sobretonos, indique la frecuencia exacta de operación y no la que se espera que sea la frecuencia fundamental, ya que puede surgir confusión sobre la frecuencia requerida, y dado que la frecuencia de sobretonos del cristal no es exactamente la misma que la armónica de la fundamental. frecuencia esto puede dar como resultado que se suministre una frecuencia incorrecta. La frecuencia de los cristales entonados se expresa normalmente en MHz, mientras que uno que opera en su frecuencia fundamental se expresa normalmente en kHz.

Especificación de capacitancia de carga de cristal

El tipo más común de cristal es el resonante paralelo, donde el cristal opera a una frecuencia por encima de su frecuencia resonante en serie (punto de impedancia más baja). Cuando se opera en un modo resonante paralelo, un resonador de cristal necesita un nivel de capacitancia de carga. Esta es la capacitancia del circuito del oscilador como se presenta al resonador de cristal de cuarzo. La capacitancia externa forma parte del circuito resonante. Un valor común de capacitancia de carga es 30pF, aunque también se usa ampliamente 20pF.

Especificación de tolerancia de calibración

Esta es la frecuencia final del cristal en la fabricación a una temperatura de 25 ° C que normalmente se asume como la temperatura de funcionamiento de los equipos electrónicos. Sin embargo, si el cristal se va a utilizar en un horno, se debe indicar la temperatura del horno. La tolerancia de calibración en sí se expresa en ppm (partes por millón).

Estabilidad de temperatura

La estabilidad de la temperatura es otra área importante de la especificación del cristal y es la desviación de frecuencia permitida a medida que varía la temperatura. De nuevo, normalmente expresado en ppm, a partir de la frecuencia a la temperatura de referencia por grado Celsius. A veces, la especificación del cristal puede utilizar una tolerancia de frecuencia que consiste en la suma de las tolerancias de calibración y estabilidad de temperatura.

Estilo de soporte

Los cristales vienen en una variedad de paquetes. Hay varias variedades estándar que se utilizan con enchufes y montaje de orificio pasante. Estilos como HC43, etc. todavía están ampliamente disponibles, pero también hay muchos paquetes nuevos para usar con soldadura de montaje en superficie. Es necesario consultar las fichas técnicas de los fabricantes para tomar la decisión final.

Crianza de cristales de cuarzo

El envejecimiento de los cristales de cuarzo dependerá de varios factores y, en particular, de la encapsulación. Por lo general, es mayor en las primeras semanas de funcionamiento y, como resultado, los cristales que se utilizarán en osciladores de horno de alta calidad se introducen antes de su uso. Las cifras de envejecimiento se expresan en un cierto número de ppm durante un tiempo determinado, a menudo un día y / o un año.

Respuestas espurias

En algunas aplicaciones, las respuestas espurias pueden ser importantes, pero hay algunas respuestas que pueden estar dentro de unos cientos de kilohercios de la frecuencia principal. Estos son normalmente bajos y rara vez causan problemas en los circuitos del oscilador, excepto si el circuito sintonizado utilizado en el oscilador resuena en la misma frecuencia que una respuesta cercana. Pueden ser más importantes en aplicaciones de filtros y puede ser necesario especificar niveles de respuesta máximos en relación con la respuesta principal. Es probable que en un filtro se utilicen varios cristales, y no todos usarán la misma frecuencia. Esto dará como resultado que las respuestas también aparezcan en diferentes frecuencias, lo que hará que el problema sea menos grave.

Actividad

Una medida de la actividad de un cristal es el componente resistivo que se ve en el brazo de movimiento de su circuito equivalente. Como era de esperar, la resistencia y Q son inversamente proporcionales entre sí.

Al realizar un pedido de un cristal de cuarzo, es necesario asegurarse de que se haga todo lo posible para garantizar que la especificación sea correcta. A veces puede llevar algunas semanas fabricar un prototipo y por lo tanto es necesario asegurarse de que todo se complete correctamente para evitar malentendidos y asegurarse de que todos los datos sean correctos. Al especificar correctamente el cristal, normalmente se puede obtener un servicio rápido.

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