Resonators and Generators
(171)¿Qué son los resonadores, las resistencias y los osciladores de cuarzo?
Un resonador de cuarzo es un elemento electrónico, gracias al cual los sistemas que lo utilizan pueden medir el tiempo con alta precisión. Esta precisión es el resultado de la aparición de pulsos eléctricos a intervalos regulares, que es proporcionada precisamente por el resonador de cuarzo. Definimos tal fenómeno marcando con una frecuencia constante. Estos elementos están presentes, entre otros en placas de desarrollo de microcontroladores, computadoras, controles remotos de TV, juguetes, relojes y muchos otros dispositivos electrónicos de uso común. Los resonadores de cuarzo también se conocen comúnmente como cuarzos, pero también puede encontrar términos como resistencia de cuarzo o oscilador de cuarzo.
Tipos de resonadores
Hay varios tipos de resonadores. Los más populares son los resonadores de cuarzo, pero también hay resonadores de cerámica así como los cada vez más populares resonadores de silicio. Un tipo especial de osciladores son resonadores de reloj.
Los resonadores de cuarzo están hechos de un cristal de cuarzo cortado con precisión, es decir, dióxido de silicio (SiO2), que tiene dos terminales. Están unidos a sus fragmentos salpicados de metal. La diferente frecuencia natural del resonador se obtiene por la diferente forma y tamaño del cuarzo que se utilizó en su construcción. Los resonadores cerámicos tienen una estructura similar, pero su elemento principal es un material piezoeléctrico distinto al cuarzo.
Los resonadores de cuarzo funcionan sobre la base del fenómeno piezoeléctrico, que describe el mecanismo de formación de una carga eléctrica (voltaje) en los extremos de un elemento hecho de material piezoeléctrico como resultado de una fuerza que actúa sobre él, lo que lleva a la formación de tensiones mecánicas en él. El material piezoeléctrico también exhibe el efecto piezoeléctrico inverso. Cuando se aplica la diferencia de voltaje en sus extremos, se deforma. El resonador de cuarzo conectado al sistema electrónico lo hace vibrar, lo que al suministrar energía al sistema provoca una resonancia mecánica con una frecuencia igual a la frecuencia natural del cristal de cuarzo utilizado. La mayoría de las veces está conectado a un sistema en forma de sistema Pierce. A veces puede encontrar módulos listos para usar en forma de generadores de pulso. Poseen un sistema electrónico incorporado y por lo general de 4 pines, los cuales se encargan de tierra y alimentación, salida de pulsos generados y una entrada encargada del control.
Propiedades de los resonadores de cuarzo – precisión y frecuencia.
La precisión de los resonadores de cuarzo está determinada por una unidad llamada PPM (del inglés: parts per milion). Por ejemplo, el 1% de precisión es igual a 10000PPM. Es particularmente importante, entre otros en relojes de buena calidad para que no se retrasen ni tengan prisa más de unos segundos al día. La precisión más alta se caracteriza por resonadores de cuarzo con un promedio de varias docenas de PPM, lo que en la práctica significa el rango de 3 a 100 PPM. Los resonadores cerámicos producidos actualmente tienen una estabilidad muy similar, pero comienza alrededor de 10 PPM, mientras que los resonadores de relojes no superan el valor de 20 PPM.
Hay que tener en cuenta que la precisión y estabilidad de los pulsos generados por el resonador de cuarzo depende en gran medida de la temperatura. Por su propiedad, se pueden encontrar resonadores cerrados en una carcasa, en la que existe una temperatura constante, gracias a un sistema electrónico adicional que la mantiene a un nivel constante. Un hecho interesante es que la frecuencia de los pulsos generados por el resonador puede verse influenciada incluso por su orientación espacial en relación con el vector de gravedad, porque de lo contrario la fuerza de la gravedad puede cambiar en cierta medida la frecuencia natural de su cristal.
Por supuesto, además de la precisión, en el caso de los resonadores de cuarzo, su frecuencia es igualmente importante. Este valor puede variar de varias decenas de kilohercios [kHz] hasta decenas de megahercios [MHz]. Los resonadores de reloj resultan ser los más interesantes aquí, porque prácticamente en todos los casos tendrán una frecuencia igual a 32.768kHz. Esto se debe a que cuando dividimos este valor por dos a la decimoquinta potencia, obtenemos un pulso por segundo, que es la base de tiempo del reloj analógico.
Marcas de resonadores de cuarzo
Si hay una marca en el resonador de cuarzo, normalmente será su frecuencia. Desafortunadamente, como la mayoría de los dispositivos, también los resonadores de cuarzo con el tiempo, como resultado del envejecimiento, pueden cambiar sus parámetros de frecuencia hasta cierto punto.
Selección de resonadores de cuarzo
Los osciladores de cuarzo, al igual que prácticamente cualquier otro componente electrónico, se pueden encontrar en carcasas diseñadas para montaje en superficie THT o SMD.
Al seleccionar el resonador de cuarzo apropiado con respecto a la compatibilidad mecánica, debe tenerse en cuenta su paso de contacto. Este término se utiliza para definir las distancias entre los ejes de las salidas de los componentes electrónicos, es decir Circuitos integrados o regletas de terminales. Entre los valores estándar de la trama de contacto para resonadores de cuarzo podemos encontrar principalmente 0,7mm, 1,1mm, 2,54mm, 4,88mm y 5,1mm.
Los casos más populares donde puede encontrar osciladores de cristal son principalmente el caso cilíndrico, HC-49, HC-49-S, HC-49/U, TC26 y TC38 que son casos de montaje de orificio pasante (THT), así como HC- 49SM y HC-49SMD para montaje en superficie (SMD).
También preste atención a una serie de otros parámetros, como la temperatura de funcionamiento, que puede variar de aproximadamente -55°C a 150°C, potencia, dada en milivatios para este tipo de componentes [mW] o incluso nanovatios [nW], pero también una capacidad, cuyo valor puede ser de alrededor de 6pF (picofaradio) a 30F.
Almacén:
