Un oscilador de cristal es un oscilador electrónico que utiliza un cristal como elemento selectivo de frecuencia para obtener un efecto piezoeléctrico inverso. El término oscilador de cristal se refiere al circuito, no al resonador: Graf, Rudolf F. (1999). Diccionario moderno de electrónica, 7ª ed . EE.UU.: Newnes. págs. 162, 163. ISBN 978-0750698665.</ref> [1] [2] Esta frecuencia se utiliza a menudo para realizar un seguimiento del tiempo, como en los relojes de pulsera de cuarzo , para proporcionar una señal de reloj estable para los circuitos integrados digitales y para estabilizar las frecuencias de los transmisores y receptores de radio . El tipo más común de resonador piezoeléctrico utilizado es un cristal de cuarzo , por lo que los circuitos osciladores que los incorporan se conocen como osciladores de cristal. [3] Sin embargo, otros materiales piezoeléctricos , incluidas las cerámicas policristalinas , se utilizan en circuitos similares.
Un oscilador de cristal se basa en el ligero cambio de forma de un cristal de cuarzo bajo un campo eléctrico , una propiedad conocida como electroestricción o piezoelectricidad inversa . Un voltaje aplicado a los electrodos del cristal hace que cambie de forma; cuando se elimina el voltaje, el cristal genera un pequeño voltaje a medida que vuelve elásticamente a su forma original. El cuarzo oscila a una frecuencia de resonancia estable, comportándose como un circuito RLC , pero con un factor Q mucho mayor(menor pérdida de energía en cada ciclo de oscilación). Una vez que un cristal de cuarzo se ajusta a una frecuencia particular (que se ve afectada por la masa de electrodos adheridos al cristal, la orientación del cristal, la temperatura y otros factores), mantiene esa frecuencia con alta estabilidad. [4]
Los cristales de cuarzo se fabrican para frecuencias desde unas pocas decenas de kilohercios hasta cientos de megahercios. A partir de 2003, se fabrican anualmente alrededor de dos mil millones de cristales. [5] La mayoría se utilizan para dispositivos de consumo como relojes de pulsera , radios , computadoras y teléfonos celulares . Sin embargo, en aplicaciones donde se necesita un tamaño y peso pequeños, los cristales se pueden reemplazar por resonadores acústicos de película delgada a granel , específicamente si se necesita una resonancia de alta frecuencia (más de aproximadamente 1,5 GHz). Los cristales de cuarzo también se encuentran dentro de los equipos de prueba y medición, como contadores, generadores de señales yosciloscopios _
Un oscilador de cristal es un circuito de tipo oscilador eléctrico que utiliza un resonador piezoeléctrico, un cristal, como elemento determinante de la frecuencia. Cristal es el término común utilizado en electrónica para el componente que determina la frecuencia, una oblea de cristal de cuarzo o cerámica con electrodos conectados. Un término más preciso para esto es resonador piezoeléctrico . Los cristales también se utilizan en otros tipos de circuitos electrónicos, como los filtros de cristal .
Los resonadores piezoeléctricos se venden como componentes separados para su uso en circuitos de osciladores de cristal. Un ejemplo se muestra en la imagen. También se incorporan a menudo en un solo paquete con el circuito oscilador de cristal, que se muestra en el lado derecho.
La piezoelectricidad fue descubierta por Jacques y Pierre Curie en 1880. Paul Langevin investigó por primera vez los resonadores de cuarzo para su uso en sonares durante la Primera Guerra Mundial. El primer oscilador controlado por cristal , usando un cristal de sal de Rochelle , fue construido en 1917 y patentado [6] en 1918 por Alexander M. Nicholson en Bell Telephone Laboratories , aunque su prioridad fue cuestionada por Walter Guyton Cady . [7] Cady construyó el primer oscilador de cristal de cuarzo en 1921. [8] Otros de los primeros innovadores en osciladores de cristal de cuarzo incluyenGW Pierce y Louis Essen .