Existen varios resonadores que se utilizan para una inmensa cantidad de aplicaciones en el campo de la Electrónica. En esa lista de resonadores, los dos materiales utilizados principalmente son el cristal de cuarzo y la cerámica (haciendo el resonador de cerámica). El cristal de cuarzo se usa en Crystal Oscillator y Ceramic se usa en Ceramic Resonator. Ambos tienen el mismo objetivo de generar una frecuencia de oscilación al vibrar cuando se les da una tensión de entrada. Pero los dos también tienen algunas diferencias, lo que los separa y, como resultado, tienen aplicaciones diferentes.
¿Qué es el oscilador de cristal?
Un oscilador es un circuito que genera frecuencia con la ayuda de un circuito sintonizado y esa frecuencia generada se conoce como frecuencia oscilante. De manera similar, un oscilador de cristal es un circuito o dispositivo electrónico que se utiliza para generar una frecuencia estable con la ayuda de un cristal en lugar de un circuito sintonizado. El cristal cuando vibra, actúa como un resonador y como resultado genera una frecuencia oscilante. El circuito resonador utiliza un cristal para generar la oscilación, lo que lleva al nombre Crystal Oscillator. El símbolo y circuito de un oscilador de cristal es como se muestra a continuación:
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¿Qué es un resonador cerámico?
Similar al oscilador de cristal, el resonador de cerámica también es un circuito electrónico o un dispositivo que se utiliza para generar una salida de frecuencia de oscilación con la ayuda de cerámica como material piezoeléctrico resonante. El material puede tener dos o más electrodos que cuando se conectan a un circuito oscilador obtienen vibraciones mecánicas y, como resultado, se genera una señal oscilante de una frecuencia específica. El circuito del resonador es similar al del oscilador de cristal y se muestra a continuación:
Cuando el resonador está funcionando, las vibraciones mecánicas producen un voltaje oscilante debido al material piezoeléctrico, es decir, cerámica, y el voltaje oscilante se une a los electrodos como salida. El concepto inverso se utiliza en caso de efecto piezoeléctrico inverso.
Oscilador de cristal Vs resonador
Aunque ambos tienen el mismo procedimiento de trabajo y generan oscilación de frecuencia como salida, tienen algunas diferencias en las propiedades debido a que el oscilador ha reemplazado al resonador en muchos casos, que son:
- Rango de frecuencia: el oscilador de cristal tiene un factor Q mucho más alto que el del resonador de cerámica debido a que el oscilador de cristal tiene un rango de frecuencia de 10 kHz a 100 MHz, mientras que el rango de frecuencia del resonador de cerámica varía de 190 kHz a 50 MHz.
- Salida: el oscilador de cristal proporciona una salida de frecuencia de alta estabilidad y el resonador de cerámica también proporciona una salida de estabilidad que no es tan buena en comparación con el oscilador de cristal. En términos de precisión de frecuencia de salida, el oscilador de cristal proporciona una salida mucho más precisa que el resonador cerámico para el que parámetros como la temperatura son un elemento sensible. La precisión del oscilador es de 10 ppm a 1000 ppm, mientras que para el resonador es de 0,1% a 1%.
- Efecto debido a los parámetros: para el resonador de cerámica, el grosor del material cerámico determinaría la frecuencia resonante de salida, mientras que para los osciladores de cristal, la salida de frecuencia resonante depende del tamaño, la forma, la elasticidad y la velocidad del sonido en el material. El oscilador de cristal tiene una dependencia muy baja de la temperatura, es decir, son muy estables incluso con cambios de temperatura y el resonador de cerámica depende un poco más de la temperatura que el oscilador de cristal. Para un oscilador de cristal de cuarzo, las características de salida dependen del modo de vibración y el ángulo en el que se corta el cristal mientras está en el resonador, principalmente el grosor importa.
- Tolerancia y sensibilidad: el oscilador de cristal tiene menos tolerancia contra golpes y vibraciones, mientras que el resonador de cerámica tiene una tolerancia alta comparativamente. El oscilador de cristal tiene una baja tolerancia ESD (descarga electrostática), mientras que el resonador cerámico tiene una alta tolerancia ESD. Los osciladores son más sensibles que los resonadores, la sensibilidad se puede comparar en términos de radiación. El cuarzo tiene una tolerancia de frecuencia del 0,001%, mientras que PZT tiene una tolerancia del 0,5%.
- Dependencia del condensador: los resonadores pueden tener condensadores internos o necesitar unos externos a veces, mientras que el oscilador necesita condensadores externos y su valor depende de con qué cristal está diseñado para trabajar.
- Material utilizado: el oscilador de cristal está hecho de cuarzo como material del resonador piezoeléctrico, mientras que los resonadores de cerámica están hechos de titanato de plomo y circonio (PZT), que se conoce como material cerámico piezoeléctrico de alta estabilidad. El oscilador de cristal es difícil de fabricar, mientras que los resonadores de cerámica son fáciles de fabricar.
- Aplicaciones: los resonadores cerámicos se utilizan en aplicaciones de microprocesadores donde la estabilidad de frecuencia no es importante, mientras que el oscilador de cristal se puede encontrar en todo, desde televisores hasta juguetes para niños que tienen componentes eléctricos. Los resonadores son buenos para la comunicación de puerto serie de baja velocidad, mientras que los osciladores de cristal tienen frecuencias disponibles para admitir también comunicaciones serie de alta velocidad. Los resonadores no tienen frecuencias disponibles para comunicaciones de puerto serie de alta velocidad. En términos de aplicaciones basadas en reloj, los resonadores no son muy adecuados para un reloj en tiempo real / cronometraje / reloj de pared, mientras que los osciladores pueden ser adecuados para cronometraje / RTC / reloj de pared si se sintonizan con un capacitor variable, espere algunos minutos de deriva por año si no sintonizado.