¿Cómo se ajusta la frecuencia del cristal?

Question

Cuando compras un cristal para usarlo como reloj, la empresa te pide la frecuencia exacta a la que lo vas a ajustar.

Recuerdo que necesitaba un cristal que fuera 4 veces el portador de color NTSC y me preguntaban cuántos dígitos de precisión necesitaba.

¿Cuál es el proceso para "ajustar" la salida del cristal con tanta precisión?

Answer 1

El ajuste grueso se realiza en el proceso de molienda, donde se establece el grosor de las obleas de cuarzo. Una vez visité una planta de fabricación; los operarios de la trituradora utilizaban receptores de onda corta ordinarios para controlar el amplio pico de ruido eléctrico que emitía el lote de obleas debido a la acción de trituración. Cuando alcanzaba un punto ligeramente superior a la frecuencia objetivo, se detenían.

El ajuste fino se realiza durante el proceso de chapado que coloca los electrodos en la oblea; la adición de metal hace bajar la frecuencia. Este proceso es mucho más preciso y cada cristal puede calibrarse individualmente.

Answer 2

Creo que podría haber alguna confusión. Cuando se utiliza un cristal como "reloj", se necesita un "generador de reloj" para ello. Para conseguir un verdadero cristal de cuarzo ajustado a las especificaciones del cliente, el pedido debe ser de muchos miles de unidades. Es muy probable que OP quiera decir "oscilador de cristal programable", hay miles de modelos, ver Digi-Key para ejemplos .

Estos dispositivos se fabrican en las carcasas cerámicas SMT estándar, de 4 pines, 3x5mm o más pequeñas, al igual que los chips osciladores de cristal de frecuencia fija habituales. Sin embargo, los programables tienen algún oscilador base, y un circuito PLL, con capacidad para programar externamente sus parámetros a casi cualquier frecuencia deseada. El rango de salida típico es de 1 Mhz a 110 Mhz. Los chips suelen tener una memoria no volátil programable, reprogramable quizá sólo dos o cuatro veces, y la frecuencia puede especificarse con una precisión de 10 dígitos o algo así.

Al comprar, puede especificar su propia frecuencia (ahí es donde pueden pedirlo), o puede comprar un Programador para PC para esto, y programar sus valores.

Answer 3

Como has dicho que era un cristal 4x NTSC, es probable que sea una pieza estándar fabricada a granel. Cómo seleccionan la precisión allí es una cuestión de binning .

Para este proceso, la fábrica produce un lote y luego prueba las frecuencias del cristal. Debido a las variaciones aleatorias del proceso, las frecuencias tendrán una distribución (una dispersión) a través de la frecuencia ideal.

Si pide un cristal muy preciso, lo escogerán del stock de cristales que se encuentran cerca del ideal. Le cobrarán más por ello. Si puedes tolerar una mayor variación, te venderán los que están más lejos con un descuento.

Por ejemplo, este hoja de datos del cristal dice que se puede pedir el producto con tolerancias de ±10, 20 o 30 ppm.

Esto es común en una gran variedad de procesos, por ejemplo, el color y el brillo de los LED, las velocidades de la CPU/número de núcleos, las velocidades de la DRAM y la FPGA, etc.