Cristales, osciladores y resonadores. ¿Cuál es la diferencia?

Question

Estoy tratando de averiguar la diferencia entre cristales, osciladores y resonadores. Estoy empezando a entenderlo, pero todavía tengo algunas preguntas.

Según tengo entendido, un oscilador está construido con un cristal y dos condensadores. ¿Qué es un resonador entonces? ¿Es una diferencia de terminología?

Si un oscilador y un resonador son similares, ¿por qué estos dos elementos:

http://www.digikey.com/product-detail/en/HWZT-16.00MD/535-9379-ND/675574

http://www.digikey.com/product-detail/en/FCR16.0M2G/445-1646-ND/653108

tienen dos alfileres fuera y no tienen tierra. Mientras que este

http://www.digikey.com/product-detail/en/ZTT-16.00MX/X908-ND/170095

tiene tres clavijas, una de las cuales es un suelo?

¿Alguno de estos tres dispositivos funcionará como un reloj externo para un microcontrolador?

PS: Puntos de bonificación por una explicación de cómo los condensadores ayudan a que el cristal funcione correctamente. :)

Answer 1

Tanto los resonadores de cerámica como los cristales de cuarzo funcionan según el mismo principio: vibran mecánicamente cuando se les aplica una señal de corriente alterna. Los cristales de cuarzo son más precisos y estables a la temperatura que los resonadores de cerámica. El propio resonador o cristal tiene dos conexiones. A la izquierda el cristal, a la derecha el resonador de cerámica.

Como dices el oscilador necesita componentes extra, los dos condensadores. La parte activa que hace funcionar el oscilador es un amplificador que suministra la energía para mantener la oscilación.

Algunos microcontroladores tienen un oscilador de baja frecuencia para un cristal de 32,768 kHz, que a menudo tiene los condensadores incorporados, por lo que sólo necesitas dos conexiones para el cristal (izquierda). La mayoría de los osciladores, sin embargo, necesitan los condensadores externamente, y entonces tienes las tres conexiones: entrada del amplificador, salida al amplificador, y tierra para los condensadores. Un resonador con tres pines tiene los condensadores integrados.

La función de los condensadores: para que el amplificador-cristal de bucle cerrado oscile debe tener un desplazamiento de fase total de 360°. El amplificador es inversor, por lo que son 180°. Junto con los condensadores, el cristal se encarga de los otros 180°.

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Cuando se enciende un oscilador de cristal es sólo un amplificador, aún no se obtiene la frecuencia deseada. Lo único que hay es un ruido de bajo nivel en un amplio ancho de banda. El oscilador amplificará ese ruido y lo pasará a través del cristal, sobre el cual entra de nuevo en el oscilador que lo amplifica de nuevo y así sucesivamente. ¿No debería conseguirse así sólo mucho ruido? No, las propiedades del cristal son tales que sólo pasará una cantidad muy pequeña de ruido, alrededor de su frecuencia de resonancia. Todo el resto será atenuado. Así que al final sólo queda esa frecuencia de resonancia, y entonces estamos oscilando.

Se puede comparar con un trampolín. Imagina a un grupo de niños saltando en ella al azar. El trampolín no se mueve mucho y los niños tienen que hacer un gran esfuerzo para saltar sólo 20 cm hacia arriba. Pero después de un tiempo empezarán a sincronizarse y el trampolín seguirá los saltos. Los niños saltarán cada vez más alto con menos esfuerzo. El trampolín oscilará a su frecuencia de resonancia (alrededor de 1Hz) y será difícil saltar más rápido o más lento. Esas son las frecuencias que se filtrarán.
La niña que salta en el trampolín es el amplificador, suministra la energía para mantener la oscilación.

Más información
Osciladores de cristal MSP430 de 32 kHz

Answer 2

Esta es la proposición 3.23 de Karpilovsky Teoría de los campos : $K/K_p$ es separable si y sólo si $K=K_pK_s$ .

La prueba requiere estos hechos:

1. Campos dados $A\subseteq B\subseteq C$ entonces $A/C$ es separable (resp. puramente inseparable) si $A/B$ y $B/C$ separable (resp. puramente inseparable).

2. Dado $A/B$ entonces $A/A_s$ es puramente inseparable.

3. Si $A/C$ es separable y $B/C$ es cualquier extensión para la que $A$ y $B$ están contenidos en algún campo común, entonces $AB/B$ es separable.

Si $K/K_p$ es separable, entonces $K/K_pK_s$ es separable (claro porque $K_pK_s\supseteq K_p$ ) y $K/K_pK_s$ es puramente inseparable (combina los hechos 1 y 2). A la inversa, si $K=K_pK_s$ , entonces por el hecho 3, porque $K_s/K$ es separable, entonces $K=K_pK_s/K_p$ es separable.

Answer 3

Encontré una buena nota de aplicación proporcionada por Maxim - Reloj de microcontrolador: cristal, resonador, oscilador RC u oscilador de silicio