En mi clase de microcontroladores de hoy, nuestro profesor habló sobre cómo para los microcontroladores que usamos en el laboratorio, el reloj es en realidad un "cristal" (o su dominio del inglés o de la química le impidió hablar más al respecto). Discutió cómo los relojes usan un "cristal" para marcar el tiempo (sé que el cristal es cuarzo).
Esto condujo a una discusión en el laboratorio sobre qué material utiliza la línea de microprocesadores de Intel. Algunas de las preguntas que surgieron fueron: ¿el reloj está integrado en la placa base como nuestro microcontrolador o está integrado en el microprocesador? ¿De qué material está hecho? He estado mirando las especificaciones técnicas, pero todavía no he encontrado nada al respecto.
Es probable que haya un resonador de cuarzo estándar de algún tipo en la placa base que alimentará a la CPU con una frecuencia de referencia. Dentro de la CPU, hay un dispositivo llamado Phase Locked Loop (PLL) que se utiliza para bloquear la salida de un oscilador controlado por voltaje (VCO) en una relación bien definida con el reloj de referencia. La salida del VCO impulsará la red de distribución de reloj en el chip.
Un resonador de cuarzo se construye a partir de una pequeña pieza de cuarzo con electrodos depositados junto con un amplificador. El cristal se corta para vibrar a una frecuencia muy específica. Un voltaje aplicado a través del cristal hace que se deforme a través del efecto piezoeléctrico. Solo pasarán las señales en la frecuencia correcta para hacer que el cristal resuene, haciendo que el cristal actúe como un filtro de paso de banda muy estrecho. El amplificador sirve para amplificar estas oscilaciones para mantener el cristal vibrando, así como para expulsar la señal del resonador.
El VCO es simplemente un circuito que está diseñado para oscilar de modo que la frecuencia se pueda ajustar con un voltaje de control analógico. Hay muchas formas de construir un VCO según el proceso y el rango de frecuencia. Un método simple es simplemente variar el voltaje de la fuente de alimentación en un oscilador de anillo. Esto cambiará el retraso de propagación de los inversores utilizados para construirlo, cambiando la frecuencia de oscilación. Otros métodos implican utilizar la capacitancia variable de voltaje de uno o más diodos varactores.
Ignacio Vázquez-Abrams
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