El tiempo de los relojes de cuarzo está regulado por un oscilador de cristal . Este oscilador de cristal forma efectivamente un circuito RLC. Si esto es así, ¿qué propiedades tiene un oscilador de cristal que lo hace ventajoso sobre un circuito RLC?
Los osciladores de cristal son mucho más precisos, son pequeños, tienen coeficientes de temperatura bajos y baja deriva a bajo costo.
Un cristal de cuarzo es un resonador mecánico con propiedades particularmente estables. El cuarzo es un material muy estable: no 'envejece' ni cambia mucho con la temperatura. También es posible preparar cuarzo para que sea muy puro y tenga propiedades consistentes. El cuarzo también es ligeramente piezoeléctrico: un campo eléctrico provoca una desviación y una desviación genera una carga eléctrica.
Cuando se corta correctamente (con una orientación específica respecto a los ejes del cristal) y se monta correctamente, las propiedades mecánicas (básicamente la rigidez) son independientes de la temperatura. Los contactos en el cristal significan que una vibración mecánica genera carga eléctrica, y cuando se configura correctamente (con un amplificador), todo el sistema puede resonar a una frecuencia estable.
Eléctricamente, esto se puede modelar como una red RLC con propiedades similares. Los valores de RLC pueden ser sorprendentes, típicamente fracciones de fF de capacitancia y muchos henries de inductancia.
La razón es la precisión. Para condensadores, el 2% se considera una muy buena tolerancia. No estoy seguro acerca de los inductores, pero espero que sea similar. Las resistencias son mejores que los condensadores o los inductores, pero no se puede construir un oscilador solo con resistencias.
Para poner estos números en perspectiva: el 1% equivale a 36 segundos por hora o 14 minutos y 24 segundos por día, lo que sería una precisión totalmente inaceptable para un reloj.
Si bien un cristal de cuarzo se puede modelar como un circuito RLC, eso no es lo que realmente es.
El corte y las dimensiones del cristal hacen que resuene a una frecuencia particular y esto se puede determinar con mucha más precisión que un circuito hecho de R, L y C discretas.
Según mi experiencia, se agrega un cristal en lugar de reemplazar los componentes RLC de un oscilador. La razón por la que se "agrega" es para dar y mantener una frecuencia dada con mayor precisión que usando solo los componentes RLC. La razón por la que un cristal proporciona más precisión es que se puede fabricar con tolerancias "más estrictas" que los componentes RLC y su propiedad eléctrica de alta Q.
usuario207421