Los productos de cronometraje son casi omnipresentes y un componente importante de la sociedad moderna. Una sincronización precisa requiere dispositivos como cristales de cuarzo que puedan oscilar a frecuencias precisas, así como circuitos integrados (CI) que controlen los dispositivos. Los módulos de reloj encapsulados suelen contener cristales y circuitos integrados de control. El rango de frecuencia de los circuitos osciladores electrónicos varía desde kilohercios (kHz) hasta megahercios (MHz).
Los cristales KHz se pueden vender por separado o integrarse en otros productos, como osciladores de cristal (CXO), osciladores de cristal digitales con compensación de temperatura (DTCXO) y relojes en tiempo real (RTC).
Factores que determinan la selección de cristales kHz.
Al seleccionar cristales de kHz para aplicaciones, el tamaño y la frecuencia deseada son las consideraciones más importantes, pero otros parámetros también son cruciales para diseñar circuitos adecuados.
Esto incluye:
Tolerancia de frecuencia, estabilidad y envejecimiento.
Capacitancia de carga (CL)
Resistencia en serie equivalente (ESR)
Nivel de conducción (DL)
Temperatura de funcionamiento
Los cristales de KHz suelen tener requisitos para circuitos integrados de aplicaciones específicas (ASIC), que enumeran los valores de los parámetros requeridos. La información ASIC puede proporcionar un punto de partida sólido para el diseño de circuitos. La tendencia hacia la miniaturización de los circuitos electrónicos significa que los diseñadores deben prestar especial atención a los factores mencionados anteriormente, ya que el tamaño y el empaquetamiento denso de los componentes pueden afectar las características y el rendimiento de los cristales. Sin embargo, el proceso de fabricación de fotolitografía garantiza que la miniaturización de los circuitos osciladores de cristal no afecte los parámetros necesarios para su funcionamiento eficiente.
Tolerancia de frecuencia, estabilidad y envejecimiento.
Aunque los cristales especifican frecuencias específicas, aún pueden ocurrir desviaciones de frecuencia debido al estrés durante la fabricación o la tensión de la superficie durante el funcionamiento diario. La desviación de frecuencia se puede resumir evaluando tres parámetros: tolerancia de frecuencia, estabilidad de frecuencia y envejecimiento.
La tolerancia de frecuencia se define como la diferencia entre la frecuencia real y la frecuencia nominal de un cristal a +25 ° C. La estabilidad de frecuencia se refiere al cambio de frecuencia máximo causado por la temperatura dentro de un rango de temperatura establecido. Para mejorar la precisión del cristal, se recomienda utilizar kHz XO, que puede tener en cuenta la variación de frecuencia con la temperatura (Figura 1) y realizar la calibración correspondiente. Finalmente, el envejecimiento se refiere a la deriva de la frecuencia a lo largo del tiempo. El sellado puede reducir los efectos del envejecimiento, pero puede aumentar el tamaño.