Oscilador Cristal

Oscilador cristal
Devido à sua excelente estabilidade de frequência, os cristais de quartzo são amplamente utilizados para controlar a frequência de oscilação. Osciladores de cristal são comumente utilizados em processamento de sinal digital.
O símbolo para um cristal piezoeléctrico vibratório é mostrado na Figura 1(a). O seu modelo de circuito é mostrado na Figura 1(b), o qual pode ser simplificado para o modelo da Figura 1(c).
O fator de qualidade Q de um cristal pode ser tão elevado quanto várias centenas de milhares. Cp representa a capacitância eletrostática entre as duas placas paralelas do cristal. L tem um valor grande (tão alto como centenas de henries) e é determinado a partir de , onde é a frequência de ressonância do cristal. Rs pode ser tão alto quanto algumas centenas de milhares ohms e é determinado a partir de onde o fator de qualidade Q está no intervalo de 104 a 106.

Figura 1: Cristal piezoeléctrico. A Figura 2 mostra a função de transferência do cristal, levando em consideração Q muito elevado, podemos desconsiderar Rs na análise.

Figura 2: Função de transferência do cristal.
A Figura 3 mostra algumas das principais configurações de cristais para operar em diversas frequências, desde dezenas que KHz até 10MHz.

Figura 3: Principais aplicações.
O cristal apresenta duas frequencias ressonantes, uma série e uma paralelo, mostradas naFigura 4.

Figura 4: Frequências de oscilação série e paralelo do cristal.
Note que . No entanto uma vez que Cp>>Cs as duas frequências de ressonância são muito próximas. A curva de reatância do cristal é mostrada na Figura 1(d), ilustra que o cristal exibe a característica de um indutor sobre a estreita faixa de frequência entre e .
É possível ter uma variedade de osciladores de cristal. Um cristal oscilador Colpitts derivado op-amp é mostrado na Figura 5, juntamente com seu circuito equivalente. Este circuito deve oscilar na frequência de ressonância do cristal de indutância L com o equivalente série de e .