Oscilador Pierce: funcionamiento y sus aplicaciones

Disponemos de diferentes tipos de osciladores en función de sus características y funcionalidad. Pero en esto, los osciladores más utilizados son los osciladores de cristal, oscilador Hartley, oscilador Dynatron, osciladores RC, etc. El objetivo principal de estos osciladores es generar oscilaciones de frecuencia estables de forma continua y frecuente. Entre todos los diferentes tipos de osciladores de cristal oscilador, se demuestra la excelente estabilidad de frecuencia. Pueden generar oscilaciones a la frecuencia resonante sin ninguna distorsión e incluso el efecto de la temperatura es muy pequeño en el oscilador de cristal debido a la característica única del material del cristal. El oscilador de cristal utiliza el principio del efecto piezoeléctrico para generar oscilaciones de frecuencia. Al final de este artículo, habremos adquirido conocimientos sobre la definición, el diagrama y sus aplicaciones del oscilador de perforación.


¿Qué es un oscilador Pierce?

Es un tipo de oscilador electrónico particularmente usado en osciladores de cristal para crear una frecuencia estable de oscilaciones usando el principio del efecto piezoeléctrico. Debido al costo, el tamaño, la complejidad y la potencia en comparación con los osciladores estándar, estos son ampliamente preferidos en la mayoría de las soluciones y dispositivos integrados para crear oscilaciones de frecuencia estables. Un oscilador de un solo orificio tiene los siguientes componentes, como un inversor digital, una resistencia, dos condensadores y un cristal de cuarzo.

Taladra el circuito del oscilador

La siguiente figura 1 muestra el esquema del oscilador de perforación simple y la figura 2 muestra el diagrama de circuito simplificado de un oscilador de perforación. En el circuito anterior, X1 indica el dispositivo de cristal, la resistencia R1 como resistencia de realimentación, U1 es un inversor digital, C1 y C2 son los condensadores conectados en paralelo. Estos caen bajo la parte de diseño.

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diagrama de circuito del oscilador de perforación

Operación

La resistencia de retroalimentación R1 en la Figura 1 es para crear un inversor lineal cargando la capacitancia de entrada del inversor desde la salida del inversor y si el inversor es ideal, entonces con una impedancia de entrada infinita y valores de impedancia de salida cero. Con esto, los voltajes de entrada y salida deben ser iguales. Por lo tanto, el inversor opera en la región de transición.

diagrama-de-circuito-de-osiclador-de-perforación-simplificado
diagrama de circuito simplificado del oscilador de perforación
  • El inversor U1 proporciona el cambio de fase de 180° en el bucle.
  • Los condensadores C1 y C2, el cristal X1 juntos proporcionan un cambio de fase adicional de 180° al bucle para satisfacer los criterios de cambio de fase de Barkhausen para las oscilaciones.
  • En general, los valores C1 y C2 se eligen iguales.
  • En la Figura 1 del oscilador Pierce, el cristal X1 es un modo paralelo con C1 y C2 para trabajar en la región inductiva. Esto se llama el cristal paralelo.

Para generar las oscilaciones a una frecuencia resonante, el circuito oscilador debe satisfacer las dos condiciones llamadas criterios de Barkhausen. Ellas son:

  • El valor de amplitud de ganancia de bucle debe ser la unidad.
  • El cambio de fase alrededor del bucle debe ser de 360° o 0°.

Si el oscilador cumple con las dos condiciones anteriores, solo entonces puede ser un oscilador digno. Aquí, este oscilador satisface las dos condiciones de Barkhausen anteriores al hacer un bucle en el circuito y usar un inversor.

Aplicaciones

los aplicaciones del oscilador de perforación Incluya lo siguiente.

  • Estos osciladores son aplicables en soluciones integradas y en dispositivos de bucle de bloqueo de fase (PLL).
  • En micrófonos, dispositivos activados por voz y dispositivos que convierten la energía del sonido en energía eléctrica en estos dispositivos, estos son los preferidos debido a su excelente factor de estabilidad de frecuencia.
  • Debido a su bajo costo de fabricación, es útil en la mayoría de las aplicaciones de electrónica de consumo.
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De este modo, Oscilador de taladro es un oscilador ampliamente utilizado en soluciones embebidas y algunos dispositivos debido a su construcción de circuito simple y frecuencia resonante estable. Ningún parámetro puede afectar su frecuencia de resonancia. Por lo tanto, puede generar frecuencias constantes de oscilaciones. Pero en algunos inversores digitales, el retraso de propagación es demasiado pequeño. Por lo tanto, debemos considerar aquellos que no tienen más retardo de propagación.

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