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No sé qué quiere decir cuando dice "Las velocidades de reloj de las computadoras son demasiado altas". ¿Demasiado alto para qué? Son altos, sí, a menudo tan alto como lo permita la tecnología (GHz), a menudo tan bajo como lo permita la aplicación, por ejemplo, un cristal de reloj de 32 kHz, si solo se requiere poca potencia de procesamiento, o la potencia tiene que ser limitada (consumo de energía Es una función directa de la frecuencia de reloj). La frecuencia del reloj está determinada por la frecuencia de resonancia de un cristal de cuarzo, y puede cortar un cristal a la frecuencia que desee (consulte editar a continuación). A veces, los procesadores funcionan con un tipo diferente de oscilador, sin un cristal, como RC, si no se requiere la precisión que ofrece un cristal.
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No usas la frecuencia de 50Hz para obtener un reloj, aunque no es imposible hacerlo. Es mucho más fácil usar un cristal, como expliqué anteriormente. En muchos casos, como en las PC, los 50Hz solo se usan para el transporte de energía (transformadores, líneas aéreas de energía). Una vez dentro de la PC, se convierte a varios voltajes de CC, y los 50Hz ya no son relevantes. Una PC también puede funcionar con una batería, y entonces no hay CA en absoluto.
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Como Cybergibbons dice que hay un límite superior para las frecuencias de los cristales. Menciona 300MHz, la frecuencia de cristal más alta de Digikey es 155MHz. Same Digikey enumera ocsilladores de cristal de hasta 1.35 GHz, pero esos son osciladores de armónicos. Otros osciladores de alta frecuencia pueden usar la tecnología SAW (Onda acústica de superficie).
Pero incluso un cristal de 100MHz puede sincronizar una PC de 3.2GHz. Esto utiliza un PLL o un bucle de fase bloqueada. Tiene un oscilador de frecuencia variable interno y un divisor de frecuencia que se divide en 32. La frecuencia que esto nos proporciona se compara con el 100MHz del cristal, y la diferencia (técnicamente la diferencia de fase) se usa para ajustar el oscilador interno a la frecuencia requerida. 3.2GHz. Dado que tiene que ajustarse de manera continua, el 3.2GHz muestra desviaciones leves, conocidas como jitter. Por lo tanto, un reloj PLL nunca es tan estable como su señal de entrada, pero para sincronizar una PC, las desviaciones son insignificantes.
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"Es el oscilador de cristal alimentado por voltaje de alta frecuencia"
Cuando enciendes un oscilador de cristal en solo un amplificador, aún no obtienes la frecuencia deseada. Lo único que hay es un ruido de bajo nivel en un ancho de banda amplio. El oscilador amplificará ese ruido y lo pasará a través del cristal, sobre el cual entra de nuevo en el oscilador, lo que lo amplifica nuevamente y así sucesivamente. ¿No debería eso conseguirte mucho ruido? No, las propiedades del cristal son tales que pasará solo una cantidad muy pequeña del ruido, alrededor de su frecuencia de resonancia. Todo lo demás será atenuado. Entonces, al final, solo queda esa frecuencia de resonancia, y luego estamos oscilando.
Puedes compararlo con un trampolín. Imagina a un grupo de niños saltando sobre él al azar. El trampolín no se mueve mucho y los niños deben hacer un gran esfuerzo para saltar solo 20 cm. Pero después de un tiempo comenzarán a sincronizarse y el trampolín seguirá el salto. Los niños saltarán más y más alto con menos esfuerzo. El trampolín oscilará en su frecuencia de resonancia (alrededor de 1 Hz) y será difícil saltar más rápido o más lento. Esas son las frecuencias que se filtrarán.
Para la mayoría de los cristales, este inicio es lo suficientemente rápido como para no ser un problema. Pero los cristales de reloj de 32.768 kHz solo pueden manejarse con muy baja potencia, por lo general 1 \ $ \ mu \ $ W vs. 500 \ $ \ mu \ $ W para un cristal de 12MHz. Como resultado, un oscilador de cristal de 32 kHz tarda mucho más tiempo en estabilizarse, a menudo unos segundos.