¿Cuál es realmente la capacidad de carga de un cristal de cuarzo?

Una capacitancia interna aparece dentro de la caja de cristal (Co). Es la capacitancia entre las superficies de cristal, con el cuarzo como dieléctrico. Esta capacitancia se muestra en su circuito de modelo de cristal como "Cp". Esta capacitancia aparece en paralelo con la externa capacitancia (Cp) que agrega su circuito. La capacitancia perdida se incluye en Cp.

Cuando ve un cristal que especifica una capacitancia de carga, generalmente se espera que lo use en un circuito resonante paralelo, donde la impedancia del cristal aumenta a un máximo, y el voltaje en sus terminales alcanza el máximo en la frecuencia operativa deseada. La frecuencia de funcionamiento se puede ajustar variando la capacitancia paralela externa Cp.

A continuación se muestra el voltaje a través de dos cristales idénticos. Para ambos, la capacitancia paralela interna es de 3.5 pf entre los terminales de cristal. La gráfica verde muestra una resonancia paralela a 4.5096 MHz de este cristal desnudo. Sería difícil operar este cristal arriba esta frecuencia.
La trama roja muestra el mismo cristal cargado con un paralelo de 12pf. Su resonancia paralela se ha reducido a 4.5034 MHz.
Tenga en cuenta que la resonancia en serie para ambos cristales es de 4.5016 MHz. Operar por debajo de esta frecuencia sería difícil, ya que se necesitaría cierta inductancia adicional en serie. Cuando se opera como un resonador paralelo, puede ajustar la frecuencia de operación en el rango de 4.5016 - 4.5096 MHz. añadiendo un Cp externo apropiado. Es una forma muy fácil y barata de ajustar la frecuencia.

Para un oscilador, se requiere un amplificador de sostenimiento. Es probable que agregue un cambio de fase adicional que también afecta la frecuencia. Un Cp ajustado puede compensar.

Los cristales de cuarzo no funcionan en vacío en el mundo real. Por lo general, se conectan a un amplificador en una retroalimentación, por lo que se "cargan" con capacitancia de entrada y capacitancia de salida. Estas capacitancias no pueden ser evitadas. Sin embargo, si agrega estos límites, la frecuencia de resonancia (más específicamente, un punto de frecuencia en el que la retroalimentación proporcionada gira 180 grados en la ganancia 1, o lo que sea) será diferente de las fórmulas que enumeró.

Por lo tanto, la frecuencia real no se puede especificar sin conocer el valor de carga. Y esta carga depende del diseño de PCB (trazas / almohadillas) y la capacidad de los pines de diferentes IC. Entonces, en lugar de fabricar cristales para "aire fino" no especificado, los fabricantes hacen los cristales a cierta carga predefinida, por ejemplo, "12 pF". La tarea del ingeniero de diseño de productos es cumplir esta carga con los condensadores externos, cuyo valor debe reducirse para determinados parásitos de la placa y para la capacidad de pines particular del IC en uso.

Ese circuito proporciona inversión, por lo tanto, un simple inversor CMOS o un transistor bipolar puede ser suficiente como unidad de generación de energía

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}