A menudo, para circuitos integrados, se utiliza un cristal de cuarzo para generar la señal del reloj. Sin embargo, esto solo alcanza velocidades en MHz. ¿Qué componente, o qué circuito, genera señales de hasta 5 GHz como en los procesadores de computadora?
¿Cómo es posible aumentar esa velocidad cuando haces overclocking en una PC (ya que no asumo que un cristal se acelera cuando pones un voltaje más alto a través de él, o lo enfrías)?
En realidad, los osciladores de cristal pueden subir fácilmente a 10's de MHz. Por encima de eso, en la mayoría de los casos se usa un PLL (Phase Locked Loop), que es un oscilador que no es muy preciso en sí mismo, pero que se puede sintonizar (su frecuencia se puede ajustar un poco). La frecuencia de este oscilador de alta frecuencia se divide por un factor adecuado (dividir una señal por una potencia de 2 es fácil y totalmente preciso), y luego se compara con un oscilador de 10 MHz. La comparación se utiliza para ajustar el oscilador de alta frecuencia. Por lo tanto, se hace una alta frecuencia con (casi) la precisión del oscilador de cristal de frecuencia más baja.
En la mayoría de los casos, el circuito para hacer todo esto está integrado en el chip del procesador, ya que debe configurarse bajo el control del software, y el enrutamiento de una señal de alta frecuencia entre chips es una pesadilla.
No necesita un cristal para oscilar, cualquier componente reactivo, como un condensador o inductor, con un amplificador puede hacer el trabajo. De hecho, un cristal es equivalente a un R, L y C en serie, todo en paralelo con un C. La ventaja de un cristal es que la frecuencia de resonancia es muy precisa. Para generar frecuencias más altas, las personas usan otros componentes resonantes (por ejemplo, inductores y condensadores dentro de los chips) en su circuito oscilador.
Con algunos circuitos del oscilador, la frecuencia se puede variar con un voltaje aplicado (VCO). Estos se utilizan para generar frecuencias altas con precisión, dividiendo la frecuencia de salida y comparándola con una fuente de baja frecuencia precisa como un cristal y luego ajustando la tensión de control de manera apropiada. Un PLL (bucle de bloqueo de fase) es un ejemplo, que genera una tensión proporcional a la diferencia de fase entre el reloj de alta frecuencia dividido y el reloj de referencia.
Lea otras preguntas en las etiquetas crystal microprocessor clock-speed clock signal