Cristales, osciladores y resonadores. ¿Cuál es la diferencia?

Tanto los resonadores cerámicos como los cristales de cuarzo funcionan según el mismo principio: la vibración mecánica cuando se les aplica una señal de CA. Los cristales de cuarzo son más precisos y estables a la temperatura que los resonadores cerámicos. El resonador o el cristal en sí tiene dos conexiones. A la izquierda el cristal, a la derecha el resonador cerámico.

Como usted dice, el oscilador necesita componentes adicionales, los dos condensadores. La parte activa que hace que el oscilador funcione es un amplificador que suministra la energía para mantener la oscilación.

Algunosmicrocontroladorestienenunosciladordebajafrecuenciaparauncristalde32.768kHz,queamenudotieneloscondensadoresincorporados,demodoquesolonecesitadosconexionesparaelcristal(izquierda).Sinembargo,lamayoríadelososciladoresnecesitanloscondensadoresexternamente,yluegotienesusconexiones:laentradadelamplificador,lasalidaalamplificadorylaconexiónatierraparaloscondensadores.Unresonadorcontrespinestieneloscondensadoresintegrados.

Lafuncióndeloscondensadores:paraoscilarelcristaldelamplificadordebuclecerradodebetenerundesplazamientodefasetotalde360°.Elamplificadorseestáinvirtiendo,asíqueesoes180°.Juntoconloscondensadores,elcristalseencargadelosotros180°.

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Cuandoenciendesunosciladordecristalenunamplificador,aúnnoobtieneslafrecuenciadeseada.Loúnicoquehayesunruidodebajonivelenunanchodebandaamplio.Elosciladoramplificaráeseruidoylopasaráatravésdelcristal,sobreelcualentradenuevoeneloscilador,loqueloamplificanuevamenteyasísucesivamente.¿Nodeberíaesoconseguirtemuchoruido?No,laspropiedadesdelcristalsontalesquepasarásolounacantidadmuypequeñadelruido,alrededordesufrecuenciaderesonancia.Todolodemásseráatenuado.Entonces,alfinal,soloquedaesafrecuenciaderesonancia,yluegoestamososcilando.

Puedescompararloconuntrampolín.Imaginaaungrupodeniñossaltandosobreélalazar.Eltrampolínnosemuevemuchoylosniñosdebenhacerungranesfuerzoparasaltarsolo20cm.Perodespuésdeuntiempocomenzaránasincronizarseyeltrampolínseguiráelsalto.Losniñossaltaránmásymásaltoconmenosesfuerzo.Eltrampolínoscilaráensufrecuenciaderesonancia(alrededorde1Hz)yserádifícilsaltarmásrápidoomáslento.Esassonlasfrecuenciasquesefiltrarán.
Elniñoquesaltaeneltrampolíneselamplificador,ellasuministralaenergíaparamantenerlaoscilación.

Lecturasadicionales
osciladores de cristal MSP430 de 32 kHz

Para responder a su pregunta, un resonador es esencialmente un cristal de bajo presupuesto.

Un oscilador es un circuito amplificador, con retroalimentación para que oscile, y un "elemento determinante de frecuencia" que lo mantiene oscilando a la frecuencia deseada. Se puede hacer un cristal para una frecuencia precisa, y se desplazará muy poco si cambia la temperatura o la capacitancia parásita. También es muy eficiente y requiere muy poca energía para mantenerlo oscilante. Los cristales generalmente están hechos de cuarzo y usted paga por todas las características anteriores.

Los resonadores están hechos de elementos cerámicos en lugar de cuarzo. Ellos no mantienen su frecuencia también. Esto puede no ser importante para un microprocesador, pero será importante si el circuito se usa en una radio, un reloj u otras aplicaciones críticas para la sincronización. Cuestan menos y, por lo tanto, se utilizan donde la estabilidad no es tan importante.

Los microprocesadores a menudo tienen la "parte del amplificador" incorporada, de modo que todo lo que necesita hacer es agregar el resonador o el cristal. De lo contrario, puede construir un circuito de oscilador o puede comprar un "módulo de oscilador", que tiene todos los componentes necesarios en una lata. Debe suministrar alimentación a un módulo de oscilador.

Para niveles de tiempo de "no importa", algunos microprocesadores permiten el uso de un circuito RC (resistencia y un condensador) como elemento de determinación de la frecuencia. El Microchip PIC incluso tiene todo integrado.

Encontré una buena nota de aplicación provista por Maxim - Reloj del microcontrolador: Cristal, Resonador, RC Oscilador, o Oscilador de silicona