Estabilidad de la Frecuencia

La estabilidad de frecuencia es la capacidad de un oscilador para permanecer en una frecuencia fija, y es de primordial importancia en los sistemas de comunicaciones.

Se basan en el uso de cristales de cuarzo.

Algunas estructuras cristalinas exhiben lo que se llama efecto piezoeléctrico, el cual consiste en que si se deforma físicamente un eje del cristal por el esfuerzo mecánico aparece una tensión eléctrica a lo largo del otro eje.

El efecto es reversible, ya que si se aplica una tensión senoidal, el cristal oscilará mecánicamente comportándose como un circuito LC con un Q alto.

Modelo equivalente del cristal de cuarzo

El  capacitador CP o capacidad en paralelo, representa en total la capacidad entre los electrodos de cristal más la capacidad de carcaza y terminales.

R,C y L conforman la rama principal del cristal y se conocen como componentes o parámetros motional donde:

L: representa la masa vibrante del cristal.

Cs: representa la elasticidad del cuarzo.

R: representa las perdidas que ocurren dentro del cristal.

Los cristales tienen características de resonancia electromecánica muy estables (con el tiempo y la temperatura) y que son muy selectivas (Q muy elevado).

Las propiedades de resonancia son caracterizadas por una inductancia L muy elevada, un condensador serie Cs muy pequeño (0,0005pF), una resistencia R muy pequeña, dando un factor de calidad Q=w0L/R (mayor que 100.00) y una capacidad en paralelo Cp (algunos pF Cp>>>> Cs) Despreciando R la impedancia Z del cristal está dada por:

Los  cristales tienen dos frecuencias de resonancia: la serie ws y la paralelo wp. Como Cp >> Cs las dos frecuencias de resonancias están muy próximas.

Reactancia del cristal en función de la frecuencia  

La reactancia del cristal tiene características inductivas en una banda de frecuencia muy estrecha entre ws y wp.

Se puede reemplazar la bobina por un cristal en un oscilador Colpitts, Clapp. Para frecuencias. 

Ws >w > wp