Calculadora de tracción de frecuencia para cuarzos

Una calculadora de variación de frecuencia de un cristal determina cómo varía la frecuencia de un cristal en función de la capacidad de carga real del circuito. La base es la capacidad de carga efectiva, que se compone de los condensadores de carga CL1 y CL2, así como de la capacidad parásita dispersa Cstray. De este modo, se puede estimar la desviación de frecuencia con respecto a la capacidad de carga nominal indicada en la ficha técnica. La página muestra además la curva de desviación, es decir, la relación entre la desviación de frecuencia y la capacidad de carga efectiva. De este modo, los desarrolladores pueden detectar con antelación si el circuito se encuentra aún dentro de la tolerancia de frecuencia admisible del cristal.

La frecuencia de un cristal de cuarzo disminuye cuando aumenta la capacitancia efectiva de la carga. Esto se debe a que los condensadores de carga son más grandes o a que hay una capacitancia parásita excesiva en el diseño y en los pines del cristal. Para ello, la calculadora utiliza un modelo idealizado con la fórmula del «frequency pull» para determinar la desviación relativa de la frecuencia. Es especialmente importante comparar la desviación calculada con la tolerancia de frecuencia indicada en la ficha técnica, por ejemplo, ±10 ppm o ±20 ppm. De este modo, se puede evaluar si la configuración elegida permite alcanzar la precisión deseada del circuito.

La capacidad de carga efectiva se calcula mediante la fórmula CL,eff = (CL1·CL2)/(CL1+CL2) + Cstray. En esta fórmula, CL1 y CL2 representan los dos condensadores de carga conectados a los terminales del cristal, mientras que Cstray agrupa todas las capacitancias parásitas del circuito real. Entre ellas se incluyen, por ejemplo, las capacidades de las pistas de circuito, de las almohadillas y de los pines, así como, en su caso, la capacidad de entrada del circuito integrado del oscilador. Esta magnitud es decisiva, ya que no solo los valores nominales de los condensadores, sino también el diseño del circuito influyen en la frecuencia real del cristal. Para garantizar un diseño fiable, el resultado siempre debe compararse con los valores especificados en la ficha técnica.

La capacidad parásita Cstray influye directamente en la capacidad efectiva de la carga y, por lo tanto, en la frecuencia resultante del cristal. Incluso pequeñas capacidades parásitas procedentes de las pistas conductoras, las almohadillas, los pines o la entrada del oscilador pueden reducir la frecuencia de forma apreciable. Por ello, en la práctica no basta con tener en cuenta únicamente los valores nominales de CL1 y CL2. La calculadora ayuda a tener en cuenta estas influencias parásitas a la hora de estimar la desviación de frecuencia. Especialmente en aplicaciones de precisión, Cstray es un factor esencial para cumplir con las tolerancias en ppm exigidas.

Para una conexión simétrica, se recomienda la relación CL1 = CL2 = 2·(CL,nom − Cstray). De este modo, se puede aproximar de forma precisa la capacidad de carga nominal del cristal, teniendo en cuenta las capacidades parásitas. Este procedimiento resulta especialmente útil cuando se pretende que ambos condensadores de carga tengan el mismo valor. No obstante, el modelo sigue siendo idealizado, por lo que pueden producirse desviaciones reales debido a las tolerancias de los componentes y a los detalles del circuito. Por lo tanto, para el diseño definitivo siempre son vinculantes los datos que figuran en la ficha técnica del cristal utilizado.

PETERMANN-TECHNIK combina su experiencia técnica en el campo de la tecnología de frecuencias con herramientas prácticas para desarrolladores y responsables de compras. La calculadora de desviación de frecuencia del cristal ayuda a evaluar de forma rápida y comprensible la influencia de la capacitancia de carga y la capacitancia parásita en la frecuencia real. Al mismo tiempo, se deja claro que los valores calculados siempre deben considerarse en el contexto de las especificaciones del cristal y de la ficha técnica. Esto genera confianza y ayuda a evitar desde el principio los errores típicos de diseño en los circuitos osciladores. Además, los expertos en frecuencias están a disposición para responder a consultas individuales cuando sea necesaria una evaluación específica para cada aplicación.