Cristal de Cuarzo

Contrario a lo que se intuye, los cristales de cuarzo no son capaces de producir una oscilación por si mismos, por lo que para comprobar si estan en buen estado o conocer su frecuencia de resonancia es necesario conectarlo a un circuito oscilador.

En este tutorial armaremos un circuito oscilador que además enciende un LED si el cristal esta en buen estado (siempre y cuando la frecuencia de resonancia del cristal se encuentre entre 500kHz hasta poco mas de 32Mhz por las características del circuito oscilador) y al conectarlo a un osciloscopio podemos medir su frecuencia.

Funcionamiento

El cristal de cuarzo es un elemento piezoeléctrico cuya resonancia mecánica permite generar una frecuencia electrica bastante estable. Esta frecuencia se utiliza en relojes, para obtener una señal de tiempo en los circuitos electrónicos y para garantizar frecuencias estables en la transmisión y recepción de radio.

Para armar este circuito utilizaremos el siguiente material:

• 1 cristal oscilador a probar
• 1 LED
• 2 Diodos 1n4148
• 1 capacitor de 47 nf
• 1 capacitor de 1 nf
• 2 capacitores de 100 pf
• 1 resistencia de 27K ohms
• 1 resistencia de 470 ohms
• 2 transistores 2n2222
• Fuente de 9V
• Protoboard
• Osciloscopio

Diagrama Esquemático del Circuito

Los componentes a utilizar se conectarán de la siguiente manera, y de ser necesario los transistores 2n2222 pueden ser sustituidos por uno de características similares como el BC337.

Es importante recordar que un cristal oscilador no tiene polaridad, y te recomendamos comprobar el orden de las terminales del transistor que utilices.

Funcionamiento

En este diagrama el transistor Q1 forma un oscilador con los dos capacitores de 100 pf siempre y cuando haya un cristal de cuarzo en buen estado representado por el componente “XTAL1”

Si el cristal esta en buen estado, Q1 entra en oscilación y esta oscilación amplifica su voltaje en su terminal de emisor. El capacitor de 1 nf elimina cualquier componente de corriente directa (este es el punto ideal para medir con el osciloscopio) y posteriormente los diodos 1n4148 rectifican la señal, aplicando una señal de corriente directa al transistor Q2, de modo que si el cristal esta en buen estado Q2 mantendrá encendido el LED.

Si el LED esta encendido significa que el oscilador esta en buen estado, si además se desea conocer su frecuencia de oscilación se puede conectar la punta de un osciloscopio en las etiquetas nombradas T1 ( SEÑAL AL CANAL) y T2 (GND), para poder poder realizar la medición de la frecuencia de resonancia.

Diagrama de Conexión

Puedes armar tu circuito en un protoboard, como se muestra en el siguiente diagrama, recuerda comprobar el orden de las terminales de los transistores y la polaridad de los diodos y el LED.

Recomendaciones

• Es importante recordar que el cristal de cuarzo no tiene polaridad
• El transistor 2n2222 puede ser sustituido por un BC337
• La terminal T1 y T2 corresponen a las terminales de conexión a las puntas para el osciloscopio
• El rango de frecuencias que se pueden medir depende de los capacitores del circuito oscilador del transistor Q1
• Este circuito funciona correctamente con cristales que resuenan a frecuencias entre 500kHz hasta poco mas de 32Mhz
• Para evitar desconexiones o falsos contactos puedes realizar tu circuito en una placa perforada o PCB

Prueba

A continuación se muestra una imagen de una prueba del circuito con un cristal de cuarzo de 4MHz.

Conclusión

En esta prueba el LED nos indica que el cristal se encuentra en buen estado y podemos observar en la pantalla del osciloscopio que, en efecto, su frecuencia es de 4MHz.

Realizando algunas pruebas con este circuito concluimos que se pueden obtener mediciones confiables con cristales que resuenan en frecuencias de 500kHz hasta 32Mhz.

Si se requiere medir un cristal que resuene a frecuencias mas altas, sustituir los capacitores de 100pf por unos de un valor mas pequeño podria ayudarnos a obtener las mediciones que buscamos.