El CRISTAL DE CUARZO

El cuarzo es un mineral que abunda en la corteza terrestre, se constituye de Silicio y Oxigeno, su composición química es SiO2 y posee propiedades piezoeléctricas. Esto quiere decir que, si se ejerce  una fuerza o una presión sobre en este, adquiere una polarización, un diferencial de potencial y una carga eléctrica en su superficie. Estas propiedades hacen que este mineral sea empleado en aplicaciones electrónicas como elemento resonador ya que es estable a la hora de tomarse como referencia en el computo.

 

Cuando se emplea un voltaje alterno a un cristal, se instauran vibraciones mecánicas, las cuales tienen una frecuencia resonante natural dependiente del cristal. A pesar de que el cristal posee resonancia electromecánica se puede representar con un circuito resonante equivalente.

Circuito equivalente, Imagen sacada del libro "Electrónica: Teoria de Circuitos y Dispositivos Electrónicos" Décima Edición, Página 763.

Este elemento de oscilación será crucial en el diseño electrónico, ya que muchos de los aparatos electrónicos que usamos hoy en día utilizan este principio como referencia para el conteo (o computo).

Cristal de Cuarzo 4MHz

Para el diseño electrónico con microcontroladores, El fabricante (MicrochipⓇ en este caso) especifica en sus hojas de datos qué tipos de cristales (o cerámicos), y condensadores se pueden emplear para el desarrollo que se quiera hacer con un producto específico. En el caso del PIC18F4550, el fabricante especifica en su Datasheet que puede ser operado en 12 diferentes modos de oscilacion y que cuatro de estos modos implica el uso de dos tipos de oscilador a la vez. El usuario puede programar el bit de configuración "FOSC3:FOSC0" para seleccionar uno de estos modos:

1. XT: Cristal/Resonador.

2. HS:  Cristal/Resonador.

3. HSPLL: Cristal/Resonador de alta velocidad con PLL habilitado.

4. EC:  Reloj Externo con salida FOSC/4.

5. ECIO:  Reloj Externo con I/O en RA6.

6. ECPLL:  Reloj Externo con PLL habilitado y salida FOSC/4 en RA6.

7. ECPIO: Reloj Externo con PLL habilitado I/O en RA6.

8. INTHS:  Oscilador Interno usado como fuente de reloj del microcontrolador, oscilador HS usado como  fuente de reloj de USB.

9. INTIO:  Oscilador Interno usado como fuente de reloj del microcontrolador, oscilador EC usado como  fuente de reloj de USB, I/O digital en RA6.

10. INTCKO:  Oscilador Interno usado como fuente de reloj del microcontrolador, oscilador EC usado como  fuente de reloj de USB, Salida FOSC/4 en RA6.


El PIC18F4550 no solo trabaja con osciladores de cristal, sino que también trabaja con osciladores cerámicos haciendo que haya un leve cambio en las frecuencias para los modos o tipos de resonadores (HS para ser exactos). A continuación se mostrará un grafico que muestrala configuración del hardware para cualquier diseño que se quiera hacer con un resonador (ya sea de cristal o cerámico):

Configuración de hardware para la operación con Resonador (de cristal o cerámico), sacado del DataSheet del PIC18F4550, Sección de "Configuración de Oscilador", Página 25.