Un filtro de cristal permite que algunas frecuencias "pasen" a través de un circuito eléctrico mientras atenúa las frecuencias no deseadas. Un filtro electrónico puede utilizar cristales de cuarzo como componentes resonadores de un circuito de filtro. Los cristales de cuarzo son piezoeléctricos , por lo que sus características mecánicas pueden afectar a los circuitos electrónicos ( ver filtro mecánico ). En particular, los cristales de cuarzo pueden exhibir resonancias mecánicas con un factor Q muy alto (de 10.000 a 100.000 y más, mucho más alto que los resonadores convencionales construidos con inductores y condensadores). La estabilidad del cristal y su alto factor Q permiten que los filtros de cristal tengan frecuencias centrales precisas y características de paso de banda pronunciadas . La atenuación típica del filtro de cristal en el paso de banda es de aproximadamente 2-3 dB . Los filtros de cristal se utilizan comúnmente en dispositivos de comunicación como receptores de radio.
Los filtros de cristal se utilizan en las etapas de frecuencia intermedia (IF) de los receptores de radio de alta calidad . Se prefieren porque son muy estables mecánicamente y, por lo tanto, tienen pocos cambios en la frecuencia de resonancia con los cambios en la temperatura de funcionamiento. Para las aplicaciones de mayor estabilidad disponible, los cristales se colocan en hornos con temperatura controlada, lo que hace que la temperatura de funcionamiento sea independiente de la temperatura ambiente.
Los equipos más baratos pueden utilizar filtros cerámicos construidos a partir de resonadores cerámicos (que también explotan el efecto piezoeléctrico ) o circuitos LC sintonizados . Se pueden construir filtros de "escalera de cristal" de muy alta calidad a partir de series de cristales en serie. [1]
El uso más común de filtros de cristal es en frecuencias de 9 MHz o 10,7 MHz para proporcionar selectividad en receptores de comunicaciones, o en frecuencias más altas como filtro de techo en receptores que utilizan conversión ascendente. Las frecuencias de vibración del cristal están determinadas por su "corte" (forma física), como el corte AT común que se utiliza para los filtros de cristal diseñados para comunicaciones por radio. El corte también determina algunas características de temperatura que afectan la estabilidad de la frecuencia de resonancia. Sin embargo, el cuarzo tiene una estabilidad inherente a la temperatura alta y su forma no cambia mucho con las temperaturas que se encuentran en las radios típicas. [2]
Por el contrario, se utilizan comúnmente filtros cerámicos menos costosos con una frecuencia de 10,7 MHz para filtrar frecuencias no deseadas en receptores de FM de consumo. Además, se puede utilizar una frecuencia más baja (normalmente 455 kHz o cercana) como segunda frecuencia intermedia y tener un filtro piezoeléctrico. Los filtros cerámicos a 455 kHz pueden alcanzar anchos de banda estrechos similares a los filtros de cristal a 10,7 MHz.
El concepto de diseño para usar cristales de cuarzo como componente filtrante fue establecido por primera vez por WG Cady en 1922, [ cita necesaria ] pero fue en gran medida el trabajo de WP Mason a finales de la década de 1920 y principios de la de 1930 [ cita necesaria ] el que ideó métodos para incorporar cristales. en LC [[Miniatura de topología de filtro electrónico Topología de filtro electrónico |redes de filtro de celosía]] [ se necesita aclaración ] que sentó las bases para gran parte del progreso en las comunicaciones telefónicas. Los diseños de filtros de cristal de la década de 1960 permitieron verdaderos [ se necesita aclaración ] Chebyshev , Butterworth y otros tipos de filtros típicos. El diseño de filtros de cristal continuó mejorando en las décadas de 1970 y 1980 con el desarrollo de filtros monolíticos multipolares, ampliamente utilizados en la actualidad para proporcionar selectividad de IF en receptores de comunicaciones . Los filtros de cristal se pueden encontrar hoy en día en comunicaciones por radio , telecomunicaciones , generación de señales y dispositivos GPS . [3]