Filtro de cristal
Un filtro de cristal permite que algunas frecuencias 'pasen' a través de un circuito eléctrico mientras se atenúan las frecuencias no deseadas. Un filtro electrónico puede usar 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 capacitores). 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 2-3dB. Los filtros de cristal se utilizan comúnmente en dispositivos de comunicación como los 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 poco cambio en la frecuencia resonante con los cambios en la temperatura de funcionamiento. Para las aplicaciones de mayor estabilidad disponibles, 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 económicos pueden usar filtros cerámicos construidos con resonadores cerámicos (que también aprovechan el efecto piezoeléctrico) o circuitos LC sintonizados. Escalera de cristal de muy alta calidad. los filtros se pueden construir a partir de matrices en serie de cristales.
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 usan conversión ascendente. Las frecuencias de vibración del cristal están determinadas por su "corte" (forma física), como el corte AT común utilizado para filtros de cristal diseñados para comunicaciones por radio. El corte también determina algunas características de temperatura, que afectan la estabilidad de la frecuencia resonante. Sin embargo, el cuarzo tiene una estabilidad inherente a altas temperaturas, su forma no cambia mucho con las temperaturas que se encuentran en las radios típicas.
Por el contrario, los filtros cerámicos menos costosos se usan comúnmente con una frecuencia de 10,7 MHz para filtrar las frecuencias no deseadas en los receptores FM de consumo. Además, se puede usar una frecuencia más baja (normalmente 455 kHz o cercana) como segunda frecuencia intermedia y tener un filtro piezoeléctrico. Los filtros de cerámica a 455 kHz pueden lograr 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 de filtración fue establecido por primera vez por W.G. Cady en 1922, pero fue en gran parte W.P. El trabajo de Mason a fines de la década de 1920 y principios de la de 1930 que ideó métodos para incorporar cristales en LC [[Miniatura de topología de filtro electrónico Topología de filtro electrónico | redes de filtro de celosía]] 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 el verdadero 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 FI en receptores de comunicaciones. Los filtros de cristal se pueden encontrar hoy en comunicaciones por radio, telecomunicaciones, generación de señales y dispositivos GPS.