En esta clase estudiaremos circuitos resonadores y componentes piezoeléctricos. Se repasará algunos conceptos y características de resonadores RLC y se compararán algunas de sus características con un resonador piezoeléctrico de cuarzo.

Los materiales piezoeléctricos son materiales que producen una polarización eléctrica frente a deformaciones mecánicas. Por ejemplo, un material piezoeléctrico sometido a vibraciones acústicas generará entre sus caras un campo eléctrico de la misma frecuencia que la vibración.

La respuesta de estos materiales en frecuencia no es plana sino que hay ciertas frecuencias en donde la transferencia de energía es máxima. De esta manera, el piezoeléctrico se comporta de la misma manera que un circuito RLC sometido a una excitación de corriente alterna.

La diferencia entre un circuito RLC y un piezoeléctrico yace principalmente en el factor de calidad Q de su resonancia. Los piezoeléctricos poseen un factor de calidad mucho más alto, resultando en picos de resonancia más localizados (de menor ancho) en frecuencia.

Actividades:

Resonador Piezoeléctrico – Andromeda

En el laboratorio tienen circuito que contiene un elemento piezoeléctrico de cuarzo de 50x4x4 mm de lado, cortado por a 5º de uno de sus ejes cristalinos y conectado por contactos de oro en dos caras opuestas de 50×4 mm. Este circuito está conectado a la salida de un generador de funciones por un lado y a la entrada un lock-in por el otro. El lock-in esta sincronizado con la frecuencia del generador. Además, tanto la entrada como la salida están conectadas a tierra por resistencias de 10 kOhm.

Cada grupo podrá deberá estudiar la respuesta en frecuencia del circuito y analizar en profundidad los resultados obtenidos.

Resonador RLC – Casiopea y Mintaka

En el laboratorio tienen circuito RLC serie, con un capacitor en paralelo. Los valores aproximados de los componentes son R=12 Ohm, L=10 mH, C=100 nF (ambas). Este circuito está conectado a la entrada y salida del dispositivo de pruebas y medición RedPitaya. Adicionalmente tanto la entrada como la salida están conectadas a tierra por una resistencia de 50 Ohm.

Cada grupo podrá deberá estudiar la respuesta en frecuencia del circuito y analizar en profundidad los resultados obtenidos.