Allgemeines
In der Elektronik werden geschliffene Quarze elektrisch dazu angeregt, mechnische
Schwingungen auszuführen. Auf Grund der elektrischen Rückwirkungen in der Schaltung
arbeitet der Quarz als Resonanzglied mit sehr geringer Dämpfung, hoher Frequenzkonstanz
und Güte.
Die Quarze werden, je nach Frequenz, als Grundwellen- oder Obertonschwinger hergestellt.Grundwellenschwinger
Grundwellenschwinger, auch Grundwellenquarze genannt, sind Quarze, bei denen das
Quarzplättchen auf der angegebenen Grundwelle schwingt.
Grundwellenquarze sollen, je nach Frequenz, in Oszillatoren wie folgt geschaltet werden:
700Hz bis 50kHz in Serienresonanz
50kHz bis 100kHz in Serien- oder Parallelresonanz
100kHz bis 15MHz in Parallelresonanz
Grundwellenquarze sind für den Betrieb auf der angegebenen Grundfrequenz konstruiert.
Ein Betrieb dieser Quarze als Obertonschwinter ist nicht zu empfehlen.
Oberwellenschwinger
Oberwellenschwinger, auch Oberwellenquarze genannt, sind Quarze, bei denen das
Quarzplättchen auf einem ungeraden (3., 5., 7.) Oberton schwingt.
Wichtig ist hierbei die Tatsache, dass diese Quarze so geschnitten sind, dass die
Amplitude bei der eingeprägten Frequenz (z.B. 24MHz, 3. Oberton) am grössten und
stabilsten ist.
Die Oszillatorschaltung für Obertonquarze muss in jedem Fall einen abgestimmten
Schwingkreis im Kollektorkreis (Anodenkreis) haben, die Quarze selbst schwingen in
Serienresonanz.
Frequenztoleranz
Neben der Abgleichtoleranz des Herstellers gibt es noch folgende Abweichungen von der
Sollfrequenz:
Frequenzänderung durch Temperatur..................typisch 1ppm/ºC
Frequenzänderung durch Belastungsänderung......typisch 3ppm
Frequenzänderung durch Alterung.......................typisch 1ppm/Monat in den ersten
Monaten
Bedingt durch den Schleifvorgang während der Herstellung, kommt es immer wieder vor,
dass kleinste Quarzteilchen der Quarzscheibe durch das Schleifmittel zwar angebrochen aber
nicht abgeprochen werden. Diese lösen sich mit der Zeit, die Masse der
frequenzbestimmenden Quarzscheibe wird kleiner, die Sollfrequenz höher, der Quarz wird
"schneller".
Lastkapazität
Jedem Grundwellenquarz in Parallelresonanz-Schaltung liegt in der Oszillatorschaltung eine
Kapazität parallel. DieseKapazität, auch Bürdekapazität genannt, besteht aus der
Eigenkapazität des Quarzes, der Schaltkapazität(en), der Kapazität(en) der aktiven
Elementen (Röhren, Transistoren, IC's) usw.
Alle diese Kapazitäten zusammen addiert sollten die vom Hersteller genannte
Lastkapazität weder überschreiten, noch unterschreiten.
Parallelresonanz-Schaltung
In der Parallelresonanz-Schaltung wird der Quarz wie eine Induktivität. Der
Scheinwiderstand des Quarzes erreicht dabei sein Maximum.
Serienresonanz-Schaltung
In der Serienresonanz-Schaltung wirkt der Quarz wie ein Verlustwiderstand. Der
Scheinwiderstand des Quarzes erreicht dabei sein Minimum.
Die Frequenzkonstanz in dieser Schaltung ist besser als bei der
Parallelresonanz-Schaltung. |