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.
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