Wie finden Sie den richtigen Quarz?

Steht man vor der Aufgabe, einen Schwingquarz zu kaufen oder ihn rechtzeitig im Entwicklungsprozess einzudesignen, ist es sinnvoll, sich vorher mit den Eigenschaften der frequenzbestimmenden Bauteile auseinanderzusetzen. Möchte man ein zuverlässiges Angebot erhalten, kommt es auf diese sechs Kriterien an.

• Gehäuseform: Ein hermetisch dichtes und radial bedrahtetes Metallgehäuse ist in der Regel bei Quarzen für die konventionelle Bestückung (THT) zu finden, u. a. Uhrenquarze mit der Frequenz von 32.768 MHz. Bei dieser Bauform sind die Gehäuse meist über 6mm lang, sie eignen sich also nicht für platzsparende Anwendungen. Deutlich kompaktere Bauformen haben Quarze mit SMD-Gehäusen, diese betragen z. B. nur 1,6x1,2x0,3mm.
Hinweis: Aus technischen Gründen lässt sich ein Schwingquarz nicht beliebig verkleinern, nicht jeder Quarz ist also in jeder Bauform erhältlich.

• Frequenz: Die Frequenz eines gebräuchlichen Quarzes liegt zwischen 32.768 kHz und ca. 200 MHz. Quarze mit höherer Frequenz sind meist in kleineren Bauformen erhältlich. So misst ein 8-MHz-Quarz rund 7x5mm, ein 20-MHz-Quarz nur noch 2x1,6mm – entscheidend für die Schaltungsdesigns.

• Arbeitstemperaturbereich: Quarze weisen eine gewisse Temperaturabhängigkeit auf. Werden die Grenzwerte des Datenblattes nicht eingehalten, entstehen aber nicht zwangsläufig sofort Probleme und der Betrieb ist unter Umständen weiterhin möglich. Allerdings verhindert das ein Einhalten der garantierten Toleranzen.

• Frequenztoleranz bei 25°C: Durch die Angabe der Frequenztoleranz (= maximal zu erwartende Gesamtabweichung von der Nennfrequenz bei Umgebungstemperatur +25°C und dem Betrieb innerhalb der zulässigen Parameter) gewährt der Hersteller, dass sich die Schwingungsfrequenz des Quarzes innerhalb des zulässigen Bereichs bewegt. Mittels Wahl der geeigneten Frequenztoleranz lässt sich für die Anforderungen der jeweiligen Applikation die bestmögliche Lösung bezüglich Wirtschaftlichkeit und Funktionssicherheit erzielen.

• Frequenzstabilität über Arbeitstemperaturbereich: Hersteller geben sowohl die Frequenzstabilität über den Arbeitstemperaturbereich als auch die Frequenzabweichung in ppm je K Temperaturänderung an. Damit können Entwickler schon im Vorfeld Temperatureinflüsse berücksichtigen und gegebenenfalls kompensieren.
Tipp: Bei besonders hohen Anforderungen an die Frequenzstabilität ist es sinnvoll, den Einsatz temperaturkompensierter Quarzoszillatoren in Betracht zu ziehen.

• Lastkapazität: Die richtige Lastkapazität (CL) der Oszillatorschaltung (= Kapazität C, die der Schwingquarz an seinen Anschlüssen erkennt) ist entscheidend für das möglichst genaue Einhalten der Frequenz. Hersteller trimmen Quarze so, dass sie im spezifizierten Bereich der Lastkapazität in dem zugesicherten Toleranzbereich arbeiten. Eine gezielte Änderung der Lastkapazität ermöglicht es, die Frequenz von Quarzen geringfügig zu ändern, sodass sich für besonders hohe Anforderungen die Frequenzgenauigkeit optimieren lässt. Diese sogen. Ziehfähigkeit von Quarzen ist jedoch begrenzt – überschreitet man die Toleranzempfindlichkeit, ist ein sicheres Anschwingen nicht mehr gewährleistet.

Haben Sie alle sechs Kriterien spezifiziert, können Sie sich ganz einfach und schnell über Schukat ein Angebot einholen, das genau auf Ihre Anforderungen zugeschnitten ist. Zu beachten ist hier, dass die Typenbezeichnungen für Quarze je nach Hersteller variieren. Für die Klassifizierung hilft hier eine entsprechende Ordering Guidance.
Bei der Suche und Auswahl des passenden Quarzes für Ihr individuelles Projekt beraten und unterstützen wir Sie gerne.

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