Quarzoszillator – günstig Quarze für einfache Anwendungen

Frequenzzähler, Quarzuhren, Sender, digitale Signalgeneratoren und diverse Computerbauteile haben eines gemeinsam: Quarzoszillatoren. Die frequenzgebenden Bauteile geben die Zeitbasis oder den Takt vor und ermöglichen eine reibungslose Funktionsweise.

Das macht Quarzoszillatoren aus

Die Grundlage eines Quarzoszillators ist der integrierte Schwingquarz, der das frequenzbestimmende Bauelement darstellt. Dieser wird auch kurz als Quarz bezeichnet. In der Natur tritt er als Bergkristall auf. Schneidet man nach genauer Definition der kristallographischen Orientierung aus dem Quarzkristall ein quaderförmiges Plättchen, erhält man den Schwingquarz. Dieses Plättchen wird in ein luftdichtes Gehäuse eingebaut und mit zwei Elektroden versehen. Daraus ergibt sich der Quarzoszillator, ein Standardbauteil für verschiedenste Anwendungen.

     SL075P Serie von Suntsu mit einem Frequenzbereich von 100-320MHz

Durch die piezo-elektrischen Eigenschaften schwingt der Quarz unter Einfluss von elektrischer Wechselspannung. Die Eigenfrequenz des Quarzes muss dabei mit der Frequenz der Wechselspannung übereinstimmen.

Es gilt bei Quarzoszillatoren die Temperaturabhängigkeit zu beachten. Die meisten Oszillatoren arbeiten in einem Bereich von -40 °C bis +85 °C, aber auch Oszillatoren mit einem maximalen Temperaturbereich bis zu +125°C sind erhältlich. Die Frequenztoleranzbereiche können zwischen ±10pm und 100ppm liegen.

Weiterhin ist die Oszillatorfrequenz von der Betriebsspannung abhängig. Hohe Spannungen belasten den Schwingquarz stärker. Die Voraussetzung für eine stabile Frequenz ist daher eine stabile Spannung.

Den passenden Quarz für Ihre Anforderungen finden

Mit den Quarzoszillatoren sind verschiedene Arten von Schaltungen möglich. Die Klassifizierung erfolgt durch die Art der drei möglichen Grundschaltungen:

• kapazitiv
• induktiv
• mit Übertrager

Je nach Veränderung des Erdungspunktes entstehen in jeder Grundschaltung drei weitere Varianten. Als aktive Elemente ist ein Transistor oder ein Verstärker einsetzbar. In der Praxis findet man am häufigsten einstufige Schaltungen.

Besonders zuverlässig sind beispielsweise die Pierce-Schaltung und die Colpitts-Variante. Erstere verfügt über eine hohe Ausgangsamplitude. Diese eignet sich zur direkten Ansteuerung von TTL- oder CMOS-Logikschaltungen.

Die Colpitts-Schaltung wird am häufigsten genutzt. Sie arbeitet mit einem Transistor und überzeugt durch eine große Unempfindlichkeit sowie Betriebszuverlässigkeit.

Darüber hinaus lassen sich je nach Anforderungen auch externe oder verstellbare Oszillatoren nutzen.

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