Schwingquarz: zur optimalen Bestimmung der Frequenz

Schwingquarze, häufig auch nur als „Quarze“ oder „Quartz Crystals“ bezeichnet, dienen der Erzeugung elektrischer Schwingungen in Quarzoszillatoren. Anwendung finden sie in kleinen Kommunikationsgeräten, in den Bereichen SSD und USB oder als Taktgeber. Sie gelten als simpelste Form der Quarze und sind durch ihren einfachen Aufbau sehr preiswert.

Eigenschaften und Verwendung von Schwingquarz

Als Basis für den Schwingquarz dient – wie im Namen bereits erwähnt – Quarz. Dabei handelt es sich um die kristalline Form von Siliziumdioxid. Dieses tritt auch in der Natur als Bergkristall auf. Im Querschnitt ist der Quarzkristall im Bestfall sechseckig.

Synthetisch produzierter Quarz aus „Saht-Kristall“

Schneidet man eine Scheibe oder ein quaderförmiges Plättchen aus dem Quarzkristall, wird daraus ein Schwingquarz. Selbstverständlich muss die kristallographische Orientierung (Quarzschnitt) genau definiert sein. Die Eigenfrequenz in Abhängigkeit zur Temperaturstabilität des Quarzes wird durch die kristalline Orientierung im Plättchen bestimmt. Je nach Schnittwinkel werden diese Eigenschaften verändert. Am verbreitetsten ist der AT-Schnitt, welcher zu 90% in Schwingquarzen verwendet wird.

verschiedene Schnittwinkel wie der AT-Schnitt

Das feine Plättchen wird in ein luftdichtes Gehäuse eingefügt und erhält zwei Elektroden. Dank der piezoelektrischen Eigenschaften des Quarzes schwingt das Plättchen unter Einfluss von elektrischer Wechselspannung. Wichtig ist, dass die Frequenz der Wechselspannung mit der Eigenfrequenz des Quarzes übereinstimmt.

Es gilt bei Schwingquarzen die Temperaturabhängigkeit zu beachten. Die Abweichung von der nominellen Frequenz im Bereich von -40 °C bis +85 °C reichen von ±50ppm bis ±10ppm.

Der Schwingquarz dient als Grundlage für Quarzoszillatoren, einer elektronischen Schaltung zur Erzeugung von Schwingungen. Integriert sind Schwingquarze in Frequenzzählern, Quarzuhren, nahezu allen Sendern, digitalen Signalgeneratoren und als Taktgeber bei diversen Computerbauteilen.

Auf welche Eigenschaften muss geachtet werden?

Je nach Anwendung bedarf es verschiedener Quarze. Bei Blume Elektronik stehen Ihnen Grundwellenquarz – kHz Bereich – und Oberwellenquarz – MHz Bereich – in den Montagearten SMD und THT zur Verfügung. Folgende Frequenzen sind möglich:

• 5 bis 200 kHz
• 8 bis 250 MHz

SXT144 Serie von Suntsu: Frequenzbereiche von 6,579MHz bis 27MHz können abgedeckt werden

Kapazitätswerte von 7 bis 32pF sind bei den angebotenen Schwingquarzen Standard. Die Frequenztoleranz liegt zwischen ±10ppm und ±50ppm. Diese lässt sich mit einer Parallelschaltung von Trimmkondensatoren noch ausgleichen. Die Stabilität der Frequenzen liegt ebenfalls zwischen ±10ppm und ±50ppm.

Je nach Einsatzgebiet decken die Schwingquarze unterschiedliche Temperaturbereiche ab:

• -10 °C bis +70 °C
• -40 °C bis +85 °C
• -40 °C bis +125 °C
• -55 °C bis +125 °C

Frequenzgebende Bauteile und vieles mehr vom Spezialisten

Blume Elektronik verfügt über ein umfangreiches Angebot an frequenzgebenden Bauteilen. Ob Schwingquarze für die eigene Herstellung von Quarzoszillatoren, vorgefertigte Quarzoszillatoren für den direkten Einbau oder kundenspezifische Lösungen. Kontaktieren Sie uns gern bei Fragen!

 

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