Was sagt der ERS-Wert bei Schwingquarzen aus?

https://www.axtal.com/Deutsch/TechnInfo/Quarzkochbuch/
aber da finde ich auf die Schnelle nichts zu ESR

Christoph db1uq K. schrieb:
> ...da finde ich auf die Schnelle nichts zu ESR..
Im Kapitel 2 vom Kochbuch wird Erik fündig: --> Erweitertes 
Ersatzschaltbild

Außerdem (speziell, wenn es um Filter geht):
https://www.bartelsos.de/_media/filter/quarzfilter/quarzfilter_rev2a.pdf

Hier wird die Thematik des Quarz Verhaltens detailliert angegangen:

https://www.ti.com/lit/an/snla290/snla290.pdf?ts=1624979354040&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F
http://ww1.microchip.com/downloads/en/appnotes/00826a.pdf
https://www.microchip.com/forums/m49934.aspx
http://ww1.microchip.com/downloads/en/appnotes/00949a.pdf
https://www.st.com/resource/en/application_note/cd00221665-oscillator-design-guide-for-stm8afals-stm32-mcus-and-mpus-stmicroelectronics.pdf

Markus W. schrieb:
> Erik schrieb:
>> Ist das der Ohm-Wert, den ein Schwingquarz annimmt, wenn es auf der
>> Serienresonanz betrieben wird
>
>...Es ist der ohmsche Anteil der Gesamtimpedanz.....

Ich meine, dass man lieber doch die Fälle
- Serienresonanz und
- Parallelresonanz
unterscheiden sollte. ;-)

Serien- und Parallelresonanz sind das Stichwort. Das Ersatzschaltbild 
eines Quarzes besteht aus Ls, Cs & Rs in Reihe, dazu parallel Cp.

Typ. für einen 3MHz-Quarz:
Ls = 0,32 H,
 Cs = 0,0088 pF,
 Rs = 100 Ohm,
Cp = 5 pF

Daraus ergibt sich 2,999 MHz (Serienresonanz) bzw. 3,002 MHz 
(Parallelresonanz).

Bei beiden ist die Impedanz real (die Ortskurve schneidet x-Achse) aber 
nur bei der Serienresonanz ist die Impedanz gleich Rs. Bei 
Parallelresonanz ist die (ohmsche) Impedanz natürlich viel höher als Rs.

ESR : Verlustwiderstand bei der Serienresonanz eines Quarzes.

Wenn der Quarz mit einem Oszillator zusammenarbeitet, gibt es eine 
Obergrenze für den ESR, bei dem der Oszillator nicht mehr (an)schwingt, 
halt wegen der Verluste im Quarz. Diese Grenze ist vom Oszillator 
vorgegeben.

Bei Frequenznormalen bestimmt der ESR des Quarzes die Reinheit der 
erzeugten Schwingung: je kleiner der ESR desto geringer der Rauschanteil 
im erzeugten Sinus, da der ESR eine Rauschquelle in der 
Oszillatorschaltung ist.

Bei Filtern kann man davon ausgehen, die Quarze hätten keinen 
nennenswerten Serienwiderstand. Die Bandbreite bzw. Welligkeit wird da 
im Wesentlichen durch die beiden Abschlusswiderstände an Eingang und 
Ausgang bestimmt.
Der ESR des Quarzes bringt meist nur eine geringe Dämpfung im 
Durchlassbereich des Filters

Generell: je geringer der ESR desto hochwertiger ist der Quarz.

@ Peter:
in deinem gesamten Beitrag kommt es mir so vor, als wenn du vom 
Resonanzwiderstand des Quarzes sprichst. Oder täusche ich mich?

Markus W. schrieb:
> Erik schrieb:
>> Ist das der Ohm-Wert, den ein Schwingquarz annimmt, wenn es auf der
>> Serienresonanz betrieben wird
>
> Es ist der ohmsche Anteil der Gesamtimpedanz.

... und damit letzlich der Verlustwiderstand, der über die Schärfe der 
Resonanz entscheidet.
In Oszillatorschaltungen mit (aus Stabilitätsgründen) wenig 
Verstärkungsüberschuss kann ein zu hoher ESR verhindern, dass der 
Oszillator überhaupt schwingt.
Deshalb schreiben z.B. manche Hersteller von µC im Datenblatt vor, dass 
der ESR des Quarz- oder Keramikresonators einen bestimten Wert nicht 
überschreiten darf.


P.S.:
Erik schrieb:
> Sind in der Praxis niedrigere oder höhere ESR-Werte besser, wenn man das
> so sagen kann?

Niedrigere.
Aber Vorsicht: Ein niedriger ESR, also eine hohe Schwingkreisgüte, führt 
auch dazu, dass in dem Resonator eine enorme Blindleistung pendelt.
Das kann dazu führen, dass der Quarz schon mit geringer Treiberleistung 
zu Bruch geht.
Der 32kHz Stimmgabelquarz einer Armbanduhr z.B. hat eine Güte von 80.000 
. Eine so hohe Güte braucht man, wenn die Uhr pro Tag nur 1 Sekunde 
falsch gehen soll.
Das bedeutet andererseits, dass bei einer Antriebsleistung von nur 1µW 
bereits 80mW mechanische Energie in dem Winzling zirkulieren!