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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Temperaturabhängigkeit Quarz


Autor: tib (Gast)
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Hallo,

bezieht sich die relative Temperaturabhängigkeit eines Quarzes auf die 
Frequenz selbst oder auf die Frequenzstabilität. Ich meine damit wenn 
die Schaltung Betriebstemperatur erreicht hat, bleibt die Frequenz dann 
stabil mit der angegebenen relativen Abweichung oder wird die Abweichung 
dann größer. Wie könnte man die Temperaturabhängigkeit mildern? Lohnen 
sich eigentlich Quarze jensetits von fünf Euro, sprich ist die 
Frequenzstabilität wirklich wesentlich besser als bei einem 1 Euro 
Quarz?

Autor: Es (Gast)
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Bei gleichbleibender Temperatur ist die Frequenz relativ stabil.
Suchwort: OCXO.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Es gibt bei einen Quarz 3 Größen.
1. Die Abweichung der Istfrequenz von der Sollfrequenz. ( Die kann man 
im Serienresonanzfall abgleichen ).
2. Die Abweichung der Frequenz in Abhängigkeit der Temperatur.( Dies 
hängt vom Quarzschliff ab, und ob die Sollfrequenz im 
Temperaturumkehrpunkt betrieben wird.
3. Die Quarzalterung. Die Frequenz läuft ganz langsam mit der Zeit immer 
mehr weg. Anfangs schneller später langsamer.

Ein 1 Euro Quarz hat oft eine Toleranz von 100ppm etwas bessere Quarze 
von 20ppm.Das entspricht 2exp-5. Die Quarzalterung ist entsprechend 
schlecht, und die Temperaturabhängigkeit auch.

Es gibt Temperaturkompensierte Quarze. Da wurde durch geeignete 
Massnahmen die Temperaturabhängigkeit um1-2 Zenerpotenzen verkleinert. 
Die kosten dann schon um die 80-100 Euro. Eine weiter 
Steigerungsmöglichkeit bietet ein Quarzofen. Da wird der Quarz inclusive 
der Oszillatorschaltung auf eine
Temperatur von ca 70° gehalten. Der Quarz hat hier genau seine 
Tempearturumkehrpunkt. Das heisst das der Quarz an der flachsten Stelle 
der
Temperaturkurve betrieben wird. Die Temperatur wird je nach Qualität des 
Ofens auf 0,1°-0,001° Konstant gehalten. Damit ist eine Stabilität von 
bis zu 1*10exp-10 realisierbar. Aber auch diese Quarzofen haben eine 
Alterung. Das heist nach einen Jahr ist die Frequenz um einen bestimmten 
Betrag weggelaufen. ( 10exp-7 bis 10ep-9 je nach Qualität ). Diese 
Quarzgeneratoren kosten aber bis zu 2000 Euro, und werden nur in der 
Messtechnik und in der Navigation eingesetzt.

Welchen Quarz du jetzt tatsächlich benötigst hängt einfach nur von 
deiner Anforderung die deine Anwendung mit sich bringt ab. Als 
Taktgenerator für den Mikroprozessor genügt ein 1 Euro Quarz. Willst du 
damit eine Uhr betreiben, musst du dir einfach überlegen wieviel 
Sekunden Abweichung pro Jahr toleriere ich für die Anzeige der Uhr. 
Danach muss man die Stabilität des Quarzes auswählen. Bei einen 
Frequenzzähler hängt es davon ab wieviel Stellen der Zähler ausgibt. Ein 
9stelliger Zähler macht nur Sinn, wenn der Referenzoszillator auch af 
10exp-9 stabil und genau ist, sonst zeigt die letzte Stelle Hausnummern 
an. Hinzu kommen noch die Fehler durch Jitter der Triggerstufen.
Also so ganz allgemein kann man es also nicht sagen das ein Quarz für 1 
Euro genügt. Sonst wären die Hersteller von Quarzöfen und 
Rubidiumnormale längst pleite.

Ralph Berres

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