Hallo,
da ich mich derzeit so allgemein wieder mit Elektronik beschäftige,
ist derzeit das Thema der Quarze für mich interessant.
Es bestehen natürlich im Praktischen noch paar Fragen.
Ich habe einen kleinen Beutel mit Quarzen HC49 und ich würde gerne
rausfinden, welche einen Series-Schnit oder einen Parallel-Schnitt haben
und somit, wie und welche Lastkondensatoren zu beschalten sind.
Wie kann ich das bei unbekannten Quarzen ermitteln? Oszillator und mit
Frequenzzähler testen?
Dann bau Dir einen Clapp-Oszillator. Die meisten Quarze schwingen auf
ihrer angegebenen Serienresonanz bei einer Lastkapazität um 20 oder 30
pF. Mit einer Brücke gegen GND kann getestet werden, wie weit sich der
Quarz nach unten ziehen läßt. Mit dem 4,7pF Kondensator schwingt der
Quarz weiter oben, schon in der Nähe der Parallelresonanz.
Bei sehr niedrigen oder sehr hohen Frequenzen müssen eventuell C3 und C4
angepasst werden, falls der Oszillator nicht mehr schwingen will.
Ein Parallel-Quarz hat einfach die Frequenz seiner Parallel-Resonanz
aufgedruckt, ansonsten handelt es sich um einen normalen Quarz. Diese
Art von Quarzen ist äußerst selten, so dass sich vermutlich keiner in
Deinem Besitz befindet.
Es gibt jedoch Oberwellen-Quarze. Ein 27 MHz Quarz wird mit dem
angegebenen Oszillator auf der Grundwelle bei 9 MHz schwingen. Eine
Beurteilung wäre dann nur mit einem Butler-Oszillator oder mit einer
anderen Messtechnik wie Netzwerk-Analysator möglich.
Hi,
danke für die Informationen.
Leider muss ich gestehen, dass ich hier nicht so wesentlich neues
erfahren habe. Was du geschrieben hast stimmt jedoch.
Allerdings, so wie ich es gelesen habe, ist es so, dass die
Quarzhersteller bisweilen Quarze so herstellen, dass bestimmte
Kapazitäten seriell oder parallel beschaltet werden oder einfach in
vorgesehenen Schaltungen so existieren (Kapazitäten der Platine,
Beschaltung anderer Teile). D.h wenn man beispielsweise Quarze in
Auftrag gibt, brauchen die Hersteller diese Angaben oder die Hersteller
übernehmen die Berechnung.
So werden dann Quarze hergestellt, dass bei diesen Kapazitäten die
Frequenz stimmt.
Wenn ich aber bedenke, dass der größte Teil der Quarze einfache
Mikroprozessor-Quarze im HC-49 Format sind, wird es schon so sein, dass
es hier eine Konvention gibt und eine Lastkapazität von ~20-30 pF
berücksichtigt sind. Wobei allerdings noch die Kapazitäten der Platine
etc. hinzukommen (was aber bei den 20-30 pF schon korrigiert ist).
Jedoch, wenn man mal genaue Anforderungen hat, sieht es etwas anders
aus, da muss die Lastkapazität dann stimmen, speziell bei z.B Uhrwerken.
Nun, derzeit habe ich keine solchen strikten Anforderungen, jedoch
interessiert es mich. In einem solchen Falle wäre es wohl schwierig,
weil auf dem Quarz nur die Frequenz drauf steht. Es sei denn es stehen
noch Typ-Nummern drauf, wenn man Glück hat, so dass man in Datenblättern
nachsehen kann.
Sonst gibt es natürlich noch allgemein das Wissen, ab wann ungefähr ein
Quarz für Oberwellen-Betrieb oder Grundbetrieb ausgelegt ist, aufgrund
physikalischer Grenzen.
Jedoch, wenn man unbekannte Quarze hat, scheint es wohl immer noch
schwierig zu sein, zu ermitteln, was die optimale Beschaltung ist, in
Hinsicht der Lastkapazität. Daher die Frage.
Ach ja, es ist natürlich richtig, dass man beim Einsatz eines Quarzes in
neuen Schaltungen etc. die Parameter natürlich auch nicht mehr stimmen
würden, so dass man in der Praxis wohl mit Trimmer-C justieren muss. Was
allerdings eben das Problem der Temperaturstabilität verschärft.
Andererseits gibt es natürlich auch Toleranzen, es sei denn die
Hersteller prüfen diese. So stellt sich hier auch die Frage, wie das
dann die großen Hersteller lösen, ohne jedes Produkt einzeln zu
justieren.
OK, bisweilen gibt es auch im Consumer-Bereich keine großen
Genauigkeiten. Selbst Billig-Armbanduhren gehen oft nach oder vor. Was
aber nicht immer so war.
> Jedoch, wenn man mal genaue Anforderungen hat, sieht es etwas anders> aus, da muss die Lastkapazität dann stimmen, speziell bei z.B Uhrwerken.
Woher will man auch wissen, wofür der Quarz geschliffen wurde? Das steht
nur im Datenblatt, falls der Quarz überhaupt offiziell verkauft wurde
und ein Datenblatt zur Verfügung steht.
Ansonsten kommt man nicht umhin, erstmal den Ist-Zustand des Quarzes
aufzunehmen und zu schauen, mit welcher Lastkapazität er seine
Genauigkeit erreicht. Falls mal die Parameter aus dem Ersatzschlatbild
bekannt sind, kann der Kondensator berechnet werden.
Falls nichts mehr draufsteht, kann er als Grundwellen- oder
Oberwellenquarz produziert worden sein. Lediglich haben genaue
Oberwellenquarze auf der Grundwelle eine schlechte Genauigkeit. Sie
schwingen also nicht genau auf 1/3 oder 1/5 der Oberwelle, sondern etwas
darunter und sie streuen ein paar kHz.
> so dass man in der Praxis wohl mit Trimmer-C justieren muss
Die größte Abweichung haben Quarze mit 50ppm Toleranz. Wenn man den
Fehler einfach in Kauf nimmt, macht das bei einer Uhr nur 4,3 Sekunden
pro Tag aus. Wird eine falsche Lastkapazität verwendet, steigt der
Fehler auf 100-200ppm, was immer noch besser ist, als der beste
Keramik-Resonator.
Die Abweichung kann mit einer Ziehkapazität kompensiert werden, der
Fehler wird sich dann auf 1/10 verringern, da ja trotzdem noch eine
Temperaturdrift und die Alterung bleibt. Auf Dauer werden 1ppm Toleranz
mit einem einfachen Quarz nicht erreicht werden, da muss dann ein TCXO
oder OCXO her.
Für viele Anwendungen ist aber 0,5-1% Abweichung ok, weshalb bei
Mikrocontollern auch gerne zu Keramik-Schwingern gegriffen wird. Der
eingebaute RC-Oszillator ist oft nicht ausreichend, falls die Baudrate
einer RS232 sichergestellt werden muss und der komplette
Temperaturbereich der CPU genutzt werden soll.
Kennst Du das Quarzkochbuch von Bernd Neubig?
http://www.axtal.com/info/buch.html Falls nein, ich empfehle es zu lesen
falls Du mehr ueber Quarze wissen willst.
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Hallo,
ja, das Quarzkochbuch kenne ich.
Leider bisher nur etwas angerissen, also noch nicht ganz durchgelesen.
Auch war das Verständnis nicht so gut, aber es wird immer besser, durch
das Lesen noch anderer leichter verständlicher Literatur.
Nur, wie auch dort, ist es immer so eine Sache, oft braucht man in der
Praxis nur einen gewissen Umriss. Wobei aber das ja oft nur dann Sinn
macht, wenn man schon einiges gelernt hat. Man beschränkt sich danach
oft immer noch auf einen gewissen Umriss, na ja.
Hallo,
nun, ich habe erst vor paar Stunden das hier gelesen:
http://www.maximintegrated.com/app-notes/index.mvp/id/726
Wonach die Kenntnis über den Schliff schon wichtig ist, bei Anwendungen,
wenn man weniger als 100 ppm Abweichung braucht. Das ist z.B bei
Oszillatoren durchaus der Fall. Insbesondere wenn man multiplizieren
will (was aber bei vielen Dingen sowieso nicht ratsam ist). Auch bei der
Berücksichtigung der Reaktanz, bei LC Netzen für Oberschwinger.
Danke schön für alles, muss da ggf. noch mehr reinlesen.
Sebastian schrieb:> Nun, derzeit habe ich keine solchen strikten Anforderungen, jedoch> interessiert es mich. In einem solchen Falle wäre es wohl schwierig,> weil auf dem Quarz nur die Frequenz drauf steht. Es sei denn es stehen> noch Typ-Nummern drauf, wenn man Glück hat, so dass man in Datenblättern> nachsehen kann.
Wenn Du weniger als die 100ppm Gesamttoleranz der Billig-Quarze
brauchst, dann läuft das eigentlich immer auf eine Abstimmung mit dem
Quarzhersteller hinaus. In diesem Fall gelten dann die Angaben in Deinem
Datenblatt bzw PPAP. Wenn Dir das nicht vorliegt, weil der Quarz
irgendwo ausgeschlachtet wurde, hast Du kaum eine Chance an die Infos zu
kommen.
Aus der aufgelaserten Bezeichnung geht bestenfalls die Nennfrequenz und
das Fertigungslos hervor, aber nicht auf welche Oszillatorschaltung und
welchen Temperaturbereich das matching erfolgt ist.
