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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Quarz mit großem Ziehbereich (für VCXO)


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Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Hallo zusammen,

ich suche nach Quarzen mit großem Ziehbereich zum Einsatz in einem VCXO 
(der mit einem CDCE913 realisiert wird). Der Ziehbereich eines Quarzes 
wäre anhand eines Datenblatts erkennbar, wenn die Serienkapazität des 
elektrischen Ersatzschaltbildes angegeben wäre. Ich habe aber solche 
Angaben noch nie gesehen (soweit ich mich erinnern kann), und 
"Durchprobieren" von einer Reihe von Quarzen würde ich gerne vermeiden.

Also die Frage: Hat jemand Erfahrung damit und kann mir einen Tipp geben 
(außer so was Kluges wie z. B. "Kauf dir einen fertigen VCXO", "Wieso 
denn ein großer Ziehbereich, das braucht doch niemand" oder gar "schau 
doch mal bei xxx nach", wenn nicht definitiv bekannt ist, das dort so 
etwas zu finden ist).

Im Grunde ist meine Frage damit vollständig, aber ich möchte die 
(verständliche) Neugier Einiger befriedigen: Es geht um einen VCXO mit 
24,576 und 22,5792 MHz. Audio, werden die Eingeweihten wissen. Entweder 
als 2 getrennte VCXOs oder als ein umschaltbarer. Letzteres könnte man 
mit nur einem CDCE913 mit nur einen Quarz realisieren, aber dann 
arbeitet er als Synthesizer, also voraussichtlich mit mehr Jitter. Der 
nutzbare Ziehbereich soll bei ca. +/- 100 ppm der Nennfrequenz, gerne 
mehr, liegen. Wegen diverser anderer Abweichungen (Ungenauigkeit, 
Alterung, Temperatur) ist in der Praxis eher ein Bereich von insgesamt 
ca. +/- 150 ppm empfehlenswert.

Ich würde solche VCXOs liebend gerne als fertige Bauteile kaufen, wenn 
es sie denn gäbe. (Hier mal die momentane Auswahl bei Mouser: 
https://www.mouser.de/Passive-Components/Frequency-Control-Timing-Devices/_/N-6zu9eZ1yzvvqx?P=1z0wnr9Z1z0wnsv&Keyword=vcxo&FS=True. 
Bei Digi-Key ist tatsächlich ein Päärchen gelistet. Von dem einen Typ 
sind nur 11 Stück am Lager, und der Ziehbereich (wenn das mit APR 
gemeint ist) ist nur +/-50 ppm.

Ich habe sogar einige solcher VCXO-Paare, die wurden mir mal als Muster 
gefertigt, aber für eine kleine Serie sind es zu wenige und für eine 
kundenspezifische VCXO-Fertigung ist die Serie wieder zu klein. Selbst 
Quarze gleicher Baureihe mit 24,576 und 22,5792 MHz werden nicht gerade 
im Überfluss angeboten.

Ich habe mit einem Versuchsaufbau mit dem CDCE913 ein bisschen Erfahrung 
gesammelt: Schlechtestes Ergebnis mit einem Quarz im 3,2 x 
2,5er-Gehäuse: Kaum mehr als 30 ppm Ziehbereich (insgesamt, nicht +/-!), 
bestes Ergebnis mit einem HC49U mit ziemlich genau dem Wunschwert 300 
ppm. Hersteller und Typ: Leider unbekannt. Bevorzugte Bauform: 3,2 x 2,5 
oder 5 x 3,2, aber da muss ich damit rechnen, dass ich, wenn es 
überhaupt was gibt, nicht noch so einen Sonderwunsch frei habe.

Bei Interesse weiterführende Doku von TI: SCAA085A, SCAS849G.

DZDZ

Autor: Jacko (Gast)
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24,576 und 22,5792 MHz können auch Audio-Eingeweihte nicht aus einem
VCXO holen.

Brauchbare VCXOs wirst du mit der VC-Spannung um eher weniger, als
-/-100 ppm (hier: +/- 2 kHz) verstellen können.

Nimm 2 VCXOs.

Hab keine Lust nachzurechnen, ob man die beiden Frequenzen mit VCXO +
PLL und aufwändiger Teilerschaltung erzeugen könnte. - Wäre auch
nutzlos, weil es auf der Platine umfangreicher und teurer, als 2 VCXOs
wäre.

Autor: Egon D. (egon_d)
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Jacko schrieb:

> Hab keine Lust nachzurechnen, ob man die beiden
> Frequenzen mit VCXO + PLL und aufwändiger
> Teilerschaltung erzeugen könnte.

Könnte man. Die Frequenzen verhalten sich wie
147 : 160; der größte Primfaktor ist 7. Man kann also
mit Vervielfachen, Filtern und Teilen beide Frequenzen
aus einer Quelle ableiten.

Will man aber nicht wirklich :)

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Oh Jacko, was soll das heißen:
> 24,576 und 22,5792 MHz können auch Audio-Eingeweihte nicht
> aus einem VCXO holen.
Die Frequenzen sind nicht mit VCXOs machbar? Natürlich kann man 24,576 
und 22,5792 MHz aus VCXOs holen. Oder nicht beide gleichzeitig bzw. 
umschaltbar? Mit normalen nicht. Aber mit einem CDCE913 geht es.

Und was veranlasst dich zu der Behauptung, dass VCXOs mit der 
VC-Spannung um eher weniger, als -/-100 ppm (hier: +/- 2 kHz) verstellt 
werden können? Einer meiner Versuche ergab mit einem 27 MHz Quarz einen 
Ziehbereich von +/- 4,1 kHz. Wenn das nicht +/-150 ppm sind...

Und warum meinst du habe ich geschrieben:
>Also die Frage: Hat jemand Erfahrung damit und kann mir einen Tipp
>geben (außer so was Kluges wie z. B. "Kauf dir einen fertigen VCXO"
? Warum schreibst du:
>Nimm 2 VCXOs.
Ok, du hast auch nicht weiter gelesen:
>Ich würde solche VCXOs liebend gerne als fertige Bauteile
>kaufen, wenn es sie denn gäbe.

Und
> beiden Frequenzen mit VCXO +
> PLL und aufwändiger Teilerschaltung erzeugen könnte. - Wäre auch
> nutzlos, weil es auf der Platine umfangreicher und teurer, als 2 VCXOs
kann man auch nur aus Unwissenheit behaupten. Ich habe alle Infos dazu 
zur Verfügung gestellt, aber wenn du keine Lust oder Zeit hast, sie dir 
anzusehen, solltest du dich vielleicht aus dem Thema heraus halten.

Das war jetzt echt ein Mehrfach-Schuss in den Ofen. Schlecht gezielt.

Egon D. schrieb:
> Könnte man. Die Frequenzen verhalten sich wie
> 147 : 160; der größte Primfaktor ist 7. Man kann also
> mit Vervielfachen, Filtern und Teilen beide Frequenzen
> aus einer Quelle ableiten.

Ja, genau das macht der CDCE913 "so nebenbei" auch. VCXO und 
Synthesizer mit interner PLL.

> Will man aber nicht wirklich :)
Wie ich erläutert hatte: Für mich wäre es auch nur Plan B, wenn ich 
einen passenden 22,5792 MHz-Quarz nicht bekomme. Oder wenn mir 
Jitter-Messungen gelingen, die die Unbedenklichkeit eines Synthesizers 
bestätigen. (Bei 24,576 MHz würde der CDCE913 ohne den internen 
Synthesizer arbeiten, also als reiner VCXO.)

Ich hoffe, dass sich hier jemand findet, der weiß, ob bzw. welcher 
Hersteller Quarze anbietet, die für VCXOs ausreichend spezifiziert sind, 
s.o... Es gibt 'ne ganze Menge solcher Leute.

DZDZ

Autor: Egon D. (egon_d)
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Der Zahn der Zeit schrieb:

> Ich habe alle Infos dazu zur Verfügung gestellt,

Eigentlich nicht. Der Zweck Deines Unterfangens
bleibt (mir) absolut unklar.

Autor: hinz (Gast)
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Der Zahn der Zeit schrieb:
> Einer meiner Versuche ergab mit einem 27 MHz Quarz einen
> Ziehbereich von +/- 4,1 kHz. Wenn das nicht +/-150 ppm sind...

Es gibt sogar Autos mit verschiedenem Wendekreis. Bei 180km/h ist das 
nicht mehr so wichtig...

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Evtl. hilft dir das 'Quarzkochbuch' von Herrn Neubig:
http://www.rainers-elektronikpage.de/Grundlagen-der-Quarztechnik/osckochbuch.pdf

Die wohl berühmteste Anwendung von gezogenen Quarzen im Funkbereich ist 
der Oszillator im ICOM IC-202 und IC-402.
Hier war der Trick, das eine recht grosse Spule in Reihe mit dem Quarz 
geschaltet war, der damit erstmal deutlich unter seiner Nennfrequenz 
schwang. Ein in Serie geschalter Drehko zog ihn dann wieder hoch.

: Bearbeitet durch User
Autor: Name H. (hacky)
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Allenfalls kann man sich auch ueberlegen, wie falsch die Quarzfrequenz 
fuer Musik sein darf, bevor man's merkt. Ich sag einfach mal, dass 0.01% 
(100ppm) nicht hoerbar sind. Wahrscheinlich ist auch 0.1% (1000ppm) 
nicht hoerbar.

Autor: HildeK (Gast)
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Jetzt ist G. schrieb:
> Wahrscheinlich ist auch 0.1% (1000ppm)
> nicht hoerbar.

Sicher nicht. Schon wenn man, wie üblich, zwei digitale (einfache) 
Geräte hat - eines zum Aufnehmen, das andere zum Abspielen - ist die 
Ablage größer. Und 1% ist schon die Spanne der Stimmfrequenz des A 
(440Hz) bei verschiedenen Musikgruppen/-stilen und -epochen.
Es mag Menschen geben, die es hören, ob mit 440Hz oder mit 444Hz 
gestimmt wurde, viele sind es aber nicht ...

Autor: udok (Gast)
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Jetzt ist G. schrieb:
> Allenfalls kann man sich auch ueberlegen, wie falsch die Quarzfrequenz
> fuer Musik sein darf, bevor man's merkt. Ich sag einfach mal, dass 0.01%
> (100ppm) nicht hoerbar sind. Wahrscheinlich ist auch 0.1% (1000ppm)
> nicht hoerbar.

Die Theorie sagt:

SNR = 20 log(1/(2*PI*freq*jitter)

Also 100 Pikosekunden Jitter bei 20 kHz Signalfrequenz reduzieren
das SNR auf ca. 100 dB.

ABER: Moderne DACs mit Multi-Bit Sigma-Delta Architektur haben
intern Gegenmassnahmen, um die Anforderungen an den Clock Jitter
zu entschärfen.
Ich habe noch kein DAC Demoboard gesehen, das beim Clock
besonderen Aufwand treibt.
Die besten DACs erreichen mit Wald-und-Wiesen Quarz > 120 dB SNR...

Dazu kommt, dass natürlich kein Mensch bei 20kHz 100 dB
Dynamikumfang hört, und dass das Jitter Rauschspektrum
sehr gutmütig ist, es ist flach über die Frequenz wie bei
thermischem Rauschen.

Autor: udok (Gast)
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HildeK schrieb:
>> Wahrscheinlich ist auch 0.1% (1000ppm)
>> nicht hoerbar.

Das ist im besten Fall bei Sinustönen im empfindlichen
Bereich von ca. 2kHz noch hörbar.

Autor: udok (Gast)
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Der Zahn der Zeit schrieb:
> ich suche nach Quarzen mit großem Ziehbereich zum Einsatz in einem VCXO
> (der mit einem CDCE913 realisiert wird). Der Ziehbereich eines Quarzes
> wäre anhand eines Datenblatts erkennbar, wenn die Serienkapazität des
> elektrischen Ersatzschaltbildes angegeben wäre. Ich habe aber solche
> Angaben noch nie gesehen (soweit ich mich erinnern kann), und
> "Durchprobieren" von einer Reihe von Quarzen würde ich gerne vermeiden.

Meines Wissens nach hängt der Ziehbereich mehr von
der Oszillatorschaltung ab, als vom Quarz.
Daher findest du da keine Angaben.

Aber da +-100ppm oft als Genauikgkeit der geschliffenen Quarzfrequenz
angegeben wird, kannst du daraus schliessen, dass sich der Quarz
in der richtigen Schaltung um zumindest +-100ppm ziehen lässt.

Autor: HildeK (Gast)
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udok schrieb:
> Das ist im besten Fall bei Sinustönen im empfindlichen
> Bereich von ca. 2kHz noch hörbar.

Bei Jitter ja, bei fester Ablage glaube ich es nicht.
(Wobei dein Zitat nicht von mir war :-) ).

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Matthias S. schrieb:
> Die wohl berühmteste Anwendung von gezogenen Quarzen im Funkbereich ist
> der Oszillator im ICOM IC-202 und IC-402.
> Hier war der Trick, das eine recht grosse Spule in Reihe mit dem Quarz
> geschaltet war, der damit erstmal deutlich unter seiner Nennfrequenz
> schwang. Ein in Serie geschalter Drehko zog ihn dann wieder hoch.

Das Buch habe ich nicht. Das könnte sich teilweise mit dem 
Beitrag "A WIDE RANGE VXO - wie funktioniert das?" decken. Neu für mich, 
interessant, aber nicht in diesem Zusammenhang.

Es geht mir nicht um irgendeinen VCXO, es geht mir um einen Quarz mit 
großem Ziehbereich, weil das eingesetzte IC nichts anderes akzeptiert.

udok schrieb:
> Meines Wissens nach hängt der Ziehbereich mehr von
> der Oszillatorschaltung ab, als vom Quarz.
Die Oszillatorschaltung ist zweifellos auch ein wichtiger Faktor. Das 
von mir gewählte IC dürfte aber keine schlechte Wahl sein. Jetzt muss 
ich noch eine gute Wahl für den Quarz bzw. die beiden Quarze finden.

Jetzt ist G. schrieb:
> Allenfalls kann man sich auch ueberlegen, wie falsch die Quarzfrequenz
> fuer Musik sein darf, bevor man's merkt.
Niemand käme wohl auf die Idee, die Wiedergabegeschwindigkeit im 
Sub-Promillebereich einstellbar zu machen, und schon gar nicht analog 
mit einem VCXO. Ich auch nicht, da sind wir uns absolut einig. Es geht 
um phasenstarre Synchronisation zweier Quarz-generierter Takte. Und der 
Ziehbereich sollte größer sein, als der größte anzunehmende Fehler des 
Referenztaktes. Wenn jetzt jemand sagt: "Prima Salamitaktik, die 
Information kommt scheibchenweise": Auch dieses Informations-Scheibchen 
ist absolut irrelevant, denn:

Ich hoffe lediglich, dass sich hier jemand findet, der weiß, ob bzw. 
welcher Hersteller Quarze anbietet, die für VCXOs ausreichend 
spezifiziert sind, s.o... Es gibt 'ne ganze Menge solcher Leute.

DZDZ

Autor: Name H. (hacky)
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> Es geht um phasenstarre Synchronisation zweier Quarz-generierter Takte.

Entweder der Quarztakt wird mit uebertragen und per pll gelockt, oder es 
ist nicht phasenstarr. Zwei Quarze sind nicht phasengelockt. So einfach 
ist das.

Autor: PLL Anwender (Gast)
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Der Zahn der Zeit schrieb:
> Es geht
> um phasenstarre Synchronisation zweier Quarz-generierter Takte.

Ein Nicht-Quarz-VCO, synchronisiert mit einer PLL wird
dir bei geeigneten PLL-Parametern ein Signal mit eben-
solchen Phasenrauschen/Jitter liefern. Das kann heutzutage
jeder gute PLL-Baustein (mir fällt dazu gerade der ADF4002
ein).

Unnötig sich da mit einem breitfrequent gezogenen Quarz
zu verkünsteln.

Autor: Alex (Gast)
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Der Ziehbereich eines Quarzes hängt direkt mit seiner Bandbreite 
zusammen.
Bei größerer Bandbreite kann man ihn weiter verstimmen.

Um die Bandbreite zu erhöhen könne man das Gehäuse aufmachen, sodass 
Luft reinkommt und den Resonator dämpft.

Nachteil: man verliert die Frequenzstabilität

Denke nicht, dass die Aufgabenstellung durch Quarz-Ziehen sinnvoll 
lösbar ist.

LG,
Alex

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Jetzt ist G. schrieb:
>> Es geht um phasenstarre Synchronisation zweier Quarz-generierter Takte.
>
> Entweder der Quarztakt wird mit uebertragen und per pll gelockt, oder es
> ist nicht phasenstarr. Zwei Quarze sind nicht phasengelockt. So einfach
> ist das.
Bullshit. Die ganze Welt macht das immer und immer wieder, und ich habe 
es auch schon mehrfach gemacht. Musste das sein?

Autor: udok (Gast)
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Der Zahn der Zeit schrieb:
>> Meines Wissens nach hängt der Ziehbereich mehr von
>> der Oszillatorschaltung ab, als vom Quarz.
> Die Oszillatorschaltung ist zweifellos auch ein wichtiger Faktor. Das
> von mir gewählte IC dürfte aber keine schlechte Wahl sein. Jetzt muss
> ich noch eine gute Wahl für den Quarz bzw. die beiden Quarze finden.
>
> Jetzt ist G. schrieb:
>> Allenfalls kann man sich auch ueberlegen, wie falsch die Quarzfrequenz
>> fuer Musik sein darf, bevor man's merkt.
> Niemand käme wohl auf die Idee, die Wiedergabegeschwindigkeit im
> Sub-Promillebereich einstellbar zu machen, und schon gar nicht analog
> mit einem VCXO. Ich auch nicht, da sind wir uns absolut einig. Es geht
> um phasenstarre Synchronisation zweier Quarz-generierter Takte. Und der
> Ziehbereich sollte größer sein, als der größte anzunehmende Fehler des

Der Ziehbereich hängt vor allem von der Schaltung ab, der Quarz ist
zweitrangig.

Und ja blöde Salamitaktig...
Denn (fast) kein Mensch zieht in so einer Anwenung den Quarz.

Normalerweise läuft da ein RC/LC/Gatterlaufzeit Schwingkreis (=VCO),
der sich auf den Quarz oder auf eine externe Referenz aufsynchronisiert.

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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udok schrieb:
> Der Ziehbereich hängt vor allem von der Schaltung ab, der Quarz ist
> zweitrangig.
Bullshit. Siehe meine Versuchsergebnisse. Die selbe Oszillatorschaltung, 
ähnlich Frequenz, bester Ziehbereich 300 ppm, schlechtester 30 ppm.

udok schrieb:
> Denn (fast) kein Mensch zieht in so einer Anwenung den Quarz.
Bullshit. Üblich und Stand der Technik.

udok schrieb:
> Normalerweise läuft da ein RC/LC/Gatterlaufzeit Schwingkreis (=VCO),
> der sich auf den Quarz oder auf eine externe Referenz aufsynchronisiert.
Das wäre zumindest eine bessere Alternative als ein einfacher VCO wie in 
der 4046.

Autor: udok (Gast)
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Selber Bullshit - geh doch zu deinem Quarzschleifer deins Vertrauens,
anstatt hier zum zu sabern

Autor: hinz (Gast)
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udok schrieb:
> Selber Bullshit - geh doch zu deinem Quarzschleifer deins Vertrauens,

Der wird ihm aber auch "Bullshit" erzählen...

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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udok schrieb:
> Selber Bullshit - geh doch zu deinem Quarzschleifer deins Vertrauens,
> anstatt hier zum zu sabern
Noch ein brillantes Argument. Habe ich dich getroffen? Dann ist ja gut. 
Wie du mir, so ich dir. (Beitrag darf gelöscht werden.)

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Zurück zu den Fakten und den sachlichen Argumententen ein Auszug aus dem 
oben angegeben TI-Dokument SCAA085.

Autor: Sven D. (sven_la)
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Schau dir mal den Si5351 an und was Silicon Labs noch so hat 
https://www.silabs.com/products/timing/clocks

Autor: Egon D. (egon_d)
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Jetzt ist G. schrieb:

>> Es geht um phasenstarre Synchronisation zweier
>> Quarz-generierter Takte.
>
> Entweder der Quarztakt wird mit uebertragen und
> per pll gelockt, oder es ist nicht phasenstarr.
> Zwei Quarze sind nicht phasengelockt. So einfach
> ist das.

Grober Unsinn.

Eine PLL enthält einen spannungsgesteuerten
Oszillator (VCO) -- und das kann natürlich in
Spezialfällen auch ein spannungsgesteuerter
QUARZoszillator (VCXO) sein.

Dass ich das i.d.R. nicht für besonders sinnvoll
halte, steht auf einem völlig anderen Blatt.

Autor: Klassische Musik (Gast)
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HildeK schrieb:
> Es mag Menschen geben, die es hören, ob mit 440Hz oder mit 444Hz
> gestimmt wurde, viele sind es aber nicht ...

Jeder, der ein halbwegs ordentliches intonatorisches Gehör hat. Also 
jeder, der ein Streichinstrument vernünftig spielen kann.

Ich höre auch problemlos, ob das a' jetzt 442Hz oder 440Hz hat, im 
direkten Vergleich kann man auch 1Hz noch unterscheiden (Vergleich, 
nicht gleichzeitig, da geht natürlich noch deutlich mehr).

Autor: Christoph db1uq K. (christoph_kessler)
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Der oben schon genannte Bernd Neubig hat eine etwas exotische 
Alternative zu Quarzoszillatoren:
http://www.axtal.iwebfree.de/cms/iwebs/download.aspx?id=71588
"GaPO4 and Langasite (LGS) Resonators" haben laut dieser Studie 
ähnliches Phasenrauschen wie Quarze, aber einen größeren Ziehbereich, 
hier sind es -500...+1500ppm

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Sven D. schrieb:
> Schau dir mal den Si5351 an und was Silicon Labs noch so hat
> https://www.silabs.com/products/timing/clocks
Danke, aber soweit ich erkennen kann, haben die keine VCXO-Funktion. 
Deren interne PLL ist für die Synthesizer-Funktion, die gibt es im 
CDCE913 auch, aber ich brauche dessen VCXO-Funktion für die PLL, die ich 
extern mit definierten Eigenschaften (-> AES3) realisieren muss.

Egon D. schrieb:
> Dass ich das i.d.R. nicht für besonders sinnvoll
> halte, steht auf einem völlig anderen Blatt.
Einverstanden wegen "i.d.R.". Hier geht es einerseits eine besonders 
saubere Clock, deswegen XO, andererseits sind nur einige wenige 
Standard-Frequenzen "einzufangen", die ihrerseits auch mit XOs generiert 
werden. Ich hoffe, das überzeugt dich :-)

Christoph db1uq K. schrieb:
> http://www.axtal.iwebfree.de/cms/iwebs/download.aspx?id=71588
Das kann ich leider nicht öffnen, das ist irgendwie ein .pdf.html...? 
Ist das http://axtal.homepage.t-online.de/info/FCS2003.pdf?
Mir fallen da noch YIG-Oszillatoren ein, die auch eine extrem gute 
Signalqualität bei einem großen Abstimmbereich haben, aber das ist eine 
ganz andere Welt.

Autor: Georg A. (georga)
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Zu einem VCXO von IDT gibt es diese Appnote:

https://www.idt.com/document/apn/using-idts-integrated-vcxo-products-man05

Da steht drin, dass die mechanisch grossen Quarze am besten ziehbar 
sind:

"The special requirements of a VCXO crystal are best
met with a full size AT-cut round quartz crystal blank.
Unfortunately, this blank will only fit into the traditional
full size HC/49U metal can or the smaller UM1."

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Georg A. schrieb:
> Da steht drin, dass die mechanisch grossen Quarze am besten ziehbar
> sind:
Interessantes Dokument, danke! Wird gespeichert. Es deckt sich 
weitgehend mit meiner Erfahrung. Der kleine im 3,2x2,5er-Gehäuse hatte 
nur 30 ppm, einer im HC-49U-Gehäuse (nicht im größeren HC-49) 300 ppm.

Mittlerweile habe ich Lieferant und Datenblatt eines der Quarze der 
TI-Applikation aufgetrieben. Der wäre auch nur in einem 5x3,2er-Gehäuse. 
Aber die Lieferbarkeit... Nur Muster oder ab 1000er Rolle... Muster 
nicht mal mit der passenden oder einer ähnlichen Frequenz... Seufz!

Autor: Gerhard H. (ghf)
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Mit der Größe des Quarzgehäuses hat die Ziehfähigkeit erst mal nix zu 
tun.
Sie wird mit dem Quadrat des Obertons schlechter. Dritter Oberton -> 
Ziehbereich 1/9. 5. Oberton -> Ziehbereich 1/25.

Zwischen 20 und 30 MHz kann ein "blind" gekaufter Quarz Grundwelle oder 
3. Oberton sein. Mit steigender Frequenz wird ein Quarz zunehmend dünn 
und damit zerbrechlich; ein Obertonquarz ist dann 3 oder 5 oder 7 mal so 
dick und entsprechend stabiler.

Man kann einen Obertonquarz üblicherweise auch auf der Grundwelle 
betreiben. Er liegt dann aber frequenzmäßig deutlich daneben, muss also
i.d.R. passend hergestellt werden.

Wenn man einen großen Ziehbereich haben will, ist es besser, einen 
Grundwellenquarz zu benutzen und nachträglich zu verdoppeln / 
verdreifachen.

Quarze haben eine Kapazität C0, das sind ein paar pF für die Halterung 
und die Kapazität zwischen den beiden Metallisierungen. Die stört, kann 
aber mit einer Parallelspule zu einem Parallelkreis ergänzt werden und 
fällt dann zumindest bei Serienresonanz aus der Rechnung.

Ein übertrieben großer Ziehbereich ist schlecht für das Phasenrauschen 
und kann das Anschwingverhalten verschlechtern, je nach 
Frequenzeinstellung.

Gruß, Gerhard

Autor: Ralph B. (rberres)
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Ich würde den Bernd Neubig mal anschreiben.

Bei dem hatte ich mal ein VCXO mit folgenden Daten bestellt.

100MHz +-50KHz Einstellbereich über den Abstimmeingang.

Der sitzt bei mir im Swob5 für das schmalbandwobbeln.

Bernd kann dir sicherlich auch was passendes anbieten.

Ralph Berres

Autor: Techno Musik ;-) (Gast)
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Klassische Musik schrieb:
> HildeK schrieb:
>> Es mag Menschen geben, die es hören, ob mit 440Hz oder mit 444Hz
>> gestimmt wurde, viele sind es aber nicht ...
>
> Jeder, der ein halbwegs ordentliches intonatorisches Gehör hat. Also
> jeder, der ein Streichinstrument vernünftig spielen kann.

444Hz statt 440Hz sind natürlich auch stattliche 9090ppm. So einen 
schlechten Quarz gibt es auf der ganzen Welt nicht.
Wäre der Fehler 100ppm, dann wären es 440,044Hz statt 440Hz. Und das 
hört der beste Musiker nicht.

Also behaupte ich, hörst du das höchstens im Vergleich. Wenn ich dir ein 
dir gut bekanntes Musikstück alleine vorspiele, das um 0,9% zu schell 
läuft, hörst du das nicht.

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Ralph B. schrieb:
> Ich würde den Bernd Neubig mal anschreiben.
Der wird jetzt schon zum zweiten Mal erwähnt. Vielleicht kann der mich 
schlauer machen.

Techno Musik ;-) schrieb:
> 444Hz statt 440Hz
Das ist natürlich eine OT-Diskussion. Das ist ok. Mir geht es ja nicht 
darum, Wiedergabegeschwindigkeiten oder Tonhöhen zu verändern.

Es sind jetzt ein paar möglicherweise geeignete Quarze auf dem Weg zu 
mir. Mal sehen, ob was passendes dabei ist.

Autor: thomas_rudloff (Gast)
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Wieder einer der üblichen Threads in denen jemand eine kongrete Frage 
stellt und von Klugscheißern mit Verbaldiarrhoe zugeschissen wird.

Hier jetzt Deine Antwort, da ich mich auch gerade mit dem Thema befasse:

Quarze im HC49(U) Gehäuse haben einen höheren Ziehbereich. Gut 
Ergebnisse sollte man mit einer spezifizierten Kapazität von ca. 13pF 
erziehlen. Der CDCE pulled zwischen -70% und +30%. Damit dürfte die 
Nominalfrequenz nicht in der Mitte liegen. Unter Umständen eine 
"falsche" Kapazität im Chip programmieren. Muß man austesten.

Autor: batterie-Freak (Gast)
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Ohne auf die technuschen Hintergründe gerade parat zu haben gebe ich 
folgenden Hinweis:

Im Amateurfunk werden neben den oben genannten Icom-Geräten gezogene 
Quarzoszillatoren im Bereich einfachr QRP-Geräte eingesetzt. Dort wird 
bei einigen Anwendungen der Ziehbereich dadurch erweitert, dass 2 Quarze 
parallel geschaltet werden.
Ich habe selbiges mit Quarzen von 3,785 MHz und 7,030 MHz probiert und 
in beiden Fällen den Ziehbereich deutlich erweitert - genaue Werte habe 
ich scheinbar nicht dazu dokumentiert.

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Hallo und Danke für die neuen Antworten!

Mittlerweile bin ich auch deutlich fortgeschritten und komme zu dem 
selben Ergebnis, das Thomas "voraussagt" und was sich in vorherigen 
Antworten schon abzeichnete. Nach einer Reihe von Versuchen mit kleinen 
SMD-Quarzen habe ich mal einen "großen" HC49/US eingesetzt, und das war 
der Durchbruch. Danach habe ich das Konzept mit dem CDCE verworfen, weil 
ich mit diskreten Varicaps mit extremer Charakteristik (SMV1355) mit nur 
3 V Steuerspannung einen viel höheren Einstellbereich bekomme. Als 
Oszillator ist ein 74HCT1GX04 vorgesehen, und als I-Tüpfelchen kann ich 
für meine beiden Frequenzen sogar mit PIN-Dioden zwischen 2 Quarzen 
umschalten. Der Ziehbereich incl. aller möglichen Reserven ist deutlich 
höher, als ich angestrebt hatte. Die jetzt von mir gewählten Quarze sind 
beide aus der selben Baureihe und ab Lager lieferbar (gar keine einfache 
Forderung) und haben eine höhere Lastkapazität von 18 pF. Das ist wegen 
der hohen max. Kapazität der SMV1355 und wegen der zusätzlichen 
Streukapazität durch die PIN-Dioden-Umschaltung besser.

Was bei Parallelschaltung von Quarzen passiert, müsste ich mir mal 
überlegen. Sollen das zwei gleiche sein oder mit leicht 
unterschiedlichen Frequenzen? In Parallel-Resonanz als Bandfilter mit 
einem Koppel-C vielleicht?

Autor: AFU (Gast)
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Der Zahn der Zeit schrieb:
> Was bei Parallelschaltung von Quarzen passiert, müsste ich mir mal
> überlegen. Sollen das zwei gleiche sein oder mit leicht
> unterschiedlichen Frequenzen? In Parallel-Resonanz als Bandfilter mit
> einem Koppel-C vielleicht?

Das ist ein riesen Thema beim QRP-Amateurfunken (Senden mit gewollt 
kleiner Leistung).

Habe früher auch damit experimentiert, wie man Quarze am besten ziehen 
kann.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/18/Schwingquarz-Ersatzschaltbild.png/180px-Schwingquarz-Ersatzschaltbild.png

Wenn man einen C in Serie zum Quarz schaltet, erhöht sich die Frequenz.

Wenn man eine L in Serie zum Quarz schaltet, erniedrigt sich die 
Frequenz.


Wenn man einen C und eine L in Serie zum Quarz schaltet, vergrößert sich 
oftmals der Ziehbereich.


Wenn man zwei Quarze parallel schaltet, erhöht sich deren 
Schwing-Frequenz leicht.


Wie weit ein Quarz sich überhaupt ziehen lässt hängt auch von seiner 
Bauart ab.
Allgemein liest man öfter den Satz "Ein Quarz ist maximal im Bereich 
zwischen seiner Serienresonanzfrequenz und seiner 
Parallelresonanzfrequenz ziehbar".


Meine Experimente mit dem Ziehen von Quarzen habe ich eingestellt, als 
der SI5351 auf den Markt kam (ca. 1€):
http://www.elektronik-labor.de/Arduino/VFO.html

Autor: AFU (Gast)
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Keramikresonatoren lassen sich übrigens normalerweise viel besser 
(weiter) ziehen als Quarze.


AFU schrieb:
> Das ist ein riesen Thema beim QRP-Amateurfunken (Senden mit gewollt
> kleiner Leistung).

Mir sind leider grade keine englischen Schlagworte dazu eingefallen. Auf 
Youtube gibt es jedenfalls allerlei englisch-sprachige Videos zum Thema 
'Quarze ziehen'...

(vielleicht die hier: ham radio crystal resonator shift)

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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AFU schrieb:
> 
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/18/Schwingquarz-Ersatzschaltbild.png/180px-Schwingquarz-Ersatzschaltbild.png
>
> Wenn man einen C in Serie zum Quarz schaltet, erhöht sich die Frequenz.
>
> Wenn man eine L in Serie zum Quarz schaltet, erniedrigt sich die
> Frequenz.
Alles das weiß ich, aber es dürfte für andere Leser hier neu und 
interessant sein. Es liegt daran, dass ein Quarz sich (bei 
Vernachlässigung der Streukapazität Cp) oberhalb seiner 
Serienresonanzfrequenz induktiv und unterhalb kapazitiv verhält. Dabei 
steigt der Blindwiderstand bei geringen Abweichungen von der 
Serienresonanzfrequenz extrem schnell an. In den üblichen Grafiken zum 
Impedanzverlauf wird das bis zur Missverständlichkeit verzerrt 
dargestellt.

Eine Kapazität parallel zum Quarz ergibt zusammen mit dessen induktiven 
Blindwiderstand einen Parallelschwingkreis. Dessen minimale Frequenz 
wird mit einem großen Kondensator erreicht, der den sehr geringen 
induktiven Blindwiderstand kompensiert - tiefer geht es nicht.

Die unvermeidbare Streukapazität kann nicht unterschritten werden und 
bestimmt daher die maximale Frequenz des Parallelschwingkreises.

Prinzipiell gilt das gleiche für in Reihe geschaltete Induktivitäten in 
Serienschwingkreisen, nur mit anderen Vorzeichen.

Der Ziehbereich ist größer, wenn die interne Serienkapazität größer und 
die Induktivität kleiner ist (was bei gleichem Serienwiderstand eine 
geringere Güte bedeutet). Irgendwie naheliegend. Das ist offensichtlich 
bei größerem Quarz-"Volumen" bzw. -Gehäuse der Fall und wurde weiter 
oben schon mal näher erläutert.

(Das musste ich mir mal von der Seele schreiben - bisher habe ich das 
noch nie selber formuliert.)

> Allgemein liest man öfter den Satz "Ein Quarz ist maximal im Bereich
> zwischen seiner Serienresonanzfrequenz und seiner
> Parallelresonanzfrequenz ziehbar".
Das ist jetzt leicht einsehbar. Wobei mit einer (festen) Induktivität in 
Reihe und einer (variablen) Parallel-Kapazität der Ziehbereich größer 
werden müsste - oder?

> Wenn man zwei Quarze parallel schaltet, erhöht sich deren
> Schwing-Frequenz leicht.
Das wäre nur mit der externen Streukapazität, die sich jetzt beide 
Quarze teilen, erklärbar.

Der SI5351 wäre für einen Frequenz-Synthesizer gut, aber um einen VCO 
phasenstarr an eine andere Frequenz zu koppeln eher nicht, soweit ich 
erkennen kann. Da käme eher von TI die CDCE-Reihe in Frage, und bestimmt 
viele andere auch.

> crystal resonator shift
"to pull" ist im Englischen gebräuchlich. Pull-range etc..

Autor: --- (Gast)
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Das ganze Thema ist Bullshlt.
Sieht man schon daran, dass keiner auf die Idee kommt,
OCXOs mit einem weiten (z.B. 300 ppm) Ziehbereich anzubieten.

> der ein Streichinstrument vernünftig spielen kann
Klavierspieler wissen auch wie sich ein A anhört.

Wenn die Schleife gelockt ist, wird nur um wenige ppm,
wenn ueberhaupt gezogen.

Autor: HST (Gast)
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Ziemlich konfuse Diskussion.  Unabhängig von einer Anwendung ist die 
Ziehbarkeit von Quarzen schon im hier erwähnten "Quarzkochbuch" von G. 
Neubig beschrieben (als pdf im Inet).

Der Ziehbereich ist durch den Abstand von Serien- zu Parallelresonanz 
eines Quarzes limitiert. Anbei eine Simulation für einen typischen 10MHz 
Standardquarz (HC18 bzw. HC49).

Die Serienresonanz kann durch eine Induktivität in Serie zum Quarz nach 
unten justiert werden (die Parallelresonanz ändert sich dabei nicht). 
Dabei wird allerdings die Güte und Frequenzstabilität sehr schnell 
schlechter.

Als Faustformel kann man damit eine Variation der Serienresonanz von 
maximal 0,1% erreichen - allerdigs nur bei Quarzen hoher Güte.

Geht nur bei Grundton-Quarzen, da bei Quarzen im Oberton die dynamische 
Kapazität Cm extrem klein wird (-->Abstand Fs zu Fp zu klein).

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Na ja, konfus würde ich das weniger nennen. Eher normal. Ja, viele 
Antworten haben mit der Frage wenig zu tun, was nicht unbedingt schlimm 
ist, manche Leser haben sie offensichtlich nicht einmal verstanden (und 
reißen die Klappe umso weiter mit Begriffen wie "Bullshit" auf), aber es 
gab auch viele treffende und zielführende Antworten, wie deine hier 
auch.

Nur eine Korrektur dazu habe ich: Quarze mit hoher Güte lassen sich 
schlecht ziehen. Wenn man statt eines Quarzes in den üblichen 
Schaltungen LC-Schwingkreise, die bekanntermaßen eine wesentlich 
geringere Güte haben, einsetzt, was in der Regel einfach möglich ist, 
bekommt man sehr hohe Ziehbereiche. Das wollte ich in meiner Anwendung 
nun auch wieder nicht, denn es geht mir um möglichst jitterarme 
Taktsynchronisierung bzw. -rekonstruktion. Ein Kompromiss könnte ein 
Keramikresonator (-> geringere Güte) sein, wie AFU schrieb, nur die wird 
es wohl kaum in mit Frequenzen geben, die ich brauche.

0,1%, also 1000 PPM, halte ich allerdings auch bei den geeignetsten 
Quarzen für ausgeschlossen. 100 PPM (+/-50%) sind ohne Suche nach 
besonderen Bauteilen machbar.

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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100 PPM (+/-50 PPM) sollte es natürlich heißen.

Autor: Signalversteher (Gast)
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Der Zahn der Zeit schrieb:
> denn es geht mir um möglichst jitterarme
> Taktsynchronisierung bzw. -rekonstruktion.

Dann würde ich mal vorschlagen du spezifizierst mal genau
was du unter "möglichst jitterarm" verstehst. In Termen
von Phasenrauschen und Nebenlinienfreiheit.

Wenn das zur Zufriedenheit ausfällt könnte man dir einen
DDS vorschlagen ....

Aber ich fürchte dass du bei "möglichst jitterarm" bereits
an den Grenzen deiner Vorstellung angekommen bist (denn ich
sehe nichts Spezifischeres). Wenn nicht dann freut es mich
und die Diskussion kann womöglich in einer anderen Ziel-
richtung weitergehen.

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Ich verstehe, dass nicht jeder gelesen hat, was vorher geschrieben 
wurde. Hättest du es getan, wüstest du, dass ich mein Ziel in einer Maß, 
mit dem ich sehr zufrieden bin, schon längst erreicht habe.

Aber ich gebe dir Recht: Formulierungen wie "möglichst gut" mag ich auch 
nicht. Theoretisch bedeutet das an die Grenzen des technisch irgendwie 
noch Machbaren zu gehen, egal was es kostet, selbst wenn man dafür zwei 
Caesium-Fontänen in eine ferne Galaxie transportieren müsste. 
"Möglichst" sollte heißen: "In einem ökonomischen Rahmen optimal". Einen 
normalen Quarzoszillator halte ich in meinem ökonomischen Rahmen für 
optimal. Er liefert auch als VXCO nicht weniger als das, was ich 
erreichen will. Z. B. deutlich sauberere Signale, als ein einfacher 
RC-VCO oder LC-VCO.

DDS, glaube mir, kenne ich seit vielen Jahren und habe sie selber schon 
entwickelt (aber noch nie fertig gekauft). Hier kommt ein DDS aus 
mehreren Gründen defintiv nicht in Frage. Ich habe aus guten Gründen 
nicht gefragt, wie ihr externe Takte synchronisieren bzw. regenerieren 
würdet, sondern nach Quarzen mit großem Ziehbereich. Dafür bräuchte man 
eigentlich nichts zu spezifizieren, es ist eine prinzipielle und auch 
beantwortete Frage.

Und glaube mir, dass es hier auch Fragen gibt, bei denen man nicht 
unterstellen muss, dass der Fragesteller auf dem Holzweg ist.

Ansonsten ist dein Angebot zur Hilfe natürlich prinzipiell zu 
begrüßen(!).

Autor: HST (Gast)
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@ Zahn der Zeit
Ich wollte eigentlich keine Diskussion über Quarzparameter lostreten, 
sondern nur Basisinformation geben. Trotzdem zur weiteren Klarstellung 
noch etwas:

>Nur eine Korrektur dazu habe ich: Quarze mit hoher Güte lassen sich
>schlecht ziehen. Wenn man statt eines Quarzes in den üblichen
>Schaltungen LC-Schwingkreise, die bekanntermaßen eine wesentlich
>geringere Güte haben, einsetzt, was in der Regel einfach möglich ist,
>bekommt man sehr hohe Ziehbereiche.

Selbstverständlich lassen sich LC-Kreise beliebig "ziehen" (=abstimmen), 
da sich L und C direkt verändern lassen. Das ist bei Quarzen so gar 
nicht möglich, weil Lm und Cm durch die mechanischen Eigenschaften 
definiert sind und ohnehin ein extremes L/C-Verhältnis aufweisen. Daher 
kann nur die elektrische Ersatzschaltung indirekt und sehr eingeschränkt 
beeinflusst werden.

Quarze sollten aber in der Praxis eine möglichst hohe Güte aufweisen, 
weil sich beim Ziehen diese an den Grenzen sehr stark verringert (d.h. 
Abfall der Oszi-Amplitude bis zum Aussetzen der Schwingung). Kannst du 
sehr leicht selbst ausprobieren.

>0,1%, also 1000 PPM, halte ich allerdings auch bei den geeignetsten
>Quarzen für ausgeschlossen.

Kannst mir glauben, das ist selbst bei Standard-Quarzen sehr wohl 
möglich.

Eins von vielen Beispielen ist beim Referenz-Oszi des Synthesizers im 
Elecraft K2 Transceiver-Bausatz zu sehen, bei dem der 12,1MHz-Quarz um 
bis zu 12-14kHz abstimmbar ist. Weiß ich, weil ich ein solches Gerät 
selbst aufgebaut habe. Siehe Ausschnitt aus der Gesamtschaltung. Ist 
übrigens eine raffinierte Schaltung, die den Amplitudenabfall durch 
Änderung der Rückkopplung sehr gut kompensiert (2.Varicap im 
C-Spannungsteiler).

So, ich seile mich wieder ab. Viel Erfolg mit alternativen 
Lösungsansätzen für dein Projekt.

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Hi,

die Diskussion, die du nicht lostreten wolltest, ist für mich eher der 
interessanteste Teil dieses Threads.

Zunächst zu der Schaltung: Ich bin einigermaßen überzeugt davon, dass 
das mit dem Ziehbereich in dieser Schaltung stimmt. Dem Quarz ist eine 
Induktivität in Reihe geschaltet, die Streukapazität parallel, das gibt 
einen weiteren Schwingkreis bei ca. 12 MHz, der zusammen mit dem Quarz 
durchaus plausibel etwas bildet, was sich weiter als der reine Quarz 
ziehen lässt. Das ist interessant und neu für mich, aber im Moment 
brauche ich diese Lösung nicht mehr. Sollte in Zukunft noch einmal so 
ein Thema bei mir vorbei kommen, hoffe ich, mich daran zu erinnern. 
Wobei mir einfällt: Weiter oben schrieb ich im Beitrag #5837606:
> Das ist jetzt leicht einsehbar. Wobei mit einer (festen) Induktivität in
> Reihe und einer (variablen) Parallel-Kapazität der Ziehbereich größer
> werden müsste - oder?

Bingo. Hatte ich es doch schon geahnt.

Dann noch mal zur Ziehbarkeit in Abhängigkeit von der Güte. 
Wahrscheinlich müssen wir hier die Begriffe und Voraussetzungen 
definieren, um einig zu werden.

Meine Definition der Güte: Reziprok zur Bandbreite oder Verhältnis 
Verlustwiderstand und Blindwiderstand der Blindelemente bei 
Resonanzfrequenz. Daraus ergibt sich: Bei gleichem Verlustwiderstand Rs 
steigt die Güte mit sinkenden Cs und steigendem Ls. (Demnach hat ein 
LC-Schwingkreis eine sehr viel kleinere Güte als ein Quarz.)

Meine Voraussetzung: Die Schaltung besteht aus nur einem Quarz, dem die 
Streukapazität und die Ziehkapazität parallel geschaltet ist. Betrachtet 
wird die Parallelresonanz, die Serienresonanz liegt unter diesen 
Voraussetzungen fest.

Wir sind uns sicherlich einig, dass unter diesen Voraussetzungen der 
Ziehbereich zwischen der Parallelresonanz ohne Ziehkapazität 
(Ziehkapazität  = 0) und der Serienresonanz (Ziehkapazität -> unendlich) 
liegt. Weil ich mir nie sicher bin, habe ich diese Situation mal 
simuliert und finde meine Aussage bestätigt.

Rot: 5 mH mit 0,2 pF: Größere Güte, geringerer Ziebereich
Grün: 1 mH mit 1 pF: Geringere Güte, weiterer Ziebereich

Das Anschwingverhalten, das du auch erwähntest, ist auch nicht 
unerheblich, aber bei dieser Betrachtung nicht enthalten, denn es ändert 
natürlich nichts am Prinzip.

Ausdrücklichen Dank für deinen Beitrag! (Und den Erfolg mit meinem 
Lösungsansatz hatte ich schon:-)

DZDZ

Autor: HST (Gast)
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Oh je, doch noch etwas Arbeit ;-)).

Tja, das ist so eine Sache mit der Interpretation von Simulationen.

1. Man muss aufpassen, um die Leerlaufgüte (Qu) nicht mit der 
"Betriebsgüte" (Qb) zu verwechseln (da fallen viele Leute drauf rein).

2. In deiner Simulation besitzen beide Kreise ein Qu von unendlich. Qb, 
also die äußere Belastung wird durch die 1kOhm erzeugt.

3. Deine Modelle liegen mit ihren Parametern um den Faktor 5 
auseinander, was bei Quarzen in diesem Frequenzbereich unmöglich ist 
(5mH bei 5MHz erfordert einen Durchmesser der Quarzscheibe von ca. 
3-4cm, bei 1mH ca. 7-9cm). Auch die Realisierung mit LC-Kreisen ist 
unmöglich. Das Bild entspricht ja auch nicht einem Ziehen, sondern 
einfach einem Frequenzversatz von 2kHz durch die unterschiedlichen Cm in 
Serie mit 1nF.

4. Das Modell entspricht auch nicht einer normalen Oszillatorschaltung. 
Daher kann man damit auch ganz seltsame Ergebnisse "erzielen". Hab' mal 
damit herumgespielt.

Dass durch das Ziehen eines Quarzes mit hoher Güte (nicht bei 
Qu=unendlich!) die Betriebsgüte und damit die Schwingfähigkeit 
verringert wird, steht außer Frage.

Interessant wird's, wenn man bei beiden Schaltungen die Relation der 
Reaktanzen gleich macht - also 5nF bei 1mH/1pF statt 1nF. Dann ist die 
Parallelresonanz identisch, aber Qb erhöht sich bei der konstanten 
1kOhm-Belastung wegen des kleineren L/C-Verhältnisses. Ich habe in der 
Simulation auch die Parallel-C variiert, um den Zieheffekt zu zeigen. 
Hier gibt's im Prinzip keine richtige Grenze, weil die Kreisgüte ja 
unendlich ist (also kein Abfall der Amplitude wie in der Praxis).

Noch einmal: Die Kreisgüte Qu sollte möglichst hoch sein, um den 
Ziehbereich möglichst groß zu machen, bevor die Schwingungen abreißen. 
Bei Quarzen steigt der Ziehbereich auch, je größer Cm ist (bei Neubig 
C1), bzw. je kleiner Lm ist. Das gilt auch für deine Schaltung. Das hat 
aber beim Quarz sehr enge Grenzen (Durchmesser der Quarzscheibe beim 
AT-Schnitt).

Ich habe mal einen Auszug aus dem Quarzkochbuch (Kap.2) zu deiner Info 
angehängt, auch meine Simulation der modifizierten Schaltung. Dazu noch 
ein pdf über die Messung von Quarzparametern.

Jetzt könnte ich auch noch mehr ins Detail gehen, aber ich hasse die 
Tipperei (ich habe mich die letzten 40 Jahre intensiv mit Quarzen, deren 
Messung und Anwendung in Filtern beschäftigt). Beim Quarz im K2 liegen 
L=12µH und die Ziehkapazität beide in Reihe mit dem Quarz. Es wird also 
primär die Serienresonanz fs verschoben. Die 12µH bilden mit den 
Kapazitäten keinen Schwingkreis, der auch nur in der Nähe von 12MHz 
liegt. Die 12µH dienen dazu, die Serienresonanz fs nach unten zu 
justieren, wobei fp konstant bleibt. Daurch wird der Ziehbereich 
erweitert, weil der Abstand fs zu fp vergrößert wird. Ein Quarz schwingt 
immer im induktiven Bereich, also zwischen fs und fp. Der Synthesizer 
vom K2 ist übrigens außerordentlich rauscharm.

Noch viel Spaß, ich hoffe dass das reicht. Ansonsten gibt es massig 
Literatur darüber im Inet. Das Thema gehört eigentlich in den Bereich 
HF-Technik.

Autor: HST (Gast)
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Kleiner Nachtrag.

Die Güte eines Kreises steigt nicht ohne weiteres mit größerem L, 
sondern der Resonanzwiderstand steigt (XL*Qu). Die Spulengüte erreicht 
je nach Wicklungsart und eventuellem Kernmaterial ein Maximum und kann 
dann mit weiter steigender Induktivität durch größere Verluste sogar 
wieder abfallen. Das wird oft mit dem erzielbaren 
Leerlauf-Resonanzwiderstand verwechselt. Darüber gibt es haufenweise 
Literatur.

Die Leerlaufgüte üblicher Spulen (Luft oder auf entsprechenden 
Ringkernen) liegt bei Qu=50 bis 300. Exotische Luftspulen in Eimergröße 
können ein Qu von 800 erreichen.

Ein Quarz dagegen ist ein mechanischer Schwinger mit extrem hoher Güte, 
die so von 25000 (sehr schlecht!) bis 10^6 reicht. Meine Standardquarze 
(ca. 25ct/St) vom Typ HC18/HC49 weisen im Bereich von 4-12MHz ein Qu von 
100k bis 250k auf. Quarze besitzen also eine rund 1000x höhere Güte als 
LC-Kreise.

Dieser Zusammenhang hat aber nichts mit der Ziehfähigkeit zu tun. Bei 
LC-Kreisen kann ich unabhängig von der Kreisgüte L und C und damit die 
Frequenz beliebig direkt verändern (typisches Beispiel: 
Drehkondensator). Das geht bei Quarzen aus den o.g. Grund eben nicht. 
Hier kann ich nur extern am Ersatzschaltbild begrenzt herumfummeln 
(Parameter-Transformation).

Glückwunsch zur Lösung deines Problems - das ist ja die Hauptsache.

Autor: herbert (Gast)
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Grundsätzliches gilt: Je besser der Quarz umso geringer sein 
Ziehbereich.
Tricks um einen möglichst großen Ziehbereich zu bekommen sind: Quarze 
gleicher Frequenz parallel  schalten,Quarze ohne Fassung direkt kurz 
einlöten, Spule und Drehko in Serie. Aber Achtung: Der Temperaturgang 
der Spule macht den VXO unter umständen wenn man übertreibt instabil. 
Hier muß man wohl Entscheidungen treffen.Ich habe eine 14060MHz Quarz 
solo schon um über 100KHz gezogen. Im Qrp- Funkbereich werde VXO´S heute 
noch gerne verwendet.Infos zu Experimenten in Sache Quarze ziehen gibt 
es genug im Netz.
MfG

Autor: HST (Gast)
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Sorry, nochmal aufgewärmt.

>Grundsätzliches gilt: Je besser der Quarz umso geringer sein
>Ziehbereich.

Quellen für dieses "Axiom"??
Bin kein Experte in Glaubensfragen und als technischer Atheist kein 
Missionar. Da halte ich mich eher an die Experten und meine eigenen 
Erfahrungen/Messungen (die deinen Experimenten bis auf obige Behauptung 
im Prinzip absolut nicht widersprechen).

Anbei ein Bild - der Ziehbereich ist generell rein durch die Reaktanzen 
und nicht durch die Quarzgüte bestimmt. Alle Quellen und Gleichungen der 
Experten auf diesem Gebiet (B.Neubig, Dr.F.Sohre, Meinke-Gundlach, 
Zinke-Brunswig, usw.,usw.) zeigen das. Bei Quarzen mit niedriger Güte 
reißt eben die Schwingung durch zunehmende Dämpfung früher ab - der 
Ziehbereich kann daher sogar geringer werden.

BTW, die schmaler werdenden Kurven sind kein Zeichen für zunehmende 
Güte, sondern sind durch die Annäherung an die Parallelresonanz bedingt.

Aber das ist alles nicht sooo wichtig, die Sonne geht deswegen trotzdem 
im Osten auf 8-).

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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herbert schrieb:
> Grundsätzliches gilt: Je besser der Quarz umso geringer sein
> Ziehbereich.
Die Aussage gefällt mir auch nicht. Was soll den besser sein? Aber 
vermutlich meint er das Selbe wie ich.

HST, ich halte dich für deutlich kompetenter bei diesem Thema, aber ich 
würde doch gerne mit dir zu einem Konsens kommen. Dafür müssen wir einig 
sein, wovon wir sprechen. Also:

1. Ich vermeide jetzt konsequent den Begriff der Güte.
2. Ich spreche (schreibe) nur von Resonanzfrequenzen des Quarz-Systems, 
aber nicht von dem Anschwingverhalten einen Oszillators(!). Das, was 
du oben dazu schreibst, halte ich richtig, aber darum geht es mir 
nicht(!).

Also: Man nehme einen Quarz mit Cs, Ls und meinetwegen auch Rs 
(letzterer spielt für Resonanzfrequenzen keine - oder fast keine - 
Rolle, solange es überhaupt Resonanz gibt.)

Der Quarz hat eine Serienresonanzfrequenz, die sich aus Cs und Ls 
ergibt.

Jetzt kommt der unvermeidliche Cp hinzu. Mit ihm zusammen gibt es auch 
eine Parallelresonanz. Es gibt in meiner Betrachtung keine weiteren 
Bauelemente, insbesondere kein L.

Einverstanden bis hierhin?

Bei steigendem Cp sinkt die Parallelresonanzfrequenz. Bis theoretisch(!) 
zur Serienresonanzfrequenz.

Einverstanden?

Cp lässt sich nicht verkleinern. Könnte man es, würde die 
Parallelresonanzfrequenz steigen.

Ok?

Aber man kann die selbe Serienresonanzfrequenz des Quarzes auch mit 
größerem Cs und kleinerem Ls erreichen. Bei gleichem Cp bekommt das 
System dann ebenfalls eine größere Parallelresonanzfrequenz.

Einverstanden? Wenn ja, sind wir durch. Die Frequenzbereich, innerhalb 
dessen sich die Parallelresonanzfrequenz einstellen lässt (-> 
Ziehbereich) ist bei größerem Cs und kleinerem Ls also größer.

Wie gesagt, ich spreche nicht vom Ziehbereich eines Oszillators, und 
auch nicht von irgendeiner Güte.

Freilich könnte man jetzt eine Güte ins Spiel (mit dem Feuer) bringen: 
Als Verhältnis von XR (= Rs) zu XL bzw. XC und bei gleichem Rs in beiden 
Fällen hätte der zweite Quarz eine kleiner Güte. So würde ich das mit 
Güte interpretieren, aber mir scheint, dass ist eher irritierend. Die 
Annahme, dass beide Rs gleich sind, ist irrelevant. Also bitte "Güte" 
wieder vergessen.

HST schrieb:
> Anbei ein Bild - der Ziehbereich ist generell rein durch die Reaktanzen
> und nicht durch die Quarzgüte bestimmt.
Jau, einverstanden.

DZDZ

Autor: herbert (Gast)
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Ich bin jetzt kein ausgewiesener Quarzexperte ,aber irgendwo abseits von 
"Wortspielereien" muss sich ein 1,50 Euro Quarz von einem für 25 Euro 
oder mehr bei Gleicher Frequenz und Bürde unterscheiden. Die 
Massenfertigung bei Computerquarzen wird es nicht alleine sein? Es gibt 
sicher auch Fertigungsbedingte Einflüsse auf das Verhalten eines 
Quarzes. Aber die Erbauer zb, von qrp CW Sendern werden immer versuchen 
das ganze mit billigen Massenquarzen zu machen.

Autor: Der Zahn der Zeit (Gast)
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Ein ausgewiesener Quarzexperte bin ich auch nicht (das ist eher HST), 
aber 25 € für einen Quarz kenne ich nicht. Bei Mouser kostet der 
teuerste von 21000 (!) Quarzen weniger als 10 €, wobei kein besonderer 
Grund für diesen Preis erkennbar ist. Die billigsten in kleinen 
Stückzahlen kosten dagegen -,15 € und nur ca. 100 der 21000 Quarze 
kosten über 1,50 €. Meine lagen bei -,25 €. Egal, ich will deine Antwort 
nicht angreifen, es geht dir schließlich um die Unterschiede, nicht um 
die absoluten Zahlen. Aber mich interessierte doch, ob es serienmäßig 
besonders teure Quarze gibt und was die zu bieten haben. Wirklich 
nichts?

Natürlich gibt es fertigungsbedingte Einflüsse auf das Verhalten eines
Quarzes, die nennt man Soll- oder Nennwertabweichungen (oft 
fälschlicherweise auch Toleranzen). Vielleicht meinst du konstruktiv 
bedingte Einflüsse auf das Verhalten, und um genau die geht es mir. Wie 
muss ein Quarz beschaffen sein, damit ich einen Quarzoszillator bauen 
kann, dessen Frequenz ich mehr als üblich ziehen kann. (Den "Quarz 
ziehen" geht nicht - auch so eine oberflächliche Formulierung). Und wie 
erkenne ich solche Quarze, denn in den Datenblättern steht das nicht 
drin. Aber, wie so oft geschrieben, das habe ich für mich gelöst, ich 
kenne die Antworten, und habe mein Ziel erreicht (bis zu +/-200 PPM mit 
nur VariCaps, deutlich mehr als ursprünglich erhofft).

Nebenbei: Viele Antworten hier kamen aus der Richtung Oszillatoren für 
Funkgeräte. Bei mir geht es um Taktgeber mit Rechtecksignal für 
Digitalschaltungen. Prinzipiell ändert das aber nichts an den 
physikalischen Zusammenhängen.

Autor: herbert (Gast)
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Der Zahn der Zeit schrieb:
> Ein ausgewiesener Quarzexperte bin ich auch nicht (das ist eher HST),
> aber 25 € für einen Quarz kenne ich nicht. Bei Mouser kostet der
> teuerste von 21000 (!) Quarzen weniger als 10 €, wobei kein besonderer
> Grund für diesen Preis erkennbar ist. Die billigsten in kleinen
> Stückzahlen kosten dagegen -,15 € und nur ca. 100 der 21000 Quarze
> kosten über 1,50 €. Meine lagen bei -,25 €. Egal, ich will deine Antwort
> nicht angreifen, es geht dir schließlich um die Unterschiede, nicht um
> die absoluten Zahlen. Aber mich interessierte doch, ob es serienmäßig
> besonders teure Quarze gibt und was die zu bieten haben. Wirklich
> nichts?

HST weiß das ganz sicher ,dass man sich Quarze auch nach Angaben 
fertigen lassen Kann.

Der Zahn der Zeit schrieb:
> die nennt man Soll- oder Nennwertabweichungen (oft
> fälschlicherweise auch Toleranzen).

;-)

Der Zahn der Zeit schrieb:
> (Den "Quarz
> ziehen" geht nicht - auch so eine oberflächliche Formulierung).

;-)

Autor: HST (Gast)
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@Zahn der Zeit
na, das weitet sich aus hihi. Ich bin auch nicht DER Fachmann, sondern 
habe mich mit diesem faszinierenden Bauteil Quarz hauptsächlich wegen 
Quarzfiltern beschäftigt. Es ist schon toll, dass man heute mit diesen 
billigen Quarzen extrem gute Filter mit einer simplen Topologie 
("Ladder") bauen kann.

>Jetzt kommt der unvermeidliche Cp hinzu. Mit ihm zusammen gibt es auch
>eine Parallelresonanz. Es gibt in meiner Betrachtung keine weiteren
>Bauelemente, insbesondere kein L.
>Einverstanden bis hierhin?

>Bei steigendem Cp sinkt die Parallelresonanzfrequenz. Bis theoretisch(!)
>zur Serienresonanzfrequenz.
>Einverstanden?

>Cp lässt sich nicht verkleinern. Könnte man es, würde die
>Parallelresonanzfrequenz steigen.
>Ok?

Ja, alles ok.

>Einverstanden? Wenn ja, sind wir durch. Die Frequenzbereich, innerhalb
>dessen sich die Parallelresonanzfrequenz einstellen lässt (->
>Ziehbereich) ist bei größerem Cs und kleinerem Ls also größer.

Ich beziehe mich auf Quarze im MHz-Bereich mit AT-Schnitt. Die 
Parallelresonanz fp kann leider nur begrenzt durch Erhöhung von Cs 
verschoben werden, weil unweigerlich auch Cp größer wird. Das übliche 
Verhältnis von Cp/Cs liegt irgendwo bei 200-250, wobei zur groben 
Abschätzung ein Wert von so um 220 genommen wird. Bei sog. Low-Profile 
Quarzen ist Cs ca. 3x kleiner - hier liegt Cp/Cs so bei 300. Die Quarze 
besitzen nämlich auch noch eine unvermeidliche (relativ konstante) 
Streukapazität von 1pF+/-0,5pF zum Gehäuse parallel zu Cp.

Bei Oszillatorquarzen wird das alles normalerweise nicht spezifiziert, 
sondern nur die Bürdekapazität für die Nennfrequenz (liegt immer 
zwischen fs und fp). Daher ist eine Messung des Quarzes immer sinnvoll 
(fs, fp, Cp usw).

Ich habe spaßeshalber zwei extreme Simulationen angehängt, die wohl 
selbsterklärend sind. Der Abstand von fs zu fp ist mitentscheidend für 
die Ziehfähigkeit.

Ich würde einmal sagen, dass ein maximaler Ziehbereich von 1000ppm noch 
ok ist, wenn man Oszillatoren mit hoher Güte haben möchte (--> kleines 
Seitenbandrauschen). Deine +/-200ppm sind locker erreichbar. Ein 
extremer Ziehbereich wäre für unkritische Taktgeneratoren evtl. noch ok, 
wobei allerdings die Frequenzstabilität durch die geringe Güte von Lz 
leidet (wie Herbert schon erwähnt hat).

Meines Wissens gibt es keine speziellen Quarze für hohe Ziehfähigket.

Es gibt natürlich auch sauteure Quarze mit besonders guten Werten (meist 
bei 1 oder 5MHz). Die werden in kommerziellen Frequenznormalen verwendet 
(OCXO). Große Scheiben z.B. in Linsenform im Vakuum mit Güten bis 2 
Millionen.

@Herbert
Meine etwas flapsige Bemerkung bezog sich auf meine Einstellung, in der 
Technik nichts zu glauben, was nicht belegbar ist.

Richtig, das mit den Preisen ist kein Widerspruch. Es ist ja schon ein 
Unterschied, ob Quarze für Computer zig-millionenfach produziert werden, 
oder eben für eine Einzelanfertigung mit Wunschparametern 25€ gefordert 
werden. Die billigen Quarze haben trotzdem überwiegend eine erstaunlich 
hohe Güte. Natürlich gibt es darunter dann auch Ausreißer mit mickrigen 
Daten bis zu Ausschuss. Da ich ich die Quarze ohnehin auf alle wichtigen 
Parameter ausmesse, ist das kein Problem. Anbei ein solches Beispiel. 
100St. kosten 20-25€, daraus kann man schon Quarzsätze für 3 bis 5 
Filter mit bis zu 12 Polen aussuchen. Ist aber hier O.T.

So, ich hoffe, dass alle Klarheiten beseitigt sind ;-).

Autor: herbert (Gast)
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HST schrieb:
> Da ich ich die Quarze ohnehin auf alle wichtigen
> Parameter ausmesse, ist das kein Problem.

Mussst du ja auch wenn du Ladderfilter damit bauen willst. Gleiche 
Frequenz und gleiches Anschwingverhalten sind schon mal wichtig für ein 
gutes Ladderfilter. Im übrigen gibt es da irgendwo so einen 
"Filterpapst"dessen Namen ich vergessen habe. Der schreibt "Kochbücher 
"dafür.

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