Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik mechanische Nachschwingzeit von Quarzen vs. Güte


von F. P. (pl504)


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Hallo!

In Datenblättern findet man üblicherweise keine Angabe, wie lange ein 
Quarz nachschwingt. Läßt sich das aus den Ersatzschaltbildparametern 
überhaupt herleiten? Also z.B. Güte Q bedeutet y % Amplitudenabnahme pro 
Schwingung.
Der Quarz hat ja einen Ersatz-Serienwiderstand, an dem die 
Schwingungsenergie in Wärme gewandelt wird.

Soweit ich weiß, kann man das Nachschwingen kaum von außen verkürzen, 
z.B. durch Kurzschließen des Quarzes. Stimmt das?

von H. H. (Gast)


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F. P. schrieb:
> Hallo!
>
> In Datenblättern findet man üblicherweise keine Angabe, wie lange ein
> Quarz nachschwingt. Läßt sich das aus den Ersatzschaltbildparametern
> überhaupt herleiten? Also z.B. Güte Q bedeutet y % Amplitudenabnahme pro
> Schwingung.

Klar kann man das.


> Der Quarz hat ja einen Ersatz-Serienwiderstand, an dem die
> Schwingungsenergie in Wärme gewandelt wird.

Eben.


> Soweit ich weiß, kann man das Nachschwingen kaum von außen verkürzen,
> z.B. durch Kurzschließen des Quarzes. Stimmt das?

Er ist ja schon kurzgeschlossen, durch die parasitäre Parallelkapazität 
und die Bürde.

von Georg (Gast)


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F. P. schrieb:
> Soweit ich weiß, kann man das Nachschwingen kaum von außen verkürzen

Es wäre wesentlich einfacher die Clk-Leitung zum Rest der Schaltung 
abzuschalten, sofern die Schaltung das zulässt. Das geht notfalls in ns.

Georg

von Der Zahn der Zeit (🦷⏳) (Gast)


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H. H. schrieb:
> Er ist ja schon kurzgeschlossen, durch die parasitäre Parallelkapazität
> und die Bürde.
Nach außen nicht wirklich kurzgeschlossen, denn wenn er (plötzlich) frei 
schwingt, ist die vorher anstehende Spannung außen zunächst immer noch 
in voller Höhe vorhanden. Der innere Schwingkreis ist davon aber sehr 
wenig abhängig, weil seine innere und sehr kleine Ersatzkapazität der 
großen in Reihe geschaltet ist, und ob die kurzgeschlossen wird oder 
nicht, ändert nur minimal die Resonanzfrequenz des Systems (-> 
Ziehbereich) und die gesamte Energie im inneren System bleibt (zunächst) 
erhalten. Nur ein bisschen der Gesamt-Energie würde vernichtet, wenn bei 
maximaler Spannung die externe Kapazität kurzgeschlossen würde, und gar 
nichts würde bei einem Kurzschluss im Spannungs-0-Durchgang vernichtet.

Georg schrieb:
> Es wäre wesentlich einfacher die Clk-Leitung zum Rest der Schaltung
> abzuschalten
Die Frage war doch grundsätzlicher Natur. Da würde ich jetzt nicht 
unterstellen, dass er ein bestimmtes Ziel erreichen will, und schon gar 
nicht, ausgerechnet dieses.

von Realist Cembalist (Gast)


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Ein Quarz ist ein Pendel, das kann sehr lange pendeln.

von Werner H. (werner45)


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Quarze wurden doch so entwickelt, daß sie möglichst konstante Frequenz 
abgeben. Für hohe Güte schwingen sie im Vakuum.
Kein Entwickler hat sich Gedanken machen müssen, was nach dem Abschalten 
passiert...
Ich mein ja nur...

von Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)


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F. P. schrieb:
> Güte Q bedeutet y % Amplitudenabnahme pro Schwingung

Ja, kann man ausrechnen. Ist ja auch eine gedämpfte Schwingung, die mit 
e^(-t) abklingt.

Bei Schwingkreisen gibt es die in der Praxis bewährte Methode: 
abklingende Schwingung mit dem Oszi beobachten, Anzahl Schwingungen bis 
halbe Amplitude mal 5 = Güte Q.

Das habe ich auch mal aus den Gleichungen der gedämpften Schwingungen 
hergeleitet, ich kam damals auf Faktor 4,5.

Bei Schwingkreisen kommt es ja nicht auf exakte Werte an sondern ist 
eher eine Abschätzung in der Praxis: Q = 50 oder 150?

Dann kannst Du natürlich auch die Amplitude zu jeder beliebigen Zeit 
berechnen.

Gilt natürlich auch für Quarze. Ob das da praxistauglich ist bei so 
hohen Güten (Q > 10.000) weiß ich allerdings nicht.

von F. P. (pl504)


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Habe mal an einer RTC gemessen, dort habe ich tau = ca. 0,55 s. Der 
Quarz müßte lt. Datenblatt eine Güte um 40k haben.

Man muß eigentlich nur die abklingende Spannung am Quarz beobachten, 
denn solange er schwingt, erzeugt er auch eine Wechselspannung.

von Günter Lenz (Gast)


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von F. P. schrieb:
>überhaupt herleiten? Also z.B. Güte Q bedeutet y % Amplitudenabnahme pro
>Schwingung.

Ersetze den Quarz gedanklich durch einen Schwingkreis
mit der gleichen Frequenz und gleicher Güte.
Nun kannst du, mit Hilfe der bekannten Güte, den
scheinbaren Verlustwiderstand der dem idealen
Schwingkreis parallel geschaltet ist, berechnen.
Nun denke dir die Spule weg und entlade den
Schwingkreiskondensator mit dem Verlustwiderstand.
Die Entladekurve ist identisch mit der Abklingkurve
des Schwingkreises.

Verlustwiderstand = Resonanzwiderstand des Schwingkreises.

http://gfs.khmeyberg.de/Materialien/IIPhysik/KondensatorSpuleMathematik.pdf

https://de.wikipedia.org/wiki/Resonanzwiderstand

von Purzel H. (hacky)


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Ich denke in Q Schwinungen ist man auf 1/e der Amplitude, oder 
vielleicht auch auf 1/e^2 der Leistung.
Die Guete Q eines Quarzes liegt bei 10^5, oder 10^6
Rechne

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