Quarzoszillator Funktion

mw-headline" id="General_about_oscillator_circuits">Allgemeine Informationen über oscillator_circuits

wird ein " externer Elektronikeinsatz " benutzt, bei dem die Elektronik zusammen mit dem frequenzgebenden Quarz bereits in ein standardisiertes Gerät eingebaut ist. Quarz-Oszillatoren dagegen sind vergleichsweise frequenzgenau und weisen in der Regel eine Abweichung von weniger als 0,01% auf. Daher werden in der Regel Quarz-Oszillatoren als Taktgeneratoren (für Prozessor, in Taktgebern etc.) genutzt.

Entspricht die Beschaltung des Gesamtquarzoszillators unterschiedlichen Anforderungen (Phasengenauigkeit, Breitbandfähigkeit), wird die Frequenzabhängigkeit allein durch den schwingenden Quarz festgelegt. Wenn jedoch Komponenten eingesetzt werden, die diese Zustände beeinflußen, können diese die Abhängigkeit von der Temperatur signifikant ändern. Der temperaturstabilste Frequenzbereich für AT-Quarze ist 7,2 kHz. Bei Quarzoszillatoren hängen die internen Kapazitätswerte von der Arbeitsspannung ab; dadurch verändert sich auch die Schwingfrequenz mit der Veränderung der Arbeitsspannung.

Zudem wird der Quarz bei hoher elektrischer Leistung höher beansprucht und die Häufigkeit verändert sich mit zunehmender Auslastung. Um eine wirklich gleichbleibende Ausgangsfrequenz zu erreichen, sollte auch die Netzspannung konstant sein. Die Beruhigungszeit ist vom Verstärkungsfaktor, dem internen Widerstand des Messverstärkers und den Schwingquarzdaten abhängt und beträgt in der Regel etwa 10 ms.

Verkürzte Einschwingzeit kann daher nur durch eine höhere Regelschleifenverstärkung, einen geringeren internen Widerstand des Endverstärkers oder eine höhere Dynamik des Schwingkreises erzwungen werden. Die Schwingung eines schwingenden Quarzes entsteht entweder sehr träge durch das Eigenrauschen des Bauteils oder rasch durch den Einschaltimpuls des Netzteils. Beides wird durch die Amplifikation beeinflußt.

Eine schnellere Schwingung kann dadurch begünstigt werden, dass die Amplifikation verhältnismäßig groß wird. Diese hat ihre Grenze in der Belastbarkeit des Quarzes. Die Rückführung wird auch immer durch die Extraktion der Hochfrequenzspannung aus dem Schwingkreis mitbeeinflusst. Besonders ausgeprägt ist dies bei der Entkopplung vom Schwingquarz selbst.

Im schlimmsten Falle kann dies gar zur Aussetzung oder "wilden Schwingung" der Strecke kommen. Um diese Auswirkungen, insbesondere bei wechselnden Belastungen, zu vermeiden, sollte dem Quarzoszillator ein (Trenn-)Verstärker vorgeschaltet werden. Handelt es sich bei dem aktiven Teil um einen Transformator, sind die drei grundlegenden Transistorschaltungen möglich; ist das aktive Organ ein Umkehrverstärker, ein nicht-invertierender bzw. ein nicht-invertierender Transistorverstärker mit Verstärkungsfaktor 1.

Bei diesen unterschiedlichen Stromkreisen kann ein Kristall verwendet werden: im Rückführkreis am Eingang oder Eingang oder Eingang des Aktivteils als Reihenelement, als Rückkopplungselement "aus" von der Rückführung. Als vollständiger oder partieller Austausch einer lnduktivität wirkt der Quartz im Drosselzweig.

Einstufiger Schaltkreis, einer der verlässlichsten Oszillatorkreise neben dem Colpitts-Kreis. Dieser Schaltkreis ist auch in vielen eingebauten on-chip Quarzoszillatoren enthalten. Einstufiger Inverterschaltkreis; weniger häufige Variation des Pierce-Schaltkreises mit kapazitiver Spannungsteilung. Einstufiger Inverterschaltkreis; rare Variante des Pierce-Schaltkreises mit induktiven Spannungsteilern. Einstufiger Kreislauf. Das Quarzglas oszilliert bei Belastungsresonanz. Dieser Schaltkreis wird am meisten eingesetzt, er ist gekennzeichnet durch eine hohe Bauteilauslegung und eine hohe Betriebssicherheit.

Einstufiger Stromkreis, auch "geerdeter Grundstromkreis" oder "grounded-base circuit" oder "geerdeter Stromkreis" genannt. Einstufiger Kreislauf, der aus dem Colpitts-Kreislauf entstanden ist. Es ist besonders für Kristalle im dritten und fünften Ton gut zu gebrauchen, wird aber nicht für hohe Töne empfohlen. Das Quarzglas oszilliert in Lastresonanzen, was besonders bei hohen Tönen von Nachteil sein kann. Ab 90 MHz sollte ein Serienresonanzkreis eingesetzt werden.

Nur in Ausnahmefällen bei einer Frequenz unter 1 Mhz eingesetzt, da in der Regel eine große Empfindlichkeit gefordert ist. Vereinzelt zur Umsetzung sehr großer Zeichnungsbereiche eingesetzt, ist die Schaltungstechnik zudem niedrigohmig und wird daher häufig in der Messtechnik eingesetzt. Die gebräuchlichsten sind zu finden: Die folgende Abbildung veranschaulicht die Verdrahtung eines 8MHz Schwingquarzes bei einem ATmega8: Und hier die Verdrahtung des selben Rechners mit einem externem Quarzoszillator (in der Abbildung wird ein anderes eventuelles, aber auch nicht standardisiertes Schaltungssymbol verwendet):

Auch die Verdrahtung anderer gebräuchlicher Prozessoren mit externem Takteingang kann auf ähnliche Weise erfolgen. Die maximale Grenzfrequenz des zu nutzenden Quarzes oder Fremdoszillators und die Kapazitäten der zu nutzenden Kapazitäten entnehmen Sie bitte dem Produktdatenblatt des entsprechenden Mikrorechners. Hier wird ein Stromkreis eingesetzt, bei dem nur der schwingende Kristall mit einem Kondensor in Serie geschaltet wird.

Die IC-Hersteller wollen, dass der Benutzer die Belastbarkeit anpasst und/oder die Gleichstromisolierung des Quartzes sicherstellt. Dann wird empfohlen, einen Kondensatoren zu benutzen, der dem angegebenen CL-Wert des Quarzsystems (' Datenblatt) genügt.