Schwingquarze

Schwingquarze werden überall dort eingesetzt, wo Frequenzen mit hoher Präzision und Stabilität erzeugt oder gefiltert werden müssen. Das einem Schwingquarz zugrundeliegende Prinzip ist die Piezoelektrizität. Übt man auf einen Quarzkristall Druck aus, so entsteht an seiner Oberfläche eine Ladung, die umso größer ist, je größer der ausgeübte Druck ist. Die Umkehrung diese Effektes wird in Schwingquarzen ausgenutzt. Legt man an einen Quarzkristall eine elektrische Spannung, so wird dieser deformiert, bzw. bei einem Wechselfeld zu mechanischen Schwingungen angeregt.

Die Frequenz der Schwingung hängt vom Schnitt des Quarzes und seinen Dimensionen ab. Sie liegt zwischen 10 kHz und 250 MHz und lässt sich schon bei der Herstellung sehr genau einstellen (typ. 1 - 50 ppm). Ein weiterer Abgleich ist durch externe Komponenten möglich.

Die folgende Schaltung zeigt die Ansteuerung eines Quarzes im Frequenzbereich von 0.8 bis 20 MHz. Man beachte, dass für den unteren Frequenzbereich andere Werte für die Kondensatoren zu verwenden sind als für den oberen Bereich.

Ansteuerung eines Quarzes im Frequenzbereich 0.8 - 20 MHz

Für viele Anwendungen - besonders in der Digitaltechnik - ist eine andere, sehr einfache Schaltungsvariante ausreichend. Hier wird ein Gatterbaustein als Oszillator eingesetzt. Zwei Inverter vom Typ 7404 werden durch Gegenkopplungswiderstände analog betrieben und formen einen frei schwingenden Oszillator, dessen Frequenz durch den Quarz bestimmt wird.

Ansteuerung eines Quarzes durch digitale Gatter