Quarz

In der Elektronik versteht man darunter einen so genannten Schwingquarz.

Es gibt ihn in verschiedenen Gehäuseformen zum Einlöten oder Einstecken in spezielle Sockel. Das Bild zeigt einen zum Einlöten. Im Inneren befindet sich ein Quarzkristall, den man in Oszillatoren (Frequenzgeneratoren) zur Festlegung und Konstanthaltung der jeweiligen Frequenz einsetzt. (Zum Beispiel bei Funkgeräten.) Die Frequenz wird bei der Produktion wesentlich durch die Dicke des Quarzplättchens bestimmt. Sie verändert sich langsam im Laufe der Zeit. Man spricht dann von der Alterung des Quarzes. Durch die Veränderung eines seriell oder parallel angeordeneten Kondensators* kann man Abweichungen korrigieren.

Der Quarz ist vergleichbar mit einer Stimmgabel, er schwingt mechanisch. Da sich das Material bei einer Erwärmung ausdeht, wird die Resonanzfrequenz durch die Umgebungstemperatur beeinflusst. Bei einer Erwärmung wird der Quarz “langsamer”. Soll die Frequenz sehr stabil sein, müssen Oszillatoren temperaturkompensiert werden. Zum Beispiel dadurch, dass man den Quarz in einem beheizten Gehäuse, dem “Quarzofen”, unterbringt. Ein Thermostat sorgt für eine gleichbleibende Temperatur. Da dieser Ofen eine Anwärmzeit benötigt, muss bei Präzisionsgeräten nach dem Einschalten eine Weile gewartet werden.

Mikrocontroller* benötigen regelmäßig einen solchen Quarz als Taktgeber. Welche Frequenz er haben muss, ergibt sich aus den Vorgaben ihres Herstellers. Temperatureinflüsse werden dabei i.d.R. vernachlässigt. Bei dem im vk1* verbauten 16F84A* beträgt die Quarzfrequenz 4 MHz.

Nachfolgend eine simple Oszillatorschaltung mit Quarz und Transistor (ohne Spule). Der Quarz schwingt hier auf seinem “Grundton”. Die rot eingezeichnete Verbindung bewirkt die zur Schwingungserzeugung nötige Rückkopplung. Mit C1 kann die Quarzfrequenz geringfügig verändert werden.

In Verbindung mit einer Spule als Teil eines Resonanzkreises kann der Quarz auch auf einem “Oberton” betrieben werden. Obertöne sind ungeradzahlige Vielfache des Grundtons, also mal 3, 5, 7 usw..

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