Ersatzschaltbild

Das Ersatzschaltbild stellt die elektrische Wirkung des mechanischen Schwingers in der Schaltung dar.

ist ein Maß für die schwingende Masse des Schwingkörpers.

Dynamische Kapazität C1

ist ein Maß für die Elastizität des Schwingkörpers. Für die verschiedenen Quarzschnitte ergeben sich unterschiedliche typische Ersatzdaten.

Dynamischer Verlustwiderstand R1

fasst Schwingungsverluste durch molekulare Reibungsverluste, Haltungsverluste und akustische Dämpfung zusammen.

Die Güte ist das Verhältnis von gespeicherter Energie zu Streuenergie bei Resonanzen. Typische Werte liegen zwischen 25.000 und 300.000.

Kapazitätsverhältnis r

ist eine für die Schwingungsform und den Quarzschnitt charakteristische Grösse. Es beschreibt die Empfindlichkeit der Nennfrequenz gegenüber Veränderungen der Parameter im externen Schwingkreis. Für AT-Schnitt Quarze liegt der Wert typisch bei 250. Für Obertonquarze gilt:

ist die Frequenz für die der Blindwiderstand Null wird

Parallelresonanz fp

ist die Frequenz bei der der Blindwiderstand unendlich wird

Lastkapazität C1

berücksichtigt den Einfluss von Blindwiderständen, der Phasendrehung und der Laufzeit der Resonatorschaltung auf die Resonanzfrequenz.

ist die Frequenz bei der der Blindwiderstand der Serienschaltung von Quarz und Lastkapazität Null wird.

ist der Widerstand aus der Serienschaltung von Schwingquarz und Lastkapazität wobei RL > R1

Die Frequenz eines Quarzes kann geringfügig über die Varation der Lastkapazität beeinflusst werden. Mit CL1 als Minimum und CL2 als Maximalwert der Lastkapazität ergibt sich für kleine Änderungen.

Ziehempfindlichkeit

ist die relative Frequenzänderung für eine gegebene Änderung der Lastkapazität ausgedrückt in 10-6 / pF, ist gegeben durch:

Temperaturabhängigkeit der Frequenz

Für den AT-Schnitt lässt sich die Temperaturabhängigkeit im Arbeitsbereich mittels einer kubischen Gleichung darstellen, die vom Schnittwinkel des Quarzes abhängig ist. Die Referenztemperatur ist typischerweise T=25°C.

Temperaturbereich in dem die Parameter des Quarzes, insbesondere seiner Resonanzfrequenz, innerhalb der spezifizierten Toleranzen liegen.

Temperaturbereich in dem der Quarz betrieben werden kann, aber nicht unbedingt die spezifizierten Toleranzen einhält.

Temperaturbereich in dem der Quarz (kurzfristig) gelagert werden kann, ohne dass sich seine Spezifikationen ändern.

Nennbelastung, bei der der Quarz bei der Produktion auf die Nennfrequenz abgeglichen wurde. Sie wird angegeben als Leistung oder Spannung an einem spezifizierten Widerstand.

Unter Alterung versteht man die relative Frequenzänderung in einer bestimmten Periode. Die größte Änderung tritt während der ersten Wochen nach Herstellung ein

Danach nimmt die Alterung exponentiell mit der Zeit ab. Die relative Frequenzänderung wird als Messwert am 2. und 31. Tag angegeben. In der Zeit zwischen den Messungen wird der Quarz unbelastet bei Temperaturen von 85°C gelagert. Für kommerzielle Quarze gilt:

gibt die Gesamtabweichung von der Nennfrequenz an. Sie beinhaltet:

- die Abgleichtoleranz

- die temperaturbedingte Frequenzänderung

- die zeitbedingte Frequenzänderung

- die Frequenzänderung durch elektrische Belastung

- die Frequenzänderung durch definierte mechanische Beanspruchung

ist die zugelassene, fertigungsbedingte Abweichung von der Nennfrequenz. Sie wird als relativer Wert für eine gegebene Temperatur, im Allgemeinen 25°C, angegeben. Standardwerte für

AT-Schnitt Quarze sind: /-50ppm, /-30ppm, /-20ppm und /-10ppm.