10-2019

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Quarze und Oszillatoren Bild 5: Frequenz in Abhängigkeit von der Lastkapazität ESR und Frequenzsensitivität Zu beachten ist, dass der ESR- Wert einen nicht unerheblichen Einfluss auf die Frequenzsensitivität hat. Da die Erfahrung zeigt, dass nicht alle Pierce-Oszillatorschaltungen auf die Anwendung mit modernsten kleinen Quarzbauformen ausgelegt wurden, ist es angebracht, die externen Einflüsse wie Temperatur- und Spannungsverhalten mit einzubeziehen. Die Ringverstärkung der Oszillatoren reduziert sich typischerweise bei Temperaturen von über 50 °C und mit kleiner werdender Versorgungsspannung. Um die angestrebte Anschwingsicherheit sicherzustellen, sollte ein Widerstand mit dem vierfachen Wert des ESR in Serie geschaltet werden. Hierdurch lassen sich auch die Produkttoleranzen der Schwingquarze, der mit höheren Temperaturen steigende ESR sowie die mit höheren Temperaturen sinkende Verstärkung kompensieren. Ist das Ergebnis mit einem Standardschwingquarz nicht zufriedenstellend, sollte ein Low- ESR-Schwingquarz eingesetzt werden. Es hat sich bewährt, den Oszillator bei Raumtemperatur mit einem Referenzquarz mit künstlich erhöhtem ESR zu testen. Einfluss von ESR und C1 auf die Ziehfähigkeit Durch die physikalischen Eigenschaften des Stimmgabelquarzes besteht eine Abhängigkeit zwischen dem ESR-Wert und der Motional-Kapazität C1. Durch Vergrößern von C1 kann ein niedrigerer ESR-Wert erreicht werden, was wiederum eine höhere Anschwingsicherheit sowie eine größeren Ziehbereich – bedingt durch den höheren C1-Wert – begünstigt. Toleranzen der Lastkapazität können dann zu größeren Frequenzabweichungen führen. Bild 5 informiert darüber, wie die Frequenz sich in Abhängigkeit von der Lastkapazität verhält. Standard- oder Low-ESR-Quarz? Wenn die elektrischen Spezifikationen eines Standardquarzes für die geplante Anwendung genügend Anschwingsicherheit bieten und eine bessere Jitter-Performance benötigt wird, ist ein Schwingquarz mit Standard-ESR-Wert mit Sicherheit die richtige Wahl. Gleichzeitig lassen sich mit Standardquarzen oftmals nicht unerhebliche Kostenvorteile erzielen. Low-ESR-Quarze hingegen sollten unbedingt zum Einsatz kommen, wenn die Anschwingsicherheit beim Test mit einem Standardquarz nicht zufriedenstellend war und eine kürzere Anschwingzeit oder ein batterieschonender Stromverbrauch erreicht werden sollen. Auch beim Re-Design oder dem Ersetzen von älteren und großen Quarzen bietet es sich an, auf Schwingquarze mit niedrigem ESR-Wert zu setzen, da diese meist bauformbedingt schon einen niedrigeren ESR-Wert mit sich bringen. Unterstützung bei der Auswahl der richtigen Lösung für die jeweilige Anwendung erhalten Kunden bei den Experten der WDI AG. Sie begleiten die Entwicklung von Anfang an und führen den Anwender schon beim Design-in zielsicher zum richtigen Produkt. ◄ Kriterien Standard-ESR Low-ESR Kommentar Anschwingsicherheit normal größer Oszillator sollte bei 25 °C mit 5 x R1 anlaufen Anschwingzeit normal kürzer schaltungsabhängig (ähnliche Quarzgüte) Strombedarf normal niedriger schaltungsabhängig, idealerweise ca. 2 nA/kOhm Ziehfähigkeit gut sehr gut - Rauschempfindlichkeit gut gut - Leistungsvergleich zwischen Standard- und Low-ESR-Ausführungen 12 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
E R K U N D E N S I E D I E G R E N Z E N V O N 5 G . A N A L O G . C O M / I N S T R U M E N TAT I O N Das Erschließen des 5G-Potenzials beginnt mit Zuverlässigkeit. Unser zukunftsweisendes RF-Instrumentierungs-Portfolio hilft Kunden bei der schnellen Markteinführung von 5G-Testlösungen. Dank der Synthese aus Geschwindigkeit und Konstanz werden Ihre Innovationen zu bahnbrechenden Applikationen. Erfahren Sie mehr auf analog.com/instrumentation.
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