{"id":1905,"date":"2021-12-07T12:48:44","date_gmt":"2021-12-07T11:48:44","guid":{"rendered":"https:\/\/www.jauch.com\/blog\/?p=1905"},"modified":"2025-05-07T14:09:02","modified_gmt":"2025-05-07T12:09:02","slug":"frag-den-ingenieur-wie-temperaturempfindlich-sind-quarze","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.jauch.com\/blog\/frag-den-ingenieur-wie-temperaturempfindlich-sind-quarze\/","title":{"rendered":"Frag den Ingenieur: wie temperaturempfindlich sind Quarze?"},"content":{"rendered":"\n<p>Weihnachten ohne Quarze ist heutzutage unvorstellbar! Warum? Schon die modernen Schaltuhren f\u00fcr die Au\u00dfenbeleuchtung ben\u00f6tigen einen Quarz, um eine genaue Zeitbasis zu haben. Aber auch eine Vielzahl unserer Geschenke basiert auf modernster Elektronik. Handys, Smartwatches, PC`s \u2013 sie alle ben\u00f6tigen hochgenaue Taktgeber, um miteinander kommunizieren zu k\u00f6nnen. Ohne diese Kommunikation ist ihr Nutzen stark eingeschr\u00e4nkt, oder nicht mehr gegeben. Den daf\u00fcr n\u00f6tigen Takt erhalten die Ger\u00e4te meist von einem Quarz, dem modernen \u201eHerzen\u201c.<\/p>\n\n\n\n<p>\u201eSchwingquarze ver\u00e4ndern ihr Verhalten und ihre elektrischen Eigenschaften in Abh\u00e4ngigkeit von der Temperatur\u201c, erkl\u00e4rt Mathias Laskus, Ingenieur f\u00fcr Frequenzgebende Bauteile bei Jauch Quartz. Temperaturver\u00e4nderungen f\u00fchren somit zu Frequenzabweichungen. Diese Abweichung wird in \u201eparts per million (ppm)\u201c gemessen \u2013 das bedeutet:<\/p>\n\n\n\n<p> 1ppm = 1 part per million = 0,000001 = 0,0001%<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Die Temperaturempfindlichkeit von AT-Schnitt Quarzen<\/h2>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-media-text alignwide\" style=\"grid-template-columns:34% auto\"><figure class=\"wp-block-media-text__media\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"689\" height=\"1024\" src=\"https:\/\/www.jauch.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/Schnittwinkel-im-Quarz-689x1024.png\" alt=\"Ein Quarzblock mit verschiedenen angezeigten Schnittwinkeln.\" class=\"wp-image-1906\" srcset=\"https:\/\/www.jauch.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/Schnittwinkel-im-Quarz-689x1024.png 689w, https:\/\/www.jauch.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/Schnittwinkel-im-Quarz-202x300.png 202w, https:\/\/www.jauch.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/Schnittwinkel-im-Quarz-126x187.png 126w, https:\/\/www.jauch.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/Schnittwinkel-im-Quarz.png 766w\" sizes=\"(max-width: 689px) 100vw, 689px\" \/><\/figure><div class=\"wp-block-media-text__content\">\n<p class=\"has-normal-font-size\">Schwingquarze im MHz-Bereich werden auch als AT-Schnitt Quarze bezeichnet. Darin verbaut sind d\u00fcnne Quarzscheiben, die sogenannten Quarzblanks. Quarzblanks im AT-Schnitt werden im AT-Winkel, also bei 35\u00b0 aus dem Quarzblock geschnitten. Die Dicke der Blanks ist wesentlich verantwortlich f\u00fcr die Grundfrequenz bei Raumtemperatur. F\u00fcr die Abweichung der Frequenz bei anderen Temperaturen ist aber der genaue Winkel verantwortlich, mit dem dieses Quarzblank aus dem Quarzblock geschnitten wurde. Trifft man beim Zuschneiden den idealen Winkel mit 35\u00b015\u2018 sehr genau, wird der Quarz wenig temperaturempfindlich. <\/p>\n\n\n\n<p>Links sehen Sie verschiedene Schnittwinkelm\u00f6glichkeiten.<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n<p>Die Temperaturempfindlichkeit verl\u00e4uft dabei als Funktion einer kubischen Parabel. Hierbei f\u00fchren beim Schneiden selbst minimale Ungenauigkeiten im Bereich einzelner Winkelsekunden zu einer Drehung der Kurve um den Wendepunkt. Damit verschlechtert sich die Temperaturempfindlichkeit im gew\u00fcnschten Temperaturbereich f\u00fcr die sp\u00e4tere Anwendung. Bei der Herstellung der Blanks kann wegen der m\u00f6glichen maximalen Fertigungsgenauigkeit der perfekte Schnittwinkel nur begrenzt genau getroffen werden. Daher m\u00fcssen die hergestellten Blanks nach ihrer Abweichung sortiert werden, um sie entsprechend ihrer Genauigkeit f\u00fcr die passenden Quarze einzusetzen.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.jauch.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/Temperaturkurve-AT-Quarz-938x1024.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-1910\" width=\"410\" height=\"446\" srcset=\"https:\/\/www.jauch.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/Temperaturkurve-AT-Quarz-275x300.png 275w, https:\/\/www.jauch.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/Temperaturkurve-AT-Quarz-768x838.png 768w, https:\/\/www.jauch.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/Temperaturkurve-AT-Quarz-171x187.png 171w, https:\/\/www.jauch.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/Temperaturkurve-AT-Quarz.png 1008w\" sizes=\"(max-width: 410px) 100vw, 410px\" \/><figcaption>Fig. 1: Die aus der Abweichung des Schnittwinkels entstehenden Verl\u00e4ufe der Frequenzabweichung \u00fcber der Temperatur.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Temperaturabh\u00e4ngigkeit von Stimmgabelquarzen<\/h2>\n\n\n\n<p>Bei Stimmgabelquarzen (auch Uhrenquarze genannt) beschreibt die Funktion einer invertierten Parabel die Temperaturabh\u00e4ngigkeit der Frequenz. Der Scheitelpunkt der Parabel bei einer temperaturbedingten Frequenzabweichung von 0 ppm liegt in diesem Fall bei 25 \u00b0C. Bei niedrigeren und bei h\u00f6heren Temperaturen, sprich links und rechts von diesem Punkt f\u00e4llt die Frequenz zunehmend \u2013 und zwar entsprechend einem quadratischen Verlauf. Wenn der Quarz in der Schaltung korrekt angepasst ist, kommt es z.B. bei einer RealTimeClock temperaturbedingt zu einem Nachlaufen. Das muss der Entwickler einer Anwendung unbedingt ber\u00fccksichtigen.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.jauch.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/Temperaturkurve-Stimmgabelquarz.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-1912\" width=\"488\" height=\"311\" srcset=\"https:\/\/www.jauch.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/Temperaturkurve-Stimmgabelquarz.png 943w, https:\/\/www.jauch.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/Temperaturkurve-Stimmgabelquarz-300x192.png 300w, https:\/\/www.jauch.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/Temperaturkurve-Stimmgabelquarz-768x490.png 768w, https:\/\/www.jauch.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/12\/Temperaturkurve-Stimmgabelquarz-280x179.png 280w\" sizes=\"(max-width: 488px) 100vw, 488px\" \/><figcaption>Fig. 2: Eine parabelf\u00f6rmige Kurve beschreibt die Temperaturabh\u00e4ngigkeit der Frequenz von Stimmgabelquarzen.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Was bedeutet das f\u00fcr die Anwendung?<\/h2>\n\n\n\n<p>Beide Temperaturkurven zeigen, dass vor allem Extremtemperaturen einen Einfluss auf die Frequenz von Quarzen haben. F\u00fcr einen Gro\u00dfteil der Anwendungen ist eine leichte temperaturbedingte Ver\u00e4nderung der Frequenz, z.B. von +\/-15 ppm im Bereich von -40 \u00b0C bis +85\u00b0C kein Problem. Ist doch eine genauere Frequenz erforderlich, empfiehlt sich die Nutzung eines temperaturkompensierten Quarz-Oszillators, genannt <a href=\"https:\/\/www.jauch.com\/blog\/tcxo-wie-funktioniert-das\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\" aria-label=\"TCXO (\u00f6ffnet in neuem Tab)\">TCXO<\/a>. Dieser liefert eine sehr hohe Frequenzgenauigkeit im Bereich weniger ppm auch \u00fcber weite Temperaturbereiche hinweg.<\/p>\n\n\n\n<p>Gerne beraten wir Sie bei der Wahl des richtigen Taktgebers f\u00fcr Ihre Anwendung. <\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Mehr Beitr\u00e4ge aus dieser Reihe:<\/h2>\n\n\n\n<p><a href=\"https:\/\/www.jauch.com\/blog\/warum-muss-ein-quarz-hermetisch-abgeschlossen-sein\/\">Warum muss ein Quarz hermetisch abgeschlossen sein?<\/a><\/p>\n\n\n\n<p><a href=\"https:\/\/www.jauch.com\/blog\/tcxo-wie-funktioniert-das\/\">Wie funktioniert ein TCXO?<\/a><\/p>\n\n\n\n<p><a href=\"https:\/\/www.jauch.com\/blog\/was-ist-die-gemeinsamkeit-zwischen-einer-quarzscheibe-und-einem-kissen\/\">Was ist die Gemeinsamkeit zwischen einer Quarzscheibe und einem Kissen?<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Weihnachten ohne Quarze ist heutzutage unvorstellbar! Warum? 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