Direktlink
  • Conrad
  • Mein Konto

    Anmelden / Registrieren

  • Einkaufswagen

  • Zum Newsletter anmelden und 10€-Gutschein sichern Zum Newsletter anmelden und 10€-Gutschein sichern
  • Service

    Services für Sie  

    Ein dunkelblauer Banner zeigt „Langzeit-Garantie“ mit einem gelben Pfeil nach rechts. Linkt zum Service Langzeit-Garantie
    Ein dunkelblauer Banner zeigt „Kalibrierservice“ mit einem gelben Pfeil nach rechts.. Linkt zum Service Kalibrierservice
    Ein dunkelblauer Banner zeigt „3D Druckservice“ mit einem gelben Pfeil nach rechts.. Linkt zum 3D Druckservice
    Ein dunkelblauer Banner zeigt „Kabel- und Schlauchmeterware“ mit einem gelben Pfeil nach rechts. Linkt zum Service Kabel- und Schlauchmeterware
    Ein dunkelblauer Banner zeigt „Ratgeber“ mit einem gelben Pfeil nach rechts. Linkt zur Übersichtsseite der Ratgeber
    Ein dunkelblauer Banner zeigt „Technik mieten mit Topi“ mit einem gelben Pfeil nach rechts. Linkt zu Serviceseite Technik mieten mit Topi

    Alle Services

  • Angebote %

    Vorteile für Sie

    Ein dunkelblauer Banner zeigt „Conrad-Sale“ mit einem gelben Pfeil nach rechts.. Linkt zur Seite Conrad Sale
    Ein dunkelblauer Banner zeigt „Vorteilsakionen“ mit einem gelben Pfeil nach rechts. Linkt zu den Vorteilsaktionen
    Ein dunkelblauer Banner zeigt „Businesskarten-Angebote“ mit einem gelben Pfeil nach rechts. Linkt zu den Businesskarten Angeboten
    Ein dunkelblauer Banner zeigt „Refurbished Produkte“ mit einem gelben Pfeil nach rechts. Linkt zur Kategorie Refurbished

    Unsere beliebtesten Marken

    Markenlogo von tektronix mit einer grauen Umrandung. Linkt zum tektronix Markenshop
    Markenlogo von Eaton mit einer grauen Umrandung. Linkt zum Eaton Markenshop
    Markenlogo von C.K mit einer grauen Umrandung. Linkt zum C.K Markenshop
    Markenlogo von Wiha mit einer grauen Umrandung. Link zum Wiha Markenshop
    Markenlogo von Ansell mit einer grauen Umrandung. Linkt zum Ansell Markenshop
    Markenlogo von Brumberg mit einer grauen Umrandung. Linkt zum Brumberg Markenshop

    Alle Marken anzeigen

  • Beschaffung

    Bestellung & Beschaffung

    Ein dunkelblauer Banner zeigt „Beschaffungsservice“ mit einem gelben Pfeil nach rechts.
    Ein dunkelblauer Banner zeigt „Angebotsservice“ mit einem gelben Pfeil nach rechts.
    Ein dunkelblauer Banner zeigt „Direktbestellung“ mit einem gelben Pfeil nach rechts.
    Ein dunkelblauer Banner zeigt „Termin- und Abrufaufträge“ mit einem gelben Pfeil nach rechts.
    Ein dunkelblauer Banner zeigt „E-procurement“ mit einem gelben Pfeil nach rechts.

    Alle Bestell- und Beschaffungsservices

    Themenwelten

    Ein dunkelblauer Banner zeigt „Industrie“ mit einem gelben Pfeil nach rechts.
    Ein dunkelblauer Banner zeigt „Infrastruktur“ mit einem gelben Pfeil nach rechts.
    Ein dunkelblauer Banner zeigt „Technische Dienstleistungen“ mit einem gelben Pfeil nach rechts.
  • Unsere Produkte
  • Mein Konto
  • Merkliste
  • Abmelden
Conrad
  1. Start
bulkycostscartcheckbox-checkedcheckbox-uncheckedclosecomparison Folder home hook iso list Magnifier NEU picto-table star tooltip warning wishlist

Ratgeber

Quarze bedrahtet » Zentraler Bestandteil vieler elektronischer Schaltungen

Der Quarz, genauer der Schwingquarz, ist sozusagen das Herz zahlreicher elektronischer Schaltungen. Dieses passive Bauelement fungiert als äußerst präziser Taktgeber beispielsweise in Quarzuhren und Funksendern, aber vor allem in prozessorgesteuerten Systemen, von Smartphones über Computer bis zu Geräten in der Messtechnik. Neben Quarzen in SMD-Bauform für die feste Montage direkt auf der Platine sind bedrahtete Quarze sehr beliebt. Ihr Vorteil: Sie lassen sich in Kombination mit passenden Fassungen – zum Beispiel in einer Anwendung für unterschiedliche Frequenzen – leicht austauschen.

In unserem Ratgeber machen wir Sie mit der zugrundeliegenden Technologie vertraut und erklären Typen und Einsatzbereiche.

Quarzkristall für allgemeine Anwendungen
  • Was ist Quarz?

  • Funktionsprinzip von bedrahteten Quarzen

  • Typen und Einsatzbereiche von Quarzen

  • FAQ – häufig gestellte Fragen



Was ist Quarz?

Quarz ist ein hartes, kristallines Mineral, das aus Silizium- und Sauerstoffatomen besteht. Die Atome sind in einem kontinuierlichen Gerüst aus SiO4-Silizium-Sauerstoff-Tetraedern miteinander verbunden, wobei jedes Sauerstoffatom auf zwei Tetraeder aufgeteilt ist. Das ergibt die chemische Gesamtformel SiO2.

Quarz ist nach Feldspat das am zweithäufigsten vorkommende Mineral in der kontinentalen Kruste der Erde. Quarzkristalle für die Herstellung von Schwingquarzen in elektronischen Bauteilen sind in der Natur jedoch nur in sehr begrenzten Mengen und Qualitäten verfügbar. Schwingquarze werden deshalb nahezu ausschließlich synthetisch hergestellt.

Hauptgrund für die Verwendung von Quarz in elektronischen Bauteilen ist sein piezoelektrischer Effekt. Er zeigt sich insbesondere durch das Auftreten eines Potenzials an den Seiten eines Quarzkristalls, wenn dieser einer mechanischen Belastung ausgesetzt wird. Ebenso ist eine leichte Verformung des Kristalls beim Anlegen einer elektrischen Spannung zu beobachten.



Funktionsprinzip von bedrahteten Quarzen

Quarz bedrahtet

Das Funktionsprinzip eines Quarzes innerhalb einer Elektronik beruht auf der wechselseitigen Kopplung des elektrischen Feldes mit dem mechanischen Feld bei der Verformung eines Quarzplättchens. Diese Kopplung wird durch piezoelektrische Phänomene im Quarzkristall hervorgerufen.

Das elektrische Feld entsteht normalerweise durch das Anlegen einer Spannung an die dünnen Metallelektroden auf dem Quarzplättchen. Dabei verformt sich das Plättchen. Wird das Feld entfernt, erzeugt der Quarz seinerseits ein Feld, bis er seine vorherige Form wieder angenommen hat. Der Quarzkristall verhält sich also wie ein Schaltkreis aus Spule, Kondensator und Widerstand mit einer bestimmten Resonanzfrequenz.

Jeder Resonator kann neben der Grundfrequenz auch mit Obertönen schwingen. Dabei handelt es sich in der Regel um ungerade Vielfache der Grundfrequenz.

Grundsätzlich besitzt ein Quarz sowohl eine Serien- als auch eine Parallelresonanz. Die Serienresonanz ist nur wenige Kilohertz niedriger als die Parallelresonanz. Quarze unter 30 Megahertz Schwingfrequenz arbeiten im Allgemeinen zwischen Serien- und Parallelresonanz – der Kristall führt somit zu einem induktiven Blindwiderstand. Durch Hinzufügen zusätzlicher Kapazitäten an den Enden des Kristalls lässt sich die Parallelresonanz aber nach unten verschieben und so die Frequenz einstellen, bei der es zur Oszillation kommt.

Quarzhersteller schneiden und justieren ihre Quarze normalerweise so, dass sie eine bestimmte Resonanzfrequenz erreichen, wenn dem Bauteil eine bekannte kapazitive Last hinzugefügt wird. Zum Beispiel besitzt ein 32-Kilohertz-Quarz eine Parallelresonanz von 32,768 Kilohertz, wenn eine Kapazität von 6 Pikofarad hinzugefügt wird. Ohne diese Kapazität wäre die Resonanzfrequenz höher.

Die praktische Frequenzgrenze für einen einfachen Quarz liegt bei etwa 30 Megahertz. Das entspricht der kleinsten erreichbaren Quarzdicke. Quarze für höhere Frequenzen bis 200 Megahertz und mehr bestehen deshalb aus einer ungeraden Anzahl identischer Plättchen, die miteinander verklebt sind. Ein solches Quarzpaket arbeitet mit einer Frequenz, die ein Vielfaches der Frequenz der einzelnen Platten beträgt. So schwingt ein Quarz aus drei Plättchen mit der dreifachen Frequenz der einzelnen Plättchen.

Um höhere Frequenzen zu erreichen, lässt sich der Quarz in einer seiner Oberwellen zudem zum Schwingen bringen. Diese Quarze werden beispielsweise als Kristalle der dritten, fünften oder siebten Harmonischen bezeichnet. Um diese hohen Frequenzen zu erreichen, enthält eine Oszillatorschaltung im Gehäuse in der Regel einen zusätzlichen Schwingkreis für die gewünschte obere Harmonischen.



Typen und Einsatzbereiche von Quarzen

Einfacher Quarz ohne Temperaturkompensation

Einfache Quarze werden hauptsächlich als Referenz-Oszillator von Kommunikationsgeräten, Messgeräten oder Steuerungen verwendet. Sie dienen auch als Taktgeber in Computern oder Bürogeräten.

Temperaturkompensierender Quarz

Dieser Typ verfügt über eine integrierte temperaturkompensierende Schaltung. Er ist kompakt, leicht und startet sehr schnell.

Daher wird er meist als Referenz-Oszillator in Kommunikationsgeräten für den Außeneinsatz eingesetzt, zum Beispiel in Mobiltelefonen, GPS-Empfängern, Mikrowellen- und Satellitenkommunikationssystemen.

Frequenzgesteuerter Quarz

Ein frequenzgesteuerter Quarz ermöglicht Ausgangsfrequenzen, die mit externen Standard-Eingangsfrequenzen synchronisiert sind. Haupteinsatzzweck ist die Frequenzumsetzung von Übertragungsgeräten.

Spannungsgesteuerter Quarz

Ein spannungsgesteuerter bedrahteter Quarz enthält in seinem Gehäuse Dioden mit variabler Kapazität, die mit einer Quarzeinheit in Reihe geschaltet sind. Die Kapazität der Dioden wird durch das Anlegen einer externen Spannung verändert. Das veranlasst den Oszillator, Frequenzen entsprechend der Lastkapazitätskennlinie des Quarzes zu entwickeln. Bedrahtete Quarze dieser Bauart finden sich recht häufig im automatischen Sendersuchlauf von Rundfunk- und TV-Empfängern.



FAQ – häufig gestellte Fragen

Welche Gehäuseform besitzen bedrahtete Quarze?

Die weitaus meisten rechteckigen bedrahteten Quarze verfügen über das standardisierte Gehäuse HC49 mit einem Kontaktabstand von 4,88 Millimeter. Sie eignen sich daher sehr gut für den Aufbau von Versuchsschaltungen zum Beispiel auf einem Steckbrett oder einer Lochplatine mit genormten Lochabständen. Es gibt auch Quarze mit Gehäusen in Form eines Zylinders. Diese sehr kleine Bauform ist meist bei Uhrenquarzen zu finden.


Wie wird die Frequenztoleranz bei bedrahteten Quarzen angegeben?

Die Angabe erfolgt nicht in Prozent, sondern in ppm, die Abkürzung steht für parts per million, also den millionsten Teil. Es ist eine Hilfsmaßeinheit wie Prozent oder Promille. Gängige bedrahtete Quarze bieten häufig eine Toleranz von plusminus 30 ppm, das entspricht 0,003 Prozent. Bedrahtete Quarze arbeiten demnach sehr frequenzstabil – zumindest dann, wenn der Temperatur etwa 25 Grad Celsius beträgt. Deutlich höhere oder niedrige Temperaturbereiche führen technisch bedingt zu größeren Abweichungen von der auf dem Bauelement aufgedruckten Frequenz.


Warum besitzen Uhrenquarze eine Frequenz von genau 32,768 Kilohertz?

Wird dieser Wert durch entsprechende elektronische Schaltungen – den T-Flipflops oder Frequenzteilern – immer wieder halbiert, ergibt sich nach 15-maligem Halbieren genau 1 Hertz, also eine Schwingung pro Sekunde. In analog anzeigenden Quarzuhren existiert damit die perfekte elektromechanische Grundlage für das Ansteuern der Zeigermechanik durch einen Lavet-Schrittmotor.

Der Conrad Newsletter
Jetzt anmelden und exklusive Aktionen, aktuelle News und Angebote immer zuerst erhalten.
Jetzt anmelden
  • Filialen

  • Versandkostenfrei ab 119,00 € (netto 100,00 €)

  • Angebotsservice

  • Beschaffungsservice

Für Geschäftskunden

Für Geschäftskunden

  • Conrad Sourcing Platform

  • FAQ für den Geschäftskunden


  • E-Procurement

  • Open Catalog Interface (OCI)

  • Conrad Smart Procure (CSP)

Für Verkäufer

Für Verkäufer

  • Marktplatz - Verkaufen über Conrad

  • FAQ für den Marktplatz

  • Competence Center

    (Wissensdatenbank für Verkäufer)


Für Affiliate

Für Affiliate

  • Affiliate Partnerprogramm


Für Lieferanten

Für Lieferanten

  • Direktlieferant werden


Service

Service

  • Alle Services

  • Versandinformationen

  • Ratgeber

  • Businesskarte / Kundenkarte

  • Rückgabe / Retoure

  • Kalibrierservice

  • topi-Technik mieten


Beschaffung

Beschaffung

  • Beschaffungsservice

  • Angebotsservice

  • Direktbestellung

  • Termin- und Abrufaufträge


Für Bildungseinrichtungen

Für Bildungseinrichtungen

  • Allgemeine Informationen

  • Conrad Academy


Conrad erleben

Conrad erleben

  • Filialen

  • Kataloge

  • Newsletter

  • Produktverzeichnis

  • Markenverzeichnis

  • Messen und Events


  • Aktuelle Vorteilsaktionen

  • Geschenkkarte

  • Innovation News

Häufig gesucht

Häufig gesucht

  • Smartphone

  • iPhone

  • Multimeter

  • Monitor

  • Laptop

  • Tablet

  • Playstation


Über Conrad

Über Conrad

  • Unternehmen

  • Karriere

  • Presse

  • Nachhaltigkeit

  • Qualität

  • Hinweisgeberstelle

  • Information zur Barrierefreiheit

  • Vulnerability Disclosure Program


  •    

Zahlarten
  • Icon zu Zahlart Rechnung. Weiterleitung zur Serviceseite Zahlarten in Deutschland
  • Logo zur Zahlart Paypal. Weiterleitung zur Serviceseite Zahlarten in Deutschland
  • Icon zur Zahlart Kreditkarte. Weiterleitung zur Serviceseite Zahlarten in Deutschland
  • Icon zur Zahlart Bankeinzug. Weiterleitung zur Serviceseite Zahlarten in Deutschland
  • Icon zu Technik mieten mit topi. Weiterleitung zur Serviceseite Zahlarten in Deutschland
Alle Zahlarten
Social Media
Kontakt

FAQ - Hilfeseiten

 

Kontakt

FAQ - Hilfeseiten

 

Gewerblicher Shop: Anzeige von Nettopreisen exkl. MwSt. und Versandkosten

Alle Preisangaben sind inkl. MwSt. und zzgl. Versand.

  • Datenschutz

  • Sichere Zahlungsmittel

  • SSL-Verschlüsselung

  • Verified Visa & Mastercard Secure Code

  • BEVH/EHI-Siegel
  • eCommerce Europe Trustmark
  • Gelisteter idealo-Partner
  • BSFZ-Siegel - Forschung und Entwicklung im Rampenlicht
  • AGB

  • Impressum

  • Datenschutz

  • Widerruf

Produktvergleich
Merkliste