Wie ist die Lastkapazität eines Quarzoszillators auszuwählen?
2025-04-27
Die Auswahl der Lastkapazität (Load Capacitance, CL) für einen Quarzoszillator muss den Spezifikationen des Oszillators und dem Schaltungsdesign entsprechen. Dabei gelten in der Regel die folgenden Formeln und Prinzipien
1. Grundformel
Die Berechnung der Lastkapazität erfolgt nach der Formel:
CL = (C1 × C2) / (C1 + C2) + Cstray
C1, C2: Externe Lastkondensatoren (üblicherweise zwei gleiche Kondensatoren, d. h. C1 = C2).
Cstray: Streukapazität der Schaltung (durch Leiterbahnen, parasitäre Kapazitäten der Anschlüsse etc., typischerweise auf 2–5 pF geschätzt).
Wenn das Datenblatt des Quarzes eine Nennlastkapazität CL_spec angibt (z. B. 12 pF, 18 pF, 20 pF), können die externen Kondensatoren C1/C2 näherungsweise wie folgt berechnet werden:
C1 = C2 ≈ 2 × (CL_spec - Cstray)
2. Auswahlschritte
Nennwert des Quarzes ermitteln: Aus dem Datenblatt die Nennlastkapazität CL_spec entnehmen.
Streukapazität abschätzen: Je nach PCB-Layout wird Cstray typischerweise mit 3 pF angenommen.
Externe Kondensatoren berechnen:
Bei CL_spec = 12 pF:C1 = C2 ≈ 2 × (12 pF - 3 pF) = 18 pF (Standardwerte: 18 pF oder 22 pF)
Bei CL_spec = 20 pF:C1 = C2 ≈ 2 × (20 pF - 3 pF) = 34 pF (Standardwerte: 33 pF oder 36 pF)
3. Wichtige Hinweise
Toleranz der Kondensatoren: Verwenden Sie hochpräzise Kondensatoren (z. B. Keramikkondensatoren aus NP0/C0G-Material mit ±5 %).
Frequenzabgleich: Die tatsächliche Frequenz kann mit einem Oszilloskop oder Frequenzzähler durch Feinabstimmung der Kondensatorwerte überprüft werden.
Quarze mit geringer Lastkapazität: Bei kleinen CL_spec-Werten (z. B. 6 pF) muss die Streukapazität streng kontrolliert und kleinere Kondensatoren gewählt werden (z. B. C1 = C2 = 6 pF).
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