quartzresonantie

Quartzresonantie is het fenomeen waarbij kwarts kristallen bij specifieke frequenties trillen wanneer ze elektrisch worden gepolariseerd via het piezo-elektrische effect. Door een wisselspanning op elektroden op het kristal aan te leggen, wordt het kristal als een kleine mechanische resonate eenheid in trilling gebracht. De resonantiefrequentie is bepalend voor de toepassing en hangt af van de afmetingen, de kristalknib (cut) en de elasticiteitsconstanten van het kristal, met name van alpha-quartz.

In de praktijk wordt een kwartsresonator vaak gebruikt als passief element in kristaloscillatoren en -filters. In een oscillatorkring vormt de kristalresonator een selectieve feedbackroute die de oscillatiefrequentie vastlegt, terwijl de versterking nodig is om de oscillatie te onderhouden. Kwarts heeft een hoge Q-factor, wat resulteert in een scherpe resonantie en uitstekende frequentiestabiliteit. De resonantie kent meerdere modi, waaronder fundamentele frequenties en overtone-­frequenties; series- en parallelresonanties spelen daarin een rol afhankelijk van het circuitschema.

Typen sneden zijn onder meer AT-cut en BT-cut, die verschillende temperatuurafhankelijkheden hebben. AT-cut kristallen bieden doorgaans betere stabiliteit rond kamertemperatuur, terwijl BT-cut andere eigenschappen kan benadrukken. Belangrijke factoren voor stabiliteit zijn de belastingzijde (load capacitance), het drijfniveau en temperatuur, die gezamenlijk in TCXO’s en OCXO’s worden beheerd. Toepassingen bestrijken tijdmeting (klokken en horloges), radio- en communicatiesystemen en precisie-oscillatoren in elektronica.