Quarze & Oszillatoren – oft verkannt, aber unverzichtbar

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Welche Blüten der MEMS-Hype treibt, verdeutlicht Stefan Hartmann: „Es gibt MEMS-Jünger, die nur noch MEMS einsetzen wollen. Wenn man dann nachfragt, warum, kommt als Begründung, dass MEMS 100.000 G aushalten. Dann stelle ich mir allerdings die Frage, was mit den Peripheriekomponenten ist – überstehen die auch alle 100.000 G?

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Das macht also überhaupt keinen Sinn. Ein isoliertes Produkt, das 50.000 oder 100.000 G kann, bringt doch gar nichts. Und da sieht man eben, wie Marketing wirkt: High Shock, High Vibration, unkaputtbar, halber Preis, ab Lager verfügbar – das sind alles starke Worthülsen, und wenn man sie einzeln betrachtet, stellt man fest, dass zwar das eine oder andere korrekt ist, das andere ist eben Marketing.“

Zudem kann der MEMS-Oszillator nichts, was nicht auch mit einem Quarz machbar ist, wie Hartman fortfährt: „MEMS basiert auf einem fotolithografischen Prozess, den wir bei unseren Kilohertz- und Megahertz-Quarzen ebenfalls einsetzen. Und das Besondere an MEMS-Oszillatoren ist nicht MEMS an sich, sondern die Programmierbarkeit. Aber es gibt durchaus auch programmierbare Quarz-Oszillatoren!

Also die Programmierbarkeit ist definitiv nichts, was Silicon-MEMS-Hersteller erfunden haben. Das haben wir seit über 20 Jahren im Port­folio. Allerdings haben PLLs, die bei der Programmierbarkeit notwendig sind, ein schlechteres Phasenrauschen und sind auch teurer als Festfrequenz-Oszillatoren. Das heißt, die meisten Kunden verwenden PLLs zwar im Prototyping, aber in der Massenproduktion wird dann ein Festfrequenz-Oszillator eingesetzt.“

Auf „sowohl als auch“ setzt Christian Dunger: „Ich sehe MEMS als eine weitere Technologie, die der Anwender einsetzen kann. In anderen Bereichen hat es ja auch neue Entwicklungen gegeben, die aber die alten nicht verdrängt haben. So gab es zuerst Radio, dann kam Fernsehen und Radio wurde totgeredet – und heute bestehen beide nebeneinander. Deswegen werden MEMS meiner Meinung nach sicher auch ihren Platz haben. Aber eben nicht als Ersatztechnologie, sondern eben als Ergänzung.“

Der Quarz, das unbekannte Wesen

Da der Quarz für sich alleine nicht funktioniert, ist er auf Halbleiter angewiesen und muss in eine Schaltung eindesigned werden. Doch was dabei alles zu beachten ist, wissen viele Entwickler und Einkäufer nicht, wie Jürgen Reichmann erläutert: „In vielen Fällen hat der Kunde eine Schaltung entwickelt, wobei er sich in erster Linie um die wertigen Bauteile wie ICs oder Mikroprozessoren gekümmert hat. Erst ganz am Ende seiner Entwicklung fällt ihm dann ein, dass er noch einen Quarz braucht. Den bestellt er dann, aber in vielen Fällen fehlen wichtige Parameter.“

Auch Stefan Hartmann weiß davon ein Lied zu singen: „Einige wissen nicht, was eine Lastkapazität ist oder dass der Quarz in der Anwendung vielleicht gezogen wird, das heißt, dass unter anderem parasitäre Kapazitäten einen Einfluss haben. Auch wissen viele nicht, dass ein Kilohertzquarz eine Frequenztemperaturabhängigkeit hat.“ „Das liegt aber auch daran, dass die Angaben in den Handbüchern häufig nicht detailliert genug sind. Da steht dann 16 MHz und wenn man Glück hat, steht noch 12 pF – aber es gibt keinerlei sonstige Aussagen“, ergänzt Jürgen Müller.

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