Wie sich mit einer Schaltungsanalyse die Ausbeute optimieren lässt

Anbieter zum Thema

Keysight Technologies Deutschland GmbH

IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

IQD Frequency Products Ltd

Ermittlung des negativen Widerstands

Wir können den negativen Widerstand der Schaltung in einem einfachen, praktischen Verfahren messen. Wenn die Leiterplatte genommen und in der Rückführkreiseinheit ein Serienwiderstand integriert wird, kann die Schaltung nicht mehr eingeschaltet werden. Als Faustregel geben wir vor, dass wir ein Verhältnis von mindestens 10 zwischen dem negativen Widerstand und dem Quarz-ESR erreicht werden soll.

Der Ursache des Ausbeuteproblems auf der Spur

Leider konnte die Schaltung bei dieser Gelegenheit mit zusätzlich nur 30 Ω nicht eingeschaltet werden. Wenn man den ESR-Wert des Quarzes dazurechnet, kann man sagen, dass die Schaltung einen negativen Widerstand im Bereich von 40 Ω aufweist. Deswegen ist im Vergleich mit dem eigentlichen Quarz-ESR von 10 Ω ein Verhältnis von 4 gegeben, jedoch im Vergleich mit dem ESR-Wert im schlechtesten Fall ein Verhältnis von 1. Das ist offenkundig nicht gut genug.

Praktisch bedeutet es, dass sich einige der mittels dieser Schaltung hergestellten Leiterplatten eventuell nicht einschalten lassen. Dies ist wahrscheinlich die Ursache für das Ausbeuteproblem, das der Kunde mit dieser Leiterplatte hat.

Ein Problem mit zahlreichen Lösungsmöglichkeiten

Für dieses Problem gibt es etliche mögliche Lösungen. Die einfachste Lösung ist, dass wir einen geringeren ESR-Wert als den Standardwert von 40 Ω garantieren könnten. Wie oben erklärt, betrug der eigentliche ESR der gemessenen Teile 10,2 Ω; für diesen besonderen Quarz ist 10 Ω nämlich der ESR-Durchschnittswert. Daher könnte IQD dem Kunden einen ESR von 15 Ω garantieren. Für IQD bedeutete dies eine geringere Ausbeute und folglich einen höheren Preis für den Kunden. Jedoch erhielte man mit einem ESR von 15 Ω im Vergleich zu einem negativen Widerstand von 40 Ω ein Verhältnis von 2,6, das immer noch weitaus kleiner als das Idealverhältnis von 10 wäre.

Maßnahmen zur Verringerung des Quarz-ESRs

Um den Quarz-ESR zu verringern, könnten noch weitere Maßnahmen durchgeführt werden. Möglicherweise könnten wir den ESR noch ein wenig mehr verringern, indem wir die Größe des Quarzrohlings und der Elektrode änderten. Jedoch ist ein Wert von 10 Ω bereits sehr gering, und um das Verhältnis auf einen günstigen Wert von 10 zu bringen, müsste der ESR im Bereich von 4 Ω liegen. Selbst wenn dies praktisch wäre, wäre das Endergebnis ein speziell konstruierter Quarz, und wahrscheinlich wäre damit nur eine geringe Ausbeute möglich. Dies würde sich im Preis und in der Durchlaufzeit widerspiegeln.

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