26 / 86
ANALOG/MIXED SIGNAL
OCXO
26
- ELETTRONICA OGGI 442 - GENNAIO/FEBBRAIO 2015
Oscillatori OCXO:
uno sguardo in profondità
G
razie alla temperatura stabile, si possono ottenere
stabilità di frequenza dell’ordine di 0,2 E10-9 con
un OCXO ad alte prestazioni, un valore nettamente
migliore rispetto a un TCXO (Temperature Compensated
Crystal Oscillator – Oscillatore a cristalli termocompensati)
ad alte prestazioni di circa 0,1E-6 e questa stabilità viene
mantenuta in un intervallo di temperatura di ampiezza da
-40 a 85 °C.
Queste elevate prestazioni sono il risultato del cristallo (ta-
glio AT o taglio SC), che viene montato all’interno di un in-
volucro metallico a una temperatura precisa o turn point (in
pratica la temperatura critica in corrispondenza della quale
la deriva incrementale della frequenza è prossima a zero).
Come si può vedere in figura 1, il taglio AT ha punto di turno-
ver superiore definito, la cui temperatura varia con l’angolo
del taglio. L’immagine mostra inoltre che il taglio SC ha un
punto di turnover più piatto a temperatura più elevata e quin-
di si presta ad applicazioni in cui è richiesta una temperatura
di funzionamento più elevata. Lo svantaggio del taglio SC sta
nel fatto che è molto più difficile da produrre e la resa pre-
vista è inferiore rispetto ai cristalli con taglio di tipo AT, e di
conseguenza i costi sono molto maggiori. Il modello e il de-
sign dell’involucro del cristallo dipendono dalle specifiche
globali definite dal cliente in collaborazione con il produttore
(compresi i requisiti ambientali); i tradizionali modelli di in-
volucro sono di tipo HC49 e HC37, che possono prevedere
una struttura di montaggio a quattro punti che garantisce
una migliore protezione da fattori ambientali.
Il circuito di riscaldamento solitamente consiste in uno o due
transistor assemblati su una cavità di rame, al cui interno
sono montati elementi dipendenti dalla frequenza come il
cristallo e i condensatori di regolazione di frequenza. I tran-
sistor (spesso è preferibile averne due per ridurre al minimo
i gradienti di temperatura nella cavità) sono normalmente
controllati da un ponte di Wheatstone dotato di un sensore
termico in uno dei bracci, le uscite dei quali sono trasferite al
circuito di controllo e utilizzate per equilibrare la temperatu-
ra di inversione effettiva del singolo cristallo nell’altro brac-
cio. Ogni cristallo appartenente al medesimo lotto sarà carat-
terizzato da prestazioni leggermente diverse. Pertanto, per
garantire le migliori prestazioni possibili, è essenziale che
ogni circuito di riscaldamento venga impostato per adattarsi
all’inversione esatta o punto di turnover, del cristallo speci-
fico utilizzato. Si tratta di un’operazione che richiede molto
tempo e quindi influisce sul costo di produzione di un OCXO.
Generalmente, è possibile produrre OCXO a frequenze com-
prese fra 5 MHz e circa 130 MHz. Ovviamente alcune fre-
Peter Sinclair
Application support manager
IQD Frequency Products
L’oscillatore a cristalli di tipo OCXO (Oven
Controlled Crystal Oscillator), ovvero a
temperatura stabilizzata, rappresenta la tecnologia
di punta per i prodotti che utilizzano cristalli al
quarzo e prevede il mantenimento del cristallo nel
circuito a una temperatura costante, per ottenere
un elevato livello di stabilità
Fig. 1 – Differenti andamenti del turn point di oscillatori OCXO di tipo
AT-cut e SC-cut