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ANALOG/MIXED SIGNAL
OCXO
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- ELETTRONICA OGGI 442 - GENNAIO/FEBBRAIO 2015
delle proprietà termodinamiche della disposizione interna
richiede una particolare attenzione. Tra gli aspetti da tenere
in considerazione, da segnalare l’ubicazione degli elementi
di riscaldamento, il posizionamento dei condensatori di re-
golazione e il tipo di isolamento interno utilizzato. Come già
riferito in precedenza, il parametro base di un OCXO è la sua
stabilità termica e l’oscillatore IQOV-164 di IQD è un esempio
dell’evoluzione degli OCXO negli ultimi anni; esso è in grado
d assicurare una stabilità di ±0,2 ppb (0,2 E10-9) in un inter-
vallo di temperatura operativa da -40 a 85 °C. L’OCXO è al-
loggiato in un package euro standard da 5-pin di dimensioni
pari a 36 x 27 mm. Uno degli aspetti da considerare quando
si pensa all’utilizzo di un OCXO è il suo consumo energetico
e il tempo di riscaldamento (warm-up time). Nel caso di QOV-
164, questo può richiedere fino a 7 Watt di energia in fase di
riscaldamento, valore che si riduce a circa 2 Watt una volta
che il cristallo ha raggiunto la sua temperatura di turnover.
Uno dei vantaggi principali legati all’uso di un OCXO è rap-
presentato dalle sue prestazioni di rumore di fase, che sono
intrinsecamente elevate: la temperatura del cristallo viene
mantenuta costante un notevole vantaggio rispetto a un
oscillatore standard, che potrebbe essere soggetto a varia-
zioni di temperatura maggiori. Un esempio è la serie IQOV-
200F di IQD che a una frequenza di 100 MHz garantisce un
rumore di fondo di -182 dBc/Hz con offset di 1 MHz (Fig. 4).
Nel caso degli OCXO un fattore da tenere in considerazione
è la velocità di invecchiamento del cristallo. In circostanze
normali, il produttore procede all’invecchiamento dell’oscil-
latore per un periodo di 30 giorni fino a quando non viene
raggiunto uno specifico livello di prestazioni. A questo punto
il dispositivo viene consegnato al cliente. Occorre inoltre te-
nere presente che i cristalli a taglio SC invecchiano molto più
lentamente rispetto ai cristalli a taglio AT, ma naturalmente
questi sono molto più costosi da produrre.
Quando si utilizza un OCXO, un aspetto da tenere in consi-
derazione è il bilanciamento tra l’intervallo di temperatura
di funzionamento dell’oscillatore e quello della temperatura
ambiente. Se la temperatura ambiente massima è prevista
a +70 °C, le specifiche dell’oscillatore devono prevedere il
funzionamento a temperature di almeno +75 °C, al fine di ga-
rantire un certo margine di errore. Se l’oscillatore “avverte”
una temperatura superiore a quella specificata, tornerà alla
temperatura del cristallo stesso, il che comporterebbe una
variazione di frequenza dell’ordine di molte parti per milione
(ppm). In realtà ciò significa che occorre considerare qual-
siasi fonte di calore esterna posta in prossimità dell’oscilla-
tore. Occorre inoltre tenere presente il flusso di aria attorno
all’assemblaggio della scheda e prevedere l’adozione di una
metodologia che ne consenta la minimizzazione.
Con un oscillatore che presenta un livello così elevato di pre-
stazioni, è consigliabile che il dispositivo venga lasciato in
uno stato di alimentazione permanente, in quanto la stessa
azione periodica di accensione e spegnimento può causare
problemi di ritracciamento della frequenza; la frequenza in
fase di spegnimento potrebbe non essere la stessa della fase
successiva di accensione, anche se all’oscillatore viene ga-
rantito un periodo adeguato di stabilizzazione.
Un elemento da tenere assolutamente in considerazione è il
costo. I principali fattori che concorrono a definire il costo
di un OCXO sono la stabilità di frequenza e le prestazioni di
rumore di fase. È utile notare che i costi degli OCXO possono
variare da £50,00 a £1.000,00 in funzione delle specifiche
tecniche.
Si potrebbe osservare che molte applicazioni si potrebbe ri-
correre a un TCXO, specialmente se le dimensioni del pack-
age e il consumo energetico sono fattori critici. In ogni caso,
per ottenere le migliori prestazioni è necessario ricorrere a
un OCXO, in quanto un TCXO non è in grado di garantire le
medesime specifiche in termini di stabilità termica, il rumore
di fase e l’invecchiamento.
Q
Fig. 4 – Gli oscillatori della serie IQOV-200F di IQD a una frequenza di 100
MHz garantiscono un rumore di fondo di -182 dBc/Hz con offset di 1MHz
Fig. 3 – Schema a blocchi di un tipico OCXO