Die Temperaturkonstanz ist eine wichtige Voraussetzung für die Frequenzstabilität von Quarzoszillatoren. Aus diesem Grund arbeiten hochkonstante, leistungsfähige Quarzoszillatoren mit temperaturgesteuerten Schaltkreisen, die den Quarz und die kritischen Schaltkreise auf konstanter Temperatur halten.

OCXOs für Platinenbestückung, Fotos: Temex Components (links) und Vectron

Der Quarz und die Oszillatorschaltkreise befinden sich in einem geschlossenen, geheizten Gehäuse (Ofen), in dem die Temperatur auf einem Wert hochkonstant gehalten wird. Die Temperatur liegt um etwa 10 bis 20 Grad über der höchsten Umgebungstemperatur liegt.

Die für diese Anwendungen ausgewählten Quarze haben eine Temperaturabhängigkeit, die sich nahe der Ofentemperatur umkehrt. Die Konstanz des Quarzes ist bei dieser Temperatur sehr hoch und ändert sich nur geringfügig mit steigender und fallender Temperatur. Das hat den Vorteil, das sich Temperaturschwankungen des Ofens nur sehr geringfügig auswirken.

Arbeitsbereich von OCXOs. Temperaturkoeffizient von Quarzen mit AT-Schnitten

Durch die Kombination der hochstabilen Ofentemperatur und des Umkehrverhaltens der Quarze, werden mit solchen OCXO-Schaltungen Frequenzstabilitäten von 0,0001 ppm erreicht, entsprechend 10exp-10.

Ofen-gesteuerte Quarzoszillatoren haben eine Warm-up-Zeit von einigen Minuten, bevor sie ihre hohe Frequenzkonstanz erreichen.