L’oscillatore e i suoi usi industriali

Una volta eccitati elettricamente da un generatore di tensione continua, gli oscillatori generano una corrente e una tensione oscillanti. Una caratteristica che li porta ad essere considerati anche come convertitori da corrente continua a corrente alternata.

La classificazione di un oscillatore elettrico dipende dalla forma della corrente oscillante e, quindi, dalla forma d’onda generata. Ecco che troviamo:

• Oscillatori sinusoidali
• Oscillatori non sinusoidali (generano onde rettangolari o quadrate)
• Oscillatori persistenti
• Oscillatori smorzati

Gli oscillatori si dividono anche per la frequenza della tensione prodotta dal cristallo (bassa, media, alta frequenza) che può essere fissa o variabile. Inoltre, gli oscillatori possono essere classificati per la potenza erogata: bassa, media, alta e altissima.

Altra classificazione di cui dovrai tenere conto, quando scegli il componente più adatto, riguarda lo schema circuitale dell’oscillatore elettrico.

Nella tua scelta risulterà importante tenere conto delle versioni di oscillatori, che possono essere: a resistenza positiva, a resistenza negativa, bloccati e a rilassamento.

La sua doppia caratteristica di essere un dispositivo elettromeccanico e un circuito oscillatore elettronico, lo rende particolarmente utile nella generazione di un segnale elettrico con una frequenza precisa.

Ecco perché un oscillatore serve a garantire che un orologio o un circuito digitale siano capaci di tracciare il tempo con un elevato grado di precisione.

Ciò è reso possibile da un cristallo risonatore, di solito di quarzo, trattenuto da due elettrodi posti ai capi dell’ingresso e dell’uscita del cristallo. Quando il cristallo risonatore viene attraversato da corrente genera una frequenza compresa tra 1 kHz e i 200 MHz.

Gli oscillatori servono anche a stabilizzare le frequenze, ad esempio nei radiotrasmettitori e nei radioricevitori. Ma sono presenti anche nei computer e negli smartphone nella loro funzione di oscillatori di clock.

Il quarzo è un materiale naturale che ha caratteristiche piezoelettriche, cioè se sottoposto a pressione meccanica dall’esterno genera una tensione che permette di generare un segnale elettrico a una frequenza stabilita ed esatta.

Fisicamente, gli oscillatori al quarzo sono composti da una lamina di materiale rivestito da uno strato metallico conduttore collegato a due terminali.

Un oscillatore al quarzo serve a sincronizzare il funzionamento dei dispositivi di cui è fatto il sistema elettronico in cui è stato installato. Inoltre, lo troviamo all’interno delle apparecchiature da laboratorio e di livello industriale usate per effettuare prove e misurazioni, tra cui i contatori.

Gli oscillatori al quarzo sono presenti anche all’interno degli oscilloscopi e dei generatori di segnale.

Vediamo ora quali sono i tipi di oscillatori al quarzo utilizzati nell’elettronica per restituire impulsi stabilizzati e segnali di clock altamente affidabili.

Di base, gli oscillatori al quarzo si dividono in:

• OCXO (Oven controlled crystal oscillator): l’oscillatore controllato da forno consiste di una camera a temperatura controllata usata per mantenere a temperatura costante il cristallo di quarzo presente nell’oscillatore. Fisicamente, è il tipo più grande che puoi trovare in commercio e anche quello che richiede maggiore energia per funzionare.
• TCXO (Temperature compensated crystal oscillator): un oscillatore termocompensato, come la parola stessa suggerisce, compensa le variazioni di temperatura mediante un elemento con temperatura di segno opposto. Viene utilizzato nei casi in cui è necessario stabilizzare la temperatura e non possono essere usati cristalli standard o un oscillatore del tipo VCXO.
• VCXO (Voltage-controlled crystal oscillator): oscillatore controllato in tensione e utilizzato per controllare la variazione dell’uscita del cristallo mediante una tensione in corrente continua.

Gli oscillatori si dividono anche per il tipo di controllo che fanno della forma d’onda in uscita (sinusoidale, sinusoidale con clipping o logica). Nel caso il tipo di controllo della forma d’onda sia logica, troverai oscillatori con livello di uscita CMOS e HCMOS.

Altre differenze riguardano il contenitore in cui viene alloggiato il cristallo (SMD, PDIP) e il tipo di montaggio (su foro o superficiale).

Nel nostro catalogo di oscillatori abbiamo condensato tutti i tipi di oscillatori di cui potresti aver bisogno per soddisfare ogni esigenza progettuale, comprese quelle che richiedono alti quantitativi di oscillatori.

Nell’ampia famiglia di oscillatori e risonatori non troviamo soltanto i più diffusi e utilizzati oscillatori al quarzo. La categoria comprende anche altre tipologie di cui qui riassumiamo le caratteristiche e l’utilità.

• Oscillatori al silicio MEMS: ideali per i progetti dove serve consumare poca energia e garantire una frequenza accurata, sono a ridotto ingombro e per questo applicabili anche in piccoli circuiti. Gli oscillatori MEMS sono resistenti agli urti e alle vibrazioni e offrono un’ampia gamma di frequenze che va dai kHz ai MHz.
• Oscillatori sinusoidali: il dispositivo è costituito da un oscillatore di clock al quarzo con livello di uscita HCMOS integrato in un contenitore metallico SMA portatile. Basta collegare l’oscillatore dal lato maschio al lato SMA femmina per ottenere un segnale senza interferenze e basso jitter. Gli oscillatori sinusoidali sono ideali per l’uso in laboratorio, per esempio.
• Oscillatori programmabili: la loro caratteristica è di permettere la programmazione della frequenza desiderata. Trasversalmente si trovano oscillatori programmabili di tipo XO e VCXO, più di rado come TCXO. Per quanto riguarda la stabilità, non si discosta da quella degli oscillatori standard.

Gli oscillatori sono altamente efficienti in tutti i sensi, sia nel segnale di clock che nei consumi di energia. Qualità che fanno degli** oscillatori al quarzo** i migliori dispositivi per la temporizzazione e la sincronizzazione di apparati elettronici.

In quanto componenti passivi, possono essere combinati con altri dispositivi come induttori, condensatori e resistori, per migliorare le caratteristiche di apparecchiature già esistenti o per creare nuovi apparati elettronici altamente efficienti e precisi.

Consulta il nostro catalogo di oscillatori, cristalli e risonatori. Troverai quelli più adatti alle tue applicazioni specifiche e nelle quantità di cui hai bisogno. Sono disponibili, tra gli altri, anche driver per oscillatori e risonatori ceramici di grado industriale.