Che cos'è un forno a cristallo?
Un forno a cristallo è un ambiente sigillato posizionato attorno a un cristallo di quarzo in dispositivi ad alta precisione. Questi forni mantengono una temperatura e una pressione costanti, isolando il cristallo interno dai cambiamenti ambientali. Generalmente, un forno a cristallo viene utilizzato solo su dispositivi di altissima precisione, come i sistemi radio di livello militare e le torri cellulari. Sui dispositivi di precisione inferiore, il vantaggio è ampiamente oscurato dal costo e dalla potenziale massa del dispositivo.
Quando un cristallo di quarzo viene utilizzato come risonatore in un dispositivo, è una parte importante dell'invio e della ricezione di segnali. La frequenza di risonanza del quarzo viene utilizzata per sintonizzare il trasmettitore, mantenendo stabili i segnali inviati. La frequenza del quarzo è determinata da diversi fattori, tra cui la dimensione del cristallo. Mentre il quarzo si riscalda e si raffredda, può espandersi e contrarsi. Ciò si traduce in piccoli cambiamenti di dimensione, che cambiano la frequenza del cristallo.
I dispositivi che non possono permettersi di avere fluttuazioni di frequenza utilizzano un forno a cristallo per mantenere stabile il cristallo. Mantenendo stabile la situazione del cristallo, indipendentemente dalle condizioni reali, la sua frequenza non cambia mai. La forma più comune di forno a cristallo viene utilizzata all'interno di un oscillatore a cristallo.
Un oscillatore a cristallo è un componente comune trovato in strumenti di misura di precisione, trasmettitori e ricevitori. Questi dispositivi possono essere molto piccoli e sono spesso incorporati direttamente nei circuiti di un dispositivo. Quando si utilizza un forno a cristalli in questi dispositivi, di solito si tratta di un dispositivo isolante non alimentato. Si affida alla sua costruzione meccanica per mantenere stabile il cristallo.
Altri dispositivi hanno forni più grandi che funzionano su una scala totalmente diversa. Questi dispositivi sono costruiti come contenitori sigillati contenenti il loro ambiente stabile. Questi forni richiedono spesso energia esterna e cristalli appositamente costruiti. Mentre questo tipo di forno a cristallo può essere molto più grande della versione dell'oscillatore, alcune versioni sono ancora abbastanza piccole da collegarsi direttamente a un sistema di circuiti.
Nella maggior parte dei casi, i forni a cristallo non sono necessari. Sui comuni dispositivi elettronici, il grado di precisione dato da un forno a cristallo è molto più di quanto l'utente richieda. Ciò, insieme al costo aggiuntivo di inserirli nel dispositivo, fa sì che molti produttori li ignorino nei loro progetti.
D'altra parte, sono necessari quando gli utenti richiedono un livello molto alto di precisione o stabilità. A livello di consumatore, questo si trova di solito negli orologi di fascia alta, negli strumenti diagnostici e nelle apparecchiature audio. A livello commerciale, hub di trasmissione locali come torri cellulari o stazioni di trasmissione radio utilizzano questi forni per mantenere le loro frequenze all'interno della larghezza di banda corretta. Infine, i sistemi militari utilizzano questi forni per mantenere strette le bande di trasmissione per impedire il sanguinamento indesiderato nelle frequenze adiacenti.