Un forno di cristallo è un ambiente sigillato posto attorno a un cristallo di quarzo in dispositivi di alta precisione. Questi forni mantengono una temperatura e una pressione costanti, isolando il cristallo interno dai cambiamenti ambientali. Generalmente, un forno a cristalli viene utilizzato solo su dispositivi di altissima precisione, come sistemi radio di livello militare e torri cellulari. Sui dispositivi di precisione inferiore, il vantaggio è di gran lunga oscurato dal costo e dal potenziale ingombro del dispositivo.
Quando un cristallo di quarzo viene utilizzato come risonatore in un dispositivo, è una parte importante dell’invio e della ricezione dei 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, inclusa 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 cristalli 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 che si trova negli strumenti di misura di precisione, trasmettitori e ricevitori. Questi dispositivi possono essere molto piccoli e spesso sono incorporati direttamente nei circuiti di un dispositivo. Quando in questi dispositivi viene utilizzato un forno a cristalli, di solito si tratta di un dispositivo isolante non alimentato. Si basa sulla sua costruzione meccanica per mantenere stabile il cristallo.
Altri dispositivi hanno forni più grandi che funzionano su una scala completamente diversa. Questi dispositivi sono costruiti come contenitori sigillati contenenti il proprio ambiente stabile. Questi forni richiedono spesso alimentazione esterna e cristalli appositamente costruiti. Sebbene questo tipo di forno a cristalli possa essere molto più grande della versione con oscillatore, alcune versioni sono ancora abbastanza piccole da poter essere collegate direttamente a un sistema di circuiti.
Nella maggior parte dei casi, i forni a cristalli non sono necessari. Sui comuni dispositivi elettronici, il grado di precisione dato da un forno a cristalli è di gran lunga superiore a quello richiesto dall’utente. Questo, insieme al costo aggiuntivo di incorporarli nel dispositivo, fa sì che molti produttori li saltino nei loro progetti.
D’altra parte, sono necessari quando gli utenti richiedono un livello molto elevato di precisione o stabilità. A livello di consumatore, questo si trova solitamente in orologi di fascia alta, strumenti diagnostici e 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 ristrette le bande di trasmissione per prevenire il trasferimento indesiderato delle frequenze adiacenti.