KCCS
Precision Timing
By KCCS Engineering Team · Updated 2026 · 7 min read
A GPS-disciplined oscillator (GPSDO) locks an internal OCXO to the 1PPS signal from GNSS satellites. As long as the satellites are visible, the output is traceable to UTC. The real engineering question is what happens when the signal is lost — a scenario called holdover. This note explains how holdover is specified, what drives the error budget, and how to choose the right oscillator for your outage tolerance.
Holdover ist die Zeitnahme-Genauigkeit des Oszillators, nachdem er seine externe Referenz (GNSS 1PPS, PTP oder eine andere Masteruhr) verloren hat. Der interne Oszillator läuft allein weiter, aber seine Frequenz driftet durch Temperaturänderungen, Alterung und sein inhärentes Rauschen. Der akkumulierte Zeitfehler wächst mit der Zeit.
Datenblätter zitieren Holdover typischerweise als maximalen Zeitfehler über einem definierten Fenster, z. B. "±1,5 μs über 24 Stunden". Das ist keine einzelne Zahl — es ist der Worst-Case-Akkumulationsfehler unter den spezifizierten Bedingungen (feste Temperatur oder Worst-Case-Temperaturbereich).
1. Temperature stability of the OCXO. This is usually the dominant term. If the equipment room changes by 5 °C and the OCXO has 0.1 ppb/°C sensitivity, the frequency shifts by 0.5 ppb. Over 24 hours that accumulates to about 43 ms of timing error — far worse than any aging specification. This is why holdover numbers quoted at constant temperature are not the same as holdover numbers across the actual operating range.
2. Aging rate. A typical OCXO ages at 1E-10 per day (0.1 ppb/day). Over a 24-hour holdover that is about 8.6 ms. Lower-aging OCXOs (1E-11/day) reduce this by 10×.
3. Initial accuracy and calibration offset. The oscillator starts holdover with a small residual frequency error from the last disciplined state. A well-designed GPSDO leaves less than 1E-12 offset at the moment of loss.
4. Warm-up and re-acquisition behavior. When the GNSS signal returns, the oscillator needs to re-lock. Fast re-acquisition (3 minutes to within 10 ppb) reduces the exposure window.
| Class | Holdover (24 h, 25 °C) | Typical Use |
|---|---|---|
| TCXO-based | ±1–5 ms | Consumer GPS, simple sync |
| Low-cost OCXO (KDO5/9/11) | ±0.1–1 μs | Cost-sensitive base stations |
| High-performance OCXO (KDO27/65) | ±0.1–1.5 μs | PTP grandmasters, PMU, financial |
| CSAC (KCSA35) | ≤5 μs over years | GNSS-denied, portable reference |
| CPT (KCPTA50) | ≤1 μs over 24 h, ±5E-11 over temp | Outdoor / wide-temp disciplined |
Wenn Ihre Anwendung Submikrosekunden-Holdover über einen weiten Temperaturbereich erfordert (Außenschrank, Fahrzeug, Luftplattform), verlassen Sie sich nicht auf die 25-°C-Spezifikation im Datenblatt. Fragen Sie den Hersteller nach der Holdover-Zahl über den tatsächlichen Temperaturbereich, den Sie sehen werden. Die KCCS-KDO27-Serie ist mit ±1,5 μs/24 h bei Konstanttemperatur spezifiziert; über -40 °C bis +85 °C ändert sich die Zahl, und wir können die Worst-Case-Angabe auf Wunsch bereitstellen.
For truly unattended operation where GNSS might be unavailable for days (underground, ocean bottom, indoor testing), a CSAC or CPT clock replaces the OCXO entirely. Their holdover is not temperature-dependent in the same way, and they do not need an oven.
Tell us your holdover window, temperature range and power budget — we will spec the right KDO series or atomic clock.
Angebot anfordernUnser Technikteam hilft Ihnen bei der Auswahl des optimalen Oszillators.