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.
Удержание — это точность хода генератора после потери внешнего эталона (GNSS 1PPS, PTP или других мастер-часов). Внутренний генератор продолжает работать самостоятельно, но его частота дрейфует из-за изменений температуры, старения и собственного шума. Накопленная временная ошибка растёт со временем.
В даташитах удержание обычно приводится как максимальная временная ошибка за заданное окно, например « ±1,5 мкс за 24 часа ». Это не одно число — это наихудшая накопленная ошибка при заданных условиях (постоянная температура или наихудший температурный диапазон).
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 |
Если вашему приложению нужно субмикросекундное удержание в широком температурном диапазоне (уличный шкаф, автомобиль, бортовая платформа), не полагайтесь на спецификацию при 25 °C из даташита. Запросите у производителя число удержания для реального диапазона температур, который вы увидите. Серия KCCS KDO27 специфицирована при ±1,5 мкс/24 ч при постоянной температуре; в диапазоне -40…+85 °C число меняется, и мы по запросу предоставляем наихудшее значение.
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.
Запросить КПНаша команда поможет выбрать оптимальный генератор.