壓控晶體振蕩器VCXO的選擇

有源晶體振蕩器主要分為普通晶體振蕩器，差分輸出晶體振蕩器，溫補振蕩器，壓控振蕩器，恒溫振蕩器等晶體振蕩器，而從使用數(shù)量來看普通振蕩器CXO（PXO）和溫補振蕩器TCXO最多，一個代表通用型，一個代表頻率高精度型；而壓控晶體振蕩器VCXO和恒溫晶體振蕩器OCXO市場需求相對較少，但是從選型難易程度看，恒溫晶體振蕩器雖然代表著更高精度和技術(shù)要求，很多指標都要求從設計上已經(jīng)達到最好，所以在選擇上相對簡單，而壓控晶體振蕩器VCXO它牽涉到更多的性能指標，不同性能指標其用法及成本均有很大的差異，所以在這里對壓控晶振VCXO的正確選型上進行介紹。

壓控晶體振蕩器縮寫為VCXO，其工作原理為通過紅外加控制電壓使振蕩頻率可變。VCXO主要由石英諧振器、變?nèi)?a target="_blank">二極管和振蕩電路組成，其工作原理是通過控制電壓來改變變?nèi)荻O管的電容，從而“牽引”石英諧振器的頻率，以達到頻率調(diào)制的目的。VCXO大多用于鎖相技術(shù)、頻率負反饋系統(tǒng)及頻率調(diào)制，已是通信機、移動電話、尋呼機、全球定位系統(tǒng)（GPS）等眾多電子應用系統(tǒng)必不可少的關(guān)鍵部件。

第二， 頻率穩(wěn)定度要求。VCXO振蕩頻率在工作溫度內(nèi)是穩(wěn)定的。當我們對VCXO進行調(diào)諧時，振蕩頻率會發(fā)生改變；但偏離標稱頻率的各個頻率值在工作溫度范圍內(nèi)同樣是穩(wěn)定的。但是對于一個給定的頻率而言，頻率穩(wěn)定度要求越高，要得到大范圍的牽引度就越困難。采用全硅MEMS不能獲得良好的頻率穩(wěn)定度。這是因為硅存在顫動噪聲和相位噪聲所致。VCXO采用了石英晶體，頻率異常穩(wěn)定，是目前最好的頻率控制器件。

第三。 電壓調(diào)諧與頻率變化的關(guān)系。VCXO的頻率偏移值同加在其調(diào)諧電路上的控制電壓的大小有關(guān)。VCXO標稱頻率對應的調(diào)諧電壓規(guī)定為VCC（電源電壓）的一半。VCC為5V的VCXO，控制電壓為2.5V時就產(chǎn)生中心頻率。控制電壓為（0.5～4.5）V的VCXO，其頻率變化曲線的斜率為正。也就是說，當控制電壓從2.5V上升為4.5V時，振蕩器的頻率將增大；當控制電壓從2.5V降為0.5V時，振蕩器的頻率將減小。

第四．相位噪聲和調(diào)制。一切振蕩器都有一些振幅調(diào)制噪聲和相位調(diào)制噪聲。VCXO的相位噪聲要受振蕩器電路結(jié)構(gòu)和石英晶體的影響。VCXO電源的瞬態(tài)過程或波紋產(chǎn)生的調(diào)制還會使它的相位噪聲性能惡化。相位噪聲是根據(jù)頻率相對于中心頻率的偏移量來界定的，用單位dBc/Hz表示。鎖相環(huán)電路使用的大多數(shù)VCXO器件必須具有良好的相位噪聲特性。如果應用上對相應噪聲有嚴格要求，選用VCXO時就一定要規(guī)定相位噪聲允許的范圍。

第五．線性度。VCXO振蕩頻率隨控制電壓變化的函數(shù)關(guān)系是非線性的。設計優(yōu)良的VCXO，其頻率與控制電 壓的函數(shù)曲線接近直線，偏離直線的范圍控制在10％以內(nèi)。一般來說，VCXO的牽引度越大，它的線性度就越差。

第六。 絕對牽引范圍與標稱振蕩頻率偏移的關(guān)系。 在工業(yè)上，定義VCXO牽引度的方法有兩種。一種方法叫做絕對牽引范圍（APR）。這種方法定義的牽引度考慮了VCXO各相關(guān)因素產(chǎn)生的所有頻率變化，因而給出的是總的牽引范圍。簡言之，APR定義的牽引度等于VCXO相對于標稱振蕩頻率的頻移同穩(wěn)定性、電壓變化、負載變化和老化特性等因素引起的頻率變化之和。定義VCXO牽引度的第二種方法僅僅考慮相對于標稱振蕩頻率的頻率偏移。這種方法就沒有考慮總體穩(wěn)定性或老化特性的影響。所以我們在確定牽引范圍時，必須要指定清楚。

第七。 價格因素。 VCXO采用基頻晶體來獲得要求的牽引度值。當頻率超過30MHz后，基頻晶片制造難度加大，隨著頻率的增加，晶體變得越來越薄，制造過程中的操作也更加困難。所以工作頻率選擇越高價格也就越高。

第八。 工作電壓， 工作電壓的越低，控制電壓值也將越小，所以較低的控制電壓很難獲得大范圍的牽引度。

第九。 輸出模式， VCXO可提供多種輸出模式，如TTL、CMOS，PECL，LVDS等輸出，所以選型時一定要說明白輸出方式。

這次介紹就講到這里為止，下面我們再給大家介紹一下恒溫晶體振蕩器OCXO。