VCXO压控晶体振荡器选型知识

 有源晶体振荡器主要分为普通晶体振荡器，差分输出晶体振荡器，温补振荡器，压控振荡器，恒温振荡器等晶体振荡器，而从使用数量来看普通振荡器CXO(PXO)和温补振荡器TCXO最多，一个代表通用型，一个代表频率高精度型；而压控晶体振荡器VCXO和恒温晶体振荡器OCXO市场需求相对较少，但是从选型难易程度看，恒温晶体振荡器虽然代表着更高精度和技术要求，很多指标都要求从设计上已经达到最好，所以在选择上相对简单，而压控晶体振荡器VCXO它牵涉到更多的性能指标，不同性能指标其用法及成本均有很大的差异，所以在这里对压控晶振VCXO的正确选型上进行介绍。

第一，压控晶体振荡器缩写为VCXO，其工作原理为通过外加控制电压使振荡频率可变。VCXO主要由石英谐振器、变容二极管和振荡电路组成，其工作原理是通过控制电压来改变变容二极管的电容，从而“牵引”石英谐振器的频率，以达到频率调制的目的。VCXO大多用于锁相技术、频率负反馈系统及频率调制，已是通信机、移动电话、寻呼机、全球定位系统（GPS）等众多电子应用系统必不可少的关键部件。

第二， 频率稳定度要求。VCXO振荡频率在工作温度内是稳定的。当我们对VCXO进行调谐时，振荡频率会发生改变；但偏离标称频率的各个频率值在工作温度范围内同样是稳定的。但是对于一个给定的频率而言，频率稳定度要求越高，要得到大范围的牵引度就越困难。采用全硅MEMS不能获得良好的频率稳定度。这是因为硅存在颤动噪声和相位噪声所致。VCXO采用了石英晶体，频率异常稳定，是目前最好的频率控制器件。

第三. 电压调谐与频率变化的关系。VCXO的频率偏移值同加在其调谐电路上的控制电压的大小有关。VCXO标称频率对应的调谐电压规定为VCC（电源电压）的一半。VCC为5V的VCXO，控制电压为2.5V时就产生中心频率。控制电压为（0.5～4.5）V的VCXO，其频率变化曲线的斜率为正。也就是说，当控制电压从2.5V上升为4.5V时，振荡器的频率将增大；当控制电压从2.5V降为0.5V时，振荡器的频率将减小。

第四．相位噪声和调制。一切振荡器都有一些振幅调制噪声和相位调制噪声。VCXO的相位噪声要受振荡器电路结构和石英晶体的影响。VCXO电源的瞬态过程或波纹产生的调制还会使它的相位噪声性能恶化。相位噪声是根据频率相对于中心频率的偏移量来界定的，用单位dBc/Hz表示。锁相环电路使用的大多数VCXO器件必须具有良好的相位噪声特性。如果应用上对相应噪声有严格要求，选用VCXO时就一定要规定相位噪声允许的范围。

第五．线性度。VCXO振荡频率随控制电压变化的函数关系是非线性的。设计优良的VCXO，其频率与控制电 压的函数曲线接近直线，偏离直线的范围控制在10％以内。一般来说，VCXO的牵引度越大，它的线性度就越差。

第六. 绝对牵引范围与标称振荡频率偏移的关系. 在工业上，定义VCXO牵引度的方法有两种。一种方法叫做绝对牵引范围（APR）。这种方法定义的牵引度考虑了VCXO各相关因素产生的所有频率变化，因而给出的是总的牵引范围。简言之，APR定义的牵引度等于VCXO相对于标称振荡频率的频移同稳定性、电压变化、负载变化和老化特性等因素引起的频率变化之和。定义VCXO牵引度的第二种方法仅仅考虑相对于标称振荡频率的频率偏移。这种方法就没有考虑总体稳定性或老化特性的影响。所以我们在确定牵引范围时,必须要指定清楚.

第七. 价格因素. VCXO采用基频晶体来获得要求的牵引度值。当频率超过30MHz后，基频晶片制造难度加大,随着频率的增加，晶体变得越来越薄，制造过程中的操作也更加困难。所以工作频率选择越高价格也就越高.

第八. 工作电压, 工作电压的越低，控制电压值也将越小,所以较低的控制电压很难获得大范围的牵引度。

第九. 输出模式, VCXO可提供多种输出模式,如TTL、CMOS,PECL,LVDS等输出,所以选型时一定要说明白输出方式.