VCXO压控晶体振荡器选型知识

2017-09-20

 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,其工作原理为通过红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.

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