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压控晶体振荡器


压控晶振的工作原理主要是通过控制电压来改变变容二极管的电容,牵引石英晶体谐振器的频率,从而达到调制频率的目的。压控晶体振荡器的构成主要是石英晶体谐振器、振荡电路以及变容二极管组成。
压控晶体振荡器一般用于锁相技术、频率负反馈调制的目的。在各种通讯通信装置上已是广泛地应用。如手机晶振使用、具有定位系统的导航仪(GPS)晶振、电话机晶振等。它已成为相关电子产品必不可少的关键元器件。
相位噪声和调制
相位调制噪声和振幅调制噪声这两种噪声是所有振荡器都必须具备的。石英晶体振荡器的电路结构和石英晶体影响着压控晶体振荡器的相位噪声。相位噪声(dBc/Hz)是根据频率相对于中心频率的偏移量来界定的。由相位噪声频率在既定带宽内得出的积分可以测算出相位噪声的均方根值。压控晶体振荡器的瞬态过程以及产生波纹的调制还会使VCXO的相位噪声性能恶化。现在使用锁相环电路技术使大多数压控晶体振荡器需要具备良好的相位噪声特性。只有在对相位噪声有特殊要求的电子产品,才能在选用压控晶体振荡器时严格按照要求制定相应的噪声。
线性度
品质优良的压控晶振,它的频率和控制电压的函数曲线更接近直线,一般直线的范围控制在±10%以内。压控晶振的振荡频率随着控制电压变化的函数呈非线性。在大多数情况下,压控晶体振荡器受的牵引度越大,VCXO的线性度就更差。大部分VCXO的控制电压和振荡频率的函数曲线都是单调而且具有正斜率。所以,牵引度是由控制电压的变化而产生相应变化的。
控制电压端口的输入阻抗和调制带宽
由于压控晶振的体积空间过于狭小,所以生产时不能在压控晶体振荡器输入端口采取充分的滤波措施来改进VCXO的调制带宽和噪声性能。当以10KHZ的速率进行调制时,压控晶振的控制电压端口的输入阻抗通常在50KΩ以上。当调制频率超过了20KHZ,压控晶体振荡器的输出信号中可能会出现寄生响应。
优良牵引范围和标称振荡频率偏移的关系
在工业使用中,压控晶体振荡器牵引方式可以有两种方法来定义:其中一种叫优良牵引范围(APR),另外一种是仅考虑相对于标称振荡频率的频率偏移。**种方法的牵引度考虑了压控晶振的内部相关因素产生的所有频率变化,,而第二种方法就没有考虑老化特性和总体稳定性的影响。由APR定义的牵引度由电压变化、老化特性、负载变化和相对于标称振荡频率的频移同稳定性等因素引起的频率变化之和。当一个APR为±100×10-6的压控晶振,它所追踪的源信号在各种规定的工作条件下具有的*大频率偏移将为±100×10-6
频率和价格的关系
压控晶振一般在30MHz以下的频率都会运用标准原形晶体设计。大于30MHz的频率,标准基模晶体就很难制造。30MHz以上的频率基模采取反向台面晶体。因为,随着频率的增加,晶体会更加薄,导致制作过程的操作更加困难。因为反向台面晶体在加工技术上比传统的制作工业更加复杂,所以反向台面频率的压控晶振加工损耗更大。由于采用台面晶体的制作的高频率压控晶体振荡器(VCXO)工艺更加复杂,所以30MHz以上的高频率压控晶振价格更高。
压控晶振可提供多种集成电路要求的多种输出模式。具体的输出模式要根据设计人员需求的实际要求,如TTL、ECL、CMOS等集中输出模式都可以选择。
压控晶体振荡器的工作电压误差通常随同器件的*大电流或额定电流一起同时规定。电源电压越降低,控制电压值也随之减小。
波形要求
现有的VCXO可满足TTL、ECL、CMOS等集成电路的波形参数要求。还对上升时间、下降时间、逻辑电平、对称性等波形参数作了规定。当对上升、下降时间和对成型有十分严格的要求时,要注意基准电平的高低和负载的大小。以免造成参数偏差导致损失。
压控晶体振荡器的选型
  首先,设计师要懂得根据具体应用场合来选择压控晶振。当需要通过外加控制电压来对振荡器的频率做小范围的谐调时,那就应该选择压控晶振器件。我们称振荡器谐调(Pullability),即牵引度。压控晶体振荡器的牵引度的经典典型值是±50×10-6~±200×10-6,如果设计员要得到这种范围的牵引度,外观设计上必须采用大尺寸晶体(直接0.25’’~0.35’’。想得到大范围的牵引度,VCXO的晶体应该是基模晶体。
 石英晶体压控晶体振荡器,其振荡频率在工作温度内是稳定的。如果需要对压控晶振进行调谐,振荡频率会发生改变。但偏离标准频率的个个频率值在工作温度范围内同样是稳定的。如果给定一个频率时,频率的稳定度越高,得到大范围的牵引度就越困难。如果出现牵引困难时,可采用硅解决方案。因为硅的颤动噪声和相位噪声所致。目前,市场上所出现的压控晶振都采用了石英晶体,频率相当稳定。它也是目前为止*优良的一款频率控制器件。
压控晶振(VCXO)的发展
 随着现代化无线通信、电子产品设备愈趋向便携式发展,对压控晶体振荡器的要求也越来越高。目前,深圳市晶光华电子有限公司提供的压控晶体振荡器能够达到高频、高性能、频率范围宽、频率稳定、牵引误差小、线性度好、噪声低和封装尺寸小等产品特性。极大限度地满足了众多客户的需求。我们将再接再厉,开发生产更高水平的产品来满足日益增长的市场需求。

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