通信專用振蕩器分類與基本操作
來源：http://www.ytxiaoping.cn 作者：金洛鑫電子 2019年03月20
不管是工作還是生活都需要與他人聯系和溝通，而做為最重要的溝通工具—通信設備，這十幾年來一直都是各國工程師和技術人才研究的對象。智能手機，5G通信系統，電話機，船舶飛機呼救機，對講機等都是常用到的通信用品，但都有一個共同點，就是需要用到一顆高端高性能的石英晶體振蕩器。而且可用的類型有很多種，例如SPXO振蕩器，TCXO晶振，OCXO晶振，VCXO晶振，VC-TCXO晶振，LVDS晶振，LV-PECL晶振和MEMS可編程振蕩器等，不同的產品要求使用的振蕩器不一定一樣。
振蕩器是許多依賴于精確時間測量和協調的電子和通信系統的核心。它們用于穩定時頻發生器，后者又為電子通信和導航系統提供載波和導頻信號。振蕩器還提供數據處理設備使用的時鐘信號，以及其他專用系統的參考信號。Oscillator輸出頻率所需的精度和穩定性取決于應用，在簡單微處理器時鐘的情況下，從大約1000PPM到需要非常精確頻率控制的應用的小于5PPM。在本文中，我們將探討通信應用中使用的基本振蕩器操作和振蕩器類型。
基本振蕩器操作：
從根本上說，振蕩器由兩部分組成：放大器部分和包含相位校正網絡的反饋部分。
圖1.0-基本振蕩器配置
要使振蕩器啟動和運行，必須滿足兩個條件：（1），電路周圍的增益必須大于1;（2），離開相位校正網絡的信號必須與施加到放大器網絡的信號同相。當SPXO晶振電路首次通電時，電路中唯一的“信號”是電噪聲。在滿足振蕩相位要求的頻率下，該噪聲的分量以增加的幅度傳播通過放大器和反饋部分。重復該過程，直到相位校正信號的增益足以進行穩態振蕩。確切的振蕩頻率取決于相位條件，即相位必須等于2npi.gif-872字節，其中n=0,1,2,3。
由于信號相位的變化，振蕩器的頻率從一個時刻變化到下一個時刻。這種變化可能發生在振蕩器的任何或所有部分中，并且必須被校正以維持特定頻率。理論上，可以在振蕩器電路內的所有各種系統中結合一些相位校正裝置。然而，這種方法成本高并且會增加石英振蕩器封裝的尺寸。更常見的方法是僅依賴于相位校正網絡。雖然有幾種方法可以校正相位，但石英晶體已被證明是優越的。隨著相位的變化，石英晶體的電抗發生顯著變化，振蕩器電路中的所有其他元件可被認為是恒定且不變的。
振蕩器的類型：
振蕩器類型和設計的可能性幾乎是無限的;事實上，晶體控制振蕩器有多種類型和尺寸可供選擇，采用許多不同的電路設計。但是，就本文而言，晶體控制振蕩器可分為四大類：
簡單封裝晶體振蕩器（SPXO）通常用作微處理器的時鐘設備。這些在汽車應用中也很常見，它們用于為新車輛中使用的各種計算機控制功能提供時鐘信號。SPXO能夠提供10-5到10-4的頻率精度。它們通常以1MHz至100MHz的標準頻率提供，頻率穩定性為100PPM。SPXO沒有采用任何方法來最小化溫度對器件輸出頻率的影響。然而，它們的低成本使其成為包括大多數計算機在內的應用的理想選擇，其中溫度變化最小或者不需要更高的精度和穩定性。
SPXO具有廣泛的輸出功能。它們有引腳和SMD兩種配置;它們的尺寸范圍從21mmx14mmx6mm到5mmx3.2mmx1.5mm。壓控晶體振蕩器（VCXO）通常用于PLL（鎖相環）應用。它們提供了一種在窄范圍內控制輸出頻率的方法，通常通過使用變容二極管作為調諧電容器。VCXO晶振采用尺寸為14mmx10mmx3mm的封裝，采用通孔和SMD配置。VCXO提供的頻率精度為10-6到10-5。頻率范圍通常為1MHz至30MHz。這些是緊公差振蕩器，其頻率穩定性為PP50PPM，頻率可拉性為100PPM。VCXO可用于HCMOS和TTL輸出，其相位噪聲通常為-125至-130dBc/Hz。
溫度控制晶體振蕩器（TCXO）用于便攜式電話，蜂窩電話，通信設備，蜂窩無線電以及航空航天和雙向無線電通信。由于它們具有低電壓（3.0VDC格式），因此TCXO非常適用于手持式電池供電的通信設備。這些振蕩器可以根據溫度的影響校正輸出頻率。溫度補償通常由調節可變電容器的溫度感測裝置實現，結果是在振蕩器的設計范圍內的任何溫度下，輸出頻率保持幾乎恒定。TCXO可提供電壓控制和溫度補償;兩者都包含在內，稱為VCTCXO（壓控溫度補償振蕩器）。
TCXO的頻率精度大約為10-7到10-6;可用頻率范圍為1MHz至60MHz。溫補晶振通常具有較高的頻率穩定性，從PP1PPM到2.5PPM。它們有通孔或SMD配置;封裝尺寸范圍從30mmx30mmx15mm到11.4mmx9.6mmx3.9mm。
烤箱控制晶體振蕩器（OCXO）通常用于導航系統中作為定時控制設備，也用作精確頻率標準。這些器件包括一個將晶體保持在恒定溫度的烤箱，或一個容納晶體和振蕩器電路的溫度調節室。通過將頻率控制元件保持在穩定溫度，消除了環境溫度變化的影響。當用于精密無線電應用中的頻率控制時，OCXO非常出色;然而，它們很昂貴，消耗大量電力，而且可能非常大。
OCXO晶振能夠產生大約10-10到10-8的頻率精度，對于某些特殊應用，甚至更緊湊。它們還提供所有振蕩器類型的最嚴格的頻率穩定性。但是，OCXO是特殊項目，大多數頻率控制產品供應商一般都不提供。
雖然振蕩器的類型有很多種，不過一般沒有特殊的要求的話，大致上是只有TCXO，VCXO，OCXO和SPXO這四種，而且這些種類的振蕩器基本設計和操作都可以根據要求修改和匹配。26M溫補晶振是對講機和其他通信設備最常用的一種，一般來說成本不會很高，不同品牌價格也不相同，詳細的資料或要詢價問貨，歡迎聯系金洛鑫電子：0755-27837162！
振蕩器是許多依賴于精確時間測量和協調的電子和通信系統的核心。它們用于穩定時頻發生器，后者又為電子通信和導航系統提供載波和導頻信號。振蕩器還提供數據處理設備使用的時鐘信號，以及其他專用系統的參考信號。Oscillator輸出頻率所需的精度和穩定性取決于應用，在簡單微處理器時鐘的情況下，從大約1000PPM到需要非常精確頻率控制的應用的小于5PPM。在本文中，我們將探討通信應用中使用的基本振蕩器操作和振蕩器類型。
基本振蕩器操作：
從根本上說，振蕩器由兩部分組成：放大器部分和包含相位校正網絡的反饋部分。
圖1.0-基本振蕩器配置
由于信號相位的變化，振蕩器的頻率從一個時刻變化到下一個時刻。這種變化可能發生在振蕩器的任何或所有部分中，并且必須被校正以維持特定頻率。理論上，可以在振蕩器電路內的所有各種系統中結合一些相位校正裝置。然而，這種方法成本高并且會增加石英振蕩器封裝的尺寸。更常見的方法是僅依賴于相位校正網絡。雖然有幾種方法可以校正相位，但石英晶體已被證明是優越的。隨著相位的變化，石英晶體的電抗發生顯著變化，振蕩器電路中的所有其他元件可被認為是恒定且不變的。
振蕩器的類型：
振蕩器類型和設計的可能性幾乎是無限的;事實上，晶體控制振蕩器有多種類型和尺寸可供選擇，采用許多不同的電路設計。但是，就本文而言，晶體控制振蕩器可分為四大類：
簡單封裝晶體振蕩器（SPXO）通常用作微處理器的時鐘設備。這些在汽車應用中也很常見，它們用于為新車輛中使用的各種計算機控制功能提供時鐘信號。SPXO能夠提供10-5到10-4的頻率精度。它們通常以1MHz至100MHz的標準頻率提供，頻率穩定性為100PPM。SPXO沒有采用任何方法來最小化溫度對器件輸出頻率的影響。然而，它們的低成本使其成為包括大多數計算機在內的應用的理想選擇，其中溫度變化最小或者不需要更高的精度和穩定性。
SPXO具有廣泛的輸出功能。它們有引腳和SMD兩種配置;它們的尺寸范圍從21mmx14mmx6mm到5mmx3.2mmx1.5mm。壓控晶體振蕩器（VCXO）通常用于PLL（鎖相環）應用。它們提供了一種在窄范圍內控制輸出頻率的方法，通常通過使用變容二極管作為調諧電容器。VCXO晶振采用尺寸為14mmx10mmx3mm的封裝，采用通孔和SMD配置。VCXO提供的頻率精度為10-6到10-5。頻率范圍通常為1MHz至30MHz。這些是緊公差振蕩器，其頻率穩定性為PP50PPM，頻率可拉性為100PPM。VCXO可用于HCMOS和TTL輸出，其相位噪聲通常為-125至-130dBc/Hz。
溫度控制晶體振蕩器（TCXO）用于便攜式電話，蜂窩電話，通信設備，蜂窩無線電以及航空航天和雙向無線電通信。由于它們具有低電壓（3.0VDC格式），因此TCXO非常適用于手持式電池供電的通信設備。這些振蕩器可以根據溫度的影響校正輸出頻率。溫度補償通常由調節可變電容器的溫度感測裝置實現，結果是在振蕩器的設計范圍內的任何溫度下，輸出頻率保持幾乎恒定。TCXO可提供電壓控制和溫度補償;兩者都包含在內，稱為VCTCXO（壓控溫度補償振蕩器）。
TCXO的頻率精度大約為10-7到10-6;可用頻率范圍為1MHz至60MHz。溫補晶振通常具有較高的頻率穩定性，從PP1PPM到2.5PPM。它們有通孔或SMD配置;封裝尺寸范圍從30mmx30mmx15mm到11.4mmx9.6mmx3.9mm。
烤箱控制晶體振蕩器（OCXO）通常用于導航系統中作為定時控制設備，也用作精確頻率標準。這些器件包括一個將晶體保持在恒定溫度的烤箱，或一個容納晶體和振蕩器電路的溫度調節室。通過將頻率控制元件保持在穩定溫度，消除了環境溫度變化的影響。當用于精密無線電應用中的頻率控制時，OCXO非常出色;然而，它們很昂貴，消耗大量電力，而且可能非常大。
OCXO晶振能夠產生大約10-10到10-8的頻率精度，對于某些特殊應用，甚至更緊湊。它們還提供所有振蕩器類型的最嚴格的頻率穩定性。但是，OCXO是特殊項目，大多數頻率控制產品供應商一般都不提供。
雖然振蕩器的類型有很多種，不過一般沒有特殊的要求的話，大致上是只有TCXO，VCXO，OCXO和SPXO這四種，而且這些種類的振蕩器基本設計和操作都可以根據要求修改和匹配。26M溫補晶振是對講機和其他通信設備最常用的一種，一般來說成本不會很高，不同品牌價格也不相同，詳細的資料或要詢價問貨，歡迎聯系金洛鑫電子：0755-27837162！
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