VCXO Oscillator的內(nèi)部應(yīng)用程序及性能
來源：http://www.ytxiaoping.cn 作者：金洛鑫電子 2019年05月15
近年來VCXO Oscillator的應(yīng)用次數(shù)愈加頻率，這是一種電壓控制型的有源晶振，穩(wěn)定性高，功耗低，低相位抖動(dòng)，部分型號還具有差分信號輸出功能。可以說是比較高端的頻率元件了，應(yīng)用在中高端產(chǎn)品身上可發(fā)揮優(yōu)良的效果。VCXO晶振的頻率范圍一般比較高，一般客戶采購100M和以上的頻點(diǎn)，常用的幾種頻率是100.000MHz，125.000MHz，156.250MHz等。
您的應(yīng)用是否需要超穩(wěn)定的頻率源？如何微調(diào)頻率源的能力？聽起來像壓控晶體振蕩器（VCXO）可能是您的特定需求的絕佳選擇！通過使用晶體振蕩器作為VCXO中電路的基礎(chǔ)，可以保持高水平的頻率穩(wěn)定性和低水平的相位噪聲，同時(shí)仍能夠在很小的范圍內(nèi)控制頻率。在這篇文章中，您將學(xué)習(xí)VCXO的所有必要基礎(chǔ)知識(shí)，它們?nèi)绾喂ぷ鳎约八鼈儗μ囟☉?yīng)用程序如此強(qiáng)大的原因。
探索VCXO電路：
VCXO的基本電路包括一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)石英晶體振蕩器，但有一個(gè)電子裝置可以稍微調(diào)諧或“拉”頻率。這幾乎總是使用變?nèi)荻O管或變?nèi)荻O管來實(shí)現(xiàn)。在大多數(shù)VCXO中，一對背對背二極管放置在晶體上。反向偏壓施加到二極管的陽極，然后二極管充當(dāng)晶體上的可變電容器。在大多數(shù)情況下，使用Colpitts振蕩器電路。
可以拉動(dòng)晶體頻率的量取決于多種因素，包括施加的電容水平，電路條件本身和晶體。然而，頻率不能拉得太遠(yuǎn)，因?yàn)榫w的活性隨著晶體上的電容水平的增加而降低。如果需要將VCXO拉大范圍，則可以將電感器并入電路中。
VCXO表現(xiàn)：優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
使用這種方法，VCXO頻率變化約為35至50ppm/伏的數(shù)字相當(dāng)容易實(shí)現(xiàn)，具有這些數(shù)字的VCXO非常常見。當(dāng)然，可以拉動(dòng)VCXO的頻率的事實(shí)降低了Oscillator電路的整體性能。振蕩器的相位噪聲性能降低，因?yàn)橹C振器的有效Q顯著降低。另外，頻率穩(wěn)定性不太好。
VCXO的主要問題之一是溫度漂移。由于這在電壓控制范圍內(nèi)變化，因此無法針對所有級別的控制電壓進(jìn)行優(yōu)化，最終設(shè)計(jì)是折衷方案。在沒有其他形式的溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下使用時(shí)，它們可能比其他形式的晶體振蕩器漂移更多。
VCXO應(yīng)用程序：
VCXO用于許多應(yīng)用程序。它們用于TCXO溫補(bǔ)晶振，其中溫度補(bǔ)償電壓施加到VCXO的控制端子。通過這種方式可以顯著降低漂移，但性能仍然不如完整的Oven Controlled Crystal Oscillator。在另一個(gè)應(yīng)用中，VCXO經(jīng)常出現(xiàn)在窄帶鎖相環(huán)中，其中只需要少量的頻率變化。
指定VCXO的因素：
許多VCXO是作為這些項(xiàng)目的專業(yè)供應(yīng)商提供的模塊訂購的。必須正確指定它們才能獲得所需的產(chǎn)品。指定VCXO時(shí)，通常需要以下參數(shù)：
頻率：對于頻率超過1.0MHz且低于此頻率的頻率，通常以MHz為單位。還需要將其指定為正確的小數(shù)位數(shù)，以使制造商能夠確定所需的所需頻率。有關(guān)正確的數(shù)字，請參閱制造商詳細(xì)信息-通常為六位或七位有效數(shù)字。
輸出：許多應(yīng)用程序都需要VCXO晶振。有些可能被起訴以驅(qū)動(dòng)不同形式的邏輯，而其他可能是模擬應(yīng)用所需要的。的輸出要求是整個(gè)說明書中的一個(gè)重要因素。
頻率穩(wěn)定性：即使VCXO是可變的，仍然需要指定基本的頻率穩(wěn)定性。通常，這是在室溫，20°C和電壓控制點(diǎn)設(shè)置為其中心值的情況下完成的。頻率穩(wěn)定性用于在工作溫度范圍內(nèi)操作。該值以百萬分率ppm表示。標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性規(guī)格通常為±25ppm，±50ppm和±100ppm。
電源電壓：必須指定電源電壓，以確保其在預(yù)期的設(shè)備內(nèi)運(yùn)行。理想情況下，它應(yīng)該能夠在預(yù)期的供應(yīng)容差之外運(yùn)行，這樣任何輕微的不匹配都不會(huì)引起問題。
工作溫度范圍：大多數(shù)裝置具有可在其上工作的溫度工作范圍。因此，有必要為VCXO振蕩器指定范圍。主要有三個(gè)范圍：1、0-70°C-通常稱為商業(yè)溫度范圍。在辦公室或?qū)嶒?yàn)室環(huán)境中操作通常是令人滿意的。2、-10-+70°C-溫度范圍可能波動(dòng)較大的工業(yè)范圍。3、-40-+85°C-接近軍事范圍（通常為-40至+125°C），需要更大的溫度范圍。例如，可以在外部使用的設(shè)備。
注意：設(shè)備中的溫度通常會(huì)升高。這意味著組件將在遠(yuǎn)高于環(huán)境外部溫度的情況下運(yùn)行。在確定可能需要的溫度范圍時(shí)必須考慮到這一點(diǎn)。
可推動(dòng)性：可牽引性是VCXO壓控晶體振蕩器在控制電壓的給定變化下可以被拉動(dòng)的頻率范圍。對于給定電壓，它以百萬分率ppm表示。正如預(yù)期的那樣，大的可牽引性數(shù)字可以提供更大的調(diào)諧范圍，但VCXO將提供更小的可牽引性，從而提供更高的穩(wěn)定性和更低的相位噪聲。
封裝：由于VCXO晶振有多種形式，因此需要指定封裝，并且可以提供從通孔安裝到表面貼裝的各種選項(xiàng)。此外，諸如帶和卷軸之類的選項(xiàng)通常可用于使用自動(dòng)化制造機(jī)械的大規(guī)模制造。
您的應(yīng)用是否需要超穩(wěn)定的頻率源？如何微調(diào)頻率源的能力？聽起來像壓控晶體振蕩器（VCXO）可能是您的特定需求的絕佳選擇！通過使用晶體振蕩器作為VCXO中電路的基礎(chǔ)，可以保持高水平的頻率穩(wěn)定性和低水平的相位噪聲，同時(shí)仍能夠在很小的范圍內(nèi)控制頻率。在這篇文章中，您將學(xué)習(xí)VCXO的所有必要基礎(chǔ)知識(shí)，它們?nèi)绾喂ぷ鳎约八鼈儗μ囟☉?yīng)用程序如此強(qiáng)大的原因。
VCXO的基本電路包括一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)石英晶體振蕩器，但有一個(gè)電子裝置可以稍微調(diào)諧或“拉”頻率。這幾乎總是使用變?nèi)荻O管或變?nèi)荻O管來實(shí)現(xiàn)。在大多數(shù)VCXO中，一對背對背二極管放置在晶體上。反向偏壓施加到二極管的陽極，然后二極管充當(dāng)晶體上的可變電容器。在大多數(shù)情況下，使用Colpitts振蕩器電路。
可以拉動(dòng)晶體頻率的量取決于多種因素，包括施加的電容水平，電路條件本身和晶體。然而，頻率不能拉得太遠(yuǎn)，因?yàn)榫w的活性隨著晶體上的電容水平的增加而降低。如果需要將VCXO拉大范圍，則可以將電感器并入電路中。
VCXO表現(xiàn)：優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
使用這種方法，VCXO頻率變化約為35至50ppm/伏的數(shù)字相當(dāng)容易實(shí)現(xiàn)，具有這些數(shù)字的VCXO非常常見。當(dāng)然，可以拉動(dòng)VCXO的頻率的事實(shí)降低了Oscillator電路的整體性能。振蕩器的相位噪聲性能降低，因?yàn)橹C振器的有效Q顯著降低。另外，頻率穩(wěn)定性不太好。
VCXO的主要問題之一是溫度漂移。由于這在電壓控制范圍內(nèi)變化，因此無法針對所有級別的控制電壓進(jìn)行優(yōu)化，最終設(shè)計(jì)是折衷方案。在沒有其他形式的溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下使用時(shí)，它們可能比其他形式的晶體振蕩器漂移更多。
VCXO應(yīng)用程序：
VCXO用于許多應(yīng)用程序。它們用于TCXO溫補(bǔ)晶振，其中溫度補(bǔ)償電壓施加到VCXO的控制端子。通過這種方式可以顯著降低漂移，但性能仍然不如完整的Oven Controlled Crystal Oscillator。在另一個(gè)應(yīng)用中，VCXO經(jīng)常出現(xiàn)在窄帶鎖相環(huán)中，其中只需要少量的頻率變化。
指定VCXO的因素：
許多VCXO是作為這些項(xiàng)目的專業(yè)供應(yīng)商提供的模塊訂購的。必須正確指定它們才能獲得所需的產(chǎn)品。指定VCXO時(shí)，通常需要以下參數(shù)：
頻率：對于頻率超過1.0MHz且低于此頻率的頻率，通常以MHz為單位。還需要將其指定為正確的小數(shù)位數(shù)，以使制造商能夠確定所需的所需頻率。有關(guān)正確的數(shù)字，請參閱制造商詳細(xì)信息-通常為六位或七位有效數(shù)字。
輸出：許多應(yīng)用程序都需要VCXO晶振。有些可能被起訴以驅(qū)動(dòng)不同形式的邏輯，而其他可能是模擬應(yīng)用所需要的。的輸出要求是整個(gè)說明書中的一個(gè)重要因素。
頻率穩(wěn)定性：即使VCXO是可變的，仍然需要指定基本的頻率穩(wěn)定性。通常，這是在室溫，20°C和電壓控制點(diǎn)設(shè)置為其中心值的情況下完成的。頻率穩(wěn)定性用于在工作溫度范圍內(nèi)操作。該值以百萬分率ppm表示。標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性規(guī)格通常為±25ppm，±50ppm和±100ppm。
電源電壓：必須指定電源電壓，以確保其在預(yù)期的設(shè)備內(nèi)運(yùn)行。理想情況下，它應(yīng)該能夠在預(yù)期的供應(yīng)容差之外運(yùn)行，這樣任何輕微的不匹配都不會(huì)引起問題。
工作溫度范圍：大多數(shù)裝置具有可在其上工作的溫度工作范圍。因此，有必要為VCXO振蕩器指定范圍。主要有三個(gè)范圍：1、0-70°C-通常稱為商業(yè)溫度范圍。在辦公室或?qū)嶒?yàn)室環(huán)境中操作通常是令人滿意的。2、-10-+70°C-溫度范圍可能波動(dòng)較大的工業(yè)范圍。3、-40-+85°C-接近軍事范圍（通常為-40至+125°C），需要更大的溫度范圍。例如，可以在外部使用的設(shè)備。
注意：設(shè)備中的溫度通常會(huì)升高。這意味著組件將在遠(yuǎn)高于環(huán)境外部溫度的情況下運(yùn)行。在確定可能需要的溫度范圍時(shí)必須考慮到這一點(diǎn)。
可推動(dòng)性：可牽引性是VCXO壓控晶體振蕩器在控制電壓的給定變化下可以被拉動(dòng)的頻率范圍。對于給定電壓，它以百萬分率ppm表示。正如預(yù)期的那樣，大的可牽引性數(shù)字可以提供更大的調(diào)諧范圍，但VCXO將提供更小的可牽引性，從而提供更高的穩(wěn)定性和更低的相位噪聲。
封裝：由于VCXO晶振有多種形式，因此需要指定封裝，并且可以提供從通孔安裝到表面貼裝的各種選項(xiàng)。此外，諸如帶和卷軸之類的選項(xiàng)通常可用于使用自動(dòng)化制造機(jī)械的大規(guī)模制造。
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