压控晶振的基本原理

发布时间：2013-07-26 阅读量：1485 来源: 我爱方案网作者:

压控晶振，相信大家对此都会有点陌生。那具体什么是压控晶振呢？压控晶振的工作原理又是怎样的呢？以下，小编将和大家重点分享压控晶振的原理。

压控晶振的简介

压控晶振（VCXO）是通过红外加控制电压使振荡效率可变或是可以调制的石英晶体振荡器，其振荡频率由晶体决定，可用控制电压在小范围内进行频率调整。VCXO 大多用于锁相技术、频率负反馈调制的目的。控制电压范围一般为0V至2V或0V至3V。VCXO的调谐范围为±100ppm至±200ppm。

压控晶振

压控晶振的组成原理

晶振一般采用电容三端式(考毕兹) 交流等效振荡电路；实际的晶振交流等效电路如图1b，其中Cv是用来调节振荡频率，一般用变容二极管加上不同的反偏电压来实现，这也是压控作用的机理；把晶体的等效电路代替晶体。其中Co，C1，L1，RR是晶体的等效电路。

分析整个振荡槽路可知，利用Cv来改变频率是有限的：决定振荡频率的整个槽路电容C=Cbe,Cce,Cv三个电容串联后和Co并联再和C1串联。可以看出：C1越小，Co越大，Cv变化时对整个槽路电容的作用就越小。因而能“压控”的频率范围也越小。实际上，由于C1很小(1E-15量级)，Co不能忽略(1E-12量级，几PF)。所以，Cv变大时，降低槽路频率的作用越来越小，Cv变小时，升高槽路频率的作用却越来越大。这一方面引起压控特性的非线性，压控范围越大，非线性就越厉害；另一方面，分给振荡的反馈电压(Cbe上的电压)却越来越小，最后导致停振。

采用泛音次数越高的晶振，其等效电容C1就越小；因此频率的变化范围也就越小。

压控晶振的参数及选型

VCXO 技术规范中列有多项性能参数。这些参数往往是相互关联的。我们不能一味追求某些参数的高指标而忽视由此引起的其它参数的劣化。例如， VCXO 允许的频率控制范围就是有限制的。一般来说，如果要求 VCXO 有较大的牵引度，则它在工作温度范围内的频率稳定度就较差。反之，如果对频率稳定度要求高，就很难得到较大的牵引度（>±200×10－6）。因此，正确了解 VCXO 的技术规范和使用要求，对于在设计上用好这种器件是很关键的。下面我们将介绍 VCXO 电参数的特点和选用时应注意的问题。

　　1 VCXO 的确定

　　首先，要弄清楚具体应用场合是需要 VCXO，还是一般的振荡器。当设计人员希望通过外加控制电压来对振荡器的频率作小范围的调谐时，就应选用 VCXO 器件。我们把这种振荡器调谐称为牵引度（pullability）。牵引度用 10－6 数量级表示。 VCXO 牵引度的典型值为±50×10－6～±200×10－6，要得到这种范围的牵引度， VCXO 产品一般采用标准圆形石英晶体。为了满足牵引度范围大的要求，设计上须用大尺寸晶体（直接 0.25 英寸～0.35 英寸）。此外，如果要得到大范围的牵引度，VCXO 产品的晶体应是基模晶体。

　　2 频率稳定度要求

　　VCXO 用石英晶体作频率控制元件，其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。必须注意，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。采用硅解决方案，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。

压控晶振的组成原理图

随着现在社会对无线通信系统的发展以及为满足日益增长的社会需求，压控晶振的组成原理得到了进一步的发展，以上就是小编为大家介绍的有关压控晶振的组成原理。

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