压控晶振的原理特点和电压关联

压控晶体振荡器是石英晶体振荡器的一种, 主要用于调频及锁相技术。具有传输性能好、抗干扰性强、节省功率等优点。压控晶振中常使用 AT 切石英谐振器，通过在振荡回路中引入一个可调元件，来实现振荡频率随压控电压调节的功能。

可调元件通常为变容二极管。变容管是一种电容可以随着外加电压而改变电容值的元件，通过改变加在变容管上的电压，使得石英谐振器的负载电容发生变化，从而谐振回路的谐振频率随之变化，达到压控的目的。用外加电压对晶振的频率进行控制 ,这就是压控晶振, 压控频偏和压控线性是压控晶振要解决的2 个主要问题, 压控晶振中心频率为 2 . 048 MHz/2V ,压控频偏为 100 ppm∕( 2V ±2V),频率稳定度为5 ×10-6/ ( 0 ～ 70 ℃), 输出波形为方波,体积为20mm×13mm ×8mm。

压控晶振特点。石英晶体振荡器是由品质因素极高的石英晶体振子（即谐振器和振荡电路组成。晶体的品质、切割取向、晶体振子的结构及电路形式等，共同决定振荡器的性能。压控晶体振荡器具有以下特点：（1）低抖动或低相位噪声：由于电路结构、电源噪声以及地噪声等因素的影响，VCO的输出信号并不是一个理想的方波或正弦波，其输出信号存在一定的抖动，转换成频域后可以看出信号中心频率附近也会有较大的能量分布，即是所谓的相位噪声。VCO输出信号的抖动直接影响其他电路的设计，通常希望VCXO的抖动越小越好。

（2）宽调频范围：VCO的调节范围直接影响着整个系统的频率调节范围，通常随着工艺偏差、温度以及电源电压的变化，VCXO的锁定范围也会随着变化，因此要求VCXO有足够宽的调节范围来保证VCXO的输出频率能够满足设计的要求。（3）稳定的增益：VCO的电压——频率非线性是产生噪声的主要原因之一，同时，这种非线性也会给电路设计带来不确定性，变化的VCXO增益会影响环路参数，从而影响环路的稳定性。因此希望VCXO的增益变化越小越好。

压控晶振输入电压和输出频率的关系。VCXO压控振荡器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。振荡器的频率随控制电压变化的特性，往往用调谐灵敏度这一物理量来描述。调谐灵敏度用单位10－6/V表示。如果VCXO的牵引度为±100 10－6，控制电压范围为（0.5～4.5）V，则其调谐灵敏度等于50 10－6/V。要求控制电压没有噪声或其它可能引起石英晶体振荡器频率和输出波形特性发生突变的瞬态过程，这一点很重要。为把噪声减至最小，经常采取的措施是在电路板上把模拟信号与数字信号分别接地。