壓控晶體振蕩器主要由石英諧振器、變?nèi)荻O管和振蕩電路組成,其工作原理是通過(guò)控制電壓�(lái)改變�?nèi)荻O管的電容,從而“牽引”石英諧振器的頻�,以�(dá)到頻率調(diào)制的目的。壓控晶體振蕩器大多用于鎖相技�(shù)、頻率負(fù)反饋�(diào)制的目的�
壓控晶體振蕩器大多用于鎖相技�(shù)、頻率負(fù)反饋系統(tǒng)及頻率調(diào)�,已是通信�(jī)、移�(dòng)電話、尋呼機(jī)、全球定位系�(tǒng)(GPS)等眾多電子�(yīng)用系�(tǒng)必不可少的關(guān)鍵部��
1、相位噪聲和�(diào)�
一切振蕩器都有一些振幅調(diào)制噪聲和相位�(diào)制噪聲。VCXO的相位噪聲要受振蕩器電路�(jié)�(gòu)和石英晶體的影響。VCXO電源的瞬�(tài)�(guò)程或波紋�(chǎn)生的�(diào)制還�(huì)使它的相位噪聲性能惡化。相位噪聲的均方根值是由相位噪聲頻譜在給定帶寬�(nèi)求積分而推算出�(lái)�。相位噪聲是根據(jù)頻率相對(duì)于中心頻率的偏移量來(lái)界定的,用單位dBc/Hz表示。鎖相環(huán)電路使用的大多數(shù)VCXO器件必須具有良好的相位噪聲特�。如果應(yīng)用上�(duì)相應(yīng)噪聲有嚴(yán)格要求,選用VCXO�(shí)就一定要�(guī)定相位噪聲允許的范圍�
2、線性度
VCXO振蕩頻率隨控制電壓變化的函數(shù)�(guān)系是非線性的。設(shè)�(jì)�(yōu)良的VCXO,其頻率與控制電
壓的函數(shù)曲線接近直線,偏離直線的范圍控制�
±10%以�(nèi)。一般來(lái)�(shuō),VCXO的牽引度越大,它的線性度就越�。大多數(shù)VCXO的頻率與控制電壓的函�(shù)曲線都具有正斜率而且是單�(diào)�。因此,�(dāng)控制電壓增加�(shí),牽引度就變��
3、控制電壓端口的輸入阻抗和調(diào)制帶�
�(dāng)�10kHz速率�(jìn)行調(diào)制時(shí),VCXO控制電壓端口的輸入阻抗通常�50kΩ以上。生�(chǎn)廠商受到空間窄小的約�,不能在VCXO輸入端口采取充分的濾波措施來(lái)改�(jìn)它的�(diào)制帶寬和噪聲性能。VCXO典型的調(diào)制帶寬為直流�20kHz。調(diào)制頻率超�(guò)20kHz,VCXO輸出信號(hào)中可能會(huì)出現(xiàn)寄生響應(yīng)。在某些�(chǎng)�,可以采取措施使輸入阻抗和調(diào)制帶寬滿足特殊需要�
4、牽引范圍與�(biāo)稱振蕩頻率偏移的�(guān)�
在工�(yè)上,定義VCXO牽引度的方法有兩�。一種方法叫做牽引范圍(APR)。這種方法定義的牽引度考慮了VCXO各相�(guān)因素�(chǎn)生的所有頻率變�,因而給出的是總的牽引范圍。簡(jiǎn)言�,APR定義的牽引度等于VCXO相對(duì)于標(biāo)稱振蕩頻率的頻移同穩(wěn)定性、電壓變�、負(fù)載變化和老化特性等因素引起的頻率變化之�。例�,一�(gè)APR為�100×10�6的VCXO,它所追蹤的源信號(hào)在各種規(guī)定的工作條件下具有的頻率偏移將為±100×10�6�
定義VCXO牽引度的第二種方法僅僅考慮相對(duì)于標(biāo)稱振蕩頻率的頻率偏移。這種方法就沒(méi)有考慮總體�(wěn)定性或老化特性的影響�
5、頻率與�(jià)格的�(guān)�
VCXO采用基模晶體�(lái)獲得要求的牽引度�。對(duì)�30MHz以下頻率,VCXO�(yùn)用標(biāo)�(zhǔn)圓形晶體�(shè)�(jì)。頻率超�(guò)30MHz�,標(biāo)�(zhǔn)基模晶體就很難制�。隨著頻率的增加,晶體變得越�(lái)越薄,制造過(guò)程中的操作也更加困難。在30MHz以上的頻率基模工作就需采用反向�(tái)面晶體。反向臺(tái)面晶體制造技�(shù)是一種較新的技�(shù),比傳統(tǒng)的標(biāo)�(zhǔn)晶體加工技�(shù)�(fù)�。因�,高頻率�(chǎn)品的加工往往損耗也較大。一般來(lái)�(shuō),采用反向臺(tái)面晶體的高頻VCXO�(chǎn)品比使用�(biāo)�(zhǔn)圓形晶體的低頻VCXO�(chǎn)品價(jià)格貴�30MHz以上的VCXO�(chǎn)品價(jià)格較高也就不難理解了�
6、工作電壓與工作電流
VCXO的電源電壓及其允許的誤差范圍,常常同器件的額定電流或電流一起同�(shí)加以�(guī)定。隨著電源電壓的降低(例�3.3V�,控制電壓值也將減�。借助這種較低的控制電壓很難獲得大范圍的牽引度。如果VCXO是用小晶體封裝在小型表面組裝外殼�(nèi)制成的話,情況更是如��
7、輸出要�
VCXO可提供適合TTL、ECL、CMOS等集成電路要求的多種輸出。設(shè)�(jì)人員要弄清楚�(shè)�(jì)的實(shí)際要�,只有這樣,才能為特定的應(yīng)用選擇正確的輸出類型�
8、波形要�
VCXO還對(duì)�(duì)稱性、邏輯電�、上升時(shí)�、下降時(shí)間等波形參數(shù)作了�(guī)定。現(xiàn)有VCXO�(chǎn)品可滿足TTL、ECL、CMOS等集成電路的波形參數(shù)要求。對(duì)上升�(shí)�、下降時(shí)間和�(duì)稱性要求十分嚴(yán)格時(shí),要特別注意�(fù)載的大小和基�(zhǔn)電平的高低,以免�(duì)廠商給出的參�(shù)值造成誤解�
首先,要弄清楚具體應(yīng)用場(chǎng)合是需要壓控晶體振蕩器,還是一般的振蕩�。當(dāng)�(shè)�(jì)人員希望通過(guò)外加控制電壓�(lái)�(duì)振蕩器的頻率作小范圍的調(diào)諧時(shí),就�(yīng)選用壓控晶體振蕩器器�。我們把這種振蕩器調(diào)諧稱為牽引度(pullability)。牽引度�10�6�(shù)量級(jí)表示。壓控晶體振蕩器牽引度的典型值為±50×10�6~�200×10�6,要得到這種范圍的牽引度,壓控晶體振蕩器�(chǎn)品一般采用標(biāo)�(zhǔn)圓形石英晶體。為了滿足牽引度范圍大的要求,設(shè)�(jì)上須用大尺寸晶體(直�0.25英寸�0.35英寸�。此�,如果要得到大范圍的牽引�,壓控晶體振蕩器�(chǎn)品的晶體�(yīng)是基模晶��
壓控晶體振蕩器用石英晶體作頻率控制元�,其振蕩頻率在工作溫度內(nèi)是穩(wěn)定的。當(dāng)我們對(duì)壓控晶體振蕩器�(jìn)行調(diào)諧時(shí),振蕩頻率會(huì)�(fā)生改�;但偏離�(biāo)稱頻率的各�(gè)頻率值在工作溫度范圍�(nèi)同樣是穩(wěn)定的。必須注�,對(duì)于一�(gè)給定的頻率而言,頻率穩(wěn)定度要求越高,要得到大范圍的牽引度就越困�。采用硅解決方案,不能獲得良好的頻率�(wěn)定度。這是�?yàn)楣璐嬖陬�?dòng)噪聲和相位噪聲所�。壓控晶體振蕩器采用了石英晶�,頻率異常穩(wěn)�,是目前的頻率控制器��
隨著�(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)向高頻、寬�、便攜式方向�(fā)�,要求壓控晶體振蕩器具有高頻、高性能、頻率范圍寬、線性度�、頻率穩(wěn)定度�(yōu)、頻率牽引誤差小、噪聲低和封裝尺寸小等特性。世界上各先�(jìn)�(guó)家競(jìng)相開�(fā)與生�(chǎn)高水平的�(chǎn)品來(lái)滿足日益增長(zhǎng)的市�(chǎng)需��
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