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壓控晶體振蕩�
閱讀�6356�(shí)間:2010-10-13 09:35:59

  壓控晶體振蕩器(VCXO)是通過紅外加控制電壓使振蕩效率可變或是可以�(diào)制的石英晶體振蕩��

�(gòu)成及原理

  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,其工作原理是通過控制電壓來改變變?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�

�(yīng)�

  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��

技�(shù)參數(shù)

  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�。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)過程或波紋產(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)求積分而推算出來的。相位噪聲是根據(jù)頻率相對于中心頻率的偏移量來界定�,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)用上對相�(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)。一般來說,VCXO的牽引度越大,它的線性度就越差。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�20kHz,VCXO輸出信號(hào)中可能會(huì)出現(xiàn)寄生響應(yīng)。在某些場合,可以采取措施使輸入阻抗和調(diào)制帶寬滿足特殊需��

  4、牽引范圍與�(biāo)稱振蕩頻率偏移的�(guān)�

  在工�(yè)�,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)生的所有頻率變化,因而給出的是總的牽引范�。簡言之,APR定義的牽引度等于VCXO相對于標(biāo)稱振蕩頻率的頻移同穩(wěn)定�、電壓變�、負(fù)載變化和老化特性等因素引起的頻率變化之�。例如,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于標(biāo)稱振蕩頻率的頻率偏移。這種方法就沒有考慮總體�(wěn)定性或老化特性的影響�

  5、頻率與�(jià)格的�(guān)�

  VCXO采用基模晶體來獲得要求的牽引度�。對�30MHz以下頻率,VCXO�(yùn)用標(biāo)�(zhǔn)圓形晶體�(shè)�(jì)。頻率超�30MHz�,標(biāo)�(zhǔn)基模晶體就很難制�。隨著頻率的增加,晶體變得越來越�,制造過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�。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)�。因此,高頻率產(chǎn)品的加工往往損耗也較大。一般來說,采用反向�(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)�。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,情況更是如此�

  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還對對稱�、邏輯電平、上升時(shí)�、下降時(shí)間等波形參數(shù)作了�(guī)�?,F(xiàn)有VCXO�(chǎn)品可滿足TTL、ECL、CMOS等集成電路的波形參數(shù)要求。對上升�(shí)�、下降時(shí)間和對稱性要求十分嚴(yán)格時(shí),要特別注意�(fù)載的大小和基�(zhǔn)電平的高�,以免對廠商給出的參�(shù)值造成誤解�

選型

  首先,要弄清楚具體應(yīng)用場合是需要壓控晶體振蕩器,還是一般的振蕩器。當(dāng)�(shè)�(jì)人員希望通過外加控制電壓來對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件。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�。此外,如果要得到大范圍的牽引度,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件,其振蕩頻率在工作溫度�(nèi)是穩(wěn)定的。當(dāng)我們對壓控晶體振蕩器�(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。必須注意,對于一�(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)噪聲和相位噪聲所致。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件�

�(fā)展趨�

  隨著�(xiàn)代無線通信系統(tǒng)向高�、寬帶、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�。世界上各先�(jìn)國家競相開發(fā)與生�(chǎn)高水平的�(chǎn)品來滿足日益增長的市場需��

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