壓控晶振輸入電壓和輸出頻率的關系
VCXO壓控振蕩器的頻率偏移值同加在其調諧電路上的控制電壓的大小有關。VCXO標稱頻率對應的調諧電壓規定為VCC(電源電壓)的一半。VCC為5V的VCXO,控制電壓為2.5V時就產生中心頻率。控制電壓為(0.5~4.5)V的VCXO,其頻率變化曲線的斜率為正。也就是說,當控制電壓從2.5V上升為4.5V時,振蕩器的頻率將增大;當控制電壓從2.5V降為0.5V時,振蕩器的頻率將減小。振蕩器的頻率隨控制電壓變化的特性,往往用調諧靈敏度這一物理量來描述。調諧靈敏度用單位10-6/V表示。如果VCXO的牽引度為±100×10-6,控制電壓范圍為(0.5~4.5)V,則其調諧靈敏度等于50×10-6/V。要求控制電壓沒有噪聲或其它可能引起石英晶體振蕩器頻率和輸出波形特性發生突變的瞬態過程,這一點很重要。為把噪聲減至最小,經常采取的措施是在電路板上把模擬信號與數字信號分別接地。
壓控晶振的參數及選型
1.頻率大小:頻率越高一般價格越高。但頻率越高,頻差越大,從綜合角度考慮,一般工程師會選用頻率低但穩定的晶振,自己做倍頻電路。總之頻率的選擇是根據需要選擇,并不是頻率越大就越好。要看具體需求。比如基站中一般用10MHz的恒溫晶振(OCXO),因其有很好的頻率穩定性,屬于高端晶振。至于范圍,晶振的頻率做的太高的話,就會失去意義,因為有其他更好的頻率產品代替。
2.頻率穩定度:關鍵參數。指在規定的工作溫度范圍內,與標稱頻率允許的偏差,用ppm(百萬分之一)表示。一般來說,穩定度越高或溫度范圍越寬,價格越高。對于頻率穩定度要求±20ppm或以上的應用,可使用普通無補償的晶體振蕩器。對于介于±1至±20ppm的穩定度,應該考慮溫補晶振TCXO。對于低于±1ppm的穩定度,應該考慮恒溫晶振OCXO。
3.電源電壓:常用的有1.8V、2.5V、3.3V、5V等,其中3.3V應用最廣。
4.輸出:根據需要采用不同輸出。(HCMOS,SINE,TTL,PECL,LVPECL,LVDS,HSCL,PLL等)每種輸出類型都有它的獨特波形特性和用途。應該關注三態或互補輸出的要求。對稱性、上升和下降時間以及邏輯電平對某些應用來說也要作出規定,根據客戶需要我們可以幫助客戶選型。
5.工作溫度范圍:工業級標準規定的-40~+85℃這個范圍往往只是出于設計者們的習慣,倘若-20℃~+70℃已經夠用,那么就不必去追求更寬的溫度范圍。對于某些特殊場合如航天軍用等,對溫度有更苛刻的要求。
6.相位噪聲和抖動:相位噪聲和抖動是對同一種現象的兩種不同的定量方式,是對短期穩定度的真實度量。振蕩器以及其它利用基波或諧波方式的晶體振蕩器具有最好的相位噪聲性能。采用鎖相環合成器產生輸出頻率的振蕩器比采用非鎖相環技術的振蕩器一般呈現較差的相位噪聲性能。但相對的,擁有好的相位噪聲和抖動的同時振蕩器的設計復雜,體積大,頻率低,造價高。實際上相位噪聲和抖動是短期頻率穩定度的度量,所以一般越高端的晶振,即頻穩越好的晶振,這些指標也相應越好。
7.牽引范圍(VCXO):是針對VCXO的參數。帶有壓控功能的晶振為(VCXO),即通過調節控制電壓改變輸出頻率。牽引范圍為變化頻率(增大或減少)與中心頻率的比值。此值一般用ppm表示。通常牽引范圍大約為100-200ppm,取決于VCXO的結構和所選擇的晶體。
8.封裝:與其它電子元件相似,石英振蕩器亦采用愈來愈小型的封裝。通常,較小型的器件比較大型的表面貼裝或穿孔封裝器件更昂貴。所以,小型封裝往往要在性能、輸出選擇和頻率選擇之間作出折衷。
9.老化率:隨著時間的推移,頻率值隨著變化的大小,有年老化和日老化兩種指標。SJK的高精度恒溫晶振(OCXO)可以達到10-8ppm/年。