如何选择压控晶体振荡器？

有源石英晶体振荡器分为普通振荡器，温补振荡器TCXO，压控振荡器VCXO，恒温振荡器OCXO等等，从使用数量来看普通振荡器和温补振荡器最多，一个代表通用型，一个代表频率高精度型；而压控和恒温市场需求相对较少，但是从选型难易程度看，恒温虽然代表着更高的技术要求，很多指标要求从设计上已经达到最好，所以在选择上相对简单，而压控晶振它牵涉到更多的性能指标，不同性能指标其用法及成本均有很大的差异，所以在这里对压控晶振的选型做相关的介绍 。

压控晶体振荡器缩写为VCXO，其工作原理为通过红外加控制电压石英晶体振荡器使振荡频率可变。VCXO主要由石英谐振器、变容二极管和振荡电路组成，其工作原理是通过控制电压来改变变容二极管的电容，从而“牵引”石英谐振器的频率，以达到频率调制的目的。VCXO大多用于锁相技术、频率负反馈系统及频率调制，已是通信机、移动电话、寻呼机、全球定位系统（GPS）等众多电子应用系统必不可少的关键部件。

VCXO允许频率控制的范围比较宽，牵其引度一般为±35～±50ppm，实际可达±200 ppm。随着现代无线通信系统向高频、宽带、便携式方向发展，要求VCXO具有高频、高性能、频率范围宽、线性度好、频率稳定度优、频率牵引误差小、噪声低和封装尺寸小等特性。VCXO技术规范中列有多项性能参数，参数间相互关联的，某些参数的高指标可能会限制其它参数的指标。比如：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。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。

第一、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。

第二、 频率稳定度要求：VCXO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。但是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。采用全硅MEMS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。

第三、 电压调谐与频率变化的关系：VCXO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。

第四、相位噪声和调制：一切振荡器都有一些振幅调制噪声和相位调制噪声。VCXO的相位噪声要受振荡器电路结构和石英晶体的影响。VCXO电源的瞬态过程或波纹产生的调制还会使它的相位噪声性能恶化。相位噪声是根据频率相对于中心频率的偏移量来界定的，用单位dBc/Hz表示。锁相环电路使用的大多数VCXO器件必须具有良好的相位噪声特性。如果应用上对相应噪声有严格要求，选用VCXO时就一定要规定相位噪声允许的范围。

第五、线性度：VCXO振荡频率随控制电压变化的函数关系是非线性的。设计优良的VCXO，其频率与控制电 压的函数曲线接近直线，偏离直线的范围控制在10％以内。一般来说，VCXO的牵引度越大，它的线性度就越差。

第六、绝对牵引范围与标称振荡频率偏移的关系。在工业上，定义VCXO牵引度的方法有两种：一种方法叫做绝对牵引范围（APR）。这种方法定义的牵引度考虑了VCXO各相关因素产生的所有频率变化，因而给出的是总的牵引范围。简言之，APR定义的牵引度等于VCXO相对于标称振荡频率的频移同稳定性、电压变化、负载变化和老化特性等因素引起的频率变化之和。定义VCXO牵引度的第二种方法仅仅考虑相对于标称振荡频率的频率偏移。这种方法就没有考虑总体稳定性或老化特性的影响。所以我们在确定牵引范围时，必须要指定清楚。

第七、 价格因素： VCXO采用基频晶体来获得要求的牵引度值。当频率超过30MHz后，基频晶片制造难度加大，随着频率的增加，晶体变得越来越薄，制造过程中的操作也更加困难。所以工作频率选择越高价格也就越高。

第八、 工作电压：工作电压的越低，控制电压值也将越小，所以较低的控制电压很难获得大范围的牵引度。

第九、 输出模式： VCXO可提供多种输出模式，如TTL、CMOS、PECL、LVDS等输出，所以选型时一定要说明白输出方式。