壓控晶體振蕩器選用中的幾個(gè)問(wèn)題

　1 前言

　　壓控晶體振蕩器（VCXO）是通過(guò)紅外加控制電壓使振蕩效率可變或是可以調制的石英晶體振蕩器。VCXO主要由石英諧振器、變容二極管和振蕩電路組成，其工作原理是通過(guò)控制電壓來(lái)改變變容二極管的電容，從而“牽引”石英諧振器的頻率，以達到頻率調制的目的。VCXO大多用于鎖相技術(shù)、頻率負反饋調制的目的。VCXO大多用于鎖相技術(shù)、頻率負反饋系統及頻率調制，已是通信機、移動(dòng)電話(huà)、尋呼機、全球定位系統（GPS）等眾多電子應用系統必不可少的關(guān)鍵部件。

　　VCXO允許頻率控制的范圍比較寬，牽引度一般為（±35～±50）×10－6，實(shí)際可達±200×10－6。

　　隨著(zhù)現代無(wú)線(xiàn)通信系統向高頻、寬帶、便攜式方向發(fā)展，要求VCXO具有高頻、高性能、頻率范圍寬、線(xiàn)性度好、頻率穩定度優(yōu)、頻率牽引誤差小、噪聲低和封裝尺寸小等特性。世界上各先進(jìn)國家競相開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)高水平的產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足日益增長(cháng)的市場(chǎng)需求。表1為美國十大著(zhù)名VCXO廠(chǎng)商生產(chǎn)的VCXO品種、性能和價(jià)格1。

　　VCXO技術(shù)規范中列有多項性能參數。這些參數往往是相互關(guān)聯(lián)的。我們不能一味追求某些參數的高指標而忽視由此引起的其它參數的劣化。例如，VCXO允許的頻率控制范圍就是有限制的。一般來(lái)說(shuō)，如果要求VCXO有較大的牽引度，則它在工作溫度范圍內的頻率穩定度就較差。反之，如果對頻率穩定度要求高，就很難得到較大的牽引度（>±200×10－6）。因此，正確了解VCXO的技術(shù)規范和使用要求，對于在設計上用好這種器件是很關(guān)鍵的。下面我們將介紹VCXO電參數的特點(diǎn)和選用時(shí)應注意的問(wèn)題。

　　2 VCXO的確定

　　首先，要弄清楚具體應用場(chǎng)合是需要VCXO，還是一般的振蕩器。當設計人員希望通過(guò)外加控制電壓來(lái)對振蕩器的頻率作小范圍的調諧時(shí)，就應選用VCXO器件。我們把這種振蕩器調諧稱(chēng)為牽引度（pullability）。牽引度用10－6數量級表示。VCXO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，VCXO產(chǎn)品一般采用標準圓形石英晶體。為了滿(mǎn)足牽引度范圍大的要求，設計上須用大尺寸晶體（直接0.25英寸～0.35英寸）。此外，如果要得到大范圍的牽引度，VCXO產(chǎn)品的晶體應是基模晶體。

　　3 頻率穩定度要求

　　VCXO用石英晶體作頻率控制元件，其振蕩頻率在工作溫度內是穩定的。當我們對VCXO進(jìn)行調諧時(shí)，振蕩頻率會(huì )發(fā)生改變；但偏離標稱(chēng)頻率的各個(gè)頻率值在工作溫度范圍內同樣是穩定的。必須注意，對于一個(gè)給定的頻率而言，頻率穩定度要求越高，要得到大范圍的牽引度就越困難。采用硅解決方案，不能獲得良好的頻率穩定度。這是因為硅存在顫動(dòng)噪聲和相位噪聲所致。VCXO采用了石英晶體，頻率異常穩定，是目前最好的頻率控制器件。

表1美國VCXO性能