壓控晶體振蕩器,VCXO可用于許多RF電路,其中需要晶體振蕩器或xtal振蕩器的穩(wěn)定性,但能夠拉動(dòng)或調(diào)節(jié)它們少量.

使用VCXO可實(shí)現(xiàn)高水平的穩(wěn)定性并實(shí)現(xiàn)低水平的相位噪聲.通常VCXO用于可能需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行小的可編程調(diào)整的情況,例如作為電子系統(tǒng)內(nèi)的參考信號(hào).這里VCXO可以使用從數(shù)字信號(hào)得到的電壓來(lái)編程.

VCXO電路

VCXO的基本電路包括一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)晶體振蕩器,但有一個(gè)電子裝置可以稍微調(diào)諧或“拉”頻率.這幾乎總是使用變?nèi)荻O管或變?nèi)?/span>二極管來(lái)實(shí)現(xiàn).在大多數(shù)VCXO中,一對(duì)背對(duì)背二極管放置在晶體上.反向偏壓施加到二極管的陽(yáng)極,然后二極管充當(dāng)晶體上的可變電容器.在大多數(shù)情況下,使用Colpitts振蕩器電路.

典型壓控晶體振蕩器VCXO的電路圖

典型的VCXO電路

可以拉動(dòng)晶體頻率的量取決于多種因素,包括施加的電容水平,電路條件本身和晶體.然而,頻率不能拉得太遠(yuǎn),因?yàn)榫w的活性隨著晶體上的電容水平的增加而降低.如果需要將VCXO拉大范圍,則可以將電感器并入電路中.

VCXO應(yīng)用程序

VCXO用于許多應(yīng)用程序.以下是一些:

溫度控制晶體振蕩器:VCXO用于TCXO-溫度控制晶體振蕩器,其中溫度補(bǔ)償電壓施加到VCXO的控制端子.以這種方式可以顯著減少漂移.雖然VCXO的性能仍不如全烤箱控制晶體振蕩器那么好,但它能夠提供比單個(gè)無(wú)補(bǔ)償晶體振蕩器更好的性能水平,并且遠(yuǎn)低于全烤箱控制振蕩器的成本..

窄帶PLL:在另一種應(yīng)用中,VCXO可用于窄帶鎖相環(huán),其中只需要少量的頻率變化.在這里,它們能夠提供非常好的相位噪聲水平.它們可用于此角色的信號(hào)重構(gòu).

VCXO表現(xiàn)

使用這種方法,VCXO頻率變化約為35至50ppm/伏的數(shù)字相當(dāng)容易實(shí)現(xiàn),具有這些數(shù)字的VCXO非常常見(jiàn).

當(dāng)然,可以拉動(dòng)VCXO的頻率的事實(shí)降低了振蕩器電路的整體性能.振蕩器的相位噪聲性能降低,因?yàn)橹C振器的有效Q顯著降低.此外,頻率穩(wěn)定性不是很好.

VCXO的主要問(wèn)題之一是溫度漂移.由于這在電壓控制范圍內(nèi)變化,因此無(wú)法針對(duì)所有級(jí)別的控制電壓進(jìn)行優(yōu)化,最終設(shè)計(jì)是折衷方案.在沒(méi)有其他形式的溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下使用時(shí),它們可能比其他形式的晶體振蕩器漂移更多.

指定VCXO

許多VCXO都是作為這些項(xiàng)目的專業(yè)供應(yīng)商的模塊訂購(gòu)的.必須正確指定它們才能獲得所需的產(chǎn)品.

指定VCXO時(shí),通常需要以下參數(shù):

頻率:對(duì)于頻率超過(guò)1.0MHz且低于此頻率的頻率,通常以MHz為單位.還需要將其指定為正確的小數(shù)位數(shù),以使制造商能夠確定所需的所需頻率.有關(guān)正確的數(shù)字,請(qǐng)參閱制造商詳細(xì)信息-通常為六位或七位有效數(shù)字.

頻率穩(wěn)定性:即使VCXO是可變的,仍然需要指定基本的頻率穩(wěn)定性.通常這是在室溫,20°C和電壓控制點(diǎn)設(shè)置為其中心值的情況下完成的.頻率穩(wěn)定性用于在工作溫度范圍內(nèi)操作.該值以百萬(wàn)分率ppm表示.標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性規(guī)格通常為±25ppm,±50ppm和±100ppm.

輸出:許多應(yīng)用程序都需要VCXO.一些可用于驅(qū)動(dòng)不同形式的邏輯,而其他可能是模擬應(yīng)用所需的.輸出要求是整體規(guī)范的重要元素.

工作溫度范圍:大多數(shù)壓控晶體振蕩器具有工作溫度范圍.因此,有必要為VCXO指定范圍.主要有三個(gè)范圍:

0-70°C-通常稱為商業(yè)溫度范圍.在辦公室或?qū)嶒?yàn)室環(huán)境中操作通常是令人滿意的.

-10-+70°C-溫度范圍可能波動(dòng)較大的工業(yè)范圍.

-40-+85°C-接近軍事范圍(通常為-40至+125°C),需要更大的溫度范圍.例如,可以在外部使用的設(shè)備.

應(yīng)該記住,設(shè)備中的溫度通常會(huì)升高,這意味著組件的運(yùn)行溫度遠(yuǎn)高于環(huán)境外部溫度.在確定可能需要的溫度范圍時(shí)必須考慮到這一點(diǎn).

可推動(dòng)性:可牽引性是VCXO在控制電壓的給定變化下可以被拉動(dòng)的頻率范圍.對(duì)于給定電壓,它以百萬(wàn)分率ppm表示.正如預(yù)期的那樣,大的可牽引性數(shù)字可以提供更大的調(diào)諧范圍,但VCXO將提供更小的可牽引性,從而提供更高的穩(wěn)定性和更低的相位噪聲.

電源電壓:必須指定電源電壓,以確保其在預(yù)期的設(shè)備內(nèi)運(yùn)行.理想情況下,它應(yīng)該能夠在預(yù)期的供應(yīng)容差之外運(yùn)行,這樣任何輕微的不匹配都不會(huì)引起問(wèn)題.

封裝:由于壓控晶體振蕩器有多種形式,因此需要指定封裝,從通孔安裝到表面貼裝可提供各種選項(xiàng).此外,諸如帶和卷軸之類的選項(xiàng)通常可用于使用自動(dòng)化制造機(jī)械的大規(guī)模制造.

VCXO通常用于RF電路中.壓控晶體振蕩器可作為許多晶體振蕩器和晶體振蕩器制造商的小型模塊購(gòu)買(mǎi),通常可提供多種范圍.大多數(shù)供應(yīng)商也可以制造定制設(shè)計(jì).此外,VCXO通常成本低并且提供極好的性能.

1/5