调频精准：挑选理想压控晶振(VCXO)的关键考量-立创商城

调频精准：挑选理想压控晶振(VCXO)的关键考量
2024-09-18 09:48:38 阅读量：112

在现代通信与射频应用中，对于频率控制的需求越来越高，特别是在要求低相位噪声和宽工作温度范围的场合。VCXO产品不仅满足了这些严格的要求，还提供了出色的频率稳定性和压控范围。

VCXO压控晶振主要由石英晶体谐振器、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压控振荡器典型应用图

VCXO压控振荡器选型要素如下

1.标称频率,振荡器最重要的参数之一。频率表示的是单位时间内振荡的次数。

2.频率稳定度,频率稳定性包括常温频差、温度频差与电压变化的频率偏差、第一年老化的频率变化量的总和(Vc=1.65V±0.1V)。这一特性是衡量晶振在温度变化时频率变化程度的指标。较低的频率温度稳定度意味着晶振在不同温度条件下更为稳定，对于一些对频率精确性要求较高的应用，如通信、导航、精密测量等。

3.相位噪声,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。相位噪声的均方根值是由相位噪声频谱在给定带宽内求积分而推算出来的。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。

4.频率牵引范围,通过施加外部控制电压(1.65±1.35V)使振荡频率可变的频率偏差范围，表示变化频率（增大或缩小）与中心频率的比值，范围一般为±50ppm~±200ppm。

.频率牵引范围

5.线性度,可调频率偏差和总偏差之间的比率。控制电压变化时频率变化的线性程度，好的线性度意味着频率变化可以更加精确和可预测。

6.年老化率,在所有其它条件都恒定不变的情况下，振荡器的频率仍会随着时间推移而发生的漂移，这种长期漂移是由晶体元件和振荡电路的其它元器件缓慢变化造成的，即晶振随时间变化而引起的频率变化量。可用日老化(ppb/天)和年老化(ppm/年)表示。

7.输出波形,振荡器在电路中的输出波形。常见的输出波形模式有方波CMOS、差分信号输出LVPECL、LVDS、HCSL、CML等。根据实际的项目需要采用不同的输出。不同输出方式有各自波形特性和用途，应关注三态或互补输出的要求。

8.工作电压,时钟振荡器能够正常工作的电压范围。在这个范围内，晶振能够提供稳定的振荡信号。超出这个范围，振荡器的频率稳定度会受到电源电压变动和负载变动的影响，甚至可能无法正常工作，常见的有1.8V/2.5V/3V/3.3V等，其中3.3V应用最广泛。

9.工作电流,振荡器在指定工作电压下稳定工作时消耗的电流。对功耗有严格要求的应用中，电流消耗是一个关键参数。

10.工作温度范围,振荡器能正常工作的温度范围。通常在-40℃~+85℃，-40℃~+105℃，-40℃~+125℃。

如何正确选型压控晶振

首先，要弄清楚具体应用场合是需要压控晶振，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范围进行调节时，就应选用VCXO压控晶振。

其次，VCXO压控晶振的技术规范中列有多项性能参数，这些参数往往是相互关联的。我们不能一味追求某些参数的高指标而忽视由此引起的其它参数的劣化。

例如，VCXO压控晶振允许的频率控制范围就是有限制的。一般来说，如果要求VCXO压控晶振有较大的牵引度（标准值为±50×10－6～±200×10－6），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（>±200×10－6）。

恒晶科技是从事时频产品设计开发、生产到销售为一体的专业高科技企业。推出的NV0914B系列可满足通信与射频应用中的高性能要求，原因如下：

低相位噪声：NV0914B采用先进的设计和高品质的材料，可以实现出色的低相位噪声性能。在1 kHz偏移处，相噪可以达到-140dBc/Hz，确保信号的清晰度和稳定性，特别适用于高要求的射频和通信系统。如下图所示曲线很平滑，毛刺少，说明频率很稳定，受外界干扰很小。

低相位噪声

广泛的工作温度范围：VCXO在温度变化剧烈的环境下依然能够保持高度稳定的性能至关重要。NV0914B能够在-40°C至85°C的广泛温度范围内工作，无论是极端寒冷还是高温环境，都能保持稳定的频率输出。

优异的压控范围：NV0914B能够提供高达30ppm的压控范围，允许用户根据具体应用的要求进行精确调节和控制。这种灵活性使其在需要动态频率调整或频率锁定的应用中表现卓越。

国际对标：国内客户想要指标与美国Crystek CVHD950一致，NV0914B系列将是一个性价比很好的选择。

型号	频率	频率牵引范围	相位噪声	工作温度
NV0914BH3I155D30N122.88	122.88MHz	±30ppm	-140dBc/Hz@1kHz	-40℃～+85℃
NV0914BH3I155E030N100	100MHz	±30ppm	-140dBc/Hz@1kHz	-40℃～+85℃

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