压控晶体振荡器选用中的几个问题

　1 前言

　　压控晶体振荡器（VCXO）是通过红外加控制电压使振荡效率可变或是可以调制的石英晶体振荡器。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，牵引度一般为（±35～±50）×10－6，实际可达±200×10－6。

　　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。世界上各先进国家竞相开发与生产高水平的产品来满足日益增长的市场需求。表1为美国十大著名VCXO厂商生产的VCXO品种、性能和价格1。

　　VCXO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允许的频率控制范围就是有限制的。一般来说，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（>±200×10－6）。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。

　　2 VCXO的确定

　　首先，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。我们把这种振荡器调谐称为牵引度（pullability）。牵引度用10－6数量级表示。VCXO牵引度的典型值为±50×10－6～±200×10－6，要得到这种范围的牵引度，VCXO产品一般采用标准圆形石英晶体。为了满足牵引度范围大的要求，设计上须用大尺寸晶体（直接0.25英寸～0.35英寸）。此外，如果要得到大范围的牵引度，VCXO产品的晶体应是基模晶体。

　　3 频率稳定度要求

　　VCXO用石英晶体作频率控制元件，其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。必须注意，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。采用硅解决方案，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。

表1美国VCXO性能