一文了解压控晶振参数、选型以及压控晶振输入电压和输出频率的关系

晶振应用广泛，这一定程度上介绍了了解晶振的必要性。为增进大家对晶振的认知，本文将对压控晶振予以讲解，主要内容为：压控晶振的参数、选型以及压控晶振输入电压和输出频率的关系。如果你对本文即将要讲解的内容存在一定兴趣，不妨继续往下阅读哦。

一、压控晶振输入电压和输出频率的关系

VCXO 压控振荡器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。振荡器的频率随控制电压变化的特性，往往用调谐灵敏度这一物理量来描述。调谐灵敏度用单位 10-6/V 表示。如果 VCXO 的牵引度为±100&TImes;10-6，控制电压范围为(0.5～4.5)V，则其调谐灵敏度等于 50&TImes;10-6/V。要求控制电压没有噪声或其它可能引起石英晶体振荡器频率和输出波形特性发生突变的瞬态过程，这一点很重要。为把噪声减至最小，经常采取的措施是在电路板上把模拟信号与数字信号分别接地。

二、压控晶振的参数及选型

1. 频率大小：频率越高一般价格越高。但频率越高，频差越大，从综合角度考虑，一般工程师会选用频率低但稳定的晶振，自己做倍频电路。总之频率的选择是根据需要选择，并不是频率越大就越好。要看具体需求。比如基站中一般用 10MHz 的恒温晶振(OCXO)，因其有很好的频率稳定性，属于高端晶振。至于范围，晶振的频率做的太高的话，就会失去意义，因为有其他更好的频率产品代替。

2. 频率稳定度：关键参数。指在规定的工作温度范围内，与标称频率允许的偏差，用 ppm(百万分之一)表示。一般来说，稳定度越高或温度范围越宽，价格越高。对于频率稳定度要求±20ppm 或以上的应用，可使用普通无补偿的晶体振荡器。对于介于±1 至±20ppm 的稳定度，应该考虑温补晶振 TCXO。对于低于±1ppm 的稳定度，应该考虑恒温晶振 OCXO。

3. 电源电压：常用的有 1.8V、2.5V、3.3V、5V 等，其中 3.3V 应用最广。

4. 输出：根据需要采用不同输出。(HCMOS，SINE，TTL，PECL，LVPECL，LVDS，HSCL，PLL 等)每种输出类型都有它的独特波形特性和用途。应该关注三态或互补输出的要求。对称性、上升和下降时间以及逻辑电平对某些应用来说也要作出规定，根据客户需要我们可以帮助客户选型。

5. 工作温度范围：工业级标准规定的 -40～+85℃这个范围往往只是出于设计者们的习惯，倘若 -20℃～+70℃已经够用，那么就不必去追求更宽的温度范围。对于某些特殊场合如航天军用等，对温度有更苛刻的要求。

6. 相位噪声和抖动：相位噪声和抖动是对同一种现象的两种不同的定量方式，是对短期稳定度的真实度量。振荡器以及其它利用基波或谐波方式的晶体振荡器具有最好的相位噪声性能。采用锁相环合成器产生输出频率的振荡器比采用非锁相环技术的振荡器一般呈现较差的相位噪声性能。但相对的，拥有好的相位噪声和抖动的同时振荡器的设计复杂，体积大，频率低，造价高。实际上相位噪声和抖动是短期频率稳定度的度量，所以一般越高端的晶振，即频稳越好的晶振，这些指标也相应越好。

7. 牵引范围(VCXO)：是针对 VCXO 的参数。带有压控功能的晶振为(VCXO)，即通过调节控制电压改变输出频率。牵引范围为变化频率(增大或减少)与中心频率的比值。此值一般用 ppm 表示。通常牵引范围大约为 100-200ppm，取决于 VCXO 的结构和所选择的晶体。

8. 封装：与其它电子元件相似，石英振荡器亦采用愈来愈小型的封装。通常，较小型的器件比较大型的表面贴装或穿孔封装器件更昂贵。所以，小型封装往往要在性能、输出选择和频率选择之间作出折衷。

9. 老化率：随着时间的推移，频率值随着变化的大小，有年老化和日老化两种指标。SJK 的高精度恒温晶振(OCXO)可以达到 10-8ppm/ 年。

扒一扒影响晶振频率稳定性的参数

　　通信系统的频率发生器中的晶振是石英晶振，我们的设计师利用石英晶体的压电效应制成谐振组件，这样就形成了具有高精度、高稳定度的振荡器。石英晶振的出现直接取代了LC 选频电路，被广泛应用于各类电子产品中。

　　石英谐振器能形成一个振荡脉冲，在系统工作的时候为数据处理设备提供一个稳定频率的时钟信号。石英晶振的频率稳定性与以下方面有关：激励电平、负载电容。

　　激励电平有大小之分，一般来讲偏小的激励电平对长稳有利，激励电平太大的时候石英片振动变强，这样会导致振动区域温度升高，从而导致频率的稳定度降低。激励电平过大会使等效电阻增加，容易激起寄生振动，由于机械形变超过弹性限度而引起永久性的晶格位移，使频率产生永久性的变化，甚至有时会把石英片振坏。

　　激励电平的大小直接影响石英谐振器的性能，一般取70 -100uA 为佳，用激励功率表示时，一般取1 -100uW 为佳。电路设计者一定要严格控制石英谐振器在规定的激励电平下工作，以便充分发挥石英谐振器的特点。

　　作为电感组件的石英谐振器在振荡电路可以通过调整负载电容将振荡电路的工作频率调整到标称值，所以负载电容的选用一定要要合理。

　　什么是负载电容呢?石英晶振元件两脚向振荡电路方向加持的所有有效电容，就是石英晶振从该振荡电路获得的负载电容。电路的其它组件均可等效为一个负载电容与石英谐振器的等效参数及频率稳定度带来影响。

　　电容的大小和杂散电容的影响成反比，电容大的时候微调率下降，杂散电容的影响减小;容值太小的时候微调率会增加，杂散电容影响和负载谐振电阻增加，甚至会导致起振困难。负载电容同石英晶振共同决定电路的工作频率。

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