使用压控晶体振荡器作为时钟发生器
作者： 扬兴科技 日期：2021-09-24 浏览量：
压控晶体振荡器，即vcxo，其振荡频率由晶体决定，但可用控制电压在小范围内对频率进行调整，控制电压范围一般为0v至2v或0v至3v。vcxo的调谐范围为±100ppm至±200ppm。图1为一个典型vcxo clk发生器的结构和晶振电路模型。
图1. 典型vcxo clk发生器的结构图
变容二极管cv1和cv2的容值变化会影响到晶振模型，从而改变振荡频率。两个外接并联电容cs1和cs2用来调整谐振范围和中心频率的偏移。按照图1所示的晶振电路，谐振频率可用下式表示：
其中cl是由cv1，2和cs1，2决定的等效负载电容。可准确地表示为：cl = (cv1 cs1) || (cv2 cs2)。取一阶近似并考虑到c1 << c0和cl，可得到fc的频率增量。
图2为cs1 = cs2时，fc随cs1值变化的典型曲线图。
图2. vcxo频率与并联电容cs1 (cs1 = cs2)
利用这一微调特性，可使用vcxo和pll构成一个具有微调特性的clk发生器。vcxo clk已经在多种系统中得到应用，如数字电视，数字音频，adsl和stb。
vcxo clk发生器的关键参数
有许多参数用来描述vcxo clk发生器。其中最重要的是调谐电压范围、中心频率、牵引范围以及时钟输出抖动。
调谐电压范围为vcxo控制电压的变化范围，此电压控制变容二极管的电容。通常为0v至2v或3v。中心频率为vcxo输出频率范围的中点。牵引范围为变化频率(增大或减少)与中心频率的比值。此比值一般用ppm表示(百万分之一)，代表vcxo的相对频率牵引范围。通常牵引范围大约为100ppm至200ppm，取决于vcxo的结构和所选择的晶体。
时钟抖动是clk发生器的一个重要参数，有多种关于抖动的定义。两个最常用的抖动参数称为“周期”抖动和“周期间”抖动，我们将在第四节详细讨论这些问题。抖动取决于clk发生器的结构，芯片之间会有差异，不同的应用对抖动的要求也不相同。(相关阅读可以查看yxc扬兴凯发真人娱乐k8官网《压控晶振输入电压和输出频率的关系是什么》)
推荐阅读
- 晶体谐振器的关键参数老化率指在恒定的环境条件下测量振荡器频率时，振荡器频率和时间之间的关系。这种长期频率漂移是由石英晶体元件和贴片振荡器电路元件的缓慢变化造成的，因此，其频率偏移的速率叫老化率。
- 防止晶振老化的措施晶振老化你了解多少呢？任何物品都有耗损率，有些年代越久越好，而有些年代越久，距离退休的日子就越近，晶振也不例外，在使用中，有那些措施可以有效的防止老化呢?
- 晶振国产替代的5大优势为什么要强调品牌的自主性?一个好品牌离不开自主研发。在晶振研发技术上，早期国内一直处于落后的状态，主要核心技术被国外垄断，很难在市场上占领一席之地。从中美贸易制裁，国产替代的苗头悄然显露，半导体及芯片厂商接二连三停工停产，爆发了全球性芯片短缺的局面，国内厂商也迎来发展良机。
- 了解石英晶体振荡器的多样性石英晶体振荡器分非温度补偿式晶体振荡器、温度补偿晶体振荡器(tcxo)、电压控制晶体振荡器(vcxo)、恒温控制式晶体振荡器(ocxo)和数字化/μp补偿式晶体振荡器(dcxo/mcxo)等几种类型。其中，无温度补偿式晶体振荡器是最简单的一种，在日本工业标准(jis)中，称其为标准封装晶体振荡器(spxo)。现以spxo为例，简要介绍一下石英晶体振荡器的结构与工作原理。