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压控晶振的工作原理


压控晶振的工作原理
      压控晶振中常使用 AT 切石英谐振器,通过在振荡回路中引入一个可调元件,来实现振荡频率随压控电压调节的功能。可调元件通常为变容二极管。压控晶振变容管是一种电容可以随着外加电压而改变电容值的元件,通过改变加在变容管上的电压,使得石英谐振器的负载电容发生变化,从而谐振回路的谐振频率随之变化,达到压控的目的。
      用外加电压对晶振的频率进行控制 ,这就是压控晶振, 压控频偏和压控线性是压控晶振要解决的2 个主要问题, 下面介绍的一种压控晶振 ,中心频率为 2 . 048 MHz/2V ,压控频偏为 100 ppm∕( 2V ±2V),频率稳定度为5 ×10-6/ ( 0 ~ 70 ℃), 输出波形为方波,体积为20mm×13mm ×8mm。
晶体谐振器的选择
石英晶体谐振器作为压控晶体振荡器中的关键元件 ,其指标对压控晶振的压控频偏有很大影响。将晶体谐振器与一负载电容 CL 串联 , 并忽略谐振器的损耗,则谐振器的相对频率偏移为:ΔfLfR=Cq2/(C0+C L), ( 1)
式( 1) 对 CL 求偏导,得负载电容对频率的牵引率为:S = CLΔf Lf R =-Cq/2( C0+CL) , (2)
由式( 2) 可知增大谐振器的动态电容 Cq 可增大频率牵引率 。但频率牵引率随泛音次数的增加急剧减小。令 Cq1为泛音谐振器的动态电容, 则有 C q =n2×Cq1,可见如果晶体振荡器想获得大的压控频偏,应采用基音谐振器。对于设计的 2 . 048 MHz 电路,如果直接使用 2 . 048 MHz 的基音晶体, 那么谐振器的尺寸就太大了, 无法实现 ,因此采用16 . 384 MHz的基音晶体, 起振后再进行八分频 , 满足指标的同时,大大缩小了体积。

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