壓控晶體振蕩器（VCXO）是通過紅外加控制電壓使振蕩效率可變或是可以調制的石英晶體振蕩器。VCXO主要由石英諧振器、變容二極管和振蕩電路組成，其工作原理是通過控制電壓來改變變容二極管的電容，從而“牽引”石英諧振器的頻率，以達到頻率調制的目的。VCXO大多用于鎖相技術、頻率負反饋調制的目的。VCXO大多用于鎖相技術、頻率負反饋系統(tǒng)及頻率調制，已是通信機、移動電話、尋呼機、全球定位系統(tǒng)（GPS）等眾多電子應用系統(tǒng)必不可少的關鍵部件。

      隨著現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)向高頻、寬帶、便攜式方向發(fā)展，要求VCXO具有高頻、高性能、頻率范圍寬、線性度好、頻率穩(wěn)定度優(yōu)、頻率牽引誤差小、噪聲低和封裝尺寸小等特性。世界上各先進國家競相開發(fā)與生產高水平的產品來滿足日益增長的市場需求。

      VCXO技術規(guī)范中列有多項性能參數。這些參數往往是相互關聯(lián)的。我們不能一味追求某些參數的高指標而忽視由此引起的其它參數的劣化。例如，VCXO允許的頻率控制范圍就是有限制的。一般來說，如果要求VCXO有較大的牽引度，則它在工作溫度范圍內的頻率穩(wěn)定度就較差。反之，如果對頻率穩(wěn)定度要求高，就很難得到較大的牽引度（>±200×10－6）。因此，正確了解VCXO的技術規(guī)范和使用要求，對于在設計上用好這種器件是很關鍵的。下面我們將介紹VCXO電參數的特點和選用時應注意的問題。

2　VCXO的確定

      首先，要弄清楚具體應用場合是需要VCXO，還是一般的振蕩器。當設計人員希望通過外加控制電壓來對振蕩器的頻率作小范圍的調諧時，就應選用VCXO器件。我們把這種振蕩器調諧稱為牽引度（pullability）。牽引度用10－6數量級表示。VCXO牽引度的典型值為±50×10－6～±200×10－6，要得到這種范圍的牽引度，VCXO產品一般采用標準圓形石英晶體。為了滿足牽引度范圍大的要求，設計上須用大尺寸晶體（直接0.25英寸～0.35英寸）。此外，如果要得到大范圍的牽引度，VCXO產品的晶體應是基模晶體。

3　頻率穩(wěn)定度要求

      VCXO用石英晶體作頻率控制元件，其振蕩頻率在工作溫度內是穩(wěn)定的。當我們對VCXO進行調諧時，振蕩頻率會發(fā)生改變；但偏離標稱頻率的各個頻率值在工作溫度范圍內同樣是穩(wěn)定的。必須注意，對于一個給定的頻率而言，頻率穩(wěn)定度要求越高，要得到大范圍的牽引度就越困難。采用硅解決方案，不能獲得良好的頻率穩(wěn)定度。這是因為硅存在顫動噪聲和相位噪聲所致。VCXO采用了石英晶體，頻率異常穩(wěn)定，是目前最好的頻率控制器件。

4　電壓調諧與頻率變化的關系

       VCXO的頻率偏移值同加在其調諧電路上的控制電壓的大小有關。VCXO標稱頻率對應的調諧電壓規(guī)定為VCC（電源電壓）的一半。VCC為5V的VCXO，控制電壓為2.5V時就產生中心頻率。控制電壓為（0.5～4.5）V的VCXO，其頻率變化曲線的斜率為正。也就是說，當控制電壓從2.5V上升為4.5V時，振蕩器的頻率將增大；當控制電壓從2.5V降為0.5V時，振蕩器的頻率將減小。振蕩器的頻率隨控制電壓變化的特性，往往用調諧靈敏度這一物理量來描述。調諧靈敏度用單位10－6/V表示。如果VCXO的牽引度為±100×10－6，控制電壓范圍為（0.5～4.5）V，則其調諧靈敏度等于50×10－6/V。要求控制電壓沒有噪聲或其它可能引起振蕩器頻率和輸出波形特性發(fā)生突變的瞬態(tài)過程，這一點很重要。為把噪聲減至最小，經常采取的措施是在電路板上把模擬信號與數字信號分別接地。

5　相位噪聲和調制

　　一切振蕩器都有一些振幅調制噪聲和相位調制噪聲。VCXO的相位噪聲要受振蕩器電路結構和石英晶體的影響。VCXO電源的瞬態(tài)過程或波紋產生的調制還會使它的相位噪聲性能惡化。相位噪聲的均方根值是由相位噪聲頻譜在給定帶寬內求積分而推算出來的。相位噪聲是根據頻率相對于中心頻率的偏移量來界定的，用單位dBc/Hz表示。鎖相環(huán)電路使用的大多數VCXO器件必須具有良好的相位噪聲特性。如果應用上對相應噪聲有嚴格要求，選用VCXO時就一定要規(guī)定相位噪聲允許的范圍。

6　線性度

　　VCXO振蕩頻率隨控制電壓變化的函數關系是非線性的。設計優(yōu)良的VCXO，其頻率與控制電壓的函數曲線接近直線，偏離直線的范圍控制在±10％以內。一般來說，VCXO的牽引度越大，它的線性度就越差。大多數VCXO的頻率與控制電壓的函數曲線都具有正斜率而且是單調的。因此，當控制電壓增加時，牽引度就變大。

信息來自：鉭電容  陶瓷電容  二、三極管  晶體振蕩器