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扬兴官网《压控晶振输入电压和输出频率的关系是什么》)

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