通信專用振蕩器分類與基本操作
來源:http://www.11ed.cn 作者:金洛鑫電子 2019年03月20
不管是工作還是生活都需要與他人聯系和溝通,而做為最重要的溝通工具—通信設備,這十幾年來一直都是各國工程師和技術人才研究的對象。智能手機,5G通信系統,電話機,船舶飛機呼救機,對講機等都是常用到的通信用品,但都有一個共同點,就是需要用到一顆高端高性能的石英晶體振蕩器。而且可用的類型有很多種,例如SPXO振蕩器,TCXO晶振,OCXO晶振,VCXO晶振,VC-TCXO晶振,LVDS晶振,LV-PECL晶振和MEMS可編程振蕩器等,不同的產品要求使用的振蕩器不一定一樣。
振蕩器是許多依賴于精確時間測量和協調的電子和通信系統的核心。它們用于穩定時頻發生器,后者又為電子通信和導航系統提供載波和導頻信號。振蕩器還提供數據處理設備使用的時鐘信號,以及其他專用系統的參考信號。Oscillator輸出頻率所需的精度和穩定性取決于應用,在簡單微處理器時鐘的情況下,從大約1000PPM到需要非常精確頻率控制的應用的小于5PPM。在本文中,我們將探討通信應用中使用的基本振蕩器操作和振蕩器類型。
基本振蕩器操作:
從根本上說,振蕩器由兩部分組成:放大器部分和包含相位校正網絡的反饋部分。 要使振蕩器啟動和運行,必須滿足兩個條件:(1),電路周圍的增益必須大于1;(2),離開相位校正網絡的信號必須與施加到放大器網絡的信號同相。當SPXO晶振電路首次通電時,電路中唯一的“信號”是電噪聲。在滿足振蕩相位要求的頻率下,該噪聲的分量以增加的幅度傳播通過放大器和反饋部分。重復該過程,直到相位校正信號的增益足以進行穩態振蕩。確切的振蕩頻率取決于相位條件,即相位必須等于2npi.gif-872字節,其中n=0,1,2,3。
由于信號相位的變化,振蕩器的頻率從一個時刻變化到下一個時刻。這種變化可能發生在振蕩器的任何或所有部分中,并且必須被校正以維持特定頻率。理論上,可以在振蕩器電路內的所有各種系統中結合一些相位校正裝置。然而,這種方法成本高并且會增加石英振蕩器封裝的尺寸。更常見的方法是僅依賴于相位校正網絡。雖然有幾種方法可以校正相位,但石英晶體已被證明是優越的。隨著相位的變化,石英晶體的電抗發生顯著變化,振蕩器電路中的所有其他元件可被認為是恒定且不變的。
振蕩器的類型:
振蕩器類型和設計的可能性幾乎是無限的;事實上,晶體控制振蕩器有多種類型和尺寸可供選擇,采用許多不同的電路設計。但是,就本文而言,晶體控制振蕩器可分為四大類:
簡單封裝晶體振蕩器(SPXO)通常用作微處理器的時鐘設備。這些在汽車應用中也很常見,它們用于為新車輛中使用的各種計算機控制功能提供時鐘信號。SPXO能夠提供10-5到10-4的頻率精度。它們通常以1MHz至100MHz的標準頻率提供,頻率穩定性為100PPM。SPXO沒有采用任何方法來最小化溫度對器件輸出頻率的影響。然而,它們的低成本使其成為包括大多數計算機在內的應用的理想選擇,其中溫度變化最小或者不需要更高的精度和穩定性。
SPXO具有廣泛的輸出功能。它們有引腳和SMD兩種配置;它們的尺寸范圍從21mmx14mmx6mm到5mmx3.2mmx1.5mm。壓控晶體振蕩器(VCXO)通常用于PLL(鎖相環)應用。它們提供了一種在窄范圍內控制輸出頻率的方法,通常通過使用變容二極管作為調諧電容器。VCXO晶振采用尺寸為14mmx10mmx3mm的封裝,采用通孔和SMD配置。VCXO提供的頻率精度為10-6到10-5。頻率范圍通常為1MHz至30MHz。這些是緊公差振蕩器,其頻率穩定性為PP50PPM,頻率可拉性為100PPM。VCXO可用于HCMOS和TTL輸出,其相位噪聲通常為-125至-130dBc/Hz。
溫度控制晶體振蕩器(TCXO)用于便攜式電話,蜂窩電話,通信設備,蜂窩無線電以及航空航天和雙向無線電通信。由于它們具有低電壓(3.0VDC格式),因此TCXO非常適用于手持式電池供電的通信設備。這些振蕩器可以根據溫度的影響校正輸出頻率。溫度補償通常由調節可變電容器的溫度感測裝置實現,結果是在振蕩器的設計范圍內的任何溫度下,輸出頻率保持幾乎恒定。TCXO可提供電壓控制和溫度補償;兩者都包含在內,稱為VCTCXO(壓控溫度補償振蕩器)。
TCXO的頻率精度大約為10-7到10-6;可用頻率范圍為1MHz至60MHz。溫補晶振通常具有較高的頻率穩定性,從PP1PPM到2.5PPM。它們有通孔或SMD配置;封裝尺寸范圍從30mmx30mmx15mm到11.4mmx9.6mmx3.9mm。
烤箱控制晶體振蕩器(OCXO)通常用于導航系統中作為定時控制設備,也用作精確頻率標準。這些器件包括一個將晶體保持在恒定溫度的烤箱,或一個容納晶體和振蕩器電路的溫度調節室。通過將頻率控制元件保持在穩定溫度,消除了環境溫度變化的影響。當用于精密無線電應用中的頻率控制時,OCXO非常出色;然而,它們很昂貴,消耗大量電力,而且可能非常大。
OCXO晶振能夠產生大約10-10到10-8的頻率精度,對于某些特殊應用,甚至更緊湊。它們還提供所有振蕩器類型的最嚴格的頻率穩定性。但是,OCXO是特殊項目,大多數頻率控制產品供應商一般都不提供。
雖然振蕩器的類型有很多種,不過一般沒有特殊的要求的話,大致上是只有TCXO,VCXO,OCXO和SPXO這四種,而且這些種類的振蕩器基本設計和操作都可以根據要求修改和匹配。26M溫補晶振是對講機和其他通信設備最常用的一種,一般來說成本不會很高,不同品牌價格也不相同,詳細的資料或要詢價問貨,歡迎聯系金洛鑫電子:0755-27837162!
振蕩器是許多依賴于精確時間測量和協調的電子和通信系統的核心。它們用于穩定時頻發生器,后者又為電子通信和導航系統提供載波和導頻信號。振蕩器還提供數據處理設備使用的時鐘信號,以及其他專用系統的參考信號。Oscillator輸出頻率所需的精度和穩定性取決于應用,在簡單微處理器時鐘的情況下,從大約1000PPM到需要非常精確頻率控制的應用的小于5PPM。在本文中,我們將探討通信應用中使用的基本振蕩器操作和振蕩器類型。
基本振蕩器操作:
從根本上說,振蕩器由兩部分組成:放大器部分和包含相位校正網絡的反饋部分。 要使振蕩器啟動和運行,必須滿足兩個條件:(1),電路周圍的增益必須大于1;(2),離開相位校正網絡的信號必須與施加到放大器網絡的信號同相。當SPXO晶振電路首次通電時,電路中唯一的“信號”是電噪聲。在滿足振蕩相位要求的頻率下,該噪聲的分量以增加的幅度傳播通過放大器和反饋部分。重復該過程,直到相位校正信號的增益足以進行穩態振蕩。確切的振蕩頻率取決于相位條件,即相位必須等于2npi.gif-872字節,其中n=0,1,2,3。
由于信號相位的變化,振蕩器的頻率從一個時刻變化到下一個時刻。這種變化可能發生在振蕩器的任何或所有部分中,并且必須被校正以維持特定頻率。理論上,可以在振蕩器電路內的所有各種系統中結合一些相位校正裝置。然而,這種方法成本高并且會增加石英振蕩器封裝的尺寸。更常見的方法是僅依賴于相位校正網絡。雖然有幾種方法可以校正相位,但石英晶體已被證明是優越的。隨著相位的變化,石英晶體的電抗發生顯著變化,振蕩器電路中的所有其他元件可被認為是恒定且不變的。
振蕩器的類型:
振蕩器類型和設計的可能性幾乎是無限的;事實上,晶體控制振蕩器有多種類型和尺寸可供選擇,采用許多不同的電路設計。但是,就本文而言,晶體控制振蕩器可分為四大類:
簡單封裝晶體振蕩器(SPXO)通常用作微處理器的時鐘設備。這些在汽車應用中也很常見,它們用于為新車輛中使用的各種計算機控制功能提供時鐘信號。SPXO能夠提供10-5到10-4的頻率精度。它們通常以1MHz至100MHz的標準頻率提供,頻率穩定性為100PPM。SPXO沒有采用任何方法來最小化溫度對器件輸出頻率的影響。然而,它們的低成本使其成為包括大多數計算機在內的應用的理想選擇,其中溫度變化最小或者不需要更高的精度和穩定性。
SPXO具有廣泛的輸出功能。它們有引腳和SMD兩種配置;它們的尺寸范圍從21mmx14mmx6mm到5mmx3.2mmx1.5mm。壓控晶體振蕩器(VCXO)通常用于PLL(鎖相環)應用。它們提供了一種在窄范圍內控制輸出頻率的方法,通常通過使用變容二極管作為調諧電容器。VCXO晶振采用尺寸為14mmx10mmx3mm的封裝,采用通孔和SMD配置。VCXO提供的頻率精度為10-6到10-5。頻率范圍通常為1MHz至30MHz。這些是緊公差振蕩器,其頻率穩定性為PP50PPM,頻率可拉性為100PPM。VCXO可用于HCMOS和TTL輸出,其相位噪聲通常為-125至-130dBc/Hz。
溫度控制晶體振蕩器(TCXO)用于便攜式電話,蜂窩電話,通信設備,蜂窩無線電以及航空航天和雙向無線電通信。由于它們具有低電壓(3.0VDC格式),因此TCXO非常適用于手持式電池供電的通信設備。這些振蕩器可以根據溫度的影響校正輸出頻率。溫度補償通常由調節可變電容器的溫度感測裝置實現,結果是在振蕩器的設計范圍內的任何溫度下,輸出頻率保持幾乎恒定。TCXO可提供電壓控制和溫度補償;兩者都包含在內,稱為VCTCXO(壓控溫度補償振蕩器)。
TCXO的頻率精度大約為10-7到10-6;可用頻率范圍為1MHz至60MHz。溫補晶振通常具有較高的頻率穩定性,從PP1PPM到2.5PPM。它們有通孔或SMD配置;封裝尺寸范圍從30mmx30mmx15mm到11.4mmx9.6mmx3.9mm。
烤箱控制晶體振蕩器(OCXO)通常用于導航系統中作為定時控制設備,也用作精確頻率標準。這些器件包括一個將晶體保持在恒定溫度的烤箱,或一個容納晶體和振蕩器電路的溫度調節室。通過將頻率控制元件保持在穩定溫度,消除了環境溫度變化的影響。當用于精密無線電應用中的頻率控制時,OCXO非常出色;然而,它們很昂貴,消耗大量電力,而且可能非常大。
OCXO晶振能夠產生大約10-10到10-8的頻率精度,對于某些特殊應用,甚至更緊湊。它們還提供所有振蕩器類型的最嚴格的頻率穩定性。但是,OCXO是特殊項目,大多數頻率控制產品供應商一般都不提供。
雖然振蕩器的類型有很多種,不過一般沒有特殊的要求的話,大致上是只有TCXO,VCXO,OCXO和SPXO這四種,而且這些種類的振蕩器基本設計和操作都可以根據要求修改和匹配。26M溫補晶振是對講機和其他通信設備最常用的一種,一般來說成本不會很高,不同品牌價格也不相同,詳細的資料或要詢價問貨,歡迎聯系金洛鑫電子:0755-27837162!
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