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使用压控晶体振荡器作为时钟发生器

作者:扬兴
日期:2019年02月19日 14:21
浏览量:235

  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。

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