浅析晶体振荡器选型中的几个问题
压控晶体振荡器（VCXO）是通过红外加控制电压使振荡效率可变或是可以调
制的石英晶体振荡器。VCXO 主要由石英谐振器、变容二极管和振荡电路组成，
其工作原理是通过控制电压来改变变容二极管的电容，从而“牵引”石英谐振器
的频率，以达到频率调制的目的。那么压控晶体振荡器选型中究竟注意哪些问题
呢？
压控晶体振荡器（VCXO）是通过红外加控制电压使振荡效率可变或是可以调
制的石英晶体振荡器。VCXO 主要由石英谐振器、变容二极管和振荡电路组成，
其工作原理是通过控制电压来改变变容二极管的电容，从而“牵引”石英谐振器
的频率，以达到频率调制的目的。VCXO 大多用于锁相技术、频率负反馈调制的
目的。VCXO 大多用于锁相技术、频率负反馈系统及频率调制，已是通信机、移
动电话、寻呼机、全球定位系统（GPS）等众多电子应用系统必不可少的关键部
件。
1、 VCXO 允许频率控制的范围比较宽，牵引度一般为（±35~±50）×10-6,
实际可达±200×10-6.
随着现代无线通信系统向高频、宽带、便携式方向发展，要求 VCXO 具有高
频、高性能、频率范围宽、线性度好、频率稳定度优、频率牵引误差小、噪声低
和封装尺寸小等特性。世界上各先进国家竞相开发与生产高水平的产品来满足日
益增长的市场需求。
VCXO 技术规范中列有多项性能参数。这些参数往往是相互关联的。我们不
能一味追求某些参数的高指标而忽视由此引起的其它参数的劣化。例如，VCXO
允许的频率控制范围就是有限制的。一般来说，如果要求 VCXO 有较大的牵引度，
则它在工作温度范围内的频率稳定度就较差。反之，如果对频率稳定度要求高，
就很难得到较大的牵引度（
>±200×10-6）。因此，正确了解 VCXO 的技术规范和
使用要求，对于在设计上用好这种器件是很关键的。下面我们将介绍 VCXO 电参
数的特点和选用时应注意的问题。
2、VCXO 的确定
首先，要弄清楚具体应用场合是需要 VCXO,还是一般的振荡器。当设计人员
希望通过外加控制电压来对振荡器的频率作小范围的调谐时，就应选用 VCXO 器
件。我们把这种振荡器调谐称为牵引度（pullability）。牵引度用10-6数量级表
示。VCXO 牵引度的典型值为±50×10-6~±200×10-6,要得到这种范围的牵引
度，VCXO 产品一般采用标准圆形石英晶体。为了满足牵引度范围大的要求，设
计上须用大尺寸晶体（直接0.25英寸~0.35英寸）。此外，如果要得到大范围的牵
引度，VCXO 产品的晶体应是基模晶体。
3、频率稳定度要求
VCXO 用石英晶体作频率控制元件，其振荡频率在工作温度内是稳定的。当
我们对 VCXO 进行调谐时，振荡频率会发生改变；但偏离标称频率的各个频率值
在工作温度范围内同样是稳定的。必须注意，对于一个给定的频率而言，频率稳
定度要求越高，要得到大范围的牵引度就越困难。采用硅解决方案，不能获得良
好的频率稳定度。这是因为硅存在颤动噪声和相位噪声所致。VCXO 采用了石英
晶体，频率异常稳定，是目前最好的频率控制器件。
4、电压调谐与频率变化的关系
VCXO 的频率偏移值同加在其调谐电路上的控制电压的大小有关。VCXO 标称
频率对应的调谐电压规定为 VCC（电源电压）的一半。VCC 为5V 的 VCXO,控制电
压为2.5V 时就产生中心频率。控制电压为（0.5~4.5）V 的 VCXO,其频率变化曲
线的斜率为正。也就是说，当控制电压从2.5V 上升为4.5V 时，振荡器的频率将
增大；当控制电压从2.5V 降为0.5V 时，振荡器的频率将减小。振荡器的频率随
控制电压变化的特性，往往用调谐灵敏度这一物理量来描述。调谐灵敏度用单位
10-6/V 表示。如果 VCXO 的牵引度为±100×10-6,控制电压范围为（0.5~4.5）V,
则其调谐灵敏度等于50×10-6/V.要求控制电压没有噪声或其它可能引起振荡器
频率和输出波形特性发生突变的瞬态过程，这一点很重要。为把噪声减至最小，
经常采取的措施是在电路板上把模拟信号与数字信号分别接地。
5、相位噪声和调制
一切振荡器都有一些振幅调制噪声和相位调制噪声。VCXO 的相位噪声要受
振荡器电路结构和石英晶体的影响。VCXO 电源的瞬态过程或波纹产生的调制还
会使它的相位噪声性能恶化。相位噪声的均方根值是由相位噪声频谱在给定带宽
内求积分而推算出来的。相位噪声是根据频率相对于中心频率的偏移量来界定
的，用单位 dBc/Hz 表示。锁相环电路使用的大多数 VCXO 器件必须具有良好的相
位噪声特性。如果应用上对相应噪声有严格要求，选用 VCXO 时就一定要规定相
位噪声允许的范围
