如何拖動振蕩器中的晶振頻率?
許多人都是通過頻率來選擇合適的石英振蕩器,而且頻率還有其他的特點,是確定穩定性的主要參數之一,頻率具有唯一性,每一顆晶振只有一個頻率,對應不同的產品在通過插入的無功分量對頻率進行功能影響的情況下,或者通過改變反饋路徑中的相位(拉動晶體頻率),可以考慮石英的一些不良特性:
頻率溫度響應的補償(TCXO):
通過負載容量的溫度控制來實現TCXO的溫度響應的補償。用于TCXO應用的晶體必須在工作溫度范圍內絕對無浸漬。甚至幾乎無法識別的傾角,例如。在圖2.31中,在約-20°C或85°C,補償后,頻率的干擾殘余誤差是有效的。由于2.12.6中描述的原因,石英負荷應保持很小。同樣令人不安的是在溫度變化方向反轉之后頻率的溫度響應的滯后。在為TCXO應用訂購石英晶體時,必須指定兩個屬性:
1)頻率-溫度曲線最大不連續性。
2)最大,工作溫度范圍內允許的滯后時間為xxppm。溫度變化率為xx°C/min。
拉動行為和二次共振:
在濾波器電路和石英鑒別器中,二次諧振的影響很容易被忽視。在振蕩器電路中,如果電路設計正確,則不可能振蕩到二次諧振或切換到二次諧振。更為復雜的是泛音及其側共振對VCXO振蕩器電路行為的影響:
石英振蕩器是反饋放大器,在反饋路徑中具有石英振蕩器。振蕩器以環路增益大于1的頻率振蕩,整個環路的相位旋轉為2nB,即。與循環是真實的頻率。僅在構成振蕩器的石英的諧振頻率下滿足環路增益的條件。相位條件受到與振蕩器的振蕩頻率諧波的晶體的所有諧振的影響。由于石英晶體振蕩器的幅度限制,振蕩器頻率具有大的諧波含量。該頻率混合成為反饋分支。
圖2.63基本和泛音的拉動行為
如果振蕩器頻率的諧波與石英的泛音或其次級諧振一致,則反饋信號的相位位置受到影響。當振蕩器頻率被嚴重“拉”時,這變得很重要,特別是在基音振蕩器中。石英的動態容量C1和因此的拉伸量是根音中的3次諧波的約9倍。因此,泛音范圍內的石英諧振可能與基音成為諧波(圖2.63)。
結果是此時振蕩器的拉動特性不連續。在具有靜態頻率控制的系統中,這一切都是微不足道的。在具有相位相關頻率同步的系統中,同步受到顯著干擾或不可能,例如。數字電視中彩色副載波與Renck振蕩器的同步。在作為頻率或相位調制器的應用中,在調制特性中產生不連續性。當用于倍頻的振蕩器輸出被選擇性地調諧到貼片振蕩器頻率的三倍或五倍時,干擾變得特別強烈。圖2.63顯示了基頻(底部)和諧波頻率(頂部)對繪圖容量CL的依賴關系。
通過相位控制拉出晶體頻率:
在具有數字頻率調節的系統中,還通過控制振蕩器環路中的反饋信號的相位來完成頻率調諧。一個例子是數字電視電路中的“Renck振蕩器”。頻率的相位相關控制原則上根據圖2.64進行。
圖2.64相控振蕩器原理
控制電壓Ust迫使相位致動器中的相應相位旋轉。然后,晶振頻率根據等式(48)跟隨該相位旋轉。
忽略C0,抽取量取決于產品C1AReff。在具有小內阻的振蕩器電路中,Re和Ra是由:
Freqenzhub實現的相變相對較小。為了增加提升斜率,將阻尼電阻器Rs插入電路中(方程47)。
該電路對于三重振蕩器頻率下石英的諧振特別關鍵,特別是變體a),其在反饋路徑中包含高通濾波器RsC(圖2.64)。變量b)明顯更好,這里反饋分支充當低通濾波器并且顯著降低反饋分支中的諧波含量。在這種情況下,振蕩器放大器必須是反相放大器,移相器產生-90°的基本相位旋轉。
圖2.65反饋支路中的相位響應RA+RB=25S,RS=參數
因此,在該電路中使用的振蕩晶體必須在工作頻率的n倍時不具有諧振。石英(Dickenscherschwinger)只有在它們的泛音共振附近具有多個基頻,在基本振蕩器的情況下,因此三倍頻率是關鍵的,五倍頻率已經被充分衰減。在訂購石英時,必須另外說明石英是例如石英。在標稱頻率的3倍±振蕩器的行程必須沒有共振。在版本b)的情況下,這里將諧振抑制大約12dB就足夠了。在第三次諧波中的有源晶體振蕩器的情況下,臨界頻率在石英的第五個泛音附近,即振蕩器頻率的約5/3(圖2.63)。
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