破解时钟难题：5大场景下压控晶振选型黄金法则（附参数对照表）

【导读】压控晶振（VCXO）作为频率调控的核心器件，已从基础时钟源升级为智能系统的"频率舵手"。通过变容二极管与石英晶体的精密耦合，实现电压-频率的线性转换，其相位噪声控制突破-160dBc/Hz@1kHz，抖动进入亚纳秒时代（0.15ps）。在5G-A/6G预研、224G光通信及自动驾驶多传感器同步场景中，VCXO正经历微型化（2016封装）、多协议兼容（LVDS/HCSL/CML集成）及温漂补偿算法的三重技术迭代。

压控晶振的介绍

压控晶振（VCXO，Voltage Controlled Crystal Oscillator）简称：VCXO是石英晶体振荡器的一种，全称：电压控制晶体振荡器，是一种与晶体谐振器串联插入变容二极管，根据外部加入的电压使二极管的容量发生变化，来达到输出频率可根据晶体谐振器的负载电容特性变化的晶体振荡器。 

  ●  构成及原理

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。

  ●  压控晶振特点

压控晶振是由品质因素极高的石英晶体振子（即谐振器和振荡电路组成）。晶体的品质、切割取向、晶体振子的结构及电路形式等，共同决定振荡器的性能。压控晶体振荡器具有以下特点：

压控晶振的重要参数

如何选购一款合适的VCXO压控晶振，主要从以下9个参数维度来考量。

①标称频率

标称频率是指压控晶振（VCXO）在标准工作条件（如控制电压为中间值、常温、额定电源电压）下的中心输出频率。它是VCXO的基准频率，通常由内部的石英晶体谐振器决定。

②频率稳定度(关键参数)

指在规定的工作温度范围内，与标称频率允许的偏差，用ppm(百万分之一)表示。一般来说，稳定度越高或温度范围越宽，价格越高。

③电源电压

常用的有1.8V、2.5V、3.3V、5V等，其中3.3V应用较广。

④输出方式

根据需求采用不同输出（CMOS、CML、TTL、PECL、LVPECL、 LVDS、HCSL等）每种输出类型都有它的独特波形特性和用途。应该关注三态或互补输出的要求。

⑤工作温度

常规工作温度-40~+85℃，存储温度-55~+125℃，某些特殊场合如航天军用等对温度有更苛刻的要求。

⑥相位噪声和抖动

相位噪声和抖动都是衡量输出时钟 “纯净度” 的指标：它们描述的是信号在理想周期之外的随机或确定性偏差 有多大，数值越小，时钟越干净，系统误码率越低。

1）相位噪声（Phase Noise）

定义：在频域上，信号频谱的 “裙边” 有多宽。

单位：dBc/Hz（相对于载波功率，每赫兹带宽的噪声功率）。

2）抖动（Jitter）

定义：在时域上，真实边沿与理想边沿的时间偏差（统计值）。

单位：ps（皮秒）。

相噪是频域的噪声功率分布，影响信号频谱纯度；抖动是时域的时钟边沿不确定性，决定时序精度。两者本质是同一现象的两种表述方式，但优化手段不同（如低噪声电源改善相噪，PCB布局减少抖动）。

⑦牵引范围

是针对压控晶振的参数。带有压控功能的晶振为(VCXO) ，通过施加外部控制电压(1.65±1.35V)使振荡频率可变的频率偏差范围，表示变化频率（增大或缩小）与中心频率的比值，范围一般为±50ppm~±200ppm。 取决于VCXO的结构和所选择的晶体。

⑧封装尺寸

与其它电子元件相似，石英振荡器亦采用愈来愈小型的封装。通常，较小型的器件比较大型的表面贴装或穿孔封装器件更昂贵。所以，小型封装往往要在性能、输出选择和频率选择之间作出折中。

⑨老化率

在所有其它条件都恒定不变的情况下，振荡器的频率仍会随着时间推移而发生的漂移，这种长期漂移是由晶体元件和振荡电路的其它元器件缓慢变化造成的，即晶振随时间变化而引起的频率变化量。可用日老化(ppb/天)和年老化(ppm/年)表示。

YXC压控晶振选型推荐

CMOS压控晶振

＞ YSV310PR系列

产品特点：

* CMOS输出

*10~250MHz频率范围任意编程

*宽牵引范围：±50ppm（min.）

*低抖动：1.0ps typ.

*快速交付、交期灵活

*封装：3.2x2.5mm、5.0x3.2mm、7.0x5.0mm

*应用于太阳能光伏、锂电池、10 GB以太网、SONET、SATA、SAS、光纤通道等 。

＞ YSV311PJ系列

产品特点：

*可编程压控晶振

*多种电压可选（1.8V、2.5V、3V、3.3V）

*15~250MHz宽频率范围任意编程

*CMOS输出

*宽牵引范围：±200ppm typ.

*超低抖动：0.15ps typ.

*封装：5.0x3.2mm、7.0x5.0mm

  ●  差分压控晶振

＞ YSV220PR系列

产品特点：

*压控差分晶振VCXO

*10~1500MHz超宽频率范围任意编程

*多种电压可选（2.5V、3.3V）

*宽牵引范围

*输出类型丰富（LVDS、LVPECL）

*快速交付、交期灵活

*封装：3.2x2.5mm、5.0x3.2mm、7.0x5.0mm

＞ YSV221PJ系列

产品特点：

*15~2100MHz超宽频率范围任意编程

*多种电压可选（1.8V、2.5V、3.3V）

*宽牵引范围：±200ppm typ.

*输出种类丰富（LVDS、PECL、HCSL、CML）

*超低抖动：0.163ps typ.

*封装：5.0x3.2mm、7.0x5.0mm

Tips：给大家送一个选型口诀

面对异构集成系统的时钟挑战，选型需遵循"场景定义性能"原则：YSV221PJ系列以0.163ps抖动成为112G光模块优选，车规级YSV310PR通过±50ppm牵引范围保障77GHz雷达时序精度。建议通过三维选型矩阵（频率精度×环境适应性×接口协议）锁定方案，善用扬兴科技在线配置工具生成BOM清单。记住工程师箴言："小封装搏空间，差分抗干扰；高频看相噪，车规验温漂"——这将是穿越技术周期的不变法则。