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    關于變容二極管在調諧電路中的作用

    發布時間: 2016/3/16 17:43:03 | 3458 次閱讀

        關于變容二極管在調諧電路中的作用


        變容二極管是電子可變電容。換句話說,變容二極管表現出來的電容是反偏電勢的函數。這種現象導致了變容二極管在一些需要考慮電容因素的場合的幾種常見應用。圖1為一個典型的變容二極管調諧的lc振蕩電路。電路耦合電感l2,的作用是當振蕩電路被當作射頻放大器使用時,將射頻信號輸人到振蕩電路。主要的 lc振蕩電路包括主電感l1,和電容c1與cr1的串聯電容。除此之外,還要考慮廣泛存在于電子線路的雜散電容cs。隔直電容和串聯電阻的功能前面已經介紹過了。電容c2的作用是對調諧電壓vin,進行濾波。




        變容二極管的調諧電路


        因為lc調諧的振蕩電路的諧振頻率是lc的函數,我們發現振蕩電路的與諧振頻率之比隨著電容比的平方根變化。此處電容比是指反偏電壓時的電容與反偏電壓時的電容之比。因而,電路的調諧特征曲線(偏壓一諧振頻率)基本上是一條拋物線。


        變容二極管是一種利用半導體二PN結電容隨外加反向偏壓變化而變化的原理制成的半導體二極管。容二極管通常替代可變電容,應用在調諧器中。只要改變加在變容二極管上的反向偏壓,就可改烴調諧器的諧振頻率,因此這種調諧器被稱為電調諧器。電調諧器業已發展到鎖相環頻率合成調諧、存儲調諧等新一代調諧器,使接收機的調諧方式提高到一個新的水平。


        變容二極管等效電路與參數





        變容二極管工作在反向偏壓下。變容二極管的符號如圖1(a)所示。變容二極管的等效電路如圖1(b)所示。Cj為結電容,Cj≈Cd,Cd為變容二極管的總電容(包括結電容、外殼電容和其經分布電容)。Rs為變容二極管的等效串聯電阻(包括接線電阻、引線電阻及PN結電阻)。Ls為引線電感。變容二極管有四個基本參量,即結電容Cj,電容變化比,串聯電阻Rs和擊穿電壓。復容二極管的結電容隨所加負偏壓而變化:結電容在零偏壓時,在臨近穿擊時。變容二極管的典型特性曲線如圖1(c)所示,圖中Vd為反向偏壓,Cd為結電容。變容二極管在零偏壓時的結電容與在擊穿電壓時的結電容之比稱為電容變化比。為使間諧頻率范圍較大,電容電壓比應大了。串聯電阻Rs會使變容二極管產生損耗,這種損耗越大,變容二極管的質量越差,因此,Rs越小越好。變容二極管擊穿電壓較高,一般15~90V。


        變容二極管主要用于調諧、限幅、開關、倍頻等電路,如目前彩電大量使用的電子調諧器中就使用了變容二極管。變容二極管如用于收音機則可解決故障率較高的收音機調諧機構問題。


        電調諧回路





        由變容二極管組成的基本調諧回路如圖2(a)所示。改變外加偏壓Vd,即可改變結電容,進而使調諧回路的諧振頻率發生變化。變容二極管結電容會隨強度變化而變化,其溫度系數約為0.03~0.05%/℃,這在要求高的接收機中使用可能會產生失調及頻率漂移。因此,將兩個變容二極管反相串聯后使用(見圖 2(b)),可使失調降低15~20dB。另外,也可用一個硅二極管與之串聯后進行溫度補償,可使溫度系數下降至±0.005%/℃的范圍內,性能已優于 LC調諧回路。




        傳統的直接檢波式收音機的方框圖如圖3(a)所示。這種收音機中的使用由電感及可變電容組成的LC調諧回路,可變電容使用日久后,在灰塵、靜電等因素的影響下,會使調諧電臺時經常有“咔唰咔唰”的噪聲,令人討厭。另外,為了直觀地指示出收聽的頻率,還要使用復雜的易出故障的接線機構。用變容二極管來取代 LC調諧回路中的可變就能克服以上缺點,而且還具有安裝容易、分布參數影響小、容易實現調諧數字化與智能化其優點。采用變容二極管進行調諧的直接檢波式收音機方框圖如圖3(b)所示。電位器W用來改變調諧電壓。調諧電壓經電阻R后加至變容二極管DC1上。通過改變調諧電壓改變DC1的結電容,即可改變調諧頻率。R為隔離電阻,防止調諧回路對地或Vcc短路,一般取值為10kΩ~1MΩ。C為隔直電容,一般可取0.01μF~0.47μF。





        采用變容二極管的簡易電調諧中波收音機如圖4所示。變容二極管DC1與天線線圈電感L1共同組成輸入調諧回路。W1~W4組成頻調電位器,由其向變容二極管提供工作偏壓。S1~S4為四位互鎖式按鍵開關。調諧回路選出的電臺信號經集成電路LM386N內部檢波放大后,推動揚聲器SP發聲。

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