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  • 二极管正负极那点事儿,为之动容的变容二极管正负极

    二极管正负极那点事儿,为之动容的变容二极管正负极

    往期文章中,小编曾带来过诸多二极管正负极相关内容。在本文中,小编将继续为大家讲解另一款二极管正负极测量——变容二极管正负极测量。通过本文,希望大家掌握该二极管正负极的判别方法,并从多方面了解变容二极管。精彩如下哦。   一、什么是变容二极管 变容二极管(Varactor Diodes)又称“可变电抗二极管”,是利用pN结反偏时结电容大小随外加电压而变化的特性制成的。反偏电压增大时结电容减小、反之结电容增大,变容二极管的电容量一般较小,其最大值为几十皮法到几百皮法,最大区容与最小电容之比约为5:1。它主要在高频电路中用作自动调谐、调频、调相等、例如在电视接收机的调谐回路中作可变电容。   二、变容二极管作用特点 1、变容二极管的作用是利用PN结之间电容可变的原理制成的半导体器件,在高频调谐、通信等电路中作可变电容器使用。 变容二极管属于反偏压二极管,改变其PN结上的反向偏压,即可改变PN结电容量。反向偏压越高,结电容则越少,反向偏压与结电容之间的关系是非线性的,如图所示。 图:变容二极管与反向偏压 2、变容二极管的电容值与反向偏压值的关系图解: (a)反向偏压增加,造成电容减少; (b)反向偏压减少,造成电容增加。 电容误差范围是一个规定的变容二极管的电容量范围。数据表将显示最小值、标称值及最大值,这些经常绘在图上。 变容二极管又称“可变电抗二极管”。所用材料多为硅或砷化镓单晶,并采用外延工艺技术。反偏电压愈大,则结电容愈小。变容二极管具有与衬底材料电阻率有关的串联电阻。 图:变容二极管的电路图形符号 变容二极管属于反偏压二极管,改变其PN结上的反向偏压,即可改变PN结电容量。反向偏压越高,结电容则越少,反向偏压与结电容之间的关系是非线性的。 变容二极管有玻璃外壳封装(玻封)、塑料封装(塑封)、金属外壳封装(金封)和无引线表面封装等多种封装形式、如图所示。通常,中小功率的变容二极管采用玻封、塑封或表面封装,而功率较大的变容二极管多采用金封。   三、变容二极管的构造原理 图1、变容二极管的构造原理、简化等效电路及电路符号 参见图1(a)。从本质上讲,它属于反偏压的二极管,其结电容就是耗尽层的电容。可近似反耗尽层视为平行板电容器,两个导电板之间有介质。因此,结电容C1的容量与耗尽层的宽度d成反比,有公式C1∝1/d,又因为d与反向偏压VR的n次方成正比(n是与掺杂浓度有关的常数),故C1∝1/VRn,因此,反向偏压愈高,耗尽区就愈宽,而结电容量愈小。反之亦然。(a)图中,VR1>VR2,故d2>d1,Cj2 变容二极管的简化等效电路及电路符号分别如图1(b)、(c)所示。图中用一只可变电容来表示结电容。R2是半导体材料的电阻。   四、正负极区分 选择500型万用表的R×1k档。首先将红表笔接一端,黑表笔接另一端,若测得电阻值为6.5kΩ,与此同时记下表针倒数偏转格数n′≈19.7格。然后交换管脚位置后重新测量,电阻值变成无穷大。由此判定第一次为正向接法,正向电阻为6.5kΩ,正向导通电压VF=0.03V/格×9.7格=0.59V。第二次则属于反向接法。该管子具有单向导电性,并且靠近红色环的管脚为正极。欲测量变容二极管的结电容,可选用100pF量程的线性电容表。   五、特性参数 ①最高反向工作电压VR:是指加在变容二极管两端的反向电压不能超过的电压允许值。 ②反向击穿电压VB。:在施加反向电压的情况下,使变容二极管击穿的电压。 ③结电容C:它是指在一特定的反偏压下,变容二极管内部PN结的电容。 ④结电容变化范围:在工作电压范围内结电容的变化范围。 ⑤电容比:是指结电容变化范围内的最大电容与最小电容之比。 ⑥Q值:是变容二极管的品质因数,它反映了对回路能量的损耗。 以上便是小编此次为大家带来的有关“二极管正负极”的相关内容,希望大家喜欢。

    时间:2019-09-05 关键词: 变容二极管 正负极 二极管正负极

  • 增加RC压控振荡器的频率区间

    增加RC压控振荡器的频率区间

    典型的电压-频率转换器也叫VCO(压控振荡器),其中IC的输入电压对输出频率有一个简单的调节特性。它的一般形式为F=kV/RC,其中,RC是相关定时电阻与电容的时间常数。这些器件的输出频率范围很广,但很少有器件能够在一组RC时间常数的整个区间内做调谐。但是,如果随输入电压的变化而改变定时比率,则可以用一个实现方法,将调谐区间放大到几乎整个频率范围。实现这一目标的方法之一是用一个可变电容替代定时电容,可变电容值可随其偏压而作反向改变,这就是变容二极管。对于本设计,考虑采用ADI公司的AD654电压-频率转换器,因为它很简单,带宽至少有1MHz.图1给出了采用一个固定电阻与电容的典型实现方法。对于图中的值,当输入从0V~10V变化时,频率范围大约为10Hz~30kHz.用NTE618超突变变容管替代定时电容后(如图2所示),同样0V~10V的输入范围可获得大约10Hz~1MHz以上的调谐区间。 图1 图2图3比较了两种转换器结构的调谐曲线。注意范围有相当大的增长,但付出了线性度的代价,另外也会影响到温度稳定性。总之,用精度换取了调谐范围,在基本应用中这应该是可以接受的,因为此时不需要特殊的精度。 图3超突变变容二极管可在少许偏压变化下,获得大的频率变动,因为它有大的电容比。对有些超突变变容管,比率可高达15,例如NTE618就是一个AM接收机使用的超突变变容管。由于转换器频率在较大电压时会增加,电容减小,从而提高了频率。这种响应组合产生了宽的调谐范围。0.01μF的耦合电容将变容管的偏置电压与转换器核心的工作电压隔离开来。用1MΩ大阻值电阻对变容管做轻度偏置,可避免给振荡器增加负载。这种特性某种程度上是可计算且可预测的,甚至可以从数据表做。可以在微软Excel中生成变容二极管的调谐曲线。然后,将此信息用于该转换器的电压-频率转换方程。对于NTE618,电容对于电压的近似关系表达式为:图4表示出计算值与测量值之间的类似性。较高频率下差异更大些,因为变容二极管的电容降低到了与电路与器件杂散电容相当的量级。仔细布线可以尽量减少这个问题,增加范围。 图4注意低输入电压、变容管响应,以及固定电容转换器响应几乎是完全相同的,因为变容管与电压有反向指数关系。实现这一范围有一个有用的结果,这就是无需设置转换器之间的开关就能扩展调谐范围。采用这种方案并结合锁相环、调制器或函数发生器,就可以探讨做其它有用和有趣的应用。

    时间:2018-09-11 关键词: 转换器 vco 变容二极管 电源技术解析

  • 采用变容二极管的VHF波段频率调制电路

    采用变容二极管的VHF波段频率调制电路

    用T,.(2SC373)把驻极电容话筒(ECM)产生的信 号放大到变容二极管的工作电压q 80MHz频陉的信号由 Tft c2sc394)构成的LC振荡电路产生。如图所示,振荡 线图二,的构成是把导线绕在带磁心的绕线架上,通过调整磁 心便可使振荡频率在76~90MHz之间变化.     用变容二极管1 8223 6改变谐振回路的频率,直接进行 FM调制,ECM输出3mV时,可得到±2skHz的调制度.

    时间:2013-09-11 关键词: 频率 vhf 变容二极管 波段 测试测量电路

  • 变容二极管直接调频电路

    变容二极管直接调频电路

    变容二极管直接调频电路

    时间:2012-12-23 关键词: 变容二极管 模拟电路 调频电路

  • 变容二极管调频电路

    变容二极管调频电路

    变容二极管调频电路

    时间:2012-12-23 关键词: 变容二极管 模拟电路 调频电路

  • 调频电路:变容二极管调频电路

    实现调频的方法很多,大致可分为两类,一类是直接调频,另一类是间接调频。直接调频是用调制信号电压直接去控制自激振荡器的振荡频率(实质上是改变振荡器的定频元件),变容二极管调频便属于此类。间接调频则是利用频率和相位之间的关系,将调制信号进行适当处理(如积分)后,再对高频振荡进行调相,以达到调频的目的。两种调频法各有优缺点。直接调频的稳定性较差,但得到的频偏大,线路简单,故应用较广;间接调频稳定性较高,但不易获得较大的频偏。 常用的变容二极管直接调频电路如图Z0916(a)所示。 图中D为变容二极管,C2、L1、和C3组成低通滤滤器,以保证调制信号顺利加到调频级上,同时也防止调制信号影响高频振荡回路,或高频信号反串入调制信号电路中。调制级本身由两组电源供电。 对高频振荡信号来说,L1可看作开路,电源EB的交流电位为零,R1与C3并联;如果将隔直电容C4近似看作短路,R2看作开路,则可得到图(b)所示的高频等效电路。不难看出,它是一个电感三点式振荡电路。变容二极管D的结电容Cj,充当了振荡回路中的电抗元件之一。所以振荡频率取决于电感L2和变容二极管的结电容Cj的值,  。 变容二极管的正极直流接地(L2对直流可视为短路),负极通过R1接+EB,使变容二极管获得一固定的反偏压,这一反偏压的大小与稳定,对调频信号的线性和中心频率的稳定性及精度,起着决定性作用。 对调制信号来说,L2可视为短路,调制信号通过隔直流电容C1和L1加到变容二极管D的负极,因此,当调制信号为正半周时,变容二极管的反偏电压增加,其结电容减小,使振荡频率变高;调制信号为负半周时,变容二极管的反偏压减小,其结电容增大,使振荡频率变低。 由上可见,变容二极管调频的原理是,用调制信号去改变加在变容二极管上的反偏压,以改变其结电容的大小,从而改变高频振荡频率的大小,达到调频的目的。由变容二极管结电容Cj变化实现调频的波形示意图如图Z0917所示。 图Z0918是应用电路举例请读者自行分析。

    时间:2012-12-21 关键词: 变容二极管 调频电路

  • 采用变容二极管的正弦振荡电路

    采用变容二极管的正弦振荡电路

    时间:2012-09-06 关键词: 变容二极管 定时控制 正弦振荡电路

  • 利用变容二极管自动调谐的汽车收音机电路

    利用变容二极管自动调谐的汽车收音机电路

    时间:2012-06-17 关键词: 汽车 变容二极管 自动调谐 收音机电路 视频电路

  • 采用变容二极管和线性运算放大器的简单中波收音机电路

    采用变容二极管和线性运算放大器的简单中波收音机电路

    时间:2012-06-17 关键词: 变容二极管 线性 运算放大器 收音机电路 视频电路

  • 采用变容二极管的VHF波段频率调制电路原理分析

    电路的功能 可以在76~90MHZ的FM广播波段使用的频率调制FM发射机,通常也称作无线电话筒。用FM广播接收机接收其信号。如果不用话筒是输入低频信号,便可用无线形式传输信号或数据。用60CM的天线,传输距离可达30米以上。 电路工作原理 用TT1把驻极电容话筒产生的信号放大到二极管的工作电压。80MHZ频段的信号由TT2构成的LC振荡电路产生。如图所示,振荡线图L的构成是把导线绕在带磁心的绕线架上,通过调整磁心便可使振荡频率在76~90MHZ之间变化。 用变容二极管1S2236改变谐振回路的频率,直接进行FM调制,ECM输出3MV时,可得到±25KHZ的调制度。 进行了FM调制的信号被高频放大级TT3放大到2.3MV左右,然后送至天线。 注释 应用晶体管极间电容变化的FM调制。 采用变容二极管的FM调制电路可获得较大的频率偏移,所以大多用于高频电路。 从所周知,晶体管的极间电容随置偏电压而改变,利用这一点可以实现FM调制。 图中电路是经常被用作高频振荡器的科耳皮兹电路,基振荡频率并不仅仅取决于线圈L、电路器C2、C3,还取决于晶体管极间电容,振荡槽路的总容量为C2、C2和晶体管管极间电容之和。 从基极输入低频调制信号使发射极电流改变,集电极和发射极之间的电容也随着改变,所以振荡频率也跟着改变。 这种电路虽然不能获得很大的频率偏移,但是它不需要进行FM调制的其他元件,可以说是一种廉价的调制电路,最适宜作为简易无线电话筒电路使用。

    时间:2012-01-23 关键词: 频率 vhf 变容二极管 波段

  • 变容二极管驱动技巧

    变容二极管主要用于射频电路中,通过调节电压提供可变的电容。这种二极管通常用于电路调节,例如无线应用中,无线麦克风和收音机中使用的射频振荡器和滤波器。电路设计师应当了解使用非易失数模转换器为变容二极管(作用相当于电压控制的电容器)提供偏置电压的好处。   变容二极管在反向偏置电压下运行,会在PN结附近形成耗尽区(depletion zone)。改变反向偏置的水平,就能改变耗尽区的厚度,从而影响二极管的有效电容。电压增加,电容就相应减小。   变容二极管有指定的标称电容值,以及最高最低电压水平控制的电容范围。提升偏置电压范围就能提升可用电容范围,但设计师也可以通过采用变容二极管实现更高的电容-电压比。   实现可变偏置电压的一个方便的办法就是使用数模转换器(DAC)。大多数DAC的输出电压范围都在0V到+5.5V之间。如果需要更高的电压偏置,就要用更高电压的DAC。然而,在非逆变配置下,使用低成本,高电压的运算放大器可以利用普通5.5V DAC,实现输出电压的电平漂移。   使用DAC的确会带来潜在的误差。可变电容会受到任何形式的偏置电压幅度变化的影响,造成电容漂移。确定误差也有可能在使用微控制器控制DAC输出电压时产生。应该考虑的最主要的误差来源包括可变电容的非线性度、补偿误差和DAC积分非线性度(INL)。             系统天线可能成为噪声源,由此引起的电压会带来RF射频调制。图中表明,电压控制振荡器的LC电感电容槽电路部分。这种电路可以让之前提到的无线麦克风或收音机实现FM调制。   这里,背对背的可变电容配置可以让RF调制的影响降到最低。如果输入可变信号,一个二极管的偏置就会增加而另一个的会减少,以保持整体电容不变。要注意两个二极管是串联,电容是原来可变电容值的一半。   为了防止射频信号干扰外部调节电路,偏置电压通过隔离电阻或射频扼流进行回馈。   在偏置二极管中使用DAC也有其他好处。例如,多输入通道的DAC设备可以用于多级应用。另外,四通道DAC中,三个通道可以用来隔离带宽滤波,过滤低频、中频和高频信号;而第四个输出可以用于电路中的其他任何电压补偿,或者关掉第四个不需要使用的输出通道。这样一来,由于避免了设置独立的偏置方案,还可以节省设计空间和耗时。   有些DAC如MCP4728,还提供板载非易失性存储空间,以存储配置数据如输出电平、信号状态(开/关)。这使得设备可以重置或者以特定状态开启,因为可以存储预先编程的调谐状态。当预期事件或输入出现,或者掉电重启的时候,这些调谐状态可以重新唤起。

    时间:2012-01-20 关键词: 驱动 变容二极管

  • 变容二极管调谐的10MHz陶瓷谐振器振荡器

    变容二极管调谐的10MHz陶瓷谐振器振荡器

    时间:2011-08-19 关键词: mhz 10 调谐 变容二极管 模拟电路

  • 变容二极管调频器

    变容二极管调频器

    时间:2011-03-05 关键词: 变容二极管 电话电路 调频器

  • 变容二极管在电调谐器频率合成中的应用

    变容二极管是一种利用半导体二PN结电容随外加反向偏压变化而变化的原理制成的半导体二极管。容二极管通常替代可变电容,应用在调谐器中。只要改变加在变容二极管上的反向偏压,就可改烃调谐器的谐振频率,因此这种调谐器被称为电调谐器。电调谐器业已发展到锁相环频率合成调谐、存储调谐等新一代调谐器,使接收机的调谐方式提高到一个新的水平。   变容二极管等效电路与参数        变容二极管工作在反向偏压下。变容二极管的符号如图1(a)所示。变容二极管的等效电路如图1(b)所示。Cj为结电容,Cj≈Cd,Cd为变容二极管的总电容(包括结电容、外壳电容和其经分布电容)。Rs为变容二极管的等效串联电阻(包括接线电阻、引线电阻及PN结电阻)。Ls为引线电感。变容二极管有四个基本参量,即结电容Cj,电容变化比,串联电阻Rs和击穿电压。复容二极管的结电容随所加负偏压而变化:结电容在零偏压时最大,在临近穿击时最小。变容二极管的典型特性曲线如图1(c)所示,图中Vd为反向偏压,Cd为结电容。变容二极管在零偏压时的结电容与在击穿电压时的结电容之比称为电容变化比。为使间谐频率范围较大,电容电压比应大了。串联电阻Rs会使变容二极管产生损耗,这种损耗越大,变容二极管的质量越差,因此,Rs越小越好。变容二极管击穿电压较高,一般15~90V。   变容二极管主要用于调谐、限幅、开关、倍频等电路,如目前彩电大量使用的电子调谐器中就使用了变容二极管。变容二极管如用于收音机则可解决故障率较高的收音机调谐机构问题。   电调谐回路        由变容二极管组成的基本调谐回路如图2(a)所示。改变外加偏压Vd,即可改变结电容,进而使调谐回路的谐振频率发生变化。变容二极管结电容会随强度变化而变化,其温度系数约为0.03~0.05%/℃,这在要求高的接收机中使用可能会产生失调及频率漂移。因此,将两个变容二极管反相串联后使用(见图 2(b)),可使失调降低15~20dB。另外,也可用一个硅二极管与之串联后进行温度补偿,可使温度系数下降至±0.005%/℃的范围内,性能已优于 LC调谐回路。        传统的直接检波式收音机的方框图如图3(a)所示。这种收音机中的使用由电感及可变电容组成的LC调谐回路,可变电容使用日久后,在灰尘、静电等因素的影响下,会使调谐电台时经常有“咔唰咔唰”的噪声,令人讨厌。另外,为了直观地指示出收听的频率,还要使用复杂的易出故障的接线机构。用变容二极管来取代 LC调谐回路中的可变就能克服以上缺点,而且还具有安装容易、分布参数影响小、容易实现调谐数字化与智能化其优点。采用变容二极管进行调谐的直接检波式收音机方框图如图3(b)所示。电位器W用来改变调谐电压。调谐电压经电阻R后加至变容二极管DC1上。通过改变调谐电压改变DC1的结电容,即可改变调谐频率。R为隔离电阻,防止调谐回路对地或Vcc短路,一般取值为10kΩ~1MΩ。C为隔直电容,一般可取0.01μF~0.47μF。        采用变容二极管的简易电调谐中波收音机如图4所示。变容二极管DC1与天线线圈电感L1共同组成输入调谐回路。W1~W4组成频调电位器,由其向变容二极管提供工作偏压。S1~S4为四位互锁式按键开关。调谐回路选出的电台信号经集成电路LM386N内部检波放大后,推动扬声器SP发声。

    时间:2011-03-02 关键词: 中的应用 频率合成 变容二极管 电调谐器

  • 采用变容二极管的调频电路

    采用变容二极管的调频电路

    时间:2010-07-22 关键词: 变容二极管 调频电路 电话电路

  • 采用变容二极管的LC多谐振荡器

    采用变容二极管的LC多谐振荡器

    时间:2010-07-16 关键词: 变容二极管 模拟电路 多谐振荡器

  • 采用变容二极管的VHF波段频率调制电路

    电路的功能可以在76~90MHZ的FM广播波段使用的频率调制FM发射机,通常也称作无线电话筒。用FM广播接收机接收其信号。如果不用话筒是输入低频信号,便可用无线形式传输信号或数据。用60CM的天线,传输距离可达30米以上。电路工作原理用TT1把驻极电容话筒产生的信号放大到二极管的工作电压。80MHZ频段的信号由TT2构成的LC振荡电路产生。如图所示,振荡线图L的构成是把导线绕在带磁心的绕线架上,通过调整磁心便可使振荡频率在76~90MHZ之间变化。用变容二极管1S2236改变谐振回路的频率,直接进行FM调制,ECM输出3MV时,可得到±25KHZ的调制度。进行了FM调制的信号被高频放大级TT3放大到2.3MV左右,然后送至天线。注释应用晶体管极间电容变化的FM调制。采用变容二极管的FM调制电路可获得较大的频率偏移,所以大多用于高频电路。从所周知,晶体管的极间电容随置偏电压而改变,利用这一点可以实现FM调制。图中电路是经常被用作高频振荡器的科耳皮兹电路,基振荡频率并不仅仅取决于线圈L、电路器C2、C3,还取决于晶体管极间电容,振荡槽路的总容量为C2、C2和晶体管管极间电容之和。从基极输入低频调制信号使发射极电流改变,集电极和发射极之间的电容也随着改变,所以振荡频率也跟着改变。这种电路虽然不能获得很大的频率偏移,但是它不需要进行FM调制的其他元件,可以说是一种廉价的调制电路,最适宜作为简易无线电话筒电路使用。

    时间:2010-05-25 关键词: 频率 vhf 变容二极管 波段

  • 变容二极管构成的直接FM调制电路图

    变容二极管构成的直接FM调制电路图

     

    时间:2008-10-06 关键词: 变容二极管 电路图 模拟电路 fm调制

  • 使用VCO实现变容二极管直接调频

    摘 要:介绍了一种使用VCO实现调频的锁相环电路并给出了关键技术,变容二极管直接调频和锁相,环路滤波器的设计及实验结果。该电路不仅具有低相位噪声、高稳定载波、很小的非线性失真,而且具有理想的音频调制频响。关键词:调频;变容二极管;自动相位控制 ---调频广播具有抗干扰性能强、声音清晰等优点,获得了快速的发展。调频电台的频带通常大约是200~250kHz,其频带宽度是调幅电台的数十倍,便于传送高保真立体声信号。由于调幅波受到频带宽度的限制,在接收机中存在着通带宽度与干扰的矛盾,因此音频信号的频率局限于30~8000Hz的范围内。在调频时,可以将音频信号的频率范围扩大至30~15000Hz,使音频信号的频谱分量更为丰富,声音质量大为提高。---许多中小功率的调频发射机都采用变容二极管直接调频技术,即在工作于发射载频的LC振荡回路上直接调频,采用晶体振荡器和锁相环路来稳定中心频率。较之中频调制和倍频方法,这种方法的电路简单、性能良好、副波少、维修方便,是一种较先进的频率调制方案。 变容二极管直接调频原理---二极管通过改变外加反向电压可以改变空间电荷区的宽度,从而改变势垒电容的大小。变容二极管是就是利用这种特性制成的特殊的PN结二极管,是一种电抗可变的非线性电路元件,一般使用的材料为硅或砷化镓。图1是变容二极管的特性曲线,图2是变容二极管直接调频示意图。---变容二极管在反向偏置时,结电容可用下式来表示:,其中,VD为PN结内建电位差,Cj0为外加反向电压u=0时的结电容,n为电容变化指数。n取决于变容二极管PN结的杂质分布规律,对于缓变结n值等于1/3,突变结n值等于1/2,超突变结n值在1~5之间。---变容二极管在反向偏置直接调频电路中,不能工作于正向偏压区。如图2所示,为了保证变容二极管在调制电压变化过程中保持反向偏压,必须加上一个大于调制信号振幅的反向直流偏压E0。所以在单音调制时,变容二极管上的电压u=E0+UΩcosΩt,得到结电容变化规律为(见本期杂志)---式中,称为电容调制度,---为静态工作点时的结电容。---则振荡回路的谐振角频率为:(见本期杂志)---式中,是未受调制时的振荡角频率,即载波角频率。将式中作为变量,并在处展开为泰勒级数,得到:(见本期杂志)---从上式可以看出,振荡器的频率变化量中不仅包含有与调制信号成正比的分量,而且含有调制信号的二次谐波及更高次谐波分量,同时还有中心频率的漂移。一般总是在保证最大角频偏的前提下,选择具有较大变容指数n的管子,减小电容调制度m,从而减小中心频率的漂移,提高振荡器的频率稳定度,还要消除各次谐波失真分量,实现线性调频。 锁相稳频技术---对于变容二极管直接调频电路来说,由于调制器是由普通的LC自激振荡器和并联的变容二极管组成,所以有很多因素会引起振荡频率发生变化,这些因素包括变容二极管的非线性、电源电压的变动、负载的变化、温度等环境条件的变化、电路元器件老化、机械振动等。为了消除这些导致中心频率不稳定的因素,除了注意电路和结构的设计外,还应当采用自动相位控制电路使中心频率稳定在规定范围以内。---图3是典型的锁相稳频电路的结构框图。共包括四个部分:压控振荡器、鉴相器、基准晶体振荡器和分频器。放大的调制信号加入压控振荡器,对其进行频率调制,经过调制的高频信号一路送至后面的放大电路,另一部分送入分频器进行分频。分频器输出的方波信号送入鉴相器中,与基准晶体振荡器经过分频后得到的基准信号进行比较,实现相位锁定。鉴相器的输出信号经过环路滤波器送入压控振荡器中,控制压控振荡器的振荡频率,从而达到稳定频率的目的。---由于调频的结果使压控振荡器输出信号的瞬时频率总是偏离其基准值,而环路的功能就是要抑制这种频偏,这就产生了一个矛盾。为了解决这个矛盾,应该使调制信号的频谱处于环路通带之外,也就是需要在鉴相器和压控振荡器之间加一个低通滤波器,将其滤除。环路只对引起压控振荡器平均中心频率不稳定的那一部分起作用,也就是说,已调信号在中心频率附近很小的一个频偏范围内变化。主要电路工作原理---本电路实际上是一个小功率调频发射机,其调制部分采用了变容二极管直接调频技术,主要功能是实现87~108MHz频段内以100kHz为间隔的调频激励源;输入调频信号为音频(30Hz~15kHz),要求实现最大频偏为75kHz,其框图如图4所示。---下面简单分析一下各主要部分的工作原理。 ● VCO电路---VCO电路是实现频率调制与载波生成的关键性电路部分,其具体电路如图5所示。---4个性能一致的超突变结变容二极管MV209采取较为复杂的串并联形式,通过电路的复杂性来换取性能的改善,并采用部分接入法接入谐振回路,即将变容二极管C与容量较小的耦合电容C1串联,再与一个电容C2并联,构成回路总电容。这样做不会改变变容二极管的调频特性,虽然会在一定程度上减小调频电路的最大频偏,但是可以改善变容二极管结电容随温度变化而带来的中心频率漂移问题,同时通过调整耦合电容C1的大小,可以保证变容二极管工作在线性区,并控制频偏大小。在保证最大频偏的前提下,尽量消除非线性失真、降低输出信号的相位噪声。---起振电路中选用具有低转角频率、低噪声指数的双极性晶体管2SC3356,以提高VCO电路频谱近端的频谱质量。在起振电路后附加一级射随器,以减小负载电路对起振电路的影响,从而获得良好的性能。已调信号通过射随器后,分为两路,一路反馈至MC145170的FIN端口,以构成锁相回路,另一路送入后端的放大电路,以满足系统的输出功率要求。 锁相稳频电路---鉴相器是稳定频率的核心部分,该部分由数字鉴相-鉴频集成芯片MC145170和环路低通滤波器组成,如图6所示。标准晶体振荡器选用MORION公司的温补晶振MV68系列(10MHz),频率偏差小于5×10-6,短期频率稳定度为10-9/S,相位噪声小于-145dBc/Hz/10kHz,完全可以保证电路满足系统对频偏的要求。---锁相环集成芯片选用了摩托罗拉公司的MC145170,来实现调频激励源的中心频率在87~108MHz内以100kHz为间隔的变化。摩托罗拉公司生产的MC145170是一片可用于MF、HF和VHF波段的、串行码输入编程的单模CMOS锁相环频率合成器芯片。该芯片内含完全可编程的÷R和÷N计数器,输入译码器,在fin脚内置一放大器,可外接晶体振荡器,可编程的参考输出,具有线性转移功能的单端或双端鉴相器和可调整的C寄存器。---在实际电路中,选用10kHz的鉴相频率,因此设置R=1000,N=8700~10800。同时设置C寄存器为(C7C6C5C4C3C2C1C0)=(10000000),选择φR与φV双端输出,禁止LD、fR、fV、REFOUT输出,以减小电路功耗,同时降低无用端口对电路的影响。---常用的环路滤波器有RC积分滤波器、无源比例积分滤波器和有源比例积分滤波器。由它们的传递函数可知,有源比例积分滤波器具有两个独立可调参数,更重要的是具有滞后-超前特性,有利于环路的稳定。因此,在设计中采用有源比例积分滤波器,其电原理图如图7所示。---由前面的分析可知,该锁相环是一窄带载波跟踪环,故BL应小于调制频率30Hz。因此应通过调整环路滤波器的参数R1、R2与C,使得BL小于30Hz。取ξ=0.7,令BL=10Hz,N=10000,,C=10μF,kv=2π×1.2×106(rad/v)≈7.54×106(rad/v),则根据公式,可以得到R1=170kΩ,R2=7.5kΩ。PCB板的设计与测试结果---频率合成器对馈电电源、地线分布等电磁兼容问题都有着较严格的要求。这是因为电源和数据总线的噪声能耦合到锁相环系统中,使得相噪和杂散变坏。因此,在布局PCB版图时,应做到一下几点。---(1)对鉴相器、压控振荡器分别单独供电、单独稳压,稳压器的输入、输出端都接有Π型滤波电路;---(2)布线、元件排列应该尽量整齐;---(3)电源线应该加宽,约为1mm宽,信号线宽度也要达到0.75mm。---采取以上措施能够有效地滤除所有无用频率和电源纹波,抑制各种干扰和噪声,降低频率合成器的相位噪声和杂散。下面表1和表2给出了在载频为100MHz时的各项测试指标,表3则给出了该电路在各载频频点的调频信噪比指标。---从表中的数据可以看出,本电路完全满足了系统的要求,并且在相位噪声、非线性失真、音频频率响应和调频信噪比等方面都有很好的特性。相位噪声小于 -100dBc/Hz/10kHz,非线性失真小于0.1%,音频频率响应非常理想,调频信噪比达到80dB以上。与此同时,载波频率稳定度控制在200Hz以内,输出信号频率偏差不超过1kHz,各项指标满足国家广电总局的技术要求。而且,本电路调试量小,成本也不高,更易于进行批量生产。

    时间:2005-07-04 关键词: vco 变容二极管 调频

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