變容二極體在電調諧器頻率合成中的應用

變容二極體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製成的半導體二極體。容二極體通常替代可變電容，應用在調諧器中。只要改變加在變容二極體上的反向偏壓，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。

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　　變容二極體等效電路與參數

　　

　　變容二極體工作在反向偏壓下。變容二極體的符號如圖1(a)所示。變容二極體的等效電路如圖1(b)所示。Cj為結電容，Cj≈Cd，Cd為變容二極體的總電容(包括結電容、外殼電容和其經分布電容)。Rs為變容二極體的等效串聯電阻(包括接線電阻、引線電阻及PN結電阻)。Ls為引線電感。變容二極體有四個基本參量，即結電容Cj，電容變化比，串聯電阻Rs和擊穿電壓。復容二極體的結電容隨所加負偏壓而變化：結電容在零偏壓時最大，在臨近穿擊時最小。變容二極體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。變容二極體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。為使間諧頻率範圍較大，電容電壓比應大了。串聯電阻Rs會使變容二極體產生損耗，這種損耗越大，變容二極體的質量越差，因此，Rs越小越好。變容二極體擊穿電壓較高，一般15～90V。

　　變容二極體主要用於調諧、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體。變容二極體如用於收音機則可解決故障率較高的收音機調諧機構問題。

　　電調諧迴路

　　

　　由變容二極體組成的基本調諧迴路如圖2(a)所示。改變外加偏壓Vd，即可改變結電容，進而使調諧迴路的諧振頻率發生變化。變容二極體結電容會隨強度變化而變化，其溫度係數約為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，將兩個變容二極體反相串聯後使用(見圖 2(b))，可使失調降低15～20dB。另外，也可用一個矽二極體與之串聯後進行溫度補償，可使溫度係數下降至±0.005%/℃的範圍內，性能已優於 LC調諧迴路。

　　

　　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調諧迴路，可變電容使用日久後，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，還要使用複雜的易出故障的接線機構。用變容二極體來取代 LC調諧迴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、容易實現調諧數位化與智能化其優點。採用變容二極體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後加至變容二極體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，防止調諧迴路對地或Vcc短路，一般取值為10kΩ～1MΩ。C為隔直電容，一般可取0.01μF～0.47μF。

　　

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