变容二极管驱动技巧
2022-06-28

  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。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。

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评论
在我刚刚的一个设计中也出现了这个问题! 单片机使用的是3.3V系统电压,而我需要0—10V的电压范围加到变容二极管上,此时我只能使用了一个运放来扩展电压范围。
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