【導(dǎo)讀】變?nèi)荻O管在反向偏置電壓下運(yùn)行，會在PN結(jié)附近形成耗盡區(qū)，變反向偏置的水平，就能改變耗盡區(qū)的厚度，從而影響二極管的有效電容。

變?nèi)荻O管主要用于射頻電路中，通過調(diào)節(jié)電壓提供可變的電容。這種二極管通常用于電路調(diào)節(jié)，例如無線應(yīng)用中，無線麥克風(fēng)和收音機(jī)中使用的射頻振蕩器和濾波器。電路設(shè)計師應(yīng)當(dāng)了解使用非易失數(shù)模轉(zhuǎn)換器為變?nèi)荻O管(作用相當(dāng)于電壓控制的電容器)提供偏置電壓的好處。

變?nèi)荻O管在反向偏置電壓下運(yùn)行，會在PN結(jié)附近形成耗盡區(qū)(depletion zone)。改變反向偏置的水平，就能改變耗盡區(qū)的厚度，從而影響二極管的有效電容。電壓增加，電容就相應(yīng)減小。

圖1：變?nèi)荻O管運(yùn)用
 

變?nèi)荻O管有指定的標(biāo)稱電容值，以及最高最低電壓水平控制的電容范圍。提升偏置電壓范圍就能提升可用電容范圍，但設(shè)計師也可以通過采用變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)更高的電容-電壓比。

實(shí)現(xiàn)可變偏置電壓的一個方便的辦法就是使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)。大多數(shù)DAC的輸出電壓范圍都在0V到+5.5V之間。如果需要更高的電壓偏置，就要用更高電壓的DAC。然而，在非逆變配置下，使用低成本，高電壓的運(yùn)算放大器可以利用普通5.5V DAC，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的電平漂移。

使用DAC的確會帶來潛在的誤差，變電容會受到任何形式的偏置電壓幅度變化的影響，造成電容漂移。確定誤差也有可能在使用微控制器控制DAC輸出電壓時產(chǎn)生。應(yīng)該考慮的最主要的誤差來源包括可變電容的非線性度、補(bǔ)償誤差和DAC積分非線性度(INL)。

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系統(tǒng)天線可能成為噪聲源，由此引起的電壓會帶來RF射頻調(diào)制。圖中表明，電壓控制振蕩器的LC電感電容槽電路部分。這種電路可以讓之前提到的無線麥克風(fēng)或收音機(jī)實(shí)現(xiàn)FM調(diào)制。這里，背對背的可變電容配置可以讓RF調(diào)制的影響降到最低。如果輸入可變信號，一個二極管的偏置就會增加而另一個的會減少，以保持整體電容不變。要注意兩個二極管是串聯(lián)，電容是原來可變電容值的一半。

為了防止射頻信號干擾外部調(diào)節(jié)電路，偏置電壓通過隔離電阻或射頻扼流進(jìn)行回饋。

在偏置二極管中使用DAC也有其他好處。例如，多輸入通道的DAC設(shè)備可以用于多級應(yīng)用。另外，四通道DAC中，三個通道可以用來隔離帶寬濾波，過濾低頻、中頻和高頻信號；而第四個輸出可以用于電路中的其他任何電壓補(bǔ)償，或者關(guān)掉第四個不需要使用的輸出通道。這樣一來，由于避免了設(shè)置獨(dú)立的偏置方案，還可以節(jié)省設(shè)計空間和耗時。

有些DAC如MCP4728，還提供板載非易失性存儲空間，以存儲配置數(shù)據(jù)如輸出電平、信號狀態(tài)(開/關(guān))。這使得設(shè)備可以重置或者以特定狀態(tài)開啟，因?yàn)榭梢源鎯︻A(yù)先編程的調(diào)諧狀態(tài)。當(dāng)預(yù)期事件或輸入出現(xiàn)，或者掉電重啟的時候，這些調(diào)諧狀態(tài)可以重新喚起。