如何妙用二極管減少信號線上的寄生電容
發布時間:2017-03-23 責任編輯:susan
【導讀】二極管以其單向導電特性,在整流開關方麵發揮著重要的作用;其(qi)在(zai)反(fan)向(xiang)擊(ji)穿(chuan)狀(zhuang)態(tai)下(xia),在(zai)一(yi)定(ding)電(dian)流(liu)範(fan)圍(wei)下(xia)起(qi)到(dao)穩(wen)壓(ya)效(xiao)果(guo)。令(ling)人(ren)意(yi)外(wai)的(de)是(shi),利(li)用(yong)二(er)極(ji)管(guan)的(de)反(fan)偏(pian)壓(ya)結(jie)電(dian)容(rong),能(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)地(di)減(jian)少(shao)信(xin)號(hao)線(xian)上(shang)的(de)接(jie)入(ru)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong),這(zhe)裏(li)將(jiang)近(jin)一(yi)步(bu)討(tao)論(lun)這(zhe)個(ge)運(yun)用(yong)。
二極管參數—單向導電性
提到二極管,大家最熟悉的就是二極管的單向導電性,反映伏安曲線上如圖1所示。當正向偏壓U=0.5V(矽管)時,二極管開始導通,電流越大電壓越大,具有很低阻抗;當dang加jia反fan向xiang偏pian壓ya時shi二er極ji管guan不bu導dao通tong,在zai一yi定ding範fan圍wei內nei有you很hen小xiao的de漏lou電dian流liu,具ju有you很hen大da阻zu抗kang。其qi這zhe個ge單dan向xiang導dao電dian性xing,也ye起qi到dao了le開kai關guan的de作zuo用yong,所suo以yi在zai整zheng流liu和he開kai關guan方fang麵mian都dou有you廣guang泛fan的de應ying用yong。

二極管有一個參數,沒有單向導電性那麼廣為人知,但是對電路設計的影響也至關重要,那就是“結電容”。
二極管參數—結電容
在一些高速場合,需要選結電容比較小的二極管;在某些場合,則需要利用這個結電容來達到特定的目的,比如壓控振蕩器(VCO),正是利用了變容二極管在不同的反向偏壓下有不同的電容值,從而達到電壓控製頻率的目的。

在高速電路上,由於頻率越來越高,寄生電容的影響已經不能忽視了。在係統中,這些不期望的電容來自方方麵麵,比如PCB的材質、厚度、板層結構、走線平行度,這些都是影響PCB板的寄生電容,還有元器件本身的寄生電容,最可惡的是這些東西還受環境溫度的影響。

難道就沒辦法對付它們了嗎?通過工程師們的不懈努力,發現這些影響是可以通過合理的電路設計來減少的。下麵我們將討論下怎樣“利用二極管的電容特性來減小高速信號上的寄生電容”。
二極管妙用—減少寄生電容
首先,我們熟悉下二極管的電容特性:圖4所示的是IN4448HWS二極管的電容特性。零反向偏壓下,電容是3pF,隨著反向偏壓越來越大,結電容越來越小。

在zai高gao速su信xin號hao線xian上shang,通tong常chang會hui附fu加jia一yi些xie功gong能neng,這zhe些xie功gong能neng通tong常chang會hui帶dai來lai不bu利li的de影ying響xiang,如ru會hui產chan生sheng很hen大da的de寄ji生sheng電dian容rong,這zhe個ge電dian容rong視shi具ju體ti的de電dian路lu模mo塊kuai而er定ding。如ru果guo忽hu略lve這zhe個ge電dian容rong,可ke能neng會hui影ying響xiang這zhe個ge信xin號hao的de頻pin率lv。最zui不bu幸xing的de是shi,就jiu算suan您nin注zhu意yi到dao了le這zhe個ge電dian容rong,由you於yu附fu加jia的de功gong能neng模mo塊kuai產chan生sheng的de電dian容rong太tai大da,似si乎hu也ye無wu能neng為wei力li。通tong用yong附fu件jian功gong能neng接jie入ru法fa如ru圖tu5所示:

weilejianshaoxinhaoxianshangdejishengdianrong,keyizaifujiangongnengdejierudianchuzengjiayigeerjiguan,zhegeerjiguanbixujiedianrongbijiaoxiaode,tongchangxuanyongxiaoxinhaokaiguanguan,ruguokaolvdaodadianliuwenti,zexuyaoshenzhongkaolvxuanxingwenti。

正向接入方法如圖6所suo示shi,二er極ji管guan接jie在zai信xin號hao線xian與yu附fu件jian功gong能neng模mo塊kuai之zhi間jian,這zhe表biao示shi附fu加jia功gong能neng模mo塊kuai使shi能neng時shi是shi高gao電dian平ping輸shu出chu的de。另ling外wai,為wei了le更geng大da程cheng度du地di減jian小xiao寄ji生sheng電dian容rong,通tong常chang使shi二er極ji管guan工gong作zuo在zai反fan偏pian壓ya狀zhuang態tai下xia,即jiUL jiezhididianping。zaifujiagongnengmokuaibugongzuo,erjiguanchuyuzuidafanpianyaxia,juyougengxiaodejiedianrong,xinhaoxiannenggougongzuozaigaopinzhuangtaixia,xitonghuodegenggaodexingneng。

反向接入方法如圖7所示,與正向接入不同的是,二極管的正極接到信號線上,UH接至高電平。
不管正向還是反向接入法,其等效電路都如圖8所示。我們假設二極管的節電容為3pF,附件功能模塊寄生總電容1uF。如果電阻足夠大,那麼可以忽略,此時就是兩個電容串聯,和電阻並聯類似,CT=C1*C2/(C1+C2)≈C1(C2較大)。大電容就算變化很大,串聯總電容幾乎等於小電容,即3pF,有效減小接入電容。

以yi上shang運yun用yong是shi建jian立li在zai二er極ji管guan單dan向xiang導dao電dian性xing和he較jiao小xiao節jie電dian容rong的de基ji礎chu上shang。正zheng向xiang接jie入ru和he反fan向xiang接jie入ru隻zhi能neng是shi單dan方fang向xiang的de,不bu能neng解jie決jue所suo有you情qing況kuang,也ye就jiu是shi說shuo隻zhi能neng針zhen對dui特te殊shu的de功gong能neng模mo塊kuai。如ru果guo附fu加jia功gong能neng模mo塊kuai需xu要yao雙shuang向xiang的de,把ba圖tu6和圖7結合或許是不錯的選擇。
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