怎样削弱电扇可控硅调速波形畸变，降低噪音？

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变容二极管是根据PN结的结电容随反向电压大小而变化的原理设计的一种二极管。它的极间结构、伏安特性与一般检波二极管没有多大差别。不同的是在加反向偏压时，变容二管呈现较大的结电容。这个结电容的大小能灵敏地随反向偏压而变化。正是利用了变容二极管这一特性，将变容二极管接到振荡器的振荡回路中，作为可控电容元件，则回路的电容量会随调制信号电压而变化，从而改变振荡频率，达到调频的目的。

变容二极管的反向偏置电压 与结电容 呈非线性关系，表示如下

                            (8-4)

式中， 为变容二极管PN结的势垒电压， 为 时的结电压， 为电容变化系数。

2、变容二极管调频的基本原理

变容二极管调频电路如图8-1所示。


  图8-1  变容二极管调频器的原理电路

从图中可以看出，它是由LC振荡器与变容二极管及其偏置电路组成。其中Cc为耦合电容，Lc为高频扼流圈，它对高频信号可视为开路。变容二极管是振荡回路的一个组成部分，加在变容二极管上的反向电压为

ｕr =Vcc-VB+ uΩ(t) =VQ+ uΩ(t)                       (8-5)

式中VQ= Vcc-VB是加在变容二极管上的直流偏置电压; ｕΩ(t)为调制信号电压。

图8-2(a)是变容二极管的结电容与反向电压ｕr的关系曲线,由电路可知, 加在变容二极管上的反向电压为直流偏压VQ和调制电压uΩ(t)之和,若设调制电压为单频余弦信号,即uΩ(t)=UΩm cosΩt则反向电压为

ｕr (t)= VQ+UΩm cosΩt                                           (8-6)

在ｕr (t)的控制下,结电容随时间发生变化如图8-2(a)所示。结电容是振荡器的振荡回路的一部分,结电容随调制信号变化,回路总电容也随调制信号变化,故振荡频率也将随调制信号而变化,如图8-2(b)所示。只要适当选取变容二极管的特性及工作状态,可以使振荡频率的变化与调制信号近似成线性关系,如图8-2(c)所示,从而实现调频。


图8-2  结电容随调制电压变化关系

3、电路分析

设调制信号为uΩ(t)=UΩm cosΩt,加在二极管上的反向直流偏压为 VQ, VQ的取值应保证在未加调制信号时振荡器的振荡频率等于要求的载波频率,同时还应保证在调制信号uΩ(t)的变化范围内保持变容二极管在反向电压下工作。加在变容二极管上的控制电压为

ｕr (t)= VQ+ UΩm cosΩt                                               (8-7)

根据式(8-7)可得，相应的变容二极管结电容变化规律为

(1)当调制信号电压uΩ(t)=0时，即为载波状态。此时ｕr (t)= VQ，对应的变容二极管结电容为CjQ

                                                                (8-8)

(2)当调制信号电压uΩ(t)=UΩm cosΩt时,对应的变容二极管的结电容与载波状态时变容二极管的结电容的关系是

                        (8-9)

令ｍ= uΩ/(UD+VQ)为电容调制度,则可得

                          (8-10)

上式表示的是变容二极管的结电容与调制电压的关系。而变容二极管调频器的瞬时频率与调制电压的关系由振荡回路决定。

图8-3是变容二极管部分接入振荡器振荡回路的等效电路。调频特性取决于回路的总电容C∑,而C∑可以看成一个等效的变容二极管, C∑随调制电压uΩ（t）的变化规律不仅决定于变容二极管的结电容Cj随调制电压uΩ（t）的变化,而且还与C1和C2的大小有关。因为变容二极管部分接人振荡回路,其中心频率稳定度比全部接入振荡回路要高，但其最大频偏要减小。

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