《調(diào)頻發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)》word版-文庫(kù)吧
2025-01-03 13:42 本頁(yè)面
【正文】 （）因?yàn)椋? （）所以起振的條件為： （） （n=0,1,2,…） ()振蕩器的起振條件分為振幅條件和相位條件。 振蕩的平衡和平衡條件振蕩器的輸出幅度增加到一定大小后，輸出幅度不再增加，振蕩器即處于平衡狀態(tài)，此時(shí)，所以： n=0,1,2… （）上式分別為振蕩平衡的振幅平衡條件和相位平衡條件。在平衡狀態(tài)中，電源供給的能量正好抵消整個(gè)環(huán)路耗損的能量，平衡時(shí)輸出幅度將不再變化，因此振幅平衡條件決定了振蕩器輸出振幅的大小。必須指出，環(huán)路只有再某一特定的頻率上才能滿(mǎn)足相位平衡條件，也就是說(shuō)相位平衡條件決定了振蕩器輸出信號(hào)的頻率大小。 處于平衡狀態(tài)的振蕩器應(yīng)考慮其工作的穩(wěn)定性，這是因?yàn)檎袷幤髟诠ぷ鞯倪^(guò)程中不可避免的要受到外界各種因素的影響，如溫度的改變、電源電壓的波動(dòng)等等，這些變化將使放大器放大倍數(shù)和反饋系數(shù)改變，破壞了原來(lái)的平衡狀態(tài)，對(duì)振蕩器的正常工作將會(huì)產(chǎn)生影響。如果通過(guò)放大和反饋的不斷循環(huán)，振蕩器能在原平衡點(diǎn)附近建立起新的平衡狀態(tài)，而且當(dāng)外界因素消失后，振蕩器能自動(dòng)回到原平衡狀態(tài)，則原平衡點(diǎn)使穩(wěn)定的；否則，原平衡點(diǎn)為不穩(wěn)定的。振蕩器的穩(wěn)定分為振幅穩(wěn)定條件和相位穩(wěn)定條件。（1）振幅穩(wěn)定條件當(dāng)振蕩平衡時(shí)。若某種原因?qū)е略龃?，只有減小，進(jìn)而使減小。振蕩器回到平衡狀態(tài)，即在振蕩平衡狀態(tài)，應(yīng)隨反向變化。所以在平衡點(diǎn)A，振幅穩(wěn)定條件為： （）如果F為常量，則有： （）(2) 相位穩(wěn)定條件當(dāng)振蕩平衡時(shí)。若某種原因?qū)е滤矔r(shí)增大，相當(dāng)于增大，只有減小，才能使減小。一般情況下，反饋網(wǎng)絡(luò)為線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)，為常數(shù)，所以相位穩(wěn)定條件為： （）即要求相位隨頻率的變化特性斜率為負(fù)值。假設(shè)晶體管的正向傳輸特性的相角為定值，則要求阻抗角隨頻率的變化特性斜率為負(fù)值。 二極管在低頻工作時(shí)，具有有很好的單向?qū)щ娮饔?。?dāng)工作頻率很高時(shí)，由于PN結(jié)的電容效應(yīng)(即二極管的電容效應(yīng))，往往使單向?qū)щ娞匦宰兊煤懿?，這種電容效應(yīng)可以歸結(jié)為兩種等效電容?！駝?shì)壘電容 我們知道，在P型和N型半導(dǎo)體的交界面((PN結(jié))附近，由于載流子(空穴和電子)的相互擴(kuò)散，將形成勢(shì)壘區(qū)，積累一定數(shù)量的空間電荷。這些空間電荷是一些不能移動(dòng)的正負(fù)離子，在勢(shì)壘區(qū)由于缺少導(dǎo)電的載流子，導(dǎo)電率很低，相當(dāng)于介質(zhì)。而勢(shì)壘區(qū)(也稱(chēng)空間電荷區(qū)或耗盡層)兩側(cè)的P區(qū)和N區(qū)的導(dǎo)電率相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高，相當(dāng)于金屬極板。當(dāng)外加電壓改變時(shí)，勢(shì)壘區(qū)的電荷量將隨之改變，這種現(xiàn)象和電容的作用類(lèi)似，所以稱(chēng)這個(gè)電容為勢(shì)壘電容，記為。 當(dāng)PN結(jié)兩端加正向電壓時(shí)，外加電場(chǎng)將使N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴進(jìn)人空間電荷區(qū)，并中和一部分帶正電荷的施主離子和帶負(fù)電荷的受主離子，這就象有一部分電子和空穴“存人”P(pán)N結(jié)，相當(dāng)于電子和空穴分別向勢(shì)壘電容“充電”。而當(dāng)外加電壓降低，又有一部分電子和空穴離開(kāi)空間電荷區(qū)，這就象電子和空穴分別從勢(shì)壘電容“放電”，如圖1所示。而當(dāng)PN結(jié)加反向電壓時(shí)，外加電場(chǎng)使多數(shù)載流子背離空間電荷區(qū)而運(yùn)動(dòng)，使空間電荷區(qū)變寬，相當(dāng)于電子和空穴分別從勢(shì)壘電容“放電”，如圖2所示。這種充放電效應(yīng)與普通電容在外加變化電壓作用下的充放電效應(yīng)相似，所不同的只是這個(gè)勢(shì)壘電容是隨外加電壓的變化而改變的，當(dāng)外加電壓保持不變時(shí)，勢(shì)壘區(qū)的空間電荷數(shù)目保持不變，勢(shì)壘電容充放電也就停止了，因此，勢(shì)壘電容只是在外加電壓改變時(shí)才起作用。從定量上，勢(shì)壘電容可定義為 ()式中是外加電壓的變化所引起的空間電荷的變化量。實(shí)驗(yàn)表明，勢(shì)壘電容和外加電壓之間的關(guān)系為: ()式中是常數(shù)，是PN結(jié)的接觸電位差，是外加電壓(正向偏壓時(shí)，為正值，反向偏壓時(shí)，為負(fù)值),是電容變化指數(shù)，它的值可由，決定于PN結(jié)附近的雜質(zhì)分布情況。由以上公式可見(jiàn)，當(dāng)反向電壓增大時(shí)，結(jié)電容減小，反之，當(dāng)反向電壓減小時(shí)(絕對(duì)值)，結(jié)電容增大?！駭U(kuò)散電容 由于PN結(jié)中載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電容效應(yīng)可以等效為另一種PN結(jié)電容—擴(kuò)散電容，我們知道，PN結(jié)加正向偏壓時(shí)，N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴相互向?qū)Ψ綌U(kuò)散，形成一定的非平衡載流子分布，如圖3中的曲線(xiàn)1所示。當(dāng)正偏壓升高時(shí)，PN結(jié)邊界上的電子濃度按指數(shù)規(guī)律增大，電子濃度將由曲線(xiàn)I變到同圖中的曲線(xiàn)H(圖3中是P區(qū)少數(shù)載流子濃度，n(0)是P區(qū)和N區(qū)交界面處，即處電子濃度，和表示PN結(jié)的不同正向偏置電壓)?？梢钥闯?，正向偏置電壓升高時(shí)(從升高為)，電子少數(shù)載流子的貯存將增加，而在正向電壓減少時(shí)，貯存的電子少數(shù)載流子則將減少。也就是正向偏壓的變化，會(huì)使貯存的載流子的電荷量發(fā)生變化，這里也有一個(gè)電荷的“存”和“放”的現(xiàn)象，所以也相當(dāng)于一個(gè)電容的作用。這就是所謂擴(kuò)散電容，用表示。 綜上所述，二極管在高頻運(yùn)用時(shí)必須考慮兩個(gè)電容的影響，即勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容。在正向偏置時(shí)，因?yàn)閿U(kuò)散電容遠(yuǎn)大于勢(shì)壘電容，勢(shì)壘電容可以不予考慮，而考慮擴(kuò)散電容的影響。在反向偏壓時(shí)，因?yàn)榛緵](méi)有擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，所以擴(kuò)散電容很小，可以略去不計(jì)，而只考慮勢(shì)壘電容的影響. 如上所述，二極管具有勢(shì)壘電容，通過(guò)外加電壓可以改變空間電荷區(qū)的寬度，從而改變這種勢(shì)壘電容量的大小，變?nèi)荻O管就是利用這種特性制成的非線(xiàn)性電容元件，與普通二極管的不同之處就是，變?nèi)荻O管主要是通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及特殊工藝等一系列途徑突出電容與電壓的非線(xiàn)性關(guān)系，式()中的n值可以得到不同的大小，以適應(yīng)于各種應(yīng) 用。當(dāng)n=1/3時(shí)，稱(chēng)為緩變結(jié)。當(dāng)n=1/2時(shí)，稱(chēng)為突變結(jié)。適用于參量放大器的變?nèi)荻O管，這種管子的Q值高，截止頻率高并可減沙噪聲。當(dāng)時(shí)，稱(chēng)為超突變結(jié)，屬于超突變結(jié)的變?nèi)荻O管，適用于調(diào)諧電路，其電容變化率高. 變?nèi)荻O管的伏安特性曲線(xiàn)和一般二極管的伏安特性曲線(xiàn)沒(méi)有大的差別，對(duì)于變?nèi)荻O管來(lái)說(shuō)，更重要的是電壓—電容特性，圖4是變客二極管典型壓容特性曲線(xiàn)。
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