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具有宽范围和大容量的电子可变电容器

时间:2018-10-16 作者:Gheorghe Plasoianu 阅读:
无论用于测试和测量,还是用于终端电路,电子可变电容器通常只有几百皮法的最大电容量和有限的调节范围。然而这一设计实例却为我们展示一种调节范围宽且容量大的电子可变电容器。

无论用于测试、测量还是终端电路,电子可变电容器通常只有几百皮法的最大电容和有限的调节范围。然而,本设计实例却为我们展示了一个调节范围宽且容量大的电子可变电容器。

DI6-F1-201810.jpg
图1:虚线框中的电路显示了可变电容器拓扑结构。

相关公式如下:

DI6-E1-201810.jpg

重新调整后得到:

DI6-E2-201810.jpg

因为ki x k » 1,我们可以忽略1,因此:

DI6-E3-201810.jpg

因为分母值很大,为了简化,我们忽略最后一项,得到:

DI6-E4-201810.jpg

这类似于电容器的位移电流:

DI6-E5-201810.jpg

DI6-F2-201810.jpg
图2:可变电容器的实际实现。

我使用OPA189是因为它具有非常低的失调电压,而使用OPA633是因为它具有高输出电流。

利用原理图中显示的值:

DI6-E6-201810.jpg

改变电位计的值,我们得到100nF至4.8μF的电容。

DI6-F3-201810.jpg
图3:P1 = 3.2kΩ的仿真结果。

DI6-F4-201810.jpg
图4:Ic和Vc的实际波形。

作为进一步的测试,我在Vc和地之间连接了一个2.2mH的线圈。该电路以1.87kHz的频率振荡,与预期相符。

DI6-F5-201810.jpg
图5:2.2mH和3.3μF的振铃(1.87kHz)

运算放大器共模抑制的影响

考虑由于R3~R6和R8~R11不匹配导致U1和U3输出误差源,我们得到:

DI6-E7-201810.jpg

调整、简化并忽略“1”,得到:

DI6-E8-201810.jpg

由于分母的值非常大,我们可以忽略第二项。

但是,由于U1的CMRR而引起的误差不容忽视。U1的差分输入电压非常小(Vc-Vo),而公共输入电压很高,即Vc

由于电阻不匹配,CMRR为:

DI6-E9-201810.jpg

其中Gd是差分增益。

R3~R6使用0.1%电阻,CMRR将为54dB。

(原文刊登于ASPENCORE旗下EDN美国网站,参考链接:Electronically-variable capacitor with wide range and high value。)

《电子技术设计》2018年10月刊版权所有,禁止转载。

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