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(xiàn)上如圖1所示。當正向偏壓U=0.5V（硅管）時(shí)，二極管開(kāi)始導通，電流越大電壓越大，具有很低阻抗；當加反向偏壓時(shí)二極管不導通，在一定范圍內有很小的漏電流，具有很大阻抗。其這個(gè)單向導電性，也起到了開(kāi)關(guān)的作用，所以在整流和開(kāi)關(guān)方面都有廣泛的應用。

圖1  二極管伏安特性曲線(xiàn)
 

二極管有一個(gè)參數，沒(méi)有單向導電性那么廣為人知，但是對電路設計的影響也至關(guān)重要，那就是“結電容”。
 

二極管參數—結電容
在一些高速場(chǎng)合，需要選結電容比較小的二極管；在某些場(chǎng)合，則需要利用這個(gè)結電容來(lái)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，從而達到電壓控制頻率的目的。

圖2  壓控振蕩器應用電路-實(shí)例
 

在高速電路上，由于頻率越來(lái)越高，寄生電容的影響已經(jīng)不能忽視了。在系統中，這些不期望的電容來(lái)自方方面面，比如PCB的材質(zhì)、厚度、板層結構、走線(xiàn)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(huán)境溫度的影響。

圖3  寄生電容引起“振鈴”
 

難道就沒(méi)辦法對付它們了嗎？通過(guò)工程師們的不懈努力，發(fā)現這些影響是可以通過(guò)合理的電路設計來(lái)減少的。下面我們將討論下怎樣“利用二極管的電容特性來(lái)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(zhù)反向偏壓越來(lái)越大，結電容越來(lái)越小。

圖4  電容特性
 

在高速信號線(xiàn)上，通常會(huì )附加一些功能，這些功能通常會(huì )帶來(lái)不利的影響，如會(huì )產(chǎn)生很大的寄生電容，這個(gè)電容視具體的電路模塊而定。如果忽略這個(gè)電容，可能會(huì )影響這個(gè)信號的頻率。最不幸的是，就算您注意到了這個(gè)電容，由于附加的功能模塊產(chǎn)生的電容太大，似乎也無(wú)能為力。通用附件功能接入法如圖5所示：

圖5  通用附件功能接入法
 

為了減少信號線(xiàn)上的寄生電容，可以在附件功能的接入點(diǎn)處增加一個(gè)二極管，這個(gè)二極管必須節電容比較小的，通常選用小信號開(kāi)關(guān)管，如果考慮到大電流問(wèn)題，則需要慎重考慮選型問(wèn)題。

圖6  正向接入法
 

正向接入方法如圖6所示，二極管接在信號線(xiàn)與附件功能模塊之間，這表示附加功能模塊使能時(shí)是高電平輸出的。另外，為了更大程度地減小寄生電容，通常使二極管工作在反偏壓狀態(tài)下，即UL 接至低電平。在附加功能模塊不工作，二極管處于最大反偏壓下，具有更小的節電容，信號線(xiàn)能夠工作在高頻狀態(tài)下，系統獲得更高的性能。

圖7  反向接入法
 

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(xiàn)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，那么可以忽略，此時(shí)就是兩個(gè)電容串聯(lián)，和電阻并聯(lián)類(lèi)似，CT=C1*C2/(C1+C2)≈C1(C2較大)。大電容就算變化很大，串聯(lián)總電容幾乎等于小電容，即3pF，有效減小接入電容。

圖8  等效電路
 

以上運用是建立在二極管單向導電性和較小節電容的基礎上。正向接入和反向接入只能是單方向的，不能解決所有情況，也就是說(shuō)只能針對特殊的功能模塊。如果附加功能模塊需要雙向的，把圖6和圖7結合或許是不錯的選擇。