CN1018973B - 一体化微调电容器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子元件(10)与外部电路之间电容的调整。该电子元件有多条与元件组成一体的引线(22、24)用于与外部电路连接，其中至少一条引线(24)成形，以便提供调整电容的完整装置。所成形的引线向回转、方向改变约180°，当把该元件安装到印刷电路板(12)上时，引线的腿(32)可延伸到印刷电路板(12)之上，腿(32)的位置是可调的，用来对其它电路元件提供可调的电容耦合。

Description

本发明涉及例如在电视接收机或者类似装置的调谐器中电容的微调，特别是涉及微调电容器;所述微调电容器与安装于印刷电路板上的元件成一整体。

在电视接收机、调频收音机、盒式录像机以及类似装置的高频调谐器电路中，需要使每块底盘中的特定电路最优化，例如需要微量地改变或“微调”电路的参数。在需要对各部分（例如天线、本机振荡器以及射频放大器）的调谐进行统调的调谐器中，电容的微调也是重要的。对于中频（IF）电路，能够以类似的方法利用微调电容器来修整每块特定底盘上中频带通电路的通频带形状。

而且，甚至在具有反馈的音频电路中，为了使响应最优化，也能够利用微调电容器来调整电路的高频响应。这可以通过下法来实现，即少量地调整跨接在反馈电阻上的电容来修整特定底盘中特定电路的响应使瞬变响应最优化或者调整高频响应的滚降特性。

当感兴趣的频率提高时，电路元件的微调变得更加临界和困难。例如，在调频收音机调谐器的射频部分中、或者在电视接收机或盒式录像机的超高频（UHF）或甚高频（VHF）调谐器中，电容量的很小变化都会引起谐振电路或类似装置中谐振频率的显著变化。

由于在成批生产中电路值会有变化，所以，需要进行元件微调，特别是电容微调。容限很小（例如容限为±5%）的电感、电阻以及电容器的元件价格可能过于昂贵，特别是在消费类产品中;因为消费类产品的竞争要求争取达到与性能一致的可能的最低价格。另外，由 于高频线圈中绕组结构或方位的微量变化，可能使高频线圈的电感量、匝间寄生电容、或者对地寄生电容呈现出微量的变化。而且，即使采用了理论上一致的印刷电路板，但是，实际上，这批印刷电路板与那批的介电材料的配方可能有微量的变化，使几批印刷电路板之间有所不同。因此，不进行某些在生产中的调整就制造出超高频和甚高频调谐器或类似的装置是不实际的。

在调谐器和类似装置中，元件值的调整经常通过调整寄生电容来实现。寄生电容是由一个元件与其它电子元件和底盘的相对位置产生的。元件对底盘地或者对其它元件的寄生电容是分布电容，即很大量的点对点的电容之和;并且是很多状态的函数：例如各元件的方位、印刷电路板上导线所经过的路由、特定元件对其它电气元件（包括底盘地和接地的电路板导体）的距离。在射频电路中，这种调整或电容的微调需要的量值很小，通常是零点几微微法（pf）。寄生电容的微调通常小到利用独立的可调元件来微调电路值是做不到的程度。

电容器（包括“寄生电容器”）的值是“极板”或电容器相对表面的面积、极板之间的距离以及置于极板之间材料的介电常数的函数。对于寄生电容，介电材料为介电常数接近于1.0的空气。当把电容器极板之间的间隔作得较小时，电容量增大;当把电容器极板之间的间隔作得较大时，电容量减小。

通常不能采用改变元件在印刷电路板上方位的方法来改变寄生电容，因为元件的方位通常是根据其它理由（例如使印刷电路板的面积最小）选定的。更重要的是，从一块底盘到另一块底盘的方位并不总是能调整的。显然，寄生电容的介质无法选择。因此，改变寄生电容的唯一途径是改变形成该电容的两块有效极板之间的距离。

距离的选择可以通过选择元件之间的相对位置（距离）及选择元件彼此的相对方位（对面的而不是相互垂直的）来实现。一旦选定了距离，就可以通过修整引线外形（即调整一个元件的引线位置，使之接近或者远离地表面和其它元件）来进行某种调整。对于安装到印刷电路板上的元件来说，其引线外形或引线长度基本上是固定的。这严重地限制了调整寄生电容的能力。

在把末端安装到印刷电路板上的情况下，末端粗、刚性强、而且被牢牢地栽到印刷电路板上。为了进行电容微调，使这样的末端倾斜是不适合的，如果试图这样做，印刷电路板就可能出现撕裂。

一种试图用来进行电容微调的方法是把一条独立的导线插到印刷电路板上的用来接受元件引线的孔中，或者把一条独立的导线插到电气上连接到该元件引线上的导电“焊点”上独立的孔中。为了改变对有关元件的电容耦合，调整那条独立导线相对于地表面或者相对于其它元件的位置，已经证实这种方法是不可行的，因为那种独立的导线缺乏紧固装置使其在组装和焊接过程中保持相对于印刷电路板的垂直位置或固定地停留在印刷电路板上。因此，希望在生产过程中给电视调谐器和类似装置提供经济、可靠的电容调整设施。

简言之，本发明涉及用来调整电子元件与外部电路之间的电容的装置。特别是，至少把元件引线中的一条引线成形或能够提供电容调整的完整装置。使被成形的那条引线回弯、方向改变约180°，当把该元件通过被成形的引线以及至少另一条引线而安装到印刷电路板或类似材料上时，该元件引线末端的弯折部分延伸到印刷电路板之上，并且该弯折部分的位置是可调的以便对其它元件和一或地提供电容耦合。电容的调整可以通过改变引线部分的角度，使之远离垂直于印刷 板的轴线，并且通过改变引线部分相对于各元件和一或地表面的指向或方位来实现。

为了更好地了解本发明，不得不参考附图，其中：

图1为根据本发明的一个方面，安装于印刷电路板上线圈元件的略图;

图2a、b、c和d为具有图1中本发明所提供可调电容的各种配置的略图;

图3为包括图1中本发明几个方面的、可用于电视接收机或者类似装置中的调谐器一部分的略图。

下面参考附图，图中把相同的参考号加到相同的结构上，线圈（电感）10示于图1，线圈10包括多匝，线圈10安装于印刷电路板12上，印刷电路板12具有元件安装面14和蚀刻铜导线面16，各种印刷电路导线20敷设于16上。元件10的引线22和24与元件10是成一体的，并且以一般为平行的关系从元件10伸出、分别插入孔26和28。利用通常通过波峰焊接过程来完成的焊点33固定线圈10并电气地连接到印刷电路板12上。

如图1所示，在典型的实施例中，至少是引线中的一条引线24具有整体延伸部分30，延伸部分30与自己相邻地回弯、方向改变约180°。该整体延伸部分30通过孔28延伸回去，并且从印刷电路板的表面14向外进一步延伸出去，形成延伸的末端部分或者腿32。如图1所示，把一般垂直于表面14而延伸出去的末端部分32在部分30处利用焊点33固定住，而末端部分32的另一端不予固定。

正如通过有代表性的假想位置34所示，通过把引线部分30的 末端部分32相对于印刷电路板12的平面倾斜某一角度可以调整该末端部分32的位置。当监视在其中接有线圈10的电路中的一种或多种电气特性时，将末端部分32弯折是更可取的，因此，末端部分32的弯折可以利用塑料或者不导电的探头来实现，使得调整工具本身不影响测试。当使引线部分32倾斜时，可以使引线部分32接近或远离外部电路和元件（未示出）、或底盘地表面、或能够接地的印刷电路导体。引线部分32与印刷电路板12所构成的角度越尖锐，则引线部分32对印刷板上相邻元件或接地导体的平均距离越小，通过引线24这条路耦合到元件10上的分布电容就越大。用这种方法可以调整或微调对于引线部分32的分布电容。引线部分32相对于接地的底盘平面或其它相邻元件的这种选择性定位，允许调整有元件10在其中起作用的特定电路。

引线32的定位除了图1所示调整引线32的角度以外，还可以通过调整引线32的指向或方位（未示出）来完成。换言之，引线32可在与印刷板12垂直方向成±90°范围内、并在例如离开图1纸面的任一方向进行弯折。另外，如果需要，可以像引线24那样类似地来配置引线22。

在典型的实施例中，线圈10是一个1.5匝的电感，引线22和24以相同的方向从元件10伸出以便连接到印刷电路板12上。在本发明预期之中的是，元件10可以是具有制成例如引线24那样形状的引线的电阻、或者电容、或者例如晶体管那样的有源元件。

在典型的实施例中，腿32伸出印刷电路板12之上约0.5英寸，所提供的电容调整范围约为0.6微微法（pf）。必要时，可以把引线部分32的长度剪短，以便进一步微调耦合电容。

腿32在图1中被示为引线部分30的延伸部分，引线部分30具有“U”形结构，该U形结构使引线方向改变180°，形成了引线30的延伸部分。此处所用的术语“U”形结构打算包括那些引线部分30与24接触在一起、在它们之间没有任何间隔的结构。

下面参考图2，此处示出图1所示元件10的某些等效电路的结构。图2a示出具有对地电容C的电感10，电容C由引线32来提供，引线32可以相对于接地的外部元件或底盘、根据倾斜的角度和指向来调整。在这种情况下，引线22通过适当的印刷电路板导线20接地，而引线32在电气上连接到线圈10的高电位端。在垂直位置上的引线32引入少量的电容，该电容与腿32在调整以后的位置上所提供的寄生电容值相比是可以忽略的。

下面参考图2b，此处示出具有寄生电容C的电感10，该寄生电容C通过连接点耦合到相邻元件上。正如图2a所示电路的情况一样，把腿32在电气上连接到电感10的高电位端引线24上，引线22通过印刷电路导线之一20接地。

下面参考图2c，此处示出具有电容C的电感10，电容C由腿32来提供，利用这个电容C把电感10与电感L耦合起来，电感L是在印刷电路板上出现的另一个线圈，电感L可以在电感10的附近、或与电感10相邻、或非常接近于电感10。正如图2a和2b的情况一样，电感10的一端接地，电感L的一端也接地（不一定要这样），把腿32连接到电感10的高电位端上。

图2d示出图2c的电路，但把电感10的低电位端（引线22）通过电阻R耦合到地。

下面参考图3，此处示出射频调谐器中典型的一部分，其中，可 以利用根据本发明提供的电容使电路最优化。场效应晶体管40是射频放大器，该射频放大器具有多个输入栅极42、44，并且以技术上已知的方式来工作，即信号加到栅极44上、而自动增益控制电压加到栅极42上。源极46通过电容器48（包括电阻的直流电路未示出）耦合到交流地。漏极50通过电容54（到电源的直流电路未示出）交流耦合到变容二极管52上。偏置以及受偏置影响的变容二极管52的电容量由加到端子56上的偏压通过连接到变容二极管52阴极上的隔离电阻58来确定。把变容二极管52的阴极通过电容器60交流耦合到地。变容二极管52阳极的直流回路由线圈L1来提供。变容二极管52跨接于线圈L1上，以使该变容二极管与线圈L1谐振于预定的频率，例如电视通道的图像载波频率。

线圈L1是双调谐谐振电路的初级线圈，线圈L1对次级线圈L2为电感耦合，以类似于初级线圈L1电路的方式、利用变容二极管62对次级线圈L2进行调谐。变容二极管62根据从端子56通过隔离电阻64所加的电压来改变电容。还有，类似于初级线圈L1电路的方式，变容二极管62的阴极通过电容器66交流耦合到地，变容二极管62的直流回路由线圈L2来提供。打算根据加到端子56上的电压，在给定的频率范围内，对于双调谐的初级和次级电路相互进行统调。

通过把线圈L1和L2平行地放置在印刷电路板12上、并且使L1和L2彼此接近，使线圈L1与L2作电感耦合。当频率低于谐振频率时，通过把线圈L1和L2倾斜，使之彼此接近或远离，可以调整这两个线圈L1与L2之间的相互耦合。

在这一典型的实施例中，由连接到线圈L1上的腿32所提供的 电容器C1（如图1所示）提供图2a所示的电容;该电容用来微调，使包括初级线圈L1和变容二极管52的调谐电路谐振于与包括次级线圈L2和变容二极管62的调谐电路相同的频率上。这样，由于元件存在着公差、所以，把微调电容器C1跨接到线圈L1上，以便使这两个谐振电路谐振于同一频率上。

能够以类似的方法来构成类似于线圈L1的线圈L2，L2具有相应的腿32（图1），腿32对接近的线圈L1提供可调的电容耦合，以便在线圈L1与L2之间提供电容C2，如图2c所示。电容器C2的作用是，当频率较高、谐振电路的“Q”值较高、压缩了相应的带宽时，用来减小线圈L1与L2之间的互感的影响

来自包括L1和L2的双调谐电路的输出信号通过电感68耦合到一端接地的负载电阻70上。在电阻70的两端，于端子72上产生输出信号，可以把输出信号耦合到混频器（未示出），或者为了进一步放大，把该输出信号耦合到后继的放大级（未示出）。

这样，腿32整体地连接到元件引线上、并且与电子元件连成一体（如图1所示），可以把腿32用于提供对地和对其它元件的、少量的可调电容。也可以把此处公开的、一体化的微调电容与其它接近元件的其它一体化的微调电容一起使用，即利用这一对一体化微调电容之间的寄生电容。

这样，此处公开了一种与电子元件上的引线构成整体并且与该电子元件一体化的微调电容器，这种微调电容器用来提供耦合到安装在印刷电路板上所述元件上的可调寄生电容。另外，所成形的引线还通过提供到印刷电路板上适当导线上的、焊接的电气连接，把该元件固定到印刷电路板上。

借助于以类似方法牢固地安装到印刷电路板上的电子元件，在焊接以前和焊接以后、在对其进行调整（弯折）以前都能够保持腿32的原始方位。

虽然图示和描述了当前被认为是本发明的优选实施例，但是，对于那些熟悉这种技术的人来说，可能会出现大量的改动和变型，这是可以理解的，并且打算在权利要求书中包括入在本发明精神和范围内的全部改动和变型。

Claims (4)

1、一种电容的微调装置，这种装置包括：

一块印刷电路板(12)；

一个电子元件(10)；

至少有两条用来把所述元件电气耦合到外部电路上的、导电的引线(22、24)在各自的预定方向上从所述元件伸出，所述导电引线通过设置于所述印刷电路板(12)上的孔(26、28)沿着第一方向延伸出去，孔(26、28)用来把所述元件可靠地电气连接到设置于所述印刷电器板表面(16)上的印刷电路导线(20)上，这种装置的特征在于：所述引线中至少有一条引线向回弯、方向改变约180°，这一条引线具有通过所述印刷电路板上相应的孔、沿着与所述第一方向相反的第二方向向回延伸出去的引线部分(32)；在印刷电路板上方，所述引线部分(32)不予固定，并且可以调整所述引线部分(32)相对于所述元件(10)的位置，该引线部分(32)作为提供耦合到另一元件上的可调电容的一块极板。

2、根据权利要求1的那种装置，其中，所述电气元件（10）是包括至少1.5匝线的电感。

3、根据权利要求1的那种装置，其中，弯曲的引线形成一般的“U”形结构（30）。

4、根据权利要求1的那种装置，其中，引线部分（32）超出印刷电路板的长度是可调的。

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