Cechy użycia varicaps. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Cechy użycia varicaps. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Projektant radioamatorów

Komentarze do artykułu

Sterowane napięciem kondensatory półprzewodnikowe o zmiennej pojemności - warikapy - urządzenia o silnie zaznaczonej nieliniowości. Z tego powodu w obwodach, w których do żylaka przykładane jest napięcie przemienne o stosunkowo dużej amplitudzie, potrafi zaskoczyć.

Zasadniczo warikap jest diodą półprzewodnikową spolaryzowaną zaporowo. Bezpośrednia gałąź jej charakterystyki prądowo-napięciowej, która jest podstawowa dla głównego celu diody (prostowanie, detekcja), jest nieistotna dla żylaka. W ogólnym przypadku dioda, a nawet złącze kolektora lub emitera tranzystora bipolarnego może służyć jako warikap (i w praktyce jest to często realizowane).

W przeciwieństwie do diod półprzewodnikowych, w przypadku żylaków normalizują (i oczywiście zapewniają podczas produkcji) pojemność złącza p-n przy określonym napięciu polaryzacji na nim i współczynniku jakości. Należy zauważyć, że nie jest łatwo osiągnąć współczynnik jakości żylaka znacznie przewyższający współczynnik jakości cewki konturowej. Wyjaśnia to fakt, że w warikapie, jak w każdej diodzie, rezystancja obszaru podstawy półprzewodnika jest zawsze połączona szeregowo ze złączem p-n, a równolegle - rezystancja równoważna ze względu na prąd wsteczny płynący przez złącze . Stosunkowo niski współczynnik jakości żylaka implikuje w szczególności konieczność uwzględnienia go przy obliczaniu współczynnika jakości obwodu oscylacyjnego

Zależność pojemności złącza p-n od przyłożonego do niego napięcia wstecznego ma charakter potęgowy postaci C-Un, gdzie wartość parametru n może zawierać się w przedziale od 0,33 do 0,5 (określona przez złącze technologia produkcji). na ryc. 1 przedstawia typową charakterystykę pojemnościowo-napięciową warikapa D902 zbudowanego we współrzędnych liniowych. Podobne cechy można znaleźć w literaturze przedmiotu. Pozwalają określić pojemność żylaka przy różnych wartościach napięcia polaryzacji.

Cechy zastosowania varicaps

Jednak lepiej jest zająć się charakterystyką pojemnościowo-napięciową żylaka, zbudowaną na „podwójnej” (tj. w obu osiach) skali logarytmicznej. Wiadomo, że funkcja potęgowa w takiej skali wygląda jak linia prosta, a tangens kąta jej nachylenia do osi y jest liczbowo równy wykładnikowi funkcji. na ryc. 2 przedstawia ten wykres dla żylaka D902. Po zmierzeniu boków trójkąta prostokątnego ABC zwykłą linijką otrzymujemy wartość 0,5 (AB / BC) dla modułu wykładnika. Spadający charakter cechy wskazuje, że wskaźnik ten ma znak minus. Zatem zależność pojemności żylaka D902 od przyłożonego napięcia ma postać С = U-0.5.

Cechy zastosowania varicaps

Powyższe dotyczy „klasycznych” żylaków. Aby zwiększyć skuteczność sterowania nowoczesnymi warikapami, podczas ich wytwarzania podejmowane są specjalne środki technologiczne, dlatego charakterystyki pojemnościowo-napięciowe mogą nie mieć już tak prostej postaci.

Ponieważ charakterystyka pojemnościowo-napięciowa warikapa jest nieliniowa, jego użycie w sprzęcie nieuchronnie prowadzi do zniekształceń. Niemiecki radioamator Ulrich Graf (DK4SX) zmierzył zniekształcenia intermodulacyjne drugiego i trzeciego rzędu w różnych filtrach pasmowoprzepustowych zawierających diody półprzewodnikowe (Ulrich Graf. Intermodulation an Passiven Schaltungsteilen. - CQ DL, 1996, nr 3, s. 200-205). Podał na wejście filtra (opór wejściowy 50 omów) dwa sygnały o poziomie +3 dB (10 mV przy 50 omach) i przeanalizował widmo sygnału wyjściowego. Graf dobrał wartości częstotliwości sygnałów wejściowych tak, aby produkty intermodulacji mieściły się w paśmie przepustowym filtra.

W jednym z eksperymentów w dwuobwodowym wejściowym filtrze pasmowoprzepustowym kondensatory stałe zawarte w obwodach oscylacyjnych zastąpiono warikapami. W tym przypadku składowe intermodulacyjne drugiego rzędu na wyjściu filtra wzrosły o 10 dB, a trzeciego - o prawie 50 dB!

Innymi słowy, warikapy w obwodach wejściowych odbiorników mogą pogorszyć ich rzeczywistą selektywność, choć najprawdopodobniej „pracują” w ten sposób tylko w stosunkowo wysokiej klasy sprzęcie (technice komunikacyjnej). Jednak nawet w odbiorniku klasy średniej intermodulacja na warikapie wejściowym może stać się znacząca, jeśli odbiornik jest używany w pobliżu nadajników.

Są jednak węzły, w których w zasadzie do żylaka trzeba podać stosunkowo duże napięcie przemienne – mówimy o generatorach. na ryc. 3 pokazuje szeroko stosowany schemat włączania warikapa do obwodu oscylacyjnego generatora, a na ryc. 4 - charakterystyka pojemnościowo-napięciowa (C) i prądowo-napięciowa (I) żylaka oraz chwilowe napięcie na żylaku (Ur) przy dwóch wartościach napięcia sterującego (Uynp). Należy zauważyć, że dla przejrzystości wykresu skala wzdłuż osi „U” na prawo od zera i wzdłuż osi „I; C” w dół od zera jest powiększona. Dopóki napięcie sterujące jest wysokie (Uynp1) w porównaniu z amplitudą napięcia AC (Ur), warikap pracuje normalnie. Ale wraz ze spadkiem napięcia sterującego (Ucontrol2) mogą nadejść chwile, kiedy w szczytach ujemnej półfali napięcia punkt pracy warikapa wejdzie w gałąź prostą charakterystyki prądowo-napięciowej i będzie zacząć prostować przyłożone do niego napięcie przemienne.

Cechy zastosowania varicaps

Jak wyznaczyć granicę strefy normalnej pracy żylaka w generatorze? Można na przykład zmierzyć napięcie AC na żylaku i porównać je z napięciem sterującym. Wymaga to woltomierza RF o wysokiej impedancji wejściowej i niskiej pojemności wejściowej (aby jego podłączenie nie zmieniało trybu pracy generatora).

Minimalne dopuszczalne napięcie sterujące na warikapie można określić bez naruszania trybu pracy generatora i za pomocą miernika częstotliwości. Podłącza się go do wyjścia generatora i usuwa się zależność zbocza sterowania generatora od napięcia sterującego.

Stromość sterowania - jest to stosunek zmiany częstotliwości generatora do danej zmiany napięcia sterującego, która ją spowodowała - ΔF / ΔU. Kiedy żylak jest w pełni włączony do obwodu, nachylenie można na przykład opisać funkcją mocy (przynajmniej dla D902), której wykładnik zależy od rodzaju charakterystyki pojemnościowo-napięciowej żylaka. Przypomnijmy (patrz wyżej), że taka funkcja wykreślona na „podwójnej” skali logarytmicznej jest linią prostą. Jeśli warikap zacznie opuszczać normalny tryb pracy, zmieni się charakter zależności nachylenia od napięcia sterującego. Dotyczy to również bardziej ogólnego przypadku, gdy warikap nie jest całkowicie zawarty w obwodzie lub jego charakterystyka pojemnościowo-napięciowa nie jest funkcją mocy.

Ponieważ charakterystyka pojemnościowo-napięciowa jest nieliniowa, pomiary należy wykonywać w określonej kolejności. Poprzez ustawienie pewnego napięcia sterującego Uynp wyznaczana jest częstotliwość oscylatora Fr. Następnie najpierw napięcie to jest redukowane do Uypr - ΔUynp, a następnie zwiększane do Uynp + ΔUynp i odczytywane są odpowiednie wartości częstotliwości Fr1 i Fr2 z wyświetlacza miernika częstotliwości.

Nachylenie regulacji przy napięciu sterującym Uypr oblicza się ze wzoru ΔF/ΔU = (Fr2-Fr1)/2ΔUynp. Wartość bezwzględna zmiany napięcia ΔUypr powinna być minimalna, ale taka, aby można było wiarygodnie zarejestrować zmianę częstotliwości generatora. Następnie ustawić inną wartość napięcia sterującego Ureg i powtórzyć pomiary. Technika ta zmniejsza wpływ nieliniowości charakterystyki pojemnościowo-napięciowej żylaka na dokładność pomiaru krzywej kontrolnej.

Wyniki pomiarów nachylenia regulacji częstotliwości generatora z pełnym włączeniem żylaka do obwodu (patrz ryc. 3) pokazano na ryc. 5. Można zauważyć, że gdy napięcie sterujące na żylaku spadnie poniżej 3,5 V, wychodzi on z trybu normalnego. Innymi słowy, dla określonego generatora to napięcie będzie krytyczne.

Cechy zastosowania varicaps

Przy dalszym spadku napięcia sterującego nachylenie krzywej może nawet zmienić swój znak! Dzieje się tak za sprawą wspomnianego już prostowania napięcia o wysokiej częstotliwości przyłożonego do żylaka. Napięcie wyprostowane jest odejmowane od napięcia sterującego i zaczyna nad nim przeważać.

Jeśli opisana sytuacja zdarzy się np. z lokalnym oscylatorem Twojego odbiornika, będzie się czym dziwić. Wyobraź sobie - kiedy obracasz pokrętło zmiennego rezystora „Ustawienie” w tym samym kierunku, częstotliwość odbioru najpierw zmienia się w jednym kierunku, potem praktycznie przestaje się zmieniać, a potem może się cofnąć.

Autor: B.Stepanow, Moskwa

Zobacz inne artykuły Sekcja Projektant radioamatorów.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi 05.05.2024

Współczesny świat nauki i technologii rozwija się dynamicznie i każdego dnia pojawiają się nowe metody i technologie, które otwierają przed nami nowe perspektywy w różnych dziedzinach. Jedną z takich innowacji jest opracowanie przez niemieckich naukowców nowego sposobu sterowania sygnałami optycznymi, co może doprowadzić do znacznego postępu w dziedzinie fotoniki. Niedawne badania pozwoliły niemieckim naukowcom stworzyć przestrajalną płytkę falową wewnątrz falowodu ze stopionej krzemionki. Metoda ta, bazująca na zastosowaniu warstwy ciekłokrystalicznej, pozwala na efektywną zmianę polaryzacji światła przechodzącego przez falowód. Ten przełom technologiczny otwiera nowe perspektywy rozwoju kompaktowych i wydajnych urządzeń fotonicznych zdolnych do przetwarzania dużych ilości danych. Elektrooptyczna kontrola polaryzacji zapewniona dzięki nowej metodzie może stanowić podstawę dla nowej klasy zintegrowanych urządzeń fotonicznych. Otwiera to ogromne możliwości dla ... >>

Klawiatura Primium Seneca 05.05.2024

Klawiatury są integralną częścią naszej codziennej pracy przy komputerze. Jednak jednym z głównych problemów, z jakimi borykają się użytkownicy, jest hałas, szczególnie w przypadku modeli premium. Ale dzięki nowej klawiaturze Seneca firmy Norbauer & Co może się to zmienić. Seneca to nie tylko klawiatura, to wynik pięciu lat prac rozwojowych nad stworzeniem idealnego urządzenia. Każdy aspekt tej klawiatury, od właściwości akustycznych po właściwości mechaniczne, został starannie przemyślany i wyważony. Jedną z kluczowych cech Seneki są ciche stabilizatory, które rozwiązują problem hałasu typowy dla wielu klawiatur. Ponadto klawiatura obsługuje różne szerokości klawiszy, dzięki czemu jest wygodna dla każdego użytkownika. Chociaż Seneca nie jest jeszcze dostępna w sprzedaży, jej premiera zaplanowana jest na późne lato. Seneca firmy Norbauer & Co reprezentuje nowe standardy w projektowaniu klawiatur. Jej ... >>

Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie 04.05.2024

Odkrywanie kosmosu i jego tajemnic to zadanie, które przyciąga uwagę astronomów z całego świata. Na świeżym powietrzu wysokich gór, z dala od miejskiego zanieczyszczenia światłem, gwiazdy i planety z większą wyrazistością odkrywają swoje tajemnice. Nowa karta w historii astronomii otwiera się wraz z otwarciem najwyższego na świecie obserwatorium astronomicznego - Obserwatorium Atacama na Uniwersytecie Tokijskim. Obserwatorium Atacama, położone na wysokości 5640 metrów nad poziomem morza, otwiera przed astronomami nowe możliwości w badaniu kosmosu. Miejsce to stało się najwyżej położonym miejscem dla teleskopu naziemnego, zapewniając badaczom unikalne narzędzie do badania fal podczerwonych we Wszechświecie. Chociaż lokalizacja na dużej wysokości zapewnia czystsze niebo i mniej zakłóceń ze strony atmosfery, budowa obserwatorium na wysokiej górze stwarza ogromne trudności i wyzwania. Jednak pomimo trudności nowe obserwatorium otwiera przed astronomami szerokie perspektywy badawcze. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Pokarmy do jedzenia przed snem 27.10.2016

Naukowcy z Wielkiej Brytanii przeprowadzili serię badań, na podstawie których sporządzili listę produktów spożywczych, które można jeść późno w nocy przed pójściem spać bez ryzyka przytycia zbędnych kilogramów.

Dietetycy zauważyli, że patrząc na noc najlepiej jest zjeść przekąskę ze świeżą kapustą. Jest to produkt niskokaloryczny bogaty w minerały i witaminy. Pobudza żołądek i promuje bardziej aktywne trawienie pokarmu.

Naukowcy zalecają również spożywanie buraków i gotowanej kukurydzy. Te pokarmy spalają tłuszcz i pomagają jelitom usuwać toksyny i cholesterol. Gotowane owoce morza nadają się również na późne posiłki – zawierają fosfor, który również pozytywnie wpływa na proces trawienia.

Jeśli chodzi o słodycze, najlepiej wieczorem zjeść przekąskę z morelami i mandarynkami – są niskokaloryczne, a jednocześnie bogate w błonnik. Ale wielu z tych owoców też nie powinno się jeść, zauważyli naukowcy.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Chip ST25DV02K-W do sterowania oświetleniem i silnikami

▪ Białko przewodzące do montażu mikromacierzy 3D

▪ Wodór z energii słonecznej

▪ Ryby też mówią

▪ Wyświetlacze head-up w samochodach mogą być niebezpieczne

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Systemy akustyczne. Wybór artykułów

▪ artykuł Doprowadzić do białego ciepła. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Jakie znaczenie mają neutrina z punktu widzenia astrofizyki? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Parasol Susak. Legendy, uprawa, metody aplikacji

▪ artykuł Zabezpieczenie urządzenia do czyszczenia reflektorów przed przepaleniem. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Odbiornik FM 400-450 MHz. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn