Изображение Классификация электрических машин

СОДЕРЖАНИЕ:

Варикапы

Варикап работа и устройство

Принцип работы варикапа

Условно графическое изображение варикапа на принципиальных схемах сочетает в себе обозначение диода и емкости конденсатора. Поэтому варикап еще и называют — емкостной диод. Если вспомнить принцип работы p-n перехода, то мы упоминали о том, что в нем присутствует так называемая барьерной ёмкостью. Сама по себе барьерная ёмкость несет паразитные свойства. Но и этот существенный минус смогли обратить в плюс. В результате этой попытки избавиться от паразитной емкости и был открыт варикап — так называемый гибрид диода и переменного конденсатора, емкость которого можно регулируется с помощью приложенного обратного напряжения.

Как мы уже знаем из основ работа диода, при подаче обратного напряжения на него, он закрыт и электрический ток через него не течет . Т.е p-n переход выполняет функцию изолятора, толщина которого почти прямо пропорциональна величине обратного напряжения Uобр. Регулируя Uобр, мы меняем толщину p-n слоя. А так как электрическая емкость конденсатора зависит от площади обкладок, и в данном случае от площади p-n слоя, и расстояния между обкладками – в данном случае толщины перехода, то появляется отличная возможность регулировать емкость p-n слоя с помощью обратного напряжения.

Как только на варикап подают обратное напряжение смещения, изменяется величина емкости потенциального барьера p-n перехода. В номинальном значении она снижается с ростом приложенного обратного напряжения смещения. У варикапов емкость может меняться в очень широком диапазоне, от 3 до 10 раз. Кроме того у емкостных диодов очень низкие потери электрической энергии и низкий ТКЕ (температурный коэффициент емкости) поэтому они отлично подходят для работы на очень высоких частотах, где емкость измеряется долями пикофарад. Это очень важный момент, так как если бы емкость была нестабильна, то частота колебательного контура «плавала», т.е. менялась. А это неприемлемо!

Рассмотрим упрощенную типовую схема управления емкостным диодом.

В ней R2 — переменное сопротивление с помощью плавно изменяется сопротивление резистора, а как следствие, и величина обратного напряжения смещения Uобр, следующего на варикап. Емкость С1 не пропускает на индуктивность L1 постоянного напряжения. Сопротивление R1 снижает шунтирующее действие R2 на колебательный контур, что позволяет сохранить его резонансные свойства. Как видим по схеме, емкость варикапа входит в состав колебательного контура. Меняя ее, мы изменяем свойства колебательного контура и частоту его настройки. Так и осуществляется электронная настройка на частоту в современных схемах приемников (Схема УКВ приемника на микросхеме TDA 7000)

В меню телевизоров имеется функция – автонастройка телеканалов. Выбираем ее, и весь телевизионный диапазон сканируется на наличие вещательных программ — телеканалов. Так вот эту функции просто бы не возможно было бы использовать, если бы не был открыт емкостной диод. В схеме телевизора формируется плавно изменяющееся напряжение настройки, которое и поступает на варикап. За счет него изменяются параметры колебательного контура тюнера и он настраивается на вещательный канал. Затем найденные каналы, а точнее напряжения обратного смещения запоминаются, и мы можем переключаться на любой из них с помощью ПДУ в любой момент.

В телевизионной и специальной радио техники очень часто применяются сдвоенные и строенные варикапы с общим катодом. Вот так они обозначаются на принципиальных схемах.

Они применяются, в модулях радиоприемных устройств, где требуется одновременно настраивать входной контур и гетеродин с помощью одного переменного сопротивления. Встречаются так же обычные сборки, когда в одном корпусе имеется несколько емкостных диодов не связанных между собой

Несмотря на то, что варикап это полупроводниковый диод, по сути это все-таки конденсатор и поэтому параметры, связанные с емкостью и являются системо образующими. Вот лишь часть наиболее часто используемая из них:

Все остальные параметры емкостного диода можно считать второстепенными. В некоторых случаях обращают внимание на граничную частоту, но это не очень важно, так как варикапы отлично работают во всем стандартном радио и телевизионном диапазоне.

Как проверить варикап?

Дата: 14.09.2020 // 0 Комментариев

Варикап – полупроводниковый прибор, который изменяет свою емкость в зависимости от обратного напряжения. В двух словах, варикап — это диод, имеющий непостоянную емкость в p-n-переходе. Эти радиокомпоненты нашли свое применения в различных радиоустройствах с электрическим управлением подстройкой частоты контуров, таких, как: передатчики, приемники и различные блоки телевизионной радиоаппаратуры.

Как проверить варикап?

Простая проверка варикапа ничем не отличается от проверки диода или стабилитрона. Для этого необходим мультиметр с режимом проверки диодов или простой омметр. Включив мультиметр в режим проверки диодов, варикап проверяют в прямом режиме и в обратном.

Как видно на фото, в одном из вариантов подключения варикап открывается, а в другом – нет.

Простая проверка варикапа на этом окончена, если под рукой есть мультиметр с возможностью измерения емкости в несколько пикофарад, тогда можно продолжать и проверять емкость варикапа. Учитывая, что варикапы обладают очень небольшой переменной емкостью, необходимо производить проверку лишь не касаясь руками контактов варикапа.

Емкость варикапа величина не постоянная, и сильно зависит от подаваемого напряжения. Зачастую емкость варикапов колеблется от единиц до десятков пикофарад. Убедившись в наличии емкости варикапа и измерив ее величину, на этом этапе проверку варикапа мультиметром можно считать законченной.

Также, часто встречаются различные схемы приставок к мультиметру, для измерения емкости варикапов. Их необходимо использовать, если измерения емкости мультиметра не отличаются хорошей точностью.

Популярные варикапы. Справочные данные

Справочные сведения о популярных варикапах представлены в табл. 10.

Таблица 10 Область применения некоторых популярных варикапов

Для работы в радиокапсулах медицинской аппаратуры

Для перестройки контуров резонансных усилителей

Для работы в схемах умножения частоты и в схемах частотной модуляции

Для перестройки контуров резонансных усилителей

Для перестройки контуров резонансных усилителей

Для работы в схемах умножения частоты

Для перестройки контуров резонансных усилителей

Для работы в селекторах каналов телевизионных приемников

Для перестройки контуров резонансных усилителей

Два варикапа с общим катодом для УКВ блоков радиовещательных приемников

Для управления частотой и частотной модуляции

Для перестройки контуров резонансных усилителей

Для перестройки контуров резонансных усилителей

Для работы во входных цепях электрометрических устройств

Для работы в широкополосных усилительных схемах, управляемых по частоте генераторах

Для перестройки контуров резонансных усилителей

Два варикапа с общим катодом для использования в перестраиваемых LC-фильтрах

Для широкополосных усилительных схем

Сборка из трех (А) и двух (Б) варикапов с общим катодом

Сборка из трех (А) и двух (Б) варикапов с общим катодом

Для применения в селекторах телевизионных каналов с электронным управлением

Продолжение табл. 10

Для применения в селекторах телевизионных каналов дециметрового диапазона с электронным управлением, выпускаются комплектами: КВ122АТ-КВ122ВТ – по 3 варикапа отбор с 3% KB 122АГ-KB 122ВГ – по 4 варикапа отбор с 3%

Для применения в селекторах телевизионных каналов с электронным управлением, выпускаются комплектами КВ123АГ — по 4 варикапа отбор с 3%

Для применения в частотно-избирательных схемах дециметрового диапазона длин волн

Для работы в управляемых по частоте генераторах

Для применения в селекторах телевизионных каналов с электронным управлением

Для электронной настройки ДВ, СВ и KB диапазонов радиоприемников выпускаются комплектами: КВ127АР-КВ127ГР – по 2 варикапа KB 127АТ- KB 127ГТ – по 3 варикапа KB 127АГ-КВ127ГГ – по 4 варикапа

Для работы в УКВ блоках автомобильных приемников и магнитол, выпускаются комплектами КВ128АК — по 8 варикапов отбор с 3%

Для работы в частотных модуляторах

Для применения в селекторах телевизионных каналов дециметрового диапазона с электронным управлением, выпускаются комплектами: КВ130АТ — по 3 варикапа отбор с 3% КВ130АГ — по 4 варикапа отбор с 3%

Для работы в AM трактах приемно-усилительной аппаратуры

Для работы в ЧМ трактах приемно-усилительной аппаратуры, выпускаются комплектами: КВ132АР — по 2 варикапа отбор с 3% КВ132АТ — по 3 варикапа отбор с 3% KB ШАГ — по 4 варикапа отбор с 3%

Для работы в перестраиваемых электронным способом избирательных цепях, выпускаются комплектами КВ133АР — по 2 варикапа

Для перестраиваемых электронным способом избирательных радиотехнических схем радиоприемников и другой аппаратуры, выпускаются комплектами КВ134АТ — по 3 варикапа отбор с 3%

Окончание табл. 10

Каждый электрик должен знать:  Сплавы высокого сопротивления

Для перестраиваемых электронным способом избирательных радиотехнических схем радиоприемников и другой аппаратуры, выпускаются комплектами КВ135АР — по 2 варикапа

Для работы в схемах управления кварцевых генераторов электронных автоматических телефонных станций и другой аппаратуре

Для работы в УКВ блоках радиоприемников и другой аппаратуре с низким напряжением питания

Для работы в малогабаритных электронно-управляемых радиоприемниках и другой аппаратуре с низким напряжением питания, выпускаются комплектами: KB139AP — по 2 варикапа отбор с 3% KB139AT — по 3 варикапа отбор с 3% КВ139АГ — по 4 варикапа отбор с 3%

Для электронной настройки ДВ, СВ и KB диапазонов радиоприемников, выпускаются комплектами: KB 142АР-КВ142БР — по 2 варикапа отбор с 3% KB 142АТ-КВ142БТ — по 3 варикапа отбор с 3% КВ142АГ-КВ142БГ – по 4 варикапа отбор с 3%

Для работы в схемах управления генераторов, перестраиваемых электронным способом, для создания частотно-избирательных схем в диапазонах MB и ДМ В

Для работы в селекторах каналов кабельного телевидения и другой РЭА, выпускаются комплектами: KB 144АТ-КВ144БТ — по 3 варикапа отбор с 3% KB 144АГ-KB 144БГ — по 4 варикапа отбор с 3%

Для работы в бытовой видеотехнике

Для работы в селекторах каналов ТВ приемников

Для всеволнового селектора телевизионных каналов

ВВ505 для всеволновых селекторов каналов ТЦ

ВВ515 для всеволновых селекторов каналов ТЦ

ВВ609 для всеволновых селекторов каналов ТЦ

Электрические характеристики варикапов КВ101—АВ151

Электрические характеристики популярных варикапов представлены в табл. 11.

Электрические характеристики популярных варикапов

Volt-info

Электроника, электротехника. Профессионально-любительские решения.

Как работает варикап

Варикап, это полупроводниковый диод с ярко выраженной зависимостью электрической ёмкости p-n перехода от значения приложенного обратного напряжения.

Электрическая ёмкость p-n перехода выражает способность полупроводникового материала, легированного примесью накапливать некоторое количество электронов, подобно тому, как в электрическом конденсаторе электроны могут накапливаться в пористой структуре диэлектрика на границе металл-диэлектрик.

Рисунок 1. Вольфарадная характеристика (ВФХ) варикапа.

В зоне p-n перехода варикапа при приложении к нему обратного напряжения образуется слой (область), препятствующий движению электронов и вытесняющий их при увеличении своих размеров. При минимальном обратном напряжении толщина этого слоя минимальна, объём легированного примесью полупроводника, в котором могут накапливаться электроны имеет максимально возможный для конкретного диода объём, и этому объёму соответствует максимальная электрическая ёмкость его p-n перехода.

Увеличение обратного напряжения на варикапе приводит к увеличению толщины слоя, вытесняющего электроны, уменьшению объёма легированного примесью полупроводника, способного накапливать электроны и соответствующему уменьшению электрической ёмкости p-n перехода.

На рисунке 1 изображена вольтфарадная характеристика варикапа. Сн – номинальная ёмкость варикапа, приводимая, как правило, для обратного напряжения U(Сн)=4 В. Смин – минимальная ёмкость варикапа, соответствующая максимально допустимому приложенному обратному напряжению.

Варикапы работают только при обратном напряжении, с увеличением которого ёмкость перехода уменьшается, поэтому рассматривать их как конденсатор не совсем уместно. Но благодаря своим необычным свойствам варикапы получили широкое применение в радиотехнике.

Варикапы

Варикап — это полупроводниковый диод, который способен изменять свою ёмкость в зависимости от приложенного обратного напряжения. Варикапы предназначены для применения в качестве элементов с электрически управляемой ёмкостью. Варикапы используются, в основном, в радиоприёмных узлах телевизоров, приёмников и радиотелефонов для настройки на частоту передатчика. Раньше в таких узлах применялись переменные конденсаторы, которые имели большие габариты и массу, а также другие недостатки. Применение варикапов позволило в разы уменьшить габариты и массу радиоприёмной аппаратуры. Внешний вид варикапов (примеры) показан на рис. 7.

Вольт-фарадная характеристика варикапа – это основная характеристика данного прибора. График этой характеристики приведён на рис. 8. Из графика следует, что чем больше приложенное к варикапу обратное напряжение, тем меньше ёмкость варикапа.

Рис. 8. Вольт-фарадная характеристика варикапа.

Основные параметры варикапов:

UОБР – заданное обратное напряжение
СВ – номинальная ёмкость, измеренная при заданном обратном напряжении UОБР
КС – коэффициент перекрытия ёмкости, который определяется отношением ёмкостей варикапа при двух значениях обратного напряжения
UОБР.МАКС – максимально допустимое обратное напряжение
QB – добротность, определяемая как отношение реактивного сопротивления варикапа к сопротивлению потерь

Типовая схема включения варикапа в колебательный контур приведена на рис. 9.

Рис. 9. Схема включения варикапа.

На этой схеме на R2 подаётся стабилизированное напряжение Uпит. Напряжение управления варикапом Uупр формируется с помощью переменного резистора R2. Изменяя напряжение управления Uупр с помощью резистора R2, мы изменяем ёмкость варикапа. Это, в свою очередь, приводит к изменению резонансной частоты колебательного контура.

За что отвечает варикап?

За что отвечает варикап, какова работа варикапной сборки?

По сути — варикап это полупроводниковый прибор с одним n-p переходом (диод). И «прозванивается» он также как диод.

Варикап в радиосхемах используется как конденсатор переменной емкости. Емкость n-p перехода зависит от напряжения на переходе. Таким образом, изменяя напряжение на варикапе, мы можем добиться изменения его емкости. В качестве варикапа, в принципе, можно использовать и «обычные» диоды, и один из переходов транзистора.

Схематическое изображение варикапа — это как бы диод и конденсатор вместе. На схемах обозначается так

Используется этот прибор везде, где надо использовать переменный или подстроечный конденсатор — в схемах настройки контура в резонанс, автоматической подстройке частоты и т.п.

Вот один из примеров использования варикапа (узел настройки контура на определенную частоту)

Хочу заметить, что на варикап подается обратное напряжение смещения (варикап, если его рассматривать как диод, заперт, ток не проводит).

Преимущества применения варикапов перед механическими переменными конденсаторами — малые габариты, возможность очень просто увеличить количество одновременно перестраиваемых контуров, отсутствие механических деталей, малые паразитные емкости, большое сопротивление механическим воздействиям, отсутствие микрофонного эффекта, возможность автоматизированного поиска нужной частоты и дистанционного управления без применения механических узлов, очень высокая надежность детали при очень низкой ее стоимости.

Варикап: понятие, виды, назначение

Изучение сути и назначения управляемых напряжением полупроводниковых конденсаторов переменной емкости. Вольт-фарадная и вольт-амперная характеристики варикапа и мгновенное напряжение на варикапе. Схема включения варикапа в колебательный контур генератора.

Рубрика Физика и энергетика
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 20.05.2020
Размер файла 58,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Варикап: понятие, виды, назначение

Варикап [англ. varicap, от vari (able) — переменный и cap (acity) — ёмкость], конденсатор в виде полупроводникового диода, ёмкость которого нелинейно зависит от приложенного к нему электрического напряжения. Эта ёмкость представляет собой барьерную ёмкость электронно-дырочного перехода и изменяется от единиц до сотен пф (у отдельных В. практически в 3-4 раза) при изменении обратного (отрицательного знака) напряжения на несколько десятков вольт. В. обладает высокой добротностью (малыми потерями электрической энергии), малым температурным коэффициентом ёмкости, независимостью от частоты практически во всём диапазоне радиочастот, стабильностью параметров во времени. В. изготавливают на базе кремния, германия, арсенида галлия (см. Полупроводниковые материалы). В радиоэлектронных устройствах свойство нелинейности изменения ёмкости В. применяют для получения параметрического усиления, умножения частоты и др., а возможность электрического управления значением ёмкости — для дистанционной и безынерционной перестройки резонансной частоты колебательного контура и др.

Варикап — это полупроводниковый диод, в котором используется зависимость емкости p-n перехода от обратного напряжения.

Варикапы удобны тем, что, подавая на них постоянное напряжение смещения, можно дистанционно и практически безинерционно менять их емкость и тем самым резонансную частоту контура, в который включен варикап. Варикапы применяют для усиления и генерации СВЧ сигналов, перестройки частоты колебательных контуров или автоподстройки частоты.

Принцип работы варикапа основан на свойствах барьерной емкости p-n перехода, причем при увеличении обратного напряжения на переходе его емкость уменьшается. Эта емкость имеет относительно высокую добротность, низкий уровень собственных шумов и не зависит от частоты вплоть до миллиметрового диапазона.

Основные параметры варикапов при нормальной температуре окружающей среды приведены в таблице:

В таблицах по варикапам применены следующие условные обозначения:

номинальная емкость варикапа при заданном обратном напряжении;

обратное напряжение на варикапе;

диапазон отклонения номинальной емкости варикапа;

коэффициент перекрытия по емкости варикапа при изменении напряжения от U1 до U2;

добротность варикапа на частоте f;

максимально-допустимое обратное напряжение варикапа;

постоянный обратный ток варикапа;

максимально-допустимая температура корпуса варикапа;

максимально-допустимая температура перехода варикапа.

Управляемые напряжением полупроводниковые конденсаторы переменной емкости — варикапы — приборы с сильно выраженной нелинейностью. По этой причине в цепях, где к варикапу приложено переменное напряжение относительно большой амплитуды, он способен преподнести сюрприз.

По сути, варикап — это обратно-смещенный полупроводниковый диод. Прямая ветвь его вольт-амперной характеристики, принципиальная для основного назначения диода (выпрямление, детектирование), для варикапа несущественна. В общем случае в качестве варикапа можно использовать (и на практике это нередко реализуют) диод и даже коллекторный или эмиттерный переход биполярного транзистора.

В отличие от полупроводниковых диодов, у варикапов нормируют (и, разумеется, обеспечивают при производстве) емкость р-n перехода при определенном напряжении смещения на нем и добротность. Заметим, что добиться добротности варикапа, заметно превышающей добротность контурной катушки, непросто. Это объясняется тем, что в варикапе, как и в любом диоде, последовательно с р-n переходом всегда включено сопротивление базовой области полупроводника, а параллельно — эквивалентное сопротивление, обусловленное обратным током через переход. Относительно низкая добротность варикапа подразумевает, в частности, необходимость учитывать ее при расчете добротности колебательного контура. Зависимость емкости р-n перехода от приложенного к нему обратного напряжения имеет степенной характер вида С=U -n , где значение параметра n может находиться в пределах от 0,33 до 0,5 (определяется технологией изготовления перехода). На рис. 1 показана типовая вольт-фарадная характеристика варикапа Д902, построенная в линейных координатах. Подобные характеристики можно найти в справочной литературе. Они позволяют определить емкость варикапа при различных значениях напряжения смещения.

Каждый электрик должен знать:  Отличия зануления от заземления инструкция + фото

Рис. 1. Типовая вольт-фарадная характеристика варикапа Д902

варикап генератор напряжение конденсатор

Однако предпочтительнее иметь дело с вольт-фарадной характеристикой варикапа, построенной в «двойном» (т. е. по обеим осям) логарифмическом масштабе. Известно, что степенная функция выглядит в таком масштабе как прямая линия, причем тангенс угла ее наклона к оси ординат численно равен показателю степени функции. На рис. 2 показан этот график для варикапа Д902. Измерив обычной линейкой стороны прямоугольного треугольника ABC, получаем для модуля показателя степени значение 0,5 (АВ/ВС). Падающий характер характеристики говорит о том, что этот показатель имеет минусовой знак. Таким образом, зависимость емкости варикапа Д902 от приложенного напряжения имеет вид С=U -0,5 .

Рис. 2. Вольт-фарадной характеристика варикапа, построенной в «двойном» логарифмическом масштабе

Сказанное выше относится к «классическим» варикапам. Для увеличения эффективности управления современными варикапами при их изготовлении принимают специальные технологические меры, поэтому и вольт-фарадные характеристики могут иметь уже не столь простой вид.

Поскольку вольт-фарадная характеристика варикапа нелинейна, его использование в аппаратуре неизбежно приводит к появлению искажений. Немецкий радиолюбитель Ульрих Граф (DK4SX) провел измерения интермодуляционных искажений второго и третьего порядков в различных полосовых фильтрах, содержащих полупроводниковые диоды (Ulrich Graf. Intermodulation an passiven Schaltungsteilen. — CQ DL, 1996, № 3, s. 200-205). Он подавал на вход фильтра (входное сопротивление 50 Ом) два сигнала с уровнем +3 дБ (10 мВ на сопротивлении 50 Ом) и анализировал спектр выходного сигнала. Значения частоты входных сигналов Граф выбирал так, чтобы продукты интермодуляции попадали в полосу пропускания фильтра.

В одном из экспериментов в двуконтурном входном полосовом фильтре постоянные конденсаторы, входящие в колебательные контуры, были заменены варикапами. Интермодуляционные составляющие второго порядка на выходе фильтра при этом возросли по уровню на 10 дБ, а третьего — почти на 50 дБ!

Иными словами, варикапы во входных цепях приемников способны ухудшить их реальную избирательность, хотя, скорее всего, они так «сработают» лишь в аппаратуре относительно высокого класса (связная техника). Впрочем, и в приемнике среднего класса интермодуляция на входном варикапе может стать существенной, если приемник эксплуатируют вблизи передающих устройств.

Есть, однако, узлы, в которых к варикапу принципиально должно быть подведено относительно большое переменное напряжение — речь идет о генераторах. На рис. 3 показана широко распространенная схема включения варикапа в колебательный контур генератора, а на рис. 4 — вольт-фарадная (С) и вольт-амперная (I) характеристики варикапа и мгновенное напряжение на варикапе (Uг) при двух значениях управляющего напряжения (Uynp). Обращаем внимание, что для наглядности на графике масштаб по оси «U» вправо от нуля и по оси «I; С» вниз от нуля укрупнен. Пока управляющее напряжение велико (Uупр1) по сравнению с амплитудой переменного напряжения (Uг), варикап работает в нормальном режиме. Но при уменьшении управляющего напряжения (Uynp2) могут наступать моменты, когда на пиках отрицательной полуволны напряжения рабочая точка варикапа будет заходить на прямую ветвь вольт-амперной характеристики и он начнет выпрямлять приложенное к нему переменное напряжение.

Рис. 3. Схема включения варикапа в колебательный контур генератора

Рис. 4. Вольт-фарадная и вольт-амперная характеристики варикапа и мгновенное напряжение на варикапе при двух значениях управляющего напряжения

Как же определить границу зоны нормальной работы варикапа в генераторе? Можно, например, измерять переменное напряжение на варикапе и сравнивать его с управляющим. Для этого необходим ВЧ вольтметр с высоким входным сопротивлением и малой входной емкостью (чтобы его подключение не изменяло режима работы генератора).

Минимально допустимое управляющее напряжение на варикапе можно определить, не нарушая режима работы генератора, и с помощью частотомера. Его подключают к выходу генератора и снимают зависимость крутизны управления генератором от управляющего напряжения.

Крутизна управления — это отношение изменения частоты генератора к вызвавшему его заданному изменению управляющего напряжения — dF/dU. При полном включении варикапа в контур крутизна может, например, быть описана степенной функцией (по крайней мере, для Д902), показатель которой зависит от вида вольт-фарадной характеристики варикапа. Вспомним (см. выше), что такая функция, если ее построить в «двойном» логарифмическом масштабе, представляет собой прямую линию. Если варикап начнет выходить из нормального режима работы, характер зависимости крутизны от управляющего напряжения изменится. Это справедливо и в более общем случае, когда варикап включен в контур не полностью или его вольт-фарадная характеристика — не степенная функция.

Поскольку вольт-фарадная характеристика нелинейна, измерения следует вести в определенной последовательности. Установив некоторое управляющее напряжение Uупр, определяют частоту генератора Fг. Затем сначала уменьшают это напряжение до Uупр-dUупр, а потом увеличивают до Uynp+dUупр и считывают по табло частотомера соответствующие значения частоты Fг1 и Fг2.

Крутизну управления при управляющем напряжении Uупр рассчитывают по формуле

Абсолютное значение изменения напряжения dUупр должно быть минимальным, но таким, при котором можно надежно фиксировать изменение частоты генератора. Затем устанавливают другое значение управляющего напряжения иупри повторяют измерения. Такая методика уменьшает влияние нелинейности вольт-фарадной характеристики варикапа на точность измерения крутизны управления.

Результаты измерений крутизны управления частотой генератора с полным включением варикапа в контур (см. рис. 3) представлены на рис. 5. Видно, что при управляющем напряжении на варикапе ниже 3,5 В он выходит из нормального режима. Иначе говоря, для указанного генератора это напряжение и будет критическим. При дальнейшем уменьшении управляющего напряжения наклон кривой может вообще изменить свой знак! Происходит это из-за уже упоминавшегося выпрямления высокочастотного напряжения, приложенного к варикапу. Выпрямленное напряжение вычитается из управляющего и начинает преобладать над ним.

Рис. 5. Измерения крутизны управления частотой генератора с полным включением варикапа в контур

Если описанная ситуация произойдет, например, с гетеродином вашего приемника, будет чему удивляться. Представьте себе — при вращении в одну и ту же сторону ручки переменного резистора «Настройка» частота приема сначала изменяется.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Электрический пробой газов и диэлектриков. Вольт-секундные характеристики изоляции. Разработка импульсного генератора высоких напряжений. Моделирование и построение математической модели, позволяющей проводить расчет электрического разряда в жидкости.

дипломная работа [3,4 M], добавлен 26.11.2020

Понятие полупроводникового диода. Вольт-амперные характеристики диодов. Расчет схемы измерительного прибора. Параметры используемых диодов. Основные параметры, устройство и конструкция полупроводниковых диодов. Устройство сплавного и точечного диодов.

курсовая работа [1,0 M], добавлен 04.05.2020

Назначение полевых транзисторов на основе металлооксидной пленки, напряжение. Вольт-амперная характеристика управляющего транзистора в крутой линейной части. Передаточная характеристика инвертора, время переключения. Вычисление скорости насыщения.

контрольная работа [103,9 K], добавлен 14.12.2020

Понятие электрической емкости системы из двух проводников. Конструкции конденсаторов: бумажных, слюдяных, керамических, электролитических, переменной емкости с воздушным или твердым диэлектриком. Параллельное и последовательное соединение конденсаторов.

презентация [728,9 K], добавлен 27.10.2020

Рассмотрение устройства и назначения конденсаторов; их свойства в цепях переменного и постоянного тока. Условия достижения удельной емкости, максимальной плотности энергии и номинального напряжения. Классификация конденсаторов по виду диэлектрика.

презентация [2,4 M], добавлен 08.09.2020

Расчет напряжения на переходе при прямом включении при заданном прямом токе. Влияние температуры на прямое напряжение. Сопротивление диода постоянному току. Вольт-амперная характеристика диода. Параметры стабилизатора напряжения на основе стабилитрона.

контрольная работа [219,8 K], добавлен 14.01.2020

Понятие и принцип работы предохранителей, особенности и назначение. Технические характеристики предохранителей напряжением до 1000 Вольт, охрана труда при работе с ними. Анализ возможных неисправностей в работе предохранителей и пути их устранения.

контрольная работа [85,3 K], добавлен 08.10.2009

Использование колебательного контура для возбуждения и поддержания электромагнитных колебаний. Стадии колебательного процесса. Фактор затухания в выражении для закона Ома. Формула напряжения на конденсаторе и логарифмический декремент затухания.

презентация [146,8 K], добавлен 18.04.2020

Физика явлений, происходящих в газовых разрядах с непрерывным и импульсным подводом электрической энергии, как основа лазерных технологий. Виды, свойства и характеристики разрядов. Разряд униполярного пробоя газа, его вольт-амперные характеристики.

дипломная работа [1,9 M], добавлен 25.02.2020

Определение величины обратного тока диодной структуры. Расчет вольт-амперной характеристики идеального и реального переходов. Зависимости дифференциального сопротивления, барьерной и диффузионной емкости, толщины обедненного слоя от напряжения диода.

Каждый электрик должен знать:  Передача электроэнергии по одному проводу - выдумка или реальность

курсовая работа [362,1 K], добавлен 28.02.2020

Варикапы

Это электрически перестраиваемая емкость на основе обратносмещённого p-n-перехода. Варикапы предназначены для использования в качестве конденсатора, емкость которого зависит от величины обратного напряжения.

где С — емкость при напряжении равном нулю, U — напряжение на емкости, цк — контактная разность потенциалов, н — равна 1/2 — 1/3 (в зависимости от способа изготовления

Основные параметры варикапа:

  • 1) Ёмкость при определённом обратном напряжении.(Св,U=5в)
  • 2) Коэффициент перекрытия: Кп = Свmax/Cвmin. (5 — 8)
  • 3) Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) равен ДC/СДT,

4) Добротность. Q=X/rп; где Хсв — реактивное сопротивление варикапа, rп— сопротивление активных потерь.

Схема включения варикапа

Варикапы обычно используются для электронной перестройки резонансной частоты колебательных контуров.

Сопротивление служит для задания напряжения управляющего Ск. Ссб>>Cк устраняет шунтирование варикапа катушкой Lk по постоянному току.

Lбл устраняет шунтирование колебательного контура резистором по переменному сигналу. Cбл,Lбл — вспомогательные элементы,Cк,Lк — основные.

Стабилитроны и стабисторы

Приборы, на основе p-n-перехода, предназначенные для стабилизации напряжения. Стабилитрон — полупроводник диод, ВАХ который имеет участок малой зависимости приложенного напряжения от тока, протекающего через него. Такой участок лежит на обратной ветви ВАХ и возникает в результате пробоя диода.

ДUстаб.— разброс напряжения стабилизации.

Дифференциальное сопротивление стабилизатора на рабочем участке Rg=(ДU/ДJ)/J=Jст номин

(Т.К.Н.) Температурный коэффициент напряжения.

Параметрический стабилизатор напряжения

Rн — сопротивление нагрузки.

Rогр — ограничивающее сопротивление.

Обеспечивает постоянное напряжение на выходе при уменьшении напряжения на входе или на нагрузке.

Пусть входное напряжение возросло, тогда возрастет ток J .При возрастании J возрастет только ток JVD, благодаря чему напряжение на нагрузке остаётся постоянным.

Порядок расчёта параметрического стабилизатора

Задано входное напряжение и возможное изменение тока через нагрузку ДJн.

Большинство стабилитронов имеют положительный Т.К.Н., причём его величина довольно большая. Для уменьшения Т.К.Н., применяют термокомпенсированные стабилитроны.

Стабилитроны, предназначенные для стабилизации двухполярного напряжения, называются двуханодые стабилитроны.

Если в одном корпусе:

Стабистор предназначен для стабилизации напряжения и представляет собой диод, смещённый в прямом напряжении.

Остальные параметры стабисторов аналогичны параметрам стабилитронов. Стабисторы имеют Uст ном>3,2В. Стабисторы используются для получения стабируемых напряжений 21 .

Участок с отрицательным сопротивлением позволяет использовать туннельные диоды для усиления и генерации электрических сигналов.

Генератор гармонических колебаний на туннельном диоде

R1, R2 — резистивный делитель, задающий рабочую точку на участке с отрицательным сопротивлением.

Сбл — емкость блокировочная, по переменной составляющей она подключает туннельный диод параллельно к колебательному контуру.

Туннельный диод, включен параллельно колебательному контуру и обладает отрицательным сопротивлением, это сопротивление компенсирует положительное сопротивление потерь контура, в результате чего сопротивление потерь контура обращается в ноль, а колебания получаются гармоническими, незатухающими.

Обращенные диоды являются разновидностью туннельных. В них концентрация (N) примеси несколько меньше, чем в туннельных. За счет этого отсутствует участок с отрицательным сопротивлением.

Обратная ветвь таких диодов является проводящей электрический ток за счет туннельного пробоя. Обращенные диоды применяются для выпрямления переменных сигналов небольшой амплитуды до 0,3в.

Маркировка полупроводниковых диодов

Маркировка состоит из шести элементов:

К Д 2 1 7 А или К С 1 9 1 Е

  • 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
  • 1 — Буква или цифра, указывающая вид материала, из которого изготовлен диод:
  • 1 или Г — Ge (германий),
  • 2 или К — Si (кремний),
  • 3 или А — GeAs.
  • 2 — Буква, указывающая тип диода по его функциональному назначению:

С — стабилитрон, стабистор,

И — туннельный диод.

  • 3,4,5 — Цифры, указывающие назначение и электрические свойства диодов.
  • 6 — Буква, указывающая деление диодов по параметрическим группам.

варикап конденсатор диод транзистор

Транзисторы — это полупроводниковые приборы с тремя и более выходами, предназначенные для усиления и генерации электрических сигналов.

Транзисторы имеют три вывода: выходной, общий и входной для подачи управляющего сигнала.

Выходной сигнал — выходной ток. В зависимости от способа управления им транзисторы делятся на две группы:

1) Токовые транзисторы: Iвых = kIвх

В таких транзисторах используются носители заряда двух типов: электроны и дырки. Управление движением зарядов в этих транзисторах осуществляется током. Поэтому их также называют биполярными.

2) Полевые транзисторы: Iвых = SUвх

С помощью Uвх в объеме транзистора создается управляющее электрическое поле. В образовании выходного тока в таких транзисторах принимают участие или электроны, или дырки, поэтому их иногда называют униполярными.

Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор с двумя близко расположенными, а потому взаимодействующими p-n-переходами и тремя выводами.

Биполярный транзистор — полупроводниковый прибор с тремя областями разной проводимости (рис.27).

В зависимости от чередования этих областей, различают два типа биполярных транзисторов: n-p-n и p-n-p.

По технологии изготовления различают сплавные и планарные транзисторы.

1) Сплавной транзистор.

W — толщина области базы (?0,1 — 10мм), SЭП

Технические характеристики варикапов КВ101 — АВ151.
Справочная информация о диодах с иллюстрациями и подробными характеристиками

Варикап — полупроводниковый диод, работа которого основана на зависимости барьерной ёмкости p-n-перехода от приложенного к нему обратного напряжения и, по сути, является гибридом диода и переменного конденсатора с управляемой напряжением ёмкостью.
Обычно варикапы изготавливаются по планарно-эпитаксиальной технологии, позволяющей оптимизировать электрические параметры прибора.

Варикапы применяются для перестройки частоты генераторов, управляемых напряжением, в синтезаторах частоты и генераторах качающейся частоты, для настройки частотноизбирательных цепей, в системах автоматической подстройки частоты радиоприёмных устройств, в параметрических усилителях, умножителях частоты, фазовращателях, управляемых напряжением и т.д.

Промышленностью выпускаются варикапы как в виде дискретных компонентов (например, варикапы производства СССР и России, КВ105, КВ109, КВ110, КВ114, КВ144, КВ149), так и в виде варикапных сборок (например, КВС111).

Условные обозначения электрических параметров, характеризующих свойства варикапов:

Варикапы умножительные и подстроечные: устройство, принцип работы, схема, обозначение, параметры

Варикапы умножительные и подстроечные: устройство, принцип работы, схема, обозначение, параметры

Варикапом называется полупроводниковый диод, в котором барьерная ёмкость p-n-перехода сильно зависит от величины обратного смещения. С ростом напряжения ёмкость падает. Данное свойство позволяет дистанционно изменять частотные характеристики радиокомпонентов, что используется в схемах настройки частоты фильтров и колебательных контуров передающих устройств, в генераторах и усилителях СВЧ-волн.

Емкостной характер функционирования варикапа находит отражение в его условном графическом обозначении (УГО) – в нём присутствует изображение конденсатора. Одно из ключевых достоинств варикапа заключается в том, что его ёмкость практически не зависит от частоты сигнала. Она остаётся неизменной вплоть до радиоволн миллиметровой длины.

К основным параметрам варикапов относятся следующие:

  1. Номинальная емкость при заданном обратном напряжении;
  2. Обратное напряжение;
  3. Диапазон отклонения номинальной емкости;
  4. Коэффициент перекрытия по емкости;
  5. Добротность;
  6. Постоянный обратный ток;
  7. Максимальная мощность;
  8. Максимально-допустимое обратное напряжение;
  9. Максимально-допустимая температура корпуса;
  10. Максимально-допустимая температура перехода.

Важной характеристикой является частота сигнала, при которой реактивная и активная составляющие проводимости варикапа сравниваются. Эта частота называется предельной и зависит от конкретного типа радиокомпонента.
Два типа варикапов
В зависимости от исполняемой функции варикапы подразделяются на два класса – умножительные и подстроечные. Кратко опишем каждый из типов.

1. Умножительные варикапы.

Эти радиоэлементы находят применение в генераторах и частотных преобразователях для увеличения частоты сигнала. Данные варикапы по-другому называются варакторами. В основе их функциональности лежит эффект возбуждения высших гармоник при подаче на варикап гармонического сигнала. Это обусловлено зависимостью ёмкости от обратного напряжения и, а также тем, что вольтфарадная характеристика варактора носит нелинейный характер. Причём, более выраженная нелинейность ВФХ повышает эффективность частотного преобразования, поскольку приводит к увеличению амплитуды гармоник.

Для того чтобы сделать вольтфарадную характеристику более нелинейной, варактор переводят в режим, при котором p-n-переход открывается лишь частично. При этом в процессе умножения частоты участвует как барьерная ёмкость переходной зоны, так и ёмкость диффузионного движения носителей заряда. Последняя, кстати, зависит от смещения гораздо сильнее.

В таком режиме из-за наличия прямого тока в диоде значительно увеличиваются потери, поэтому возможность использования варактора определяется частотными свойствами радиокомпонента, самым важным из которых является период его запирания. Необходимо обеспечивать такие условия, при которых время отключения диода сокращается до минимальных значений. Для этого путём легирования базы умножительного варикапа создаётся неравномерная концентрация примесей.

2. Подстроечные варикапы.

Данные диоды применяются в устройствах, изменяющих резонансную частоту колебательных контуров. Подстроечные варикапы используются в схемах частотной автонастройки и регулируемых фильтрах. Зачастую в аппаратуре в целях оптимизации величины перекрытия по ёмкости варикапы этого типа включаются последовательно и встречно.
Вследствие этого широкое распространение получили так называемые варикапные модули (сборки). Здесь используются группы варикапов с одинаковыми характеристиками. Радиодетали помещаются в единый корпус с общим анодом или катодом. Варикапные модули могут регулировать как одну, так и несколько несвязанных между собой колебательных систем. Тем самым обеспечивается единство управления разными частями радиотехнического оборудования, что влечёт за собой высокую эффективность функционирования радиопередающих устройств.

Добавить комментарий