|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Caratteristiche dell'uso dei varicaps. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Progettista radioamatore I condensatori a semiconduttore controllati in tensione di capacità variabile - varicaps - sono dispositivi con nonlinearità molto pronunciata. Per questo motivo, nei circuiti in cui al varicap viene applicata una tensione alternata di ampiezza relativamente grande, questa può presentare una sorpresa. Essenzialmente, un varicap è un diodo a semiconduttore con polarizzazione inversa. Il ramo diretto della sua caratteristica corrente-tensione, fondamentale per lo scopo principale del diodo (rettifica, rilevamento), non è importante per un varicap. In generale, come varicap è possibile utilizzare un diodo e persino un collettore o una giunzione di giunzione di un transistor bipolare (e in pratica questo viene spesso implementato). A differenza dei diodi a semiconduttore, per i varicap la capacità della giunzione p-n con una certa tensione di polarizzazione ai suoi capi e il fattore di qualità sono standardizzati (e, ovviamente, forniti durante la produzione). Si noti che non è facile ottenere un fattore di qualità varicap notevolmente superiore al fattore di qualità di una bobina ad anello. Ciò è spiegato dal fatto che in un varicap, come in ogni diodo, la resistenza della regione di base del semiconduttore è sempre collegata in serie con la giunzione pn, e in parallelo c'è una resistenza equivalente dovuta alla corrente inversa attraverso il giunzione. Il fattore di qualità relativamente basso del varicap implica, in particolare, la necessità di tenerne conto nel calcolo del fattore di qualità del circuito oscillatorio La dipendenza della capacità della giunzione p-n dalla tensione inversa ad essa applicata ha un carattere di legge di potenza della forma C-Un, dove il valore del parametro n può variare da 0,33 a 0,5 (determinato dalla tecnologia di produzione della giunzione). Nella fig. La Figura 1 mostra una tipica caratteristica tensione-capacità di un varicap D902, tracciata in coordinate lineari. Caratteristiche simili possono essere trovate nella letteratura di riferimento. Permettono di determinare la capacità del varicap a diversi valori della tensione di polarizzazione.
Tuttavia, è preferibile occuparsi della caratteristica tensione-capacità di un varicap, tracciata su una scala logaritmica “doppia” (cioè su entrambi gli assi). È noto che una funzione di potenza appare su questa scala come una linea retta, e la tangente del suo angolo di inclinazione rispetto all'asse delle ordinate è numericamente uguale all'esponente della funzione. Nella fig. La Figura 2 mostra questo grafico per il varicap D902. Misurando i lati di un triangolo rettangolo ABC con un normale righello, otteniamo un valore pari a 0,5 per il modulo dell'esponente (AB/BC). La natura decrescente della caratteristica indica che questo indicatore ha un segno negativo. Pertanto, la dipendenza della capacità del varicap D902 dalla tensione applicata ha la forma C = U-0.5.
Quanto sopra vale per i varicap “classici”. Per aumentare l'efficienza di controllo dei moderni varicap, durante la loro produzione vengono adottate misure tecnologiche speciali, pertanto le caratteristiche di tensione-capacità potrebbero non avere più una forma così semplice. Poiché la caratteristica tensione-capacità di un varicap non è lineare, il suo utilizzo nelle apparecchiature porta inevitabilmente alla distorsione. Il radioamatore tedesco Ulrich Graf (DK4SX) ha effettuato misurazioni delle distorsioni di intermodulazione del secondo e terzo ordine in vari filtri passa-banda contenenti diodi a semiconduttore (Ulrich Graf. Intermodulation an passiven Schaltungsteilen. - CQ DL, 1996, No. 3, s. 200- 205). Ha applicato due segnali con un livello di +50 dB (3 mV con resistenza di 10 Ohm) all'ingresso del filtro (resistenza di ingresso 50 Ohm) e ha analizzato lo spettro del segnale di uscita. Il grafico ha selezionato i valori di frequenza dei segnali di ingresso in modo che i prodotti di intermodulazione rientrassero nella banda passante del filtro. In uno degli esperimenti con un filtro passa-banda in ingresso a doppio circuito, i condensatori fissi inclusi nei circuiti oscillanti sono stati sostituiti con varicap. Le componenti di intermodulazione del secondo ordine all'uscita del filtro sono aumentate di livello di 10 dB e quelle del terzo ordine di quasi 50 dB! In altre parole, i varicap nei circuiti di ingresso dei ricevitori possono peggiorare la loro reale selettività, anche se, molto probabilmente, "funzioneranno" in questo modo solo in apparecchiature di classe relativamente alta (apparecchiature di comunicazione). Tuttavia, anche in un ricevitore di classe media, l'intermodulazione sull'ingresso varicap può diventare significativa se il ricevitore viene utilizzato vicino a dispositivi di trasmissione. Ci sono, tuttavia, nodi in cui in linea di principio deve essere fornita al varicap una tensione alternata relativamente grande: stiamo parlando di generatori. Nella fig. La Figura 3 mostra un circuito ampiamente utilizzato per collegare un varicap al circuito oscillante di un generatore e la Fig. 4 - caratteristiche di tensione-capacità (C) e tensione-corrente (I) del varicap e tensione istantanea attraverso il varicap (Ur) a due valori della tensione di controllo (Uynp). Si prega di notare che per chiarezza nel grafico, la scala lungo l'asse "U" a destra dello zero e lungo l'asse "I; C" verso il basso dallo zero è ingrandita. Finché la tensione di controllo è elevata (Uynp1) rispetto all'ampiezza della tensione alternata (Ur), il varicap funziona normalmente. Ma quando la tensione di controllo (Ucontrol2) diminuisce, possono verificarsi momenti in cui, ai picchi della semionda negativa della tensione, il punto di funzionamento del varicap si avvicinerà al ramo diretto della caratteristica corrente-tensione e inizierà per rettificare la tensione alternata applicata ad esso.
Come determinare il confine della zona di normale funzionamento di un varicap in un generatore? Puoi, ad esempio, misurare la tensione alternata su un varicap e confrontarla con quella di controllo. Per fare ciò, è necessario un voltmetro RF con un'alta impedenza di ingresso e una bassa capacità di ingresso (in modo che la sua connessione non modifichi la modalità operativa del generatore). La tensione di controllo minima consentita sul varicap può essere determinata senza disturbare la modalità operativa del generatore e utilizzando un frequenzimetro. È collegato all'uscita del generatore e viene eliminata la dipendenza della pendenza di controllo del generatore dalla tensione di controllo. La pendenza di controllo è il rapporto tra la variazione della frequenza del generatore e la variazione data della tensione di controllo che l'ha causata - ΔF/ΔU. Quando il varicap è completamente incluso nel circuito, la transconduttanza può, ad esempio, essere descritta da una funzione di potenza (almeno per D902), il cui indicatore dipende dal tipo di caratteristica tensione-capacità del varicap. Ricordiamo (vedi sopra) che tale funzione, se tracciata su scala logaritmica “doppia”, rappresenta una retta. Se il varicap inizia a lasciare la sua normale modalità operativa, la natura della dipendenza della pendenza dalla tensione di controllo cambierà. Ciò vale anche in un caso più generale, quando il varicap non è completamente incluso nel circuito o la sua caratteristica tensione-capacità non è una funzione di potenza. Poiché la caratteristica tensione-capacità non è lineare, le misurazioni devono essere eseguite in una determinata sequenza. Impostando una determinata tensione di controllo Uynp, viene determinata la frequenza del generatore Fr. Quindi questa tensione viene prima ridotta a Uypr - ΔUynp, quindi aumentata a Uynp + ΔUynp e i valori di frequenza corrispondenti Fr1 e Fr2 vengono letti dal display del frequenzimetro. La pendenza di controllo alla tensione di controllo Uypr si calcola utilizzando la formula ΔF/ΔU = (Fr2-Fr1)/2ΔUynp. Il valore assoluto della variazione di tensione ΔUyпp dovrebbe essere minimo, ma tale da poter registrare in modo affidabile la variazione della frequenza del generatore. Impostare quindi un altro valore della tensione di controllo Ucontrol e ripetere le misurazioni. Questa tecnica riduce l'influenza della non linearità della caratteristica tensione-capacità del varicap sulla precisione della misurazione della pendenza di controllo. I risultati della misurazione della pendenza del controllo della frequenza del generatore con la piena inclusione di un varicap nel circuito (vedere Fig. 3) sono presentati in Fig. 5. Si può vedere che quando la tensione di controllo sul varicap è inferiore a 3,5 V, esce dalla modalità normale. In altre parole, per il generatore specificato questa tensione sarà critica.
Con un'ulteriore diminuzione della tensione di controllo, la pendenza della curva può cambiare completamente segno! Ciò accade a causa della già citata rettifica della tensione ad alta frequenza applicata al varicap. La tensione raddrizzata viene sottratta alla tensione di controllo e comincia a dominarla. Se la situazione descritta si verifica, ad esempio, con l'oscillatore locale del vostro ricevitore, rimarrete sorpresi. Immagina: quando ruoti la manopola del resistore variabile "Impostazione" nella stessa direzione, la frequenza di ricezione cambia prima in una direzione, quindi praticamente smette di cambiare e quindi può tornare indietro. Autore: B.Stepanov, Mosca
Macchina per diradare i fiori nei giardini
02.05.2024 Microscopio infrarosso avanzato
02.05.2024 Trappola d'aria per insetti
01.05.2024
▪ Il tempo non influisce sull'umore ▪ Le nuvole stanno cadendo su Titano ▪ Le scoperte più importanti del 2022 ▪ Cuffie Thermaltake RIING Pro RGB 7.1
▪ sezione del sito Laboratorio di Scienze dei Bambini. Selezione di articoli ▪ articolo Ci sono diciotto anni nella vita. Espressione popolare ▪ articolo Che tipo di detenuti stranieri volevano popolare le distese russe? Risposta dettagliata ▪ articolo Mesembryanthemum cristallo. Leggende, coltivazione, metodi di applicazione
Homepage | Biblioteca | Articoli | Mappa del sito | Recensioni del sito
www.diagram.com.ua |
Vedi altri articoli sezione 
Ultime notizie di scienza e tecnologia, nuova elettronica:
Tutte le lingue di questa pagina