|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Особливості застосування варикапів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Радіоаматор-конструктор Напівпровідникові конденсатори змінної ємності, що керуються напругою - варикапи - прилади з сильно вираженою нелінійністю. З цієї причини в ланцюгах, де до варикапа прикладена змінна напруга щодо великої амплітуди, він здатний зробити сюрприз. По суті, варикап – це зворотнозміщений напівпровідниковий діод. Пряма гілка його вольт-амперної властивості, важлива для основного призначення діода (випрямлення, детектування), для варикапа несуттєва. У загальному випадку як варикап можна використовувати (і на практиці це нерідко реалізують) діод і навіть колекторний або мітерний перехід біполярного транзистора. На відміну від напівпровідникових діодів, у варикапів нормують (і, зрозуміло, забезпечують при виробництві) ємність р-n переходу при певній напрузі усунення на ньому і добротність. Зауважимо, що досягти добротності варикапа, що помітно перевищує добротність контурної котушки, непросто. Це тим, що у варикапе, як й у будь-якому діоді, послідовно з р-n переходом завжди включено опір базової області напівпровідника, а паралельно - еквівалентний опір, обумовлене зворотним струмом через перехід. Відносно низька добротність варикапу має на увазі, зокрема, необхідність враховувати її при розрахунку добротності коливального контуру. Залежність ємності р-n переходу від прикладеного до нього зворотної напруги має статечний характер виду С-Un, де значення параметра n може перебувати в межах від 0,33 до 0,5 (визначається технологією виготовлення переходу). На рис. 1 показана типова вольт-фарадна характеристика варикапу Д902, побудована в лінійних координатах. Подібні характеристики можна знайти у довідковій літературі. Вони дозволяють визначити ємність варикапа за різних значень напруги зміщення.
Однак краще мати справу з вольт-фарадною характеристикою варикапа, побудованою в "подвійному" (тобто по обох осях) логарифмічному масштабі. Відомо, що статечна функція виглядає в такому масштабі як пряма лінія, причому тангенс кута її нахилу до осі ординат чисельно дорівнює показнику ступеня функції. На рис. 2 показано цей графік для варикапа Д902. Вимірявши звичайною лінійкою сторони прямокутного трикутника ABC, отримуємо для модуля показника ступеня значення 0,5 (АВ/ВС). Падаючий характер характеристики свідчить, що це показник має мінусової знак. Таким чином, залежність ємності варикапа Д902 від напруги має вигляд С = U-0.5.
Сказане вище стосується "класичних" варикапів. Для збільшення ефективності управління сучасними варикапами при їх виготовленні вживають спеціальні технологічні заходи, тому вольт-фарадні характеристики можуть мати вже не такий простий вигляд. Оскільки вольт-фарадна характеристика варикапа є нелінійною, його використання в апаратурі неминуче призводить до появи спотворень. Німецький радіоаматор Ульріх Граф (DK4SX) провів вимірювання інтермодуляційних спотворень другого та третього порядків у різних смугових фільтрах, що містять напівпровідникові діоди (Ulrich Graf. Intermodulation an passiven Schaltungsteilen. - CQ DL, 1996 № 3). Він подавав на вхід фільтра (вхідний опір 200 Ом) два сигнали з рівнем +205 дБ (50 мВ на опір 3 Ом) та аналізував спектр вихідного сигналу. Значення частоти вхідних сигналів Граф вибирав так, щоб продукти інтермодуляції потрапляли до смуги пропускання фільтра. В одному з експериментів у двоконтурному вхідному смуговому фільтрі постійні конденсатори, що входять до коливальних контурів, були замінені варикапами. Інтермодуляційні складові другого порядку на виході фільтра при цьому зросли за рівнем на 10 дБ, а третього майже на 50 дБ! Іншими словами, варикапи у вхідних ланцюгах приймачів здатні погіршити їхню реальну вибірковість, хоча, швидше за все, вони так "спрацюють" лише в апаратурі щодо високого класу (зв'язкова техніка). Втім, і в приймачі середнього класу інтермодуляція на вхідному варикапі може стати суттєвою, якщо приймач експлуатують поблизу пристроїв, що передають. Є, однак, вузли, в яких до варикапу принципово має бути підведено відносно велику змінну напругу – йдеться про генератори. На рис. 3 показана широко поширена схема включення варикапа в коливальний контур генератора, а на рис. 4 - вольт-фарадна (С) та вольт-амперна (I) характеристики варикапу та миттєва напруга на варикапі (Ur) при двох значеннях керуючої напруги (Uynp). Звертаємо увагу, що для наочності на графіку масштаб по осі "U" праворуч від нуля і по осі "I; С" вниз від нуля укрупнений. Поки напруга, що управляє, велика (Uynp1) в порівнянні з амплітудою змінної напруги (Ur), варикап працює в нормальному режимі. Але при зменшенні керуючого напруги (Uупр2) можуть наступати моменти, коли на піках негативної напівхвилі напруги робоча точка варикапа заходитиме на пряму гілку вольт-амперної характеристики і він почне випрямляти змінну напругу, що додається до нього.
Як визначити межу зони нормальної роботи варикапа в генераторі? Можна, наприклад, вимірювати змінну напругу на варикапі і порівнювати її з керуючим. Для цього необхідний вольтметр ВЧ з високим вхідним опором і малою вхідною ємністю (щоб його підключення не змінювало режиму роботи генератора). Мінімально допустима напруга, що управляє, на варикапі можна визначити, не порушуючи режиму роботи генератора, і за допомогою частотоміра. Його підключають до виходу генератора і знімають залежність крутості управління генератором від напруги, що управляє. Крутизна управління - це відношення зміни частоти генератора до заданого зміни керуючого напруги, що викликало його, - ΔF/ΔU. При повному включенні варикапа в контур крутість може, наприклад, бути описана ступеневою функцією (принаймні для Д902), показник якої залежить від виду вольт-фарадної характеристики варикапа. Згадаймо (див. вище), що така функція, якщо її побудувати в "подвійному" логарифмічному масштабі, є прямою лінією. Якщо варикап почне виходити з нормального режиму роботи, характер залежності крутості від напруги, що управляє, зміниться. Це справедливо і в більш загальному випадку, коли варикап включений в контур не повністю або його вольт-фарадна характеристика – не статечна функція. Оскільки вольт-фарадна характеристика є нелінійною, вимірювання слід вести у певній послідовності. Встановивши деяку напругу керування Uynp, визначають частоту генератора Fr. Потім спочатку зменшують напругу до Uyпр - ΔUynp, а потім збільшують до Uynp + ΔUynp і зчитують по табло частотоміра відповідні значення частоти Fr1 і Fr2. Крутизну управління при керуючій напрузі Uyпр розраховують за формулою ΔF/ΔU = (Fr2-Fr1)/2ΔUynp. Абсолютне значення зміни напруги Uyпр має бути мінімальним, але таким, при якому можна надійно фіксувати зміну частоти генератора. Потім встановлюють інше значення керуючого напруги Uупр і повторюють виміри. Така методика зменшує вплив нелінійності вольт-фарадної характеристики варикапа на точність виміру крутості управління. Результати вимірювань крутизни керування частотою генератора з повним включенням варикапа в контур (рис. 3) представлені на рис. 5. Видно, що при керуючій напрузі на варикапі нижче 3,5 В він виходить із нормального режиму. Інакше кажучи, для зазначеного генератора ця напруга і буде критичною.
При подальшому зменшенні напруги, що управляє, нахил кривої може взагалі змінити свій знак! Відбувається це через згадуване випрямлення високочастотного напруги, прикладеного до варикапу. Випрямлена напруга віднімається з керуючого і починає переважати над ним. Якщо описана ситуація станеться, наприклад, з гетеродином вашого приймача, буде дивуватися. Уявіть собі - при обертанні в той самий бік ручки змінного резистора "Налаштування" частота прийому спочатку змінюється в одному напрямку, потім практично перестає змінюватися, а потім може піти назад. Автор: Б.Степанов, м.Москва
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Технологія створення штучних спільних селфі ▪ Бездротова зарядка через Wi-Fi ▪ Виведена корова розміром із собаку
▪ розділ сайту ВЧ підсилювачі потужності. Добірка статей ▪ стаття Ну як не порадіти рідному чоловічку! Крилатий вислів ▪ стаття Коли з'явилися школи? Детальна відповідь ▪ стаття Ферула жорстка. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Сабвуфер на двох 35ГДН-1. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Замість сірників – монети. Секрет фокусу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page