Основні схеми включення варикапу

Одним з основних способів здійснення модуляції в транзисторних мікропередавачах є вплив НЧ-сигналу, що модулює, на параметри селективного елемента ВЧ-генератора. Селективний елемент зазвичай є резонансним контуром, утвореним паралельно включеними котушкою індуктивності і конденсатором. Зміна параметрів входить до складу контуру котушки індуктивності в мініатюрних радіопередавачах досить складно, оскільки відповідні схемотехнічні рішення дуже складні, а їх реалізація трудомістка. У той же час застосування варикапа, доступного та дешевого напівпровідникового елемента, ємність якого можна змінювати, безпосередньо подаючи на його висновки модулюючу напругу значно спрощує вирішення задачі. Тому схемотехнічні рішення модульаторів на варикапах, що забезпечують частотну модуляцію ЧС-сигналу з дуже прийнятними параметрами, користуються особливою популярністю.

У транзисторних LC-генераторах варикап як елемент з ємнісним характером комплексного опору може бути підключений до резонансного контуру як паралельно, так і послідовно.

Спрощені важливі схеми включення варикапа паралельно резонансному контуру (без ланцюгів формування напруги зміщення варикапа) наведено на рис. 4.1. Відмінною рисою схемотехнічного рішення, зображеного на рис. 4.1б є включення варикапа замість конденсатора паралельного резонансного контуру.

Мал. 4.1. Принципові схеми включення варикапа паралельно резонансному контуру (а) та замість конденсатора резонансного контуру (б)

При розробці модулятора на варикапі не слід забувати, що для функціонування цього напівпровідникового приладу в штатному режимі на його висновки слід подавати напругу зміщення певної величини. Тому до складу каскада, що модулює, необхідно включити відповідний ланцюг формування напруги зміщення варикапа. Такий ланцюг у мініатюрних транзисторних передавачах зазвичай виконується на резисторах. Принципова схема паралельного коливального контуру з ланцюгом формування напруги зміщення варикапу наведено на рис. 4.2.

Паралельний коливальний контур утворений котушкою індуктивності L1 та ємністю варикапа VD1. Резонансна частота контуру може змінюватися при зміні величини зворотної напруги на варикапі, яка залежить від положення потенціометра движка R2. Для того, щоб зменшити шунтуючий вплив потенціометра R2 на добротність контуру, в ланцюг включений резистор

Мал. 4.2. Принципова схема паралельного коливального контуру з ланцюгом формування напруги зміщення варикапу

R1 має порівняно великий опір. Також до складу ланцюга включений розділовий конденсатор С1, без якого варикап VD1 виявився б замкнутий коротко через котушку L1.

Спрощені важливі схеми включення варикапа послідовно з елементами резонансного контуру (без ланцюгів формування напруги зміщення варикапа) наведено на рис. 4.3. При цьому варикап може бути увімкнений як послідовно з конденсатором контуру, так і послідовно з котушкою індуктивності.

Мал. 4.3. Принципові схеми включення варикапа послідовно з конденсатором (а) та послідовно з котушкою індуктивності (б) контуру

Крім цього, відомі схемотехнічні рішення, в яких варикап підключається комбіновано, з частковим включенням. Спрощена принципова схема такого контуру наведена на рис. 4.4.

Мал. 4.4. Принципова схема комбінованого включення варикапу

Аналогічні схеми включення варикапа використовують і в транзисторних триточкових LC-генераторах. Широкого поширення набули схемотехнічні рішення, в яких варикап підключається паралельно до котушки індуктивності (в індуктивних триточках), а також паралельно одному з конденсаторів ємнісного дільника ВЧ-генератора (в ємнісних триточках).

Дуже різноманітні схемотехнічні рішення модульаторів із застосуванням варикапу, призначені для модуляції сигналу генераторів із кварцовою стабілізацією частоти. При створенні таких конструкцій доводиться, з одного боку, досягати високої стабільності частоти генератора за допомогою кварцового резонатора, а з іншого - забезпечувати можливість зміни цієї частоти згідно із законом модулюючого сигналу. Зазвичай, при розробці транзисторних мікропередавачів для ВЧ-генератора з кварцовою стабілізацією частоти вибираються осциляторні схеми, в яких кварцовий резонатор використовується як елемент з індуктивним характером комплексного опору в резонансному контурі. У цьому випадку варикап, як елемент із модуляції, що змінюється за законом, ємністю, може бути підключений як послідовно, так і паралельно кварцовому резонатору.

Більш детальну інформацію про способи включення варикапа в контурах LC-генераторів та генераторів з кварцовою стабілізацією частоти зацікавлений читач може знайти у спеціалізованій літературі та мережі Інтернет.

Варикап - що це таке і навіщо потрібен ⁠ ⁠

Варикап – напівпровідниковий діод, головним параметром якого є змінна під напругою ємність.

Серед основних характеристик варикапу:

- Коефіцієнт перекриття по ємності;

- Постійний зворотний струм;

- Постійна зворотна напруга;

Область застосування

Робота варикапа актуальна при перебудові частоти вузлів в електроапаратурі. передачі даних, використовуються у пристроях, де задіяні частотозалежні ланцюги.

Перевагами використання напівпровідникових діодів з ємністю, яка залежить від прикладеної напруги, є:

- можливість збільшення кількості контурів, що одночасно перебудовуються;

- малі габарити вузла налаштування;

- зниження паразитних випромінювань, що передаються від гетеродинів;

- можливість включення варикапів у контурних котушок;

- зручне поєднання фіксованого та плавного налаштування, завдяки подачі раніше встановлених керуючих напруг;

- Хороший опір механічному впливу;

- узгодженість із ланцюгами АПЛ;

- надійність та відсутність мікрофонного ефекту;

- можливість автоматизованого пошуку частоти та дистанційного керування.

Схеми підключення варикапу

У LC-генераторах транзисторного типу цей пристрій працює як елемент ємнісного опору.Спрощена схема передбачає включення замість конденсатора в паралельно резонансному контурі.

Якщо розробляється модулятор, необхідно передбачити подачу напруги усунення величини з його висновки. До складу каскаду включають ланцюг формування напруги усунення. Даний вид ланцюга в міні-передавачах найчастіше виконується на резисторах.

Схема паралельного коливального контуру утворюється котушкою та ємністю напівпровідника. Також у ланцюг включають розділовий конденсатор.

Послідовне підключення має на увазі включення напівпровідника послідовно з конденсатором контуру або котушкою індуктивності. Застосовуються схеми, у яких варикап підключається комбіновано, з частковим включенням.

Маркування вітчизняних варикапів

Позначення включає літери та цифри. Перша буква чи цифра вказує на матеріал виготовлення. Друга - на тип за функціональним призначенням (позначається буквою "В"). Третя цифра вказує на електричні властивості. Четверта та п'ята цифри показують порядковий номер розробки. Шоста літера означає параметри варикапа.

За що відповідає варіакап

Електронно-дірковий, або p-n перехід, якщо до нього прикладено зворотний опір, має властивості конденсатора. При зміні напруги змінюється і товщина p-n переходу, а значить ємність між шарами напівпровідника. Сам перехід виступає діелектриком. Це явище визначає принцип роботи варикапу (varicap). Пристрій використовується як конденсатор змінної ємності, яка залежить від напруги на переході. При зміні напруги можна змінити ємність.