Trong điện tử, một diode varicap diode điện dung biến đổi diode phản ứng biến đổi hoặc là một loại diode được thiết kế để khai thác điện dung phụ thuộc vào điện áp của một điểm nối p lệch n ngược. [1]
Ứng dụng [ chỉnh sửa ]
Biến số được sử dụng làm điện áp -các tụ điện. Chúng thường được sử dụng trong các bộ dao động điều khiển điện áp, bộ khuếch đại tham số và bộ nhân tần số. [2] Bộ tạo dao động điều khiển bằng điện áp có nhiều ứng dụng như điều chế tần số cho máy phát FM và vòng lặp pha. Các vòng khóa pha được sử dụng cho các bộ tổng hợp tần số điều chỉnh nhiều radio, TV và điện thoại di động.
varicap được phát triển bởi công ty con Bán dẫn Thái Bình Dương của Tập đoàn Ramo Wooldridge, người đã nhận được bằng sáng chế cho thiết bị vào tháng 6 năm 1961. [3] Tên thiết bị cũng được đăng ký nhãn hiệu là "Varicap" của TRW S bán dẫn Chất bán dẫn, vào tháng 10 năm 1967. Điều này giúp giải thích các tên khác nhau cho thiết bị khi nó được sử dụng. [ cần làm rõ ]
Hoạt động [ chỉnh sửa ]
Các bộ biến đổi được vận hành ở trạng thái phân cực ngược, do đó không có dòng điện một chiều chạy qua thiết bị. Lượng sai lệch ngược kiểm soát độ dày của vùng cạn kiệt và do đó điện dung đường giao nhau của bộ biến đổi. Nói chung, độ dày vùng suy giảm tỷ lệ với căn bậc hai của điện áp ứng dụng và điện dung tỷ lệ nghịch với độ dày vùng suy giảm. Do đó, điện dung tỷ lệ nghịch với căn bậc hai của điện áp ứng dụng.
Tất cả các điốt thể hiện điện dung tiếp giáp biến đổi này, nhưng các bộ biến đổi được sản xuất để khai thác hiệu ứng và tăng sự thay đổi điện dung.
Hình vẽ cho thấy một ví dụ về mặt cắt ngang của một bộ biến đổi với lớp suy giảm được hình thành từ một ngã ba p. Lớp suy giảm này cũng có thể được tạo ra từ một MOS hoặc một diode Schottky. Điều này rất quan trọng trong công nghệ CMOS và MMIC.
Sử dụng trong một mạch [ chỉnh sửa ]
Mạch điều chỉnh [ chỉnh sửa ]
Nói chung việc sử dụng diode varicap trong mạch yêu cầu kết nối nó với một mạch điều chỉnh, thường là song song với bất kỳ điện dung hoặc điện cảm hiện có nào. [4] Một điện áp DC được đặt dưới dạng phân cực ngược trên varicap để thay đổi điện dung của nó. Điện áp phân cực DC phải được chặn để vào mạch điều chỉnh. Điều này có thể được thực hiện bằng cách đặt một tụ điện chặn DC có điện dung lớn hơn khoảng 100 lần so với điện dung cực đại của diode varicap nối tiếp với nó và bằng cách đặt DC từ nguồn trở kháng cao vào nút giữa catốt varicap và tụ chặn như thể hiện ở mạch trên bên trái trong sơ đồ đi kèm.
Do không có dòng điện một chiều đáng kể trong varicap, giá trị của điện trở nối cực âm của nó trở lại điện áp điều khiển DC có thể ở đâu đó trong phạm vi từ 22 kΩ đến 150 kΩ và tụ điện chặn ở đâu đó trong phạm vi 5 trận 100100 nF. Đôi khi, với các mạch được điều chỉnh Q rất cao, một cuộn cảm được đặt nối tiếp với điện trở để tăng trở kháng nguồn của điện áp điều khiển để không tải mạch điều chỉnh và giảm Q. của nó.
Một cấu hình phổ biến khác sử dụng hai điốt varicap back-to-back (anode to anode). (Xem mạch bên trái phía dưới trong sơ đồ.) Varicap thứ hai thay thế hiệu quả tụ điện chặn trong mạch thứ nhất. Điều này làm giảm một nửa điện dung và dải điện dung, nhưng có ưu điểm là giảm thành phần điện áp xoay chiều trên mỗi thiết bị và có độ méo đối xứng nên thành phần AC có biên độ đủ để sai lệch tín hiệu dẫn truyền.
Khi thiết kế mạch điều chỉnh với varicaps, thông thường nên duy trì thành phần điện áp xoay chiều trên varicap ở mức tối thiểu, thường là cực đại dưới 100 mV đến cực đại, để tránh thay đổi điện dung diode quá nhiều, sẽ làm biến dạng quá nhiều các tín hiệu và thêm sóng hài.
Một mạch thứ ba, ở trên cùng bên phải trong sơ đồ, sử dụng hai varicaps được kết nối nối tiếp và các kết nối nối đất tín hiệu DC và AC riêng biệt. Mặt đất DC được hiển thị dưới dạng biểu tượng mặt đất truyền thống và mặt đất AC là hình tam giác mở. Việc tách các căn cứ thường được thực hiện để (i) ngăn bức xạ tần số cao từ nút mặt đất tần số thấp và (ii) ngăn dòng điện một chiều trong nút mặt đất AC thay đổi độ lệch và điểm vận hành của các thiết bị hoạt động như varicaps và bóng bán dẫn.
Những cấu hình mạch này khá phổ biến trong các bộ thu sóng truyền hình và các máy thu AM và FM phát sóng được điều chỉnh điện tử, cũng như các thiết bị liên lạc và thiết bị công nghiệp khác. Điốt varicap sớm thường yêu cầu dải điện áp ngược 0 03333 v để có được phạm vi điện dung đầy đủ của chúng, vẫn còn khá nhỏ, khoảng 1 Hay10 pF. Những loại này đã - và vẫn còn - được sử dụng rộng rãi trong các bộ thu sóng truyền hình, có tần số sóng mang cao chỉ yêu cầu thay đổi nhỏ về điện dung.
Theo thời gian, điốt varicap đã được phát triển thể hiện dải điện dung lớn, 100, 500500500, với những thay đổi tương đối nhỏ về độ lệch ngược: 0 Hay5 V hoặc 0. nhận ra cũng như vô số các chức năng khác yêu cầu thay đổi điện dung lớn ở tần số thấp hơn, thường dưới 10 MHz. Một số thiết kế của đầu đọc thẻ bảo mật điện tử được sử dụng trong các cửa hàng bán lẻ yêu cầu các varicaps điện dung cao này trong bộ dao động điều khiển điện áp của chúng.
Ba thiết bị được mô tả ở đầu trang nói chung là hai varicaps được kết nối với nhau. một gói duy nhất. Trong bộ điều chỉnh AM / FM tiêu dùng được mô tả ở bên phải, một diode varicap gói kép điều chỉnh cả băng thông của mạch xe tăng (bộ chọn trạm chính) và bộ tạo dao động cục bộ với một varicap duy nhất cho mỗi. Điều này được thực hiện để giảm chi phí - hai gói kép có thể đã được sử dụng, một cho bể chứa và một cho bộ tạo dao động, tất cả bốn điốt và đây là những gì được mô tả trong dữ liệu ứng dụng cho chip vô tuyến LA1851N AM. Hai bộ biến thiên kép điện dung thấp hơn được sử dụng trong phần FM (hoạt động ở tần số lớn hơn khoảng một trăm lần) được tô sáng bằng mũi tên màu đỏ. Trong trường hợp này, bốn điốt được sử dụng, thông qua gói kép cho bộ lọc tank / bandpass và gói kép cho bộ dao động cục bộ.
Chuyển đổi [ chỉnh sửa ]
Các loại varicap diode đặc biệt thể hiện sự thay đổi đột ngột về điện dung thường có thể được tìm thấy trong các thiết bị tiêu dùng như bộ thu sóng truyền hình, được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu tần số vô tuyến đường dẫn. Khi ở trạng thái điện dung cao, thường có độ lệch thấp hoặc không có độ lệch, chúng thể hiện đường trở kháng thấp tới RF, trong khi đó khi độ lệch ngược lại điện dung của chúng giảm đột ngột và trở kháng RF của chúng tăng. Mặc dù chúng vẫn hơi dẫn đến đường dẫn RF, sự suy giảm mà chúng đưa ra làm giảm tín hiệu không mong muốn xuống mức thấp chấp nhận được. Chúng thường được sử dụng theo cặp để chuyển đổi giữa hai nguồn RF khác nhau như băng tần VHF và UHF trong bộ thu sóng truyền hình bằng cách cung cấp cho chúng các điện áp phân cực bổ sung.
Phép nhân sóng hài [ chỉnh sửa ]
Trong một số ứng dụng, chẳng hạn như nhân sóng hài, một điện áp xoay chiều biên độ tín hiệu lớn được áp dụng trên một varicap để cố tình thay đổi điện dung theo tín hiệu sóng hài cao hơn, được chiết xuất thông qua lọc. Nếu một dòng sóng hình sin có biên độ đủ được áp dụng được điều khiển thông qua một varicap, điện áp kết quả sẽ được "đạt đỉnh" thành một hình tam giác hơn, và các sóng hài lẻ được tạo ra.
Đây là một phương pháp ban đầu được sử dụng để tạo ra các tần số vi sóng có công suất vừa phải, 1 Loa2 GHz ở 1 wat5 watt, từ khoảng 20 watt ở tần số 3 FPV400 MHz trước khi các bóng bán dẫn thích hợp được phát triển để hoạt động ở mức cao hơn này tần số. Kỹ thuật này vẫn được sử dụng để tạo ra tần số cao hơn nhiều, trong phạm vi 100 GHz - 1 THz, trong đó ngay cả các bóng bán dẫn GaAs nhanh nhất vẫn không đủ.
Thay thế cho điốt varicap [ chỉnh sửa ]
Tất cả các thiết bị tiếp giáp bán dẫn thể hiện hiệu ứng, vì vậy chúng có thể được sử dụng như varicaps, nhưng đặc điểm của chúng sẽ không được kiểm soát lô
Các biến thể tạm thời phổ biến bao gồm đèn LED, [5] Điốt chỉnh lưu sê-ri 1N400X, [6] Bộ chỉnh lưu Schottky và các bóng bán dẫn khác nhau được sử dụng với các mối nối cơ sở của bộ thu của chúng bị đảo ngược, [7] đặc biệt là 2N2222 và BC547 ] cần làm rõ ] Phân cực ngược các mối nối cơ sở phát của bóng bán dẫn cũng khá hiệu quả miễn là biên độ AC vẫn nhỏ. Điện áp phân cực ngược tối đa thường nằm trong khoảng từ 5 đến 7 Volts, trước khi quá trình tuyết lở bắt đầu tiến hành. Các thiết bị hiện tại cao hơn với diện tích tiếp giáp lớn hơn có xu hướng sở hữu điện dung cao hơn. Biến thể Philips BA 102 và một diode zener thông thường, 1N5408, thể hiện những thay đổi tương tự về điện dung đường giao nhau, ngoại trừ BA 102 sở hữu một bộ các đặc điểm được chỉ định liên quan đến điện dung đường nối (trong khi 1N5408 không) và "Q" của 1N5408 thì ít hơn.
Trước khi phát triển varicap, tụ điện biến thiên điều khiển động cơ hoặc lò phản ứng lõi bão hòa đã được sử dụng làm phản ứng điều khiển bằng điện trong VCO và bộ lọc thiết bị như máy phân tích phổ của Thế chiến II.
Xem thêm [ chỉnh sửa ]
Tài liệu tham khảo [ chỉnh sửa ]
- ^ Sedra, Adel; Smith, Kenneth (2010). Mạch vi điện tử (tái bản lần thứ 6). New York: Nhà xuất bản Đại học Oxford. tr. 214. ISBN Ví95323030.
- ^ Calvert, James (15 tháng 2 năm 2002). "Biến thể". Trang chủ của Tiến sĩ T Ink . Truy cập 23 tháng 1 2017 .
- ^ US 2989671, Barnes, Sanford H. & John E. Mann, "Tụ bán dẫn nhạy điện áp", xuất bản ngày 23 tháng 5 năm 1958, phát hành ngày 20 tháng 6 năm 1958 1961, được giao cho Pacific S bán dẫn, Inc.
- ^ Mạch biến thiên http://www.radio-electronics.com/info/data/sfram/varactor-varicap-diodes/circuits.php[19659063[^[19659062[)làVaricapshttp://wwwhanssummerscom/varicap/varicapledhtml[19659065[ucci[19659062[RectifierDiodesAsVaricapshttp://wwwhanssummerscom/varicap/varicapdiodehtml[19659067[[[19659054[JohnLinsley(1993) Nghệ thuật điện tử tuyến tính . Yêu tinh khác. tr. 210. ISBN 976-1-4831-0516-1.
Đọc thêm [ chỉnh sửa ]
- Mortenson, Kenneth E. (1974). Điốt điện dung biến: hoạt động và đặc tính của varactor, lưu trữ sạc và điốt PIN cho các ứng dụng RF và vi sóng . Dedham, Mass.: Artech House.
- Penfield, Paul và Rafuse, Robert P. (1962). Ứng dụng Varactor. Cambridge, M.I.T. Báo chí.
Liên kết ngoài [ chỉnh sửa ]
 | Wikimedia Commons có phương tiện truyền thông liên quan đến Varicaps . |
visit site
site
No comments:
Post a Comment