1. Варакторные диоды

Варакторные диоды - это особые типы диодов. Когда к ним подается прямая предвзятость, создается большой ток, что сужает область истощения PN-перехода, увеличивая емкость и формируя эффект диффузионной емкости. Однако, при обратной предвзятости возникает эффект переходной емкости. Из-за утечки тока при прямой предвзятости, варакторные диоды обычно используются с обратной предвзятостью в приложениях.

Варакторный диод можно рассматривать как PN-переход. Когда к PN-переходу подается обратное напряжение V (так как варакторные диоды используются в обратном направлении), электроны в полупроводнике типа N притягиваются к положительному электроду, а дырки в полупроводнике типа P притягиваются к отрицательному катоду, образуя слой истощения без свободных электронов или дырок. Ширина слоя истощения (d) изменяется в зависимости от обратного напряжения V. Когда V увеличивается, ширина слоя истощения d расширяется, уменьшая емкость диода C (C=kS/d); с другой стороны, когда V уменьшается, ширина слоя истощения d сужается, увеличивая емкость C. Изменяя обратное напряжение V, можно регулировать емкость перехода C варакторного диода для достижения управления.

2. Использование варакторных диодов в управляемых напряжением генераторах: анализ схемы

Ниже приведена типичная схема управляемого напряжением генератора, показывающая общее использование варакторных диодов.

Управляемый напряжением генератор

Обычно катод заземлен или работает при общем постоянном потенциале. Другой конец может быть смещен. Цепь смещения должна изолировать ВЧ-сигналы от контура настройки, чтобы предотвратить ухудшение характеристик.

В этой схеме используются два диода. Один напрямую заземлен, а другой заземлен через индуктивность. Использование двух диодов помогает лучше компенсировать изменения, вызванные ВЧ-осцилляциями. Эта схема преодолевает проблему настройки напряжения ВЧ-модуляции. По мере увеличения ВЧ-напряжения емкость одного диода увеличивается, в то время как емкость другого диода уменьшается. Конфигурация "спина к спине" уменьшает емкость каждого диода вдвое, так как они находятся в серии. Кроме того, следует отметить, что удваивается последовательное сопротивление, что влияет на фактор качества (Q).

При необходимости один конденсатор может заменить D1. Если этого не сделать, управляющее напряжение будет заземляться через индуктивность, что приведет к неисправности схемы.

Управляющее напряжение должно быть подано на соединение двух диодов. Для этого можно использовать резисторы или индуктивности, так как диоды работают в обратной предвзятости с высоким сопротивлением постоянному току.

Индуктивности могут быть очень эффективными в некоторых случаях, так как они обеспечивают низкое сопротивление для смещения. Однако они могут вводить паразитную индуктивность, особенно в генераторах, что может привести к нежелательным колебаниям. Также можно использовать резисторы. Сопротивление резистора должно быть достаточно высоким, чтобы изолировать цепь смещения от контура настройки без снижения фактора качества (Q), но достаточно низким, чтобы управлять смещением диодов и противостоять прохождению ВЧ через диоды. 10 кОм - хорошая отправная точка.

При проектировании схем с варакторными диодами следует следить за тем, чтобы диоды не переходили в прямое смещение. Иногда, особенно при использовании низкоуровневой обратной предвзятости, ВЧ-сигнал в ВЧ-секции схемы может преодолевать смещение в определенные периоды, приводя диоды в прямое смещение.