Chơng 4
ứng dụng Varicap
trong thiết bị thu phát

4.1 Khái niệm
Varicap l một linh kiện bán dẫn có điện dung thay đổi theo điện áp đặt
vo mối nối p-n của nó. Varicap đợc ứng dụng nhiều trong các bộ thu phát
sóng VHF v UHF, dùng để thay đổi tần số trong các bộ cộng hởng để lựa
chọn các kênh sóng, để nhân v chia tần số, tự động kiểm soát tần số, điều chế
AM, FM hoặc sử dụng trong các máy đo tần số cao v các máy đo cờng độ
trờng.
Varicap đợc ký hiệu nh sau:
Hình 4.1

Mạch tơng đơng Varicap:

C
C
L
S
R
S
R
P
C
J



)( +
=
V
K
C
V

(4.1)
C
v
: điện dung tơng đơng với điện thế vo
V: điện áp đặt lên varicap gồm điện áp phân cực v điện áp tín hiệu
xoay chiều

ACPC
VVV
+
=
: hệ số phụ thuộc vo vật liệu =1/3 1/2
K: hệ số phụ thuộc cấu trúc bán dẫn

: hiệu điện thế tiếp xúc = 0,5 ữ 0,65
Đặc tuyến varicap tiêu biểu của Varicap


p
rất lớn, varicap đợc xem nh
không tiêu tán năng lợng (Q). Do đó varicap thờng đợc phân cực
nghịch để lm việc. Đặc tuyến có dạng tùy thuộc vo sự phân bố tạp chất
trong diode biến dung.
Ví dụ phân cực cho Varicap:
Tên : BA 163
Điện áp ngợc từ 1V đến
12V
Cờng độ dòng điện thuận cực
đại:
0V
BA16
33K
-1Vữ-12V
I
Lvmax
= 12/33k = 0,4 mA
4.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật của varicap
1. Điện thế lm việc cực đại của varicap: MWV (Maximum Working
Voltage) l điện áp lm việc cao nhất DC v AC ở đỉnh, quá điện áp ny
varicap sẽ hỏng. Điện áp ny bằng điện áp phân cực, thay đổi tùy từng loại
varicap từ -7V ữ -200V
2. Điện áp đánh thủng: BRV (Breakdown Voltage) l điện áp lm cho
dòng phân cực gia tăng nhanh gây h hỏng (đánh thủng).
3. Dòng điện ngợc cực đại: l dòng điện ứng với điện thế ngợc lm việc
cực đại, tùy thuộc vo loại v cách cấu tạo varicap m dòng điện ny thay đổi
từ: 0,005A5A.
4. Công suất tiêu tán P
d

500MHz
9. Tần số cộng hởng riêng: l tần số bản thân varicap cộng hởng
không có thnh phần bên ngoi. Thờng do các điện cảm v điện dung trong
varicap tạo nên. Thông thờng từ 150MHz đến 2GHz. Đối với varicap hoạt
động ở tần số thấp thì dòng điện thuận I
f
l dòng của varicap cho phép khi nó
rơi vo điều kiện phân cực thuận. Khi điệp áp ngợc đặt vo diode cng lớn
thì khoảng cách d của tiếp giáp cng tăng v C
v
giảm.
4.3 Hoạt động của varicap
4.3.1 Varicap trong các mạch lọc

V
R
C
V
R
+
V
PC
V
o
V
R
V
PC
+
R4.3.3. Ghép các varicap

4.3.4.Varicap trong mạch cộng hởng
a. Cộng hởng nối tiếp





v
CR
1
1
v
CR
1
1
Hình 4.6. Mạch lọc thông thấp và lọc thông cao
R
1

td
Hình 4.8
L

R

+

L
b. Céng h−ëng song song

V
c
+


VB
PC
VB
o
VB
i

Läc
Läc
CB
V
RB
1
Varicap đợc sử dụng trong các bộ nhân tần có u điểm l đơn giản hơn
các mạch nhân tần dùng BJT, FET vì trong bộ nhân tần dùng varicap hầu
nh không cần cung cấp năng lợng.
Tín hiệu V
i
qua bộ lọc f
1
tạo ra dòng điện qua varicap. Do đặc tuyến

max
min
max
C
C
f
f
=

LC
f

2
1
=
f
max
ứng với C
Vmin
v f
min
ứng với C
Vmax

4.4.1. VARICAP mắc đẩy kéo (cộng hởng cân bằng)

L
R
V
PC

điểm l lm giảm giá trị C
Vtđ
, do đó phai chọn varicap có điện dung danh
định lớn hơn.
4.4.2.Varicap dùng trong mạch cộng hởng đơn tầng.

C
1
L
1
C
v
R L
2
C
2
V
PC
R
v
V

Hình 4.13a Varicap cộng hởng đơn
L
1
C
V1
R L
2
C

: chỉnh đIện áp phân cực cho Varicap
L
2
: cuộn cản cao tần, không cho tín hiệu cao tần từ khung cộng hởng
trở về gây nhiễu nguồn cung cấp. C
2
: tụ thoát cao tần.
4.4.3. Varicap dùng trong mạch cộng hởng nhiều tầng.
RFAMP MIX
OSC
C
V2
L
2
C
V3
L
3

R
4
C
4
LB
5
CB
1
CB
v1
LB
1
RB
1
CB
5
L
2
RB
2
RB
v
CB
v2
LB
6
CB
2
L
3

R
v
L
1
L
2
L
3
L
4
R
1
R
2
R
3
R
4
L
6
L
7
L
8
C
V2
C
V1
C
V3
RFAMP
MIX

OSC
KĐTT
DETECTOR
AF
f
IF
10,7 MHz
L C
v
C
2
C
1
R
1
L

Khi f<f
0
: v
0
<0 hoặc v
0
>0 (tùy theo đặc tuyến chữ S).
Mục đích l giữ ổn định f
0
.
Gỉa sử f
0
thay đổi f
0
-f
a
= f
IF
thay đổi đầu ra bộ tách sóng sẽ có v
i

0 lm thay đổi phân cực varicap lm khung cộng hởng trở về f
0
. Đây l phơng pháp đo tần số để đo các tần số rất lớn (cỡ 100MHz)

x
khắc trên bảng
khắc độ của R
V
.
Máy đo ny có khung cộng hởng L, C
V
đợc nhận năng lợng từ một
khung cộng hởng khác nên gọi l máy đo sóng hấp thụ.
4.4.8. Máy đo trờng
. Sau đó nếu ta đa tín hiệu V
ra

vo mạch tách sóng FM v đa vo mạch dao động ký ta sẽ có dạng đặc tuyến
chữ S nh hình vẽ với điều kiện dải tần số f
0min
f
0max
đợc thiết kế trong
khoảng trung tần FM, AM của máy thu. Máy ny có thể kết hợp với máy
đánh dấu v dao động ký để lm xuất hiện dạng sóng của đáp tuyến băng
thông trung tần trong máy thu hình hệ FCC. Thiết bị ny gọi l máy phát
sóng quét v đánh dấu (sweep and marker).

39.75 41.25 45.75 47.25
f
(
MHz
)
A
V Hình 4.24 4.4.10. Volkế DC

thạch anh
27kHz

C
V

1000p
C1

C2
5000p
R1
1M

K
1
2
3
R2
R3
R4
150V
1500V
Điện
áp DC
từ 0
đến
1500V
15V