Как работает варикап: Варикап — Вікіпедія

мир электроники — Варикап

материалы в категории

Варикап

Варикап — это разновидность полупроводникового диода, который изменяет свою ёмкость пропорционально величине приложенного обратного напряжения от единиц до сотен пикофарад.

Где применяются варикапы

Варикапы применяют в основном в тех устройствах где требуется изменение емкости.
Наиболее частое применение у варикапов- это использование их в качестве регулируемых конденсаторов в колебательных контурах. Изменяя приложенное к нему напряжение можно управлять емкостью варикапа и следовательно менять резонансную частоту колебательного контура.
Поэтому варикапы чаще всего применяют в радиоприемных устройствах: тюнерах телевизоров или радиоприемников.

Обозначение варикапа на схеме

Варикап на схеме обозначается так:

Как работает варикап

P-n переход любого диода обладает так называемой барьерной ёмкостью. Сама по себе барьерная ёмкость перехода для диода нежелательна. Но и этот недостаток смогли использовать. В результате был разработан варикап — некий гибрид диода и переменного конденсатора, ёмкость которого можно менять с помощью напряжения.

Как известно, при подаче обратного напряжения на диод, он закрыт и не пропускает электрический ток. В таком случае p-n переход выполняет роль своеобразного изолятора, толщина которого зависит от величины обратного напряжения (U_обр). Меняя величину обратного напряжения (U_обр), мы меняем толщину перехода – этого самого изолятора. А поскольку электрическая ёмкость C зависит от площади обкладок, в данном случае площади p-n перехода, и расстояния между обкладками – толщины перехода, то появляется возможность менять ёмкость p-n перехода с помощью напряжения. Это ещё называют электронной настройкой.

На варикап прикладывают обратное напряжение, что изменяет величину ёмкости барьера p-n перехода.

Отметим, что барьерная ёмкость есть у всех полупроводниковых диодов, и она уменьшается по мере увеличения обратного напряжения на диоде. Но вот у варикапов эта ёмкость может меняться в достаточно широких пределах, в 3 – 5 раз и более.

Параметры варикапов

Несмотря на то, что варикап разработан на базе диода, это всё-таки конденсатор и именно параметры, связанные с ёмкостью и являются основными. Вот лишь некоторые из них:

• Максимальное обратное постоянное напряжение (U_{обр. max}

  _.). Измеряется в вольтах (В). Это максимальное напряжение, которое можно подавать на варикап. Напомним, что ёмкость варикапа уменьшается при увеличении обратного напряжения на нём.

• Номинальная ёмкость варикапа (С_В). Это ёмкость варикапа при фиксированном обратном напряжении. Поскольку варикапы выпускаются на различные значения ёмкости, начиная от долей пикофарады и до сотен пикофарад, то их ёмкость измеряют, подавая определённую величину обратного напряжения на варикап. Оно может быть равным 4 и более вольтам, и, как правило, указывается в справочных данных.

  Также может указываться минимальная и максимальная ёмкость варикапа (

  C_min и C_maх). Это связано с тем, что параметры выпускаемых варикапов могут несколько отличаться. Поэтому в справочных данных указывают минимально- и максимально- возможную ёмкость варикапа при фиксированном обратном напряжении (U_обр). Это и есть C_max и C_min.

  У импортных варикапов обычно указывается только одна величина C_d (или C_д) – ёмкость варикапа при обратном напряжении, близком к максимальному. Например, для импортного варикапа BB133 ёмкость C_d

   = 2,6 pF (пФ) при обратном напряжении V_R = 28 V.

• Коэффициент перекрытия по ёмкости (К_с). Этот параметр показывает отношение максимальной ёмкости варикапа к минимальной. Считается так:

Например, для отечественного варикапа КВ109А коэффициент перекрытия Кс равен 5,5. Ёмкость при Uобр = 25 В составляет 2,8 пФ (Это — C_min). Так как диапазон обратного напряжения для варикапа КВ109А составляет 3 – 25 вольт, то используя формулу, можно узнать ёмкость этого варикапа при обратном напряжении в 3 вольта. Оно составит 15,4 пФ.(Это —C_max).

В документации на импортные варикапы так же указывается коэффициент перекрытия. Он называется 

capacitance ratio. Формула, по которой считается этот параметр, выглядит так (для варикапа BB133).

Как видим, берётся ёмкость варикапа при обратном напряжении в 0,5 V и в 28 V. Так как ёмкость варикапа уменьшается при увеличении обратного напряжения на нём, то становиться ясно, что эта формула расчёта аналогична той, что применяется для расчёта Кс.

Все остальные параметры можно считать несущественными. В некоторых случаях необходимо обратить внимание на граничную частоту, но это не столь важно, поскольку варикапы уверенно работают во всём радио и телевизионном диапазоне.

Примечание

Дополнительная информация к материалу:
Расчет резонансной частоты колебательного контура
Сайт-источник: http://go-radio.ru/

мир электроники — Особенности применения варикапов

категория

Электронные компоненты

материалы в категории

Б. СТЕПАНОВ, г. Москва
Радио, 2002 год, № 9

По сути, варикап — это обратносмещенный полупроводниковый диод. Прямая ветвь его вольт-амперной характеристики, принципиальная для основного назначения диода (выпрямление, детектирование), для варикапа несущественна. В общем случае в качестве варикапа можно использовать (и на практике это нередко реализуют) диод и даже коллекторный или змиттерный переход биполярного транзистора.

В отличие от полупроводниковых диодов, у варикапов нормируют (и, разумеется, обеспечивают при производстве) емкость р-n перехода при определенном напряжении смещения на нем и добротность. Заметим, что добиться добротности варикапа, заметно превышающей добротность контурной катушки, непросто. Это объясняется тем, что в варикапе, как и в любом диоде, последовательно с р-n переходом всегда включено сопротивление базовой области полупроводника, а параллельно — эквивалентное сопротивление, обусловленное обратным током через переход. Относительно низкая добротность варикапа подразумевает, в частности, необходимость учитывать ее при расчете добротности колебательного контура.

Зависимость емкости р-n перехода от приложенного к нему обратного напряжения имеет степенной характер вида С≈U

-n, где значение параметра n может находиться в пределах от 0,33 до 0,5 (определяется технологией изготовления перехода). На рис. 1 показана типовая вольт-фарадная характеристика варикапа Д902, построенная в линейных координатах. Подобные характеристики можно найти в справочной литературе. Они позволяют определить емкость варикапа при различных значениях напряжения смещения.

Однако предпочтительнее иметь дело с вольт-фарадной характеристикой варикапа, построенной в «двойном» (т. е. по обеим осям) логарифмическом масштабе. Известно, что степенная функция выглядит в таком масштабе как прямая линия, причем тангенс угла ее наклона к оси ординат численно равен показателю степени функции. На рис. 2 показан этот график для варикапа Д902.

Измерив обычной линейкой стороны прямоугольного треугольника ABC, получаем для модуля показателя степени значение 0,5 (АВ/ВС). Падающий характер характеристики говорит о том, что этот показатель имеет минусовой знак. Таким образом, зависимость емкости варикапа Д902 от приложенного напряжения имеет вид С = U^-0.5.

Сказанное выше относится к «классическим» варикапам. Для увеличения эффективности управления современными варикапами при их изготовлении принимают специальные технологические меры, поэтому и вольт-фарадные характеристики могут иметь уже не столь простой вид.

Поскольку вольт-фарадная характеристика варикапа нелинейна, его использование в аппаратуре неизбежно приводит к появлению искажений. Немецкий радиолюбитель Ульрих Граф (DK4SX) провел измерения интермодуляционных искажений второго и третьего порядков в различных полосовых фильтрах, содержащих полупроводниковые диоды (Ulrich Graf. Intermodulation an passiven Schaltungsteilen. — CQ DL, 1996, ╧ 3, s. 200—205). Он подавал на вход фильтра (входное сопротивление 50 Ом) два сигнала с уровнем +3 дБ (10 мВ на сопротивлении 50 Ом) и анализировал спектр выходного сигнала. Значения частоты входных сигналов Граф выбирал так, чтобы продукты интермодуляции попадали в полосу пропускания фильтра.

В одном из экспериментов в двуконтурном входном полосовом фильтре постоянные конденсаторы, входящие в колебательные контуры, были заменены варикапами. Интермодуляционные составляющие второго порядка на выходе фильтра при этом возросли по уровню на 10 дБ, а третьего — почти на 50 дБ!

Иными словами, варикапы во входных цепях приемников способны ухудшить их реальную избирательность, хотя, скорее всего, они так «сработают» лишь в аппаратуре относительно высокого класса (связная техника). Впрочем, и в приемнике среднего класса интермодуляция на входном варикапе может стать существенной, если приемник эксплуатируют вблизи передающих устройств.

Есть, однако, узлы, в которых к варикапу принципиально должно быть подведено относительно большое переменное напряжение — речь идет о генераторах. На рис. 3 показана широко распространенная схема включения варикапа в колебательный контур генератора, а на рис. 4 — вольт-фарадная (С) и вольт-амперная (I) характеристики варикапа и мгновенное напряжение на варикапе (U

r) при двух значениях управляющего напряжения (U_ynp).

Обращаем внимание, что для наглядности на графике масштаб по оси «U» вправо от нуля и по оси «I; С» вниз от нуля укрупнен. Пока управляющее напряжение велико (U_ynp1) по сравнению с амплитудой переменного напряжения (U_r), варикап работает в нормальном режиме. Но при уменьшении управляющего напряжения (U_упр2) могут наступать моменты, когда на пиках отрицательной полуволны напряжения рабочая точка варикапа будет заходить на прямую ветвь вольт-амперной характеристики и он начнет выпрямлять приложенное к нему переменное напряжение.

Как же определить границу зоны нормальной работы варикапа в генераторе? Можно, например, измерять переменное напряжение на варикапе и сравнивать его с управляющим. Для этого необходим ВЧ вольтметр с высоким входным сопротивлением и малой входной емкостью (чтобы его подключение не изменяло режима работы генератора).

Минимально допустимое управляющее напряжение на варикапе можно определить, не нарушая режима работы генератора, и с помощью частотомера. Его подключают к выходу генератора и снимают зависимость крутизны управления генератором от управляющего напряжения.

Крутизна управления — зто отношение изменения частоты генератора к вызвавшему его заданному изменению управляющего напряжения — ΔF/ΔU. При полном включении варикапа в контур крутизна может, например, быть описана степенной функцией (по крайней мере, для Д902), показатель которой зависит от вида вольт-фарадной характеристики варикапа. Вспомним (см. выше), что такая функция, если ее построить в «двойном» логарифмическом масштабе, представляет собой прямую линию. Если варикап начнет выходить из нормального режима работы, характер зависимости крутизны от управляющего напряжения изменится. Это справедливо и в более общем случае, когда варикап включен в контур не полностью или его вольт-фарадная характеристика — не степенная функция.

Поскольку вольт-фарадная характеристика нелинейна, измерения следует вести в определенной последовательности. Установив некоторое управляющее напряжение U_ynp, определяют частоту генератора Fr. Затем сначала уменьшают зто напряжение до U_yпр — ΔU_ynp, а потом увеличивают до U_ynp + ΔU_ynp и считывают по табло частотомера соответствующие значения частоты F_r1 и F_r2.

Крутизну управления при управляющем напряжении U_yпр рассчитывают по формуле ΔF/ΔU = (F_r2-F_r1)/2ΔU_ynp. Абсолютное значение изменения напряжения ΔU_yпp должно быть минимальным, но таким, при котором можно надежно фиксировать изменение частоты генератора. Затем устанавливают другое значение управляющего напряжения Uупр и повторяют измерения. Такая методика уменьшает влияние нелинейности вольт-фарадной характеристики варикапа на точность измерения крутизны управления.

Результаты измерений крутизны управления частотой генератора с полным включением варикапа в контур (см. рис. 3) представлены на рис. 5.

Видно, что при управляющем напряжении на варикапе ниже 3,5 В он выходит из нормального режима. Иначе говоря, для указанного генератора это напряжение и будет критическим.

При дальнейшем уменьшении управляющего напряжения наклон кривой может вообще изменить свой знак! Происходит это из-за уже упоминавшегося выпрямления высокочастотного напряжения, приложенного к варикапу. Выпрямленное напряжение вычитается из управляющего и начинает преобладать над ним.

Если описанная ситуация произойдет, например, с гетеродином вашего приемника, будет чему удивляться. Представьте себе — при вращении в одну и ту же сторону ручки переменного резистора «Настройка» частота приема сначала изменяется в одном направлении, затем практически перестает изменяться, а потом может пойти обратно.

Варикапы | Основы электроакустики

 

Варикап – это полупроводниковый диод, действие которого основано на использовании зависимости емкости от обратного напряжения. При подаче на диод обратного напряжения изменяется ширина p-n перехода, а следовательно, изменяется величина барьерной емкости. Таким образом, имеется возможность изменять емкость электрическим способом. Основной характеристикой варикапа является зависимость его емкости от обратного напряжения – вольт-фарадная характеристика. На рис.4.18 а, б показаны схематическое изображение варикапа и его вольт-фарадная характеристика.

Основными параметрами варикапов являются: 

• общая емкость СОБЩ
• коэффициент перекрытия по емкости КПЕР
• добротность Q
• постоянный обратный ток IОБР.П
• постоянное обратное напряжение UОБР.П
• рассеиваемая мощность PРАС 

Рис.4.18. Схематическое изображение варикапа (а) и его вольт-фарадная характеристика (б) 

Варикапы широко используются для электронной настройки колебательных контуров радиоприемных устройств и средств связи (рис.4.19). 

Рис.4.19. Схема включения варикапа для электронной настройки 

Варикап VD1 через разделительный конденсатор C2 подключается параллельно конденсатору С1 колебательного контура. Изменяя напряжение на выходе цифро-аналогового преобразователя, можно менять емкость диода и общую емкость контура, тем самым изменяя частоту резонанса контура и его настройку.

Варикапы применяют в основном в тех устройствах где требуется изменение емкости. Наиболее частое применение у варикапов- это использование их в качестве регулируемых конденсаторов в колебательных контурах. Изменяя приложенное к нему напряжение можно управлять емкостью варикапа и следовательно менять резонансную частоту колебательного контура. Поэтому варикапы чаще всего применяют в радиоприемных устройствах: тюнерах телевизоров или радиоприемников. P-n переход любого диода обладает так называемой барьерной ёмкостью. Сама по себе барьерная ёмкость перехода для диода нежелательна. Но и этот недостаток смогли использовать. В результате был разработан варикап — некий гибрид диода и переменного конденсатора, ёмкость которого можно менять с помощью напряжения. Как известно, при подаче обратного напряжения на диод, он закрыт и не пропускает электрический ток. В таком случае p-n переход выполняет роль своеобразного изолятора, толщина которого зависит от величины обратного напряжения (Uобр). Меняя величину обратного напряжения (Uобр), мы меняем толщину перехода – этого самого изолятора. А поскольку электрическая ёмкость C зависит от площади обкладок, в данном случае площади p-n перехода, и расстояния между обкладками – толщины перехода, то появляется возможность менять ёмкость p-n перехода с помощью напряжения. Это ещё называют электронной настройкой. На варикап прикладывают обратное напряжение, что изменяет величину ёмкости барьера p-n перехода. Отметим, что барьерная ёмкость есть у всех полупроводниковых диодов, и она уменьшается по мере увеличения обратного напряжения на диоде. Но вот у варикапов эта ёмкость может меняться в достаточно широких пределах, в 3 – 5 раз и более.

Несмотря на то, что варикап разработан на базе диода, это всё-таки конденсатор и именно параметры, связанные с ёмкостью и являются основными. Вот лишь некоторые из них:

• Максимальное обратное постоянное напряжение (Uобр. max.). Измеряется в вольтах (В). Это максимальное напряжение, которое можно подавать на варикап. Напомним, что ёмкость варикапа уменьшается при увеличении обратного напряжения на нём.
• Номинальная ёмкость варикапа (СВ). Это ёмкость варикапа при фиксированном обратном напряжении. Поскольку варикапы выпускаются на различные значения ёмкости, начиная от долей пикофарады и до сотен пикофарад, то их ёмкость змеряют, подавая определённую величину обратного напряжения на варикап. Оно может быть равным 4 и более вольтам, и, как правило, указывается в справочных данных. 

Также может указываться минимальная и максимальная ёмкость варикапа (Cmin и Cmaх). Это связано с тем, что параметры выпускаемых варикапов могут несколько отличаться. Поэтому в справочных данных указывают минимально- и максимально- возможную ёмкость варикапа при фиксированном обратном напряжении (Uобр). Это и есть Cmax и Cmin.  У импортных варикапов обычно указывается только одна величина Cd (или Cд) – ёмкость варикапа при обратном напряжении, близком к максимальному. Например, для импортного варикапа BB133 ёмкость Cd = 2,6 pF (пФ) при обратном напряжении VR = 28 V. Коэффициент перекрытия по ёмкости (Кс). Этот параметр показывает отношение максимальной ёмкости варикапа к минимальной.  Например, для отечественного варикапа КВ109А коэффициент перекрытия Кс равен 5,5. Ёмкость при Uобр = 25 В составляет 2,8 пФ (Это — Cmin). Так как диапазон обратного напряжения для варикапа КВ109А составляет 3 – 25 вольт, то используя формулу, можно узнать ёмкость этого варикапа при обратном напряжении в 3 вольта. Оно составит 15,4 пФ.(Это -Cmax).

В документации на импортные варикапы так же указывается коэффициент перекрытия. Он называется capacitance ratio. Как видим, берётся ёмкость варикапа при обратном напряжении в 0,5 V и в 28 V. Так как ёмкость варикапа уменьшается при увеличении обратного напряжения на нём, то становиться ясно, что эта формула расчёта аналогична той, что применяется для расчёта Кс. Все остальные параметры можно считать несущественными. В некоторых случаях необходимо обратить внимание на граничную частоту, но это не столь важно, поскольку варикапы уверенно работают во всём радио и телевизионном диапазоне.

 

Типы варикапов | Основы электроакустики

Варика́п (акроним от англ. vari(able) — «переменный», и cap(acity) — «ёмкость») — электронный прибор, полупроводниковый диод, работа которого основана на зависимости барьерной ёмкости p-n перехода от обратного напряжения. Варикапы с большой рассеиваемой мощностью, предназначенные для умножения частоты в радиопередатчиках, принято называть варакторами. Варикапы применяют для осуществлений частотной и амплитуд­ной модуляции, а также в .схемах автоподстройки частоты (АПЧ) для перестройки резонансной частоты контура. Если эти.приборы используют в устройствах параметрического усиления и умножения частоты (обычно в СВЧ-диапазоне), их называют варакторами. Принцип их действия основан на изменении барьерной емкости Се . p-n-перехода при изменении на нем обратного напряжения U0бр

Варикапы характеризуются следующими параметрами.

Емкость С перехода при заданном обратном напряжении У0бр.

Коэффициент перекрытия Кс — отношение максимальной к ми­нимальной емкости варикапа.

Температурный коэффициент емкости ТКЕ — относительное из­менение емкости варикапа при изменении температуры окружающей среды на 1 °С.

Добротность варикапа, Q; на низких частотах Qн=wСrДИФ, а на высоких частотах Qв=1/(wrбС).

Максимальные напряжения, мощности и тепловые параметры у варикапов те же, что и у выпрямительных диодов.

Кремниевые варикапы Д901 (А — Е) выпускают в металлическом герметичном корпусе массой 1 г, с диапазоном рабочих температур от — 55 до +85°С. Электрические параметры варикапов приведены в табл. 91.

Таблица 91

Параметры	Типы варикапов
	Д901А	Д901Б .	Д901В	Д901Г	Д901Д	Д901Е
Емкость, пФ, при Uобр=4 В, f=50 МГц и температуре 20 °С	22 — 32	22-32	28 — 38	28 — 38	34 — 44	34 — 44
Добротность при Uобр = 4 В, f=50 МГц и температуре 20 °С	25	30	25	30	25	30
Коэффициент перекрытия по емкости	4	3	4	3	4	3
Постоянное обратное напряжение, В	80	45	80	45	80	45
Мощность рассеивания, мВт, при температуре от — 60 до +25 °С	250	250	250	250	250	250
Температурный коэффициент емко­сти, 1/°С: при Uобр = 4 В	5- 10-4	5- 10-4	5*10-4	5- 10-4	5*10-4	5- 10-4
при Uобр =40 В	2-10-4	. 2- 10-4	2-10-4	2-10-4	2*10-4	2-10-4

 

Кремниевые варикапы KB 103 (А, Б) испрльзуют для умножите­лей частот и выпускают в металлическом корпусе с винтом, массой 15 г, с диапазоном рабочих температур от — 40 до +85°С. Электрические параметры варикапов приведены в табл. 92.

 

Таблица 92

Параметры	Типы варикапов
	KB 103А	КВ103Б
Емкость, пФ, при UобР=4 В, f=1-10 МГц	18 — 32	28 — 48
Добротность при Uобр = 4 В и f=50 МГц	40	50

Обратное напряжение, В, при температуре от — 40 до +85 °С………………..80

Обратный ток, мкА, при UобР=80 В и температуре, °С:

+25 и — 40……………10

85……………..150

Мощность рассеивания, Вт, при температуре корпуса от — 40 до +50 °С………….. 5

Таблица 93

1 параметры	Типы варикапов
	КВ105А		КВ105Б
Емкость, пФ, при Uобр = 4 В	400 — 600		400 — 600
Добротность при Uобр =4 В и f=1МГц	500		500
Коэффициент перекрытия по емкости	3,8		3
Постоянное обратное напряжение, В, при температуре от — 60 до +100°С Мощность рассеивания, мВт, при тем­пературе, °С: от — 60 до +50	90 150		50 150
от 50 до 100	150 — 1,5 (T — 50)
Температурный коэффициент емкости, 1/°С, в рабочем диапазоне температур при Uобр = 4 В	5*10-4
Обратный ток, МКА, при U0бр макс и температуре +25 и — 60 °С	50		1 50
Параметры		Типы варикапов
		КВ105А		KB 106 Б
Емкость, пФ, при Uобр=4 Б, f=1-10 МГц И Uт<0,1 В		20 — 50		15 — 35
Добротность при Uобр=4 В, f=50 МГц и Um<0,l В		40		60
Обратное напряжение, В (любой формы и пе­риодичности) при температуре корпуса «т — 55 до + 120°С		120		90
Мощность рассеивания, Вт, при температуре от — 55 до +75°С		7		5
Постоянный обратный ток, мкА, при макси-мальном обратном напряжении и температу­ре от +25 до — 55 °С		20

Таблица 95

Параметры	Типы варикапов
	КВ107А	КВ107Б	КВ107В	КВ107Г
Емкость, пФ	10 — 40	10 — 40	30 — 65	30 — 65
Добротность при f=10 МГц	20	20	20	20
Постоянное обрат­ное напряже­ние, В, при ра­бочей темпера­туре	1,5UR1 + +2,5	1,5UR2+ +4	1,5UR1+ +2,5	1,5UR2+ +4
Постоянный обрат­ный ток, мкА, при Uобр макс и температуре, °С:
25	100
70	2000
— 40	1500
Мощность рассеи­вания, мВт, при температуре от — 40 до +50°С	100
Напряжения uri и U т (в начале рабочего участ­ка), В, при ко­торых изменяет­ся (уменьшает­ся) .емкость ва­рикапа)	2-9	6 — 18	2 — 9	6 — 18

Кремниевые диффузионно-сплавные варикапы KB 105 (А, Б) вы­пускают в металлическом корпусе с гибкими выводами, массой 1 г, с диапазоном рабочих температур от — 60 до +100°С. Электрические параметры варикапов приведены в табл. 93.

Кремниевые эпитаксиально-диффузионные варикапы KB 106 (А, Б) используют для работы в умножителях частоты и выпускают в металлическом корпусе) с винтом, массой 15 г, с диапа­зоном рабочих температур от — 60 до 4-100°С. Электрические пара­метры варикапов приведены в табл. 94.

Кремниевые эпитаксиально-диффузионные варикапы KB 107 (А — Г) выпускают в металлическом корпусе (рис. 46, е) массой 1 г, с ди­апазоном рабочих температур от — 40 до +70°С. Их плюсовой вы­вод маркируется красной точкой. Электрические параметры варика­пов приведены в табл. 95.

Кремниевые зпитаксиально-планарные варикапы KB 110 (А — Е) выпускают в стеклянном корпусе (см. рис. 41, г) с гибкими вывода­ми, массой 0,25 г, с диапазоном рабочих температур от — 60 до + 125°С. Электрические параметры варикайов приведены в табл. 96.

Таблица 96

Параметры	Типы варикапов
	КВ110А	КВ110Б	КВ 110В	КВ110Г	КВ110Д	KB110Е
Емкость, пФ, при	12 — 18	14 — 21	17 — 26	12 — 18	14 — 21	17 — 26
Uовр =4 В			%
Добротность при	300	300	300	150	150	150
UовР = 4 В и f=50 МГц

Обратное напряжение любой формы и периодич­ности, В…………… 45

Постоянный обратный ток, мкА, при UОбр=4 В и температуре, °С:

25…………….. 1

125…………….. 100

 — 60……………. 15

Мощность рассеивания, мВт, при температуре от — 60 до +50°С . ……….. 100

 

 

Шпионские штучки, или Секреты тайной радиосвязи / Арсенал-Инфо.рф

Основные схемы включения варикапа

Одним из основных способов осуществления модуляции в транзисторных микропередатчиках является воздействие модулирующего НЧ-сигнала на параметры селективного элемента ВЧ-генератора. Селективный элемент обычно представляет собой резонансный контур, образованный параллельно включенными катушкой индуктивности и конденсатором. Изменение параметров входящей в состав контура катушки индуктивности в миниатюрных радиопередатчиках довольно затруднительно, поскольку соответствующие схемотехнические решения весьма сложны, а их реализация трудоемка. В то же время применение варикапа, доступного и дешевого полупроводникового элемента, емкость которого можно изменять, непосредственно подавая на его выводы модулирующее напряжение, значительно упрощает решение задачи. Поэтому схемотехнические решения модуляторов на варикапах, обеспечивающие частотную модуляцию ЧМ-сигнала с весьма приемлемыми параметрами, пользуются особой популярностью.

В транзисторных LC-генераторах варикап в качестве элемента с емкостным характером комплексного сопротивления может быть подключен к резонансному контуру как параллельно, так и последовательно.

Упрощенные принципиальные схемы включения варикапа параллельно резонансному контуру (без цепей формирования напряжения смещения варикапа) приведены на рис. 4.1. Отличительной особенностью схемотехнического решения, изображенного на рис. 4.1б, является включение варикапа вместо конденсатора параллельного резонансного контура.

Рис. 4.1. Принципиальные схемы включения варикапа параллельно резонансному контуру (а) и вместо конденсатора резонансного контура (б)

При разработке модулятора на варикапе не следует забывать о том, что для функционирования этого полупроводникового прибора в штатном режиме на его выводы следует подавать напряжение смещения определенной величины. Поэтому в состав модулирующего каскада необходимо включить соответствующую цепь формирования напряжения смещения варикапа. Такая цепь в миниатюрных транзисторных передатчиках обычно выполняется на резисторах. Принципиальная схема параллельного колебательного контура с цепью формирования напряжения смещения варикапа приведена на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Принципиальная схема параллельного колебательного контура с цепью формирования напряжения смещения варикапа

Параллельный колебательный контур образован катушкой индуктивности L1 и емкостью варикапа VD1. Резонансная частота контура может изменяться при изменении величины обратного напряжения на варикапе, которое зависит от положения движка потенциометра R2. Для того чтобы уменьшить шунтирующее влияние потенциометра R2 на добротность контура, в цепь включен резистор R1, имеющий сравнительно большое сопротивление. Также в состав цепи включен разделительный конденсатор С1, без которого варикап VD1 оказался бы замкнут накоротко через катушку L1.

Упрощенные принципиальные схемы включения варикапа последовательно с элементами резонансного контура (без цепей формирования напряжения смещения варикапа) приведены на рис. 4.3. При этом варикап может быть включен как последовательно с конденсатором контура, так и последовательно с катушкой индуктивности.

Рис. 4.3. Принципиальные схемы включения варикапа последовательно с конденсатором (а) и последовательно с катушкой индуктивности (б) контура

Помимо этого известны схемотехнические решения, в которых варикап подключается комбинированно, с частичным включением. Упрощенная принципиальная схема такого контура приведена на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Принципиальная схема комбинированного включения варикапа

Аналогичные схемы включения варикапа используются и в транзисторных трехточечных LC-генераторах. Широкое распространение получили схемотехнические решения, в которых варикап подключается параллельно катушке индуктивности (в индуктивных трехточках), а также параллельно одному из конденсаторов емкостного делителя ВЧ-генератора (в емкостных трехточках).

Весьма разнообразны схемотехнические решения модуляторов с применением варикапа, предназначенные для модуляции сигнала генераторов с кварцевой стабилизацией частоты. При создании таких конструкций приходится, с одной стороны, добиваться высокой стабильности частоты генератора с помощью кварцевого резонатора, а с другой – обеспечивать возможность изменения этой частоты по закону модулирующего сигнала. Обычно при разработке транзисторных микропередатчиков для ВЧ-генератора с кварцевой стабилизацией частоты выбираются осцилляторные схемы, в которых кварцевый резонатор используется в качестве элемента с индуктивным характером комплексного сопротивления в резонансном контуре. В этом случае варикап, как элемент с изменяемой по закону модуляции емкостью, может быть подключен как последовательно, так и параллельно кварцевому резонатору.

Более подробную информацию о способах включения варикапа в контурах LC-генераторов и генераторов с кварцевой стабилизацией частоты заинтересованный читатель может найти в специализированной литературе и в сети Интернет.

Особенности применения варикапов — RadioRadar

   Управляемые напряжением полупроводниковые конденсаторы переменной емкости — варикапы — приборы с сильно выраженной нелинейностью. По этой причине в цепях, где к варикапу приложено переменное напряжение относительно большой амплитуды, он способен преподнести сюрприз.

---

   По сути, варикап — это обратносмещенный полупроводниковый диод. Прямая ветвь его вольт-амперной характеристики, принципиальная для основного назначения диода (выпрямление, детектирование), для варикапа несущественна. В общем случае в качестве варикапа можно использовать (и на практике это нередко реализуют) диод и даже коллекторный или эмиттерный переход биполярного транзистора.

   В отличие от полупроводниковых диодов, у варикапов нормируют (и, разумеется, обеспечивают при производстве) емкость р-n перехода при определенном напряжении смещения на нем и добротность. Заметим, что добиться добротности варикапа, заметно превышающей добротность контурной катушки, непросто. Это объясняется тем, что в варикапе, как и в любом диоде, последовательно с р-n переходом всегда включено сопротивление базовой области полупроводника, а параллельно — эквивалентное сопротивление, обусловленное обратным током через переход. Относительно низкая добротность варикапа подразумевает, в частности, необходимость учитывать ее при расчете добротности колебательного контура.

   Зависимость емкости р-n перехода от приложенного к нему обратного напряжения имеет степенной характер вида С=U^-n, где значение параметра n может находиться в пределах от 0,33 до 0,5 (определяется технологией изготовления перехода). На рис. 1 показана типовая вольт-фарадная характеристика варикапа Д902, построенная в линейных координатах. Подобные характеристики можно найти в справочной литературе. Они позволяют определить емкость варикапа при различных значениях напряжения смещения.

Рис. 1. Типовая вольт-фарадная характеристика варикапа Д902

   Однако предпочтительнее иметь дело с вольт-фарадной характеристикой варикапа, построенной в «двойном» (т. е. по обеим осям) логарифмическом масштабе. Известно, что степенная функция выглядит в таком масштабе как прямая линия, причем тангенс угла ее наклона к оси ординат численно равен показателю степени функции. На рис. 2 показан этот график для варикапа Д902. Измерив обычной линейкой стороны прямоугольного треугольника ABC, получаем для модуля показателя степени значение 0,5 (АВ/ВС). Падающий характер характеристики говорит о том, что этот показатель имеет минусовой знак. Таким образом, зависимость емкости варикапа Д902 от приложенного напряжения имеет вид С=U^-0,5.

Рис. 2. Вольт-фарадной характеристика варикапа, построенной в «двойном» логарифмическом масштабе

   Сказанное выше относится к «классическим» варикапам. Для увеличения эффективности управления современными варикапами при их изготовлении принимают специальные технологические меры, поэтому и вольт-фарадные характеристики могут иметь уже не столь простой вид.

   Поскольку вольт-фарадная характеристика варикапа нелинейна, его использование в аппаратуре неизбежно приводит к появлению искажений. Немецкий радиолюбитель Ульрих Граф (DK4SX) провел измерения интермодуляционных искажений второго и третьего порядков в различных полосовых фильтрах, содержащих полупроводниковые диоды (Ulrich Graf. Intermodulation an passiven Schaltungsteilen. — CQ DL, 1996, № 3, s. 200-205). Он подавал на вход фильтра (входное сопротивление 50 Ом) два сигнала с уровнем +3 дБ (10 мВ на сопротивлении 50 Ом) и анализировал спектр выходного сигнала. Значения частоты входных сигналов Граф выбирал так, чтобы продукты интермодуляции попадали в полосу пропускания фильтра.

   В одном из экспериментов в двукон-турном входном полосовом фильтре постоянные конденсаторы, входящие в колебательные контуры, были заменены варикапами. Интермодуляционные составляющие второго порядка на выходе фильтра при этом возросли по уровню на 10 дБ, а третьего — почти на 50 дБ!

   Иными словами, варикапы во входных цепях приемников способны ухудшить их реальную избирательность, хотя, скорее всего, они так «сработают» лишь в аппаратуре относительно высокого класса (связная техника). Впрочем, и в приемнике среднего класса интермодуляция на входном варикапе может стать существенной, если приемник эксплуатируют вблизи передающих устройств.

   Есть, однако, узлы, в которых к варикапу принципиально должно быть подведено относительно большое переменное напряжение — речь идет о генераторах. На рис. 3 показана широко распространенная схема включения варикапа в колебательный контур генератора, а на рис. 4 — вольт-фарадная (С) и вольт-амперная (I) характеристики варикапа и мгновенное напряжение на варикапе (U_г) при двух значениях управляющего напряжения (U_ynp). Обращаем внимание, что для наглядности на графике масштаб по оси «U» вправо от нуля и по оси «I; С» вниз от нуля укрупнен. Пока управляющее напряжение велико (U_упр1) по сравнению с амплитудой переменного напряжения (U_г), варикап работает в нормальном режиме. Но при уменьшении управляющего напряжения (U_ynp2) могут наступать моменты, когда на пиках отрицательной полуволны напряжения рабочая точка варикапа будет заходить на прямую ветвь вольт-амперной характеристики и он начнет выпрямлять приложенное к нему переменное напряжение.

Рис. 3. Схема включения варикапа в колебательный контур генератора

Рис. 4. Вольт-фарадная и вольт-амперная характеристики варикапа и мгновенное напряжение на варикапе при двух значениях управляющего напряжения

   Как же определить границу зоны нормальной работы варикапа в генераторе? Можно, например, измерять переменное напряжение на варикапе и сравнивать его с управляющим. Для этого необходим ВЧ вольтметр с высоким входным сопротивлением и малой входной емкостью (чтобы его подключение не изменяло режима работы генератора).

   Минимально допустимое управляющее напряжение на варикапе можно определить, не нарушая режима работы генератора, и с помощью частотомера. Его подключают к выходу генератора и снимают зависимость крутизны управления генератором от управляющего напряжения.

   Крутизна управления — это отношение изменения частоты генератора к вызвавшему его заданному изменению управляющего напряжения — dF/dU. При полном включении варикапа в контур крутизна может, например, быть описана степенной функцией (по крайней мере, для Д902), показатель которой зависит от вида вольт-фарадной характеристики варикапа. Вспомним (см. выше), что такая функция, если ее построить в «двойном» логарифмическом масштабе, представляет собой прямую линию. Если варикап начнет выходить из нормального режима работы, характер зависимости крутизны от управляющего напряжения изменится. Это справедливо и в более общем случае, когда варикап включен в контур не полностью или его вольт-фарадная характеристика — не степенная функция.

   Поскольку вольт-фарадная характеристика нелинейна, измерения следует вести в определенной последовательности. Установив некоторое управляющее напряжение U_упр, определяют частоту генератора F_г. Затем сначала уменьшают это напряжение до U_упр-dU_упр, а потом увеличивают до U_ynp+dU_упр и считывают по табло частотомера соответствующие значения частоты F_г1 и F_г2.

   Крутизну управления при управляющем напряжении U_упр рассчитывают по формуле dF/dU=(F_г2-F_г1)/2dU_упр. Абсолютное значение изменения напряжения dU_упр должно быть минимальным, но таким, при котором можно надежно фиксировать изменение частоты генератора. Затем устанавливают другое значение управляющего напряжения иупри повторяют измерения. Такая методика уменьшает влияние нелинейности вольт-фарадной характеристики варикапа на точность измерения крутизны управления.

   Результаты измерений крутизны управления частотой генератора с полным включением варикапа в контур (см. рис. 3) представлены на рис. 5. Видно, что при управляющем напряжении на варикапе ниже 3,5 В он выходит из нормального режима. Иначе говоря, для указанного генератора это напряжение и будет критическим.

   При дальнейшем уменьшении управляющего напряжения наклон кривой может вообще изменить свой знак! Происходит это из-за уже упоминавшегося выпрямления высокочастотного напряжения, приложенного к варикапу. Выпрямленное напряжение вычитается из управляющего и начинает преобладать над ним.

Рис. 5. Измерения крутизны управления частотой генератора с полным включением варикапа в контур

   Если описанная ситуация произойдет, например, с гетеродином вашего приемника, будет чему удивляться. Представьте себе — при вращении в одну и ту же сторону ручки переменного резистора «Настройка» частота приема сначала изменяется в одном направлении, затем практически перестает изменяться, а потом может пойти обратно.

Автор: Б. СТЕПАНОВ, г. Москва

Как работают варакторные (варикапные) диоды

Варакторный диод, также называемый варикапом, VVC (регулируемая по напряжению емкость или настроечный диод, представляет собой тип полупроводникового диода, который имеет переменную, зависящую от напряжения емкость на его pn-переходе, когда устройство

Обратное смещение в основном означает, что диод подвергается действию противоположного напряжения, что означает положительное напряжение на катоде и отрицательное напряжение на аноде.

Принцип работы варакторного диода зависит от существующей емкости по pn переход диода в режиме обратного смещения.

В этом состоянии мы обнаруживаем, что область непокрытых зарядов устанавливается на p-n сторонах перехода, что в совокупности приводит к области истощения поперек перехода.

Эта область истощения устанавливает ширину истощения в устройстве, обозначенную как Wd.

Переход емкости из-за объясненных выше изолированных непокрытых зарядов через p-n переход можно определить по формуле:

CT = ε. A / Wd

, где ε — диэлектрическая проницаемость полупроводниковых материалов, A — площадь перехода p-n , а W d — ширина обеднения.

Как это работает

Основы работы варикапа или варакторного диода можно понять следующим образом:

Когда варакторный или варикаповый диод применяется с возрастающим потенциалом обратного смещения, это приводит к увеличению ширины обеднения. устройства, что, в свою очередь, вызывает уменьшение его переходной емкости.

На следующем рисунке показаны типичные характеристики варакторного диода.

Мы можем видеть резкое начальное падение трансформатора тока в ответ на увеличение потенциала обратного смещения.Обычно диапазон приложенного напряжения обратного смещения VR для диода с переменной емкостью напряжения ограничен до 20 В.

Что касается приложенного напряжения обратного смещения, переходная емкость может быть приблизительно рассчитана по формуле:

CT = K / (VT + VR) ⁿ

В этой формуле K — постоянная величина, определяемая типом используемого полупроводникового материала и его конструктивным исполнением.

VT — это потенциал перегиба , как описано ниже:

VR — величина обратного потенциала смещения, приложенного к устройству.

n может иметь значение 1/2 для варикап-диодов, использующих переход из сплава, и 1/3 для диодов, использующих диффузные переходы.

В отсутствие напряжения смещения или при смещении нулевого напряжения емкость C (0) как функция VR может быть выражена следующей формулой.

CT (VR) = C (0) / (1 + | VR / VT |) ⁿ

Эквивалентная схема варикапа

Стандартные символы (b) и эквивалентная приблизительная схема (a ) диода варикапа представлен на следующем изображении:

На правом рисунке представлена ​​примерная схема моделирования для диода варикапа.

Поскольку это диод и в области обратного смещения, сопротивление в эквивалентной схеме RR показано значительно большим (около 1 МОм), в то время как геометрическое значение сопротивления Rs довольно мало. Значение CT может варьироваться от 2 до 100 пФ в зависимости от типа используемого варикапа.

Чтобы убедиться, что значение RR достаточно велико, чтобы ток утечки был минимальным, обычно выбирается кремниевый материал для варикапа.

Поскольку варикап диод должен использоваться специально в приложениях с очень высокими частотами, индуктивность LS нельзя игнорировать, даже если она может выглядеть маленькой, в наногенри.

Влияние такой небольшой на вид индуктивности может быть весьма значительным и может быть подтверждено следующим расчетом реактивного сопротивления.

XL = 2πfL. Давайте представим, что частота будет равна 10 ГГц, а LS = 1 нГн, будет генерироваться в XLS = 2πfL = (6,28) (10 ¹⁰ Гц) (10 ^-9 F) = 62,8 Ом. Это выглядит слишком большим, и, несомненно, именно поэтому для варикап-диодов указывается строгий предел частоты.

Если предположить, что частотный диапазон является подходящим, а значения RS, XLS низкими по сравнению с другими последовательными элементами, указанная выше эквивалентная схема может быть просто заменена конденсатором переменной емкости.

Общие сведения о варикапе или варакторном диоде

Полный технический паспорт типичного варикапного диода можно изучить на следующем рисунке:

Отношение C3 / C25 на приведенном выше рисунке демонстрирует соотношение уровней емкости при включении диода. прикладывается с потенциалом обратного смещения от 3 до 25 В. Это соотношение помогает нам быстро получить информацию об уровне изменения емкости по отношению к приложенному потенциалу обратного смещения.

Цифра для Merit Q обеспечивает диапазон рассмотрения для реализации устройства для приложения, а также это коэффициент отношения энергии, запасенной емкостным устройством за цикл, к энергии, потерянной или рассеиваемой за цикл.

Поскольку потеря энергии в большинстве случаев считается отрицательным признаком, чем выше относительное значение коэффициента, тем лучше.

Еще один аспект в техническом описании — резонансная частота варикап-диода. И это определяется по формуле:

fo = 1 / 2π√LC

Этот коэффициент определяет диапазон применения варикапового диода.

Температурный коэффициент емкости

Ссылаясь на приведенный выше график, температурный коэффициент емкости варикап-диода можно оценить по следующей формуле:

, где ΔC означает изменения емкости устройства из-за изменения представленной температуры на (T1 — T0) для конкретного потенциала обратного смещения.

Например, в приведенной выше таблице данных показано C0 = 29 пФ при VR = 3 В и T0 = 25 градусов Цельсия.

Используя приведенные выше данные, мы можем оценить изменение емкости варикапа, просто подставив новое значение температуры T1 и TCC из графика (0,013). С новым VR можно ожидать, что значение TCC изменится соответствующим образом. Возвращаясь к таблице данных, мы находим, что максимальная достигнутая частота будет 600 МГц.

Используя это значение частоты, реактивное сопротивление XL варикапа можно рассчитать как:

XL = 2πfL = (6.28) (600 x 10 ¹⁰ Гц) (2,5 x 10 ^-9 F) = 9,42 Ом

Результат — величина, которая относительно мала, и ее можно игнорировать.

Применение варикап-диода

Лишь немногие из высокочастотных областей применения варакторов или варикап-диодов, определяемых характеристиками низкой емкости, — это регулируемые полосовые фильтры, устройства автоматической регулировки частоты, параметрические усилители и FM-модуляторы.

Пример ниже показывает варикап диод, реализованный в цепи настройки.

Схема состоит из комбинации контуров резервуаров LC, резонансная частота которых определяется следующим образом:

fp = 1 / 2π√LC’T (система с высоким добротностью), имеющая уровень C’T = CT + Cc , установленный приложенным потенциалом обратного смещения VDD.

Конденсатор связи CC обеспечивает требуемую защиту от тенденции к короткому замыканию L2 приложенного напряжения смещения.

Предполагаемые частоты настроенной схемы впоследствии могут перейти в усилитель с высоким входным импедансом для дальнейшего усиления.

Работа и применение варакторных диодов или варикапов.

Презентация на тему: «Работа и применение варакторных диодов или варикап-диодов» — стенограмма презентации:

1 Работа и применение варакторного диода или варикапового диода

2 http: // www.elprocus.com/ Введение: Работа и применение варакторного диода или варикапа диода  Варакторный диод — это диод с P-N переходом, который изменяет свою емкость и последовательное сопротивление при изменении смещения, подаваемого на диод. Свойство изменения емкости используется для изменения частоты и / или фазы электрической цепи. Давайте рассмотрим варакторный диод, который включает в себя работу, конструкцию, применение и характеристики.

3 http: // www.elprocus.com/ Работа и применение варакторного диода или варикапового диода Что такое варакторный диод?  Варакторный диод — это один из видов полупроводниковых полупроводниковых твердотельных устройств.  Варакторные диоды также называются варикаповыми диодами.  Результат переменной емкости может быть показан с помощью диодов с нормальным P-N переходом.  Эти диоды выбираются для получения желаемых изменений емкости, поскольку они являются специальными типами диодов.  Варакторные диоды специально изготовлены и оптимизированы таким образом, чтобы допускать широкий диапазон изменений емкости.

4 http://www.elprocus.com/ Работа и применение варакторного диода или варикапового диода Что такое варакторный диод?  Символ варакторного диода выглядит как обычный диод с PN-переходом.  Он включает в себя две клеммы, а именно катод и анод.  На одном конце этот диод встроен с двумя линиями, которые определяют символ конденсатора.

5 http: // www.elprocus.com/ Работа и применение варакторных диодов или варикап-диодов Различные типы варакторных диодов  На рынке доступны различные типы варакторных диодов, такие как гиперакторные диоды. Резкий варакторный диод. Галлий-арсенидный варакторный диод.

6 http://www.elprocus.com/ Работа и применение варакторных диодов или варикап-диодов Резкие варакторные диоды  Резкие варакторные диоды чаще всего используются в качестве диодов. Резкость перехода определяется концентрацией легирования, а также профилем.  Для резкого варакторного диода концентрация легирования поддерживается постоянной, т. Е. Постоянным уровнем легирования, насколько это возможно.  Резкий варактор показывает функцию C-V по закону обратных квадратов.

7 http://www.elprocus.com/ Работа и применение варакторных диодов или варикап-диодов Резкие варакторные диоды  Это обеспечивает частотную зависимость, обратную четвертому закону. В приложениях, где требуется линейная зависимость, необходим линеаризатор.  Это дополнительные схемы, которые могут быть дополнительной нагрузкой для некоторых приложений, не только с точки зрения схемотехники.  Это более медленная скорость отклика, вызванная линеаризатором.

8 http://www.elprocus.com/ Работа и применение варакторных диодов или варикап-диодов Гиперабрюкнувшие варакторные диоды  Гипераскрывные переходы обеспечивают кривую C-V, которая имеет форму обратных квадратов, по крайней мере, по некоторым характеристикам. Это обеспечивает узкополосное линейное изменение частоты.  Гипероразрывный переход дает гораздо большее изменение емкости для данного изменения напряжения.  Преимущества сверхрезкого варактора заключаются в цене, поскольку имеется существенное снижение добротности по сравнению с резким варакторным диодом.  Сверхбыстрые диоды обычно используются только на более низких микроволновых частотах — максимум до нескольких ГГц.

9 http: // www.elprocus.com/ Работа варакторного диода или варикапового диода и применение варакторного диода  Знать принцип работы варакторного диода.  Мы должны знать функцию конденсатора и емкости.  Рассмотрим конденсатор, состоящий из двух обкладок, разделенных изолятором.

10 http://www.elprocus.com/ Работа варакторного диода или варикапового диода и применение варакторного диода  Емкость конденсатора прямо пропорциональна области расположения выводов. В области клемм увеличивается емкость конденсатора.  Когда диод находится в режиме обратного смещения.  Где две области P-типа и N-типа способны проводить и, таким образом, могут рассматриваться как два терминала.

11 http://www.elprocus.com/ Работа варакторного диода или варикапового диода и применение варакторного диода  Область обеднения между областями P-типа и N-типа можно рассматривать как изолирующий диэлектрик. Объем обедненной области диода изменяется при изменении обратного смещения.  Если обратное напряжение диода увеличивается, то размер обедненной области увеличивается.  Если обратное напряжение варакторного диода уменьшается, то размер обедненной области уменьшается.  Изменяя обратное смещение диода, можно изменить емкость.

12 http://www.elprocus.com/ Варакторный диод или варикап-диод. Работа и применение. Характеристики варакторного диода  Характеристики варакторного диода следующие. Эти диоды генерируют значительно меньше шума по сравнению с другими диодами.Стоимость этих диодов также доступна по более низкой и более надежной цене. Эти диоды очень маленькие по размеру и очень легкие. Нет никакой пользы, когда он работает с прямым смещением.

Варикап — Wiki

Операция варикапа. Отверстия синие, электроны красные, зона истощения белая. Электроды находятся вверху и внизу.

Варакторы работают в режиме обратного смещения, поэтому через устройство не протекает постоянный ток. Величина обратного смещения контролирует толщину зоны обеднения и, следовательно, емкость перехода варактора.Обычно толщина обедненной области пропорциональна квадратному корню из приложенного напряжения, а емкость обратно пропорциональна толщине обедненной области. Таким образом, емкость обратно пропорциональна корню квадратному из приложенного напряжения.

Все диоды демонстрируют эту переменную емкость перехода, но варакторы производятся для использования этого эффекта и увеличения вариации емкости.

На рисунке показан пример поперечного сечения варактора с обедняющим слоем, образованным p – n переходом.Этот обедненный слой также может быть выполнен из МОП-диода или диода Шоттки. Это важно в технологиях CMOS и MMIC.

Схема настройки

Обычно использование варикапа в цепи требует подключения его к настроенной цепи, обычно параллельно с любой существующей емкостью или индуктивностью. ^[4] На варикап подается напряжение постоянного тока в качестве обратного смещения для изменения его емкости. Напряжение смещения постоянного тока должно быть заблокировано от попадания в настроенную цепь. Это может быть достигнуто путем размещения блокирующего конденсатора постоянного тока с емкостью, примерно в 100 раз превышающей максимальную емкость диода варикапа, последовательно с ним и путем подачи постоянного тока от источника с высоким импедансом к узлу между катодом варикапа и блокирующим конденсатором, как показано в верхнем левом углу прилагаемой схемы.

Поскольку в варикапе не протекает значительный постоянный ток, номинал резистора, соединяющего его катод обратно с резистором управляющего напряжения постоянного тока, может быть где-то в диапазоне от 22 кОм до 150 кОм, а номинал блокирующего конденсатора находится в диапазоне 5–100 нФ. Иногда в настроенных схемах с очень высокой добротностью катушка индуктивности включается последовательно с резистором, чтобы увеличить полное сопротивление источника управляющего напряжения, чтобы не нагружать настроенную схему и не уменьшать ее добротность.

В другой распространенной конфигурации используются два последовательно соединенных (анод-анод) варикап-диода.(См. Нижнюю левую цепь на схеме.) Второй варикап эффективно заменяет блокирующий конденсатор в первой цепи. Это уменьшает общую емкость и диапазон емкостей наполовину, но имеет преимущество в уменьшении составляющей переменного напряжения на каждом устройстве и имеет симметричное искажение, если составляющая переменного тока имеет достаточную амплитуду для смещения варикапов в прямую проводимость.

При разработке схем настройки с варикапами обычно рекомендуется поддерживать переменную составляющую напряжения на варикапе на минимальном уровне, обычно менее 100 мВ от пика к пику, чтобы предотвратить слишком сильное изменение емкости диода, которое могло бы исказить сигнал и добавить гармоники.

Третья цепь, вверху справа на схеме, использует два последовательно соединенных варикапа и отдельные соединения заземления сигналов постоянного и переменного тока. Заземление постоянного тока показано как традиционный символ заземления, а заземление переменного тока — как открытый треугольник. Разделение заземлений часто выполняется для (i) предотвращения высокочастотного излучения от низкочастотного узла заземления и (ii) предотвращения постоянного тока в узле заземления переменного тока, изменяющего смещение и рабочие точки активных устройств, таких как варикапы и транзисторы.

Эти конфигурации схем довольно распространены в телевизионных тюнерах и радиовещательных AM- и FM-приемниках с электронной настройкой, а также в другом коммуникационном и промышленном оборудовании.Ранние варикап-диоды обычно требовали диапазона обратного напряжения 0–33 В для получения их полных диапазонов емкости, которые все еще были довольно небольшими, примерно 1–10 пФ. Эти типы были и до сих пор широко используются в телевизионных тюнерах, чьи высокие несущие частоты требуют лишь небольших изменений емкости.

Со временем были разработаны варикап-диоды с большим диапазоном емкости, 100–500 пФ, с относительно небольшими изменениями обратного смещения: 0–5 В или 0–12 В. Эти новые устройства позволяют реализовать радиовещательные AM-приемники с электронной настройкой. а также множество других функций, требующих больших изменений емкости на более низких частотах, обычно ниже 10 МГц.Некоторые конструкции считывателей электронных бирок безопасности, используемых в торговых точках, требуют наличия варикапов с высокой емкостью в генераторах, управляемых напряжением.

Телевизионный тюнер диапазона I-III-U австралийского рынка с выделенными варикапами Потребительский радиовещательный тюнер AM-FM с выделенными варикапами

Три устройства с выводами, изображенные в верхней части страницы, как правило, представляют собой два обычных варикапса с катодным соединением в одном корпусе. В потребительском AM / FM-тюнере, изображенном справа, одиночный двухкомпонентный варикап-диод регулирует как полосу пропускания контура резервуара (основной селектор станции), так и гетеродин с одним варикапом для каждого.Это сделано для того, чтобы сохранить

Как работают вакцины | PublicHealth.org

Как работают вакцины

Вакцина тренирует иммунную систему распознавать патогены, будь то вирусы или бактерии, и бороться с ними. Для этого в организм должны быть введены определенные молекулы патогена, чтобы вызвать иммунный ответ.

Эти молекулы называются антигенами, и они присутствуют во всех вирусах и бактериях. Вводя эти антигены в организм, иммунная система может безопасно научиться распознавать их как враждебных захватчиков, вырабатывать антитела и запоминать их на будущее.Если бактерии или вирус снова появятся, иммунная система немедленно распознает антигены и агрессивно атакует задолго до того, как патоген сможет распространиться и вызвать болезнь.

Императив иммунитета стада

Вакцины работают не только на индивидуальном уровне, они защищают целые группы населения. Как только иммунизируется достаточное количество людей, вероятность вспышки болезни становится настолько низкой, что даже люди, не прошедшие вакцинацию, получают пользу. По сути, у бактерии или вируса просто не будет достаточно подходящих хозяев, чтобы закрепиться, и они в конечном итоге полностью вымрут.Это явление называется «коллективным иммунитетом» или «иммунитетом сообщества», и оно позволило полностью искоренить некогда разрушительные болезни без необходимости вакцинации каждого человека.

Это очень важно, потому что всегда будет определенный процент населения, которое не может быть вакцинировано, включая младенцев, маленьких детей, пожилых людей, людей с тяжелой аллергией, беременных женщин или людей с ослабленной иммунной системой. Благодаря коллективному иммунитету эти люди защищены, потому что болезни никогда не имеют возможности распространиться среди населения.

Представители общественного здравоохранения и ученые продолжают изучать коллективный иммунитет и определять ключевые пороговые значения, но ярким примером является страна Гамбия, где уровень вакцинации всего 70% населения был достаточен для полной ликвидации Hib-инфекции.

Однако, если слишком много людей откажутся от вакцинации, коллективный иммунитет может нарушиться, что подвергнет население риску вспышек. Вот почему многие официальные лица и врачи считают повсеместную иммунизацию императивом общественного здравоохранения и винят недавние вспышки болезней в отсутствии вакцинации.

Например, в 1997 году известный медицинский журнал The Lancet опубликовал исследование, в котором утверждалось, что установлена ​​связь между вакциной против кори и аутизмом. В результате в последующие годы родители более миллиона британских детей решили не вакцинировать своих детей. С тех пор исследование было полностью опровергнуто, но количество случаев кори резко возросло — с нескольких десятков в год в 1997 году до более 2000 случаев в 2011 году. Подобные вспышки произошли по всей территории Соединенных Штатов, включая корь и коклюш, с участием врачей. и официальные лица, обвиняющие низкие показатели вакцинации.

Типы вакцин

Ключ к вакцинам — это введение антигенов в организм, не вызывающее одновременного заболевания человека. Ученые разработали несколько способов сделать это, и каждый подход позволяет создать разные типы вакцины.

Живые аттенуированные вакцины: Для этих типов вакцин в организм вводится более слабая бессимптомная форма вируса или бактерий. Поскольку он ослаблен, патоген не будет распространяться и вызывать болезни, но иммунная система все равно научится распознавать свои антигены и научится бороться в будущем.

• Преимущества: Поскольку эти вакцины вводят в организм настоящие живые патогены, они являются отличным моделированием иммунной системы. Таким образом, живые аттенуированные вакцины могут вызвать пожизненный иммунитет всего за одну или две дозы.
• Недостатки: Живые аттенуированные вакцины, поскольку они содержат живые патогены, не вводятся людям с ослабленной иммунной системой, таким как люди, проходящие курс химиотерапии или лечения ВИЧ, поскольку существует риск, что патоген может стать сильнее и вызвать болезнь.Кроме того, эти вакцины необходимо постоянно хранить в холодильнике, чтобы ослабленный патоген не погиб.
• Специальные вакцины:
  • Корь
  • Свинка
  • Краснуха (комбинированная вакцина MMR)
  • Ветряная оспа (ветряная оспа)
  • Грипп (спрей назальный)
  • Ротавирус

Инактивированные вакцины: Для этих вакцин определенный вирус или бактерия уничтожается с помощью тепла или химикатов, а его мертвые клетки попадают в организм.Несмотря на то, что патоген мертв, иммунная система все еще может научиться у своих антигенов, как бороться с его живыми версиями в будущем.

• Преимущества: Эти вакцины можно сушить вымораживанием и легко хранить, поскольку отсутствует риск уничтожения патогена, как в случае с живыми аттенуированными вакцинами. Они также более безопасны, без риска мутации вируса или бактерий обратно в вызывающую болезнь форму.
• Недостатки: Поскольку вирус или бактерия мертвы, это не так точно имитирует реальный объект, как живой ослабленный вирус.Поэтому часто требуется несколько доз и «бустерных инъекций», чтобы научить организм защищаться.
• Специальные вакцины:
  • Полиомиелит (ИПВ)
  • Гепатит А
  • Бешенство

Субъединичные / конъюгированные вакцины: При некоторых заболеваниях ученые могут выделить определенный белок или углевод от патогена, который при введении в организм может тренировать иммунную систему реагировать, не вызывая болезни.

• Преимущества: С этими вакцинами вероятность побочной реакции у пациента намного ниже, поскольку в организм вводится только часть или исходный патоген, а не целиком.
• Недостатки: Идентификация лучших антигенов возбудителя для тренировки иммунной системы и последующее их разделение не всегда возможно. Таким способом можно производить только определенные вакцины.
• Специальные вакцины:
  • Гепатит B
  • Грипп
  • Haemophilus Influenzae типа B (Hib)
  • Коклюш (часть комбинированной иммунизации АКДС)
  • Пневмококковая инфекция
  • Вирус папилломы человека (ВПЧ)
  • Менингококковый

Вакцины против токсинов: Некоторые бактериальные заболевания повреждают организм, выделяя вредные химические вещества или токсины.Что касается этих бактерий, ученые могут «деактивировать» некоторые токсины, используя смесь формальдегида и воды. Эти мертвые токсины затем безопасно вводятся в организм. Иммунная система достаточно хорошо учится на мертвых токсинах, чтобы бороться с живыми токсинами, если они когда-нибудь появятся.

Конъюгированные вакцины: Некоторые бактерии, например бактерии, вызывающие Hib-инфекцию, обладают внешней оболочкой из молекул сахара, которые маскируют их антигены и обманывают молодую иммунную систему. Чтобы обойти эту проблему, ученые могут связать антиген от другого узнаваемого патогена с сахарным покрытием замаскированных бактерий.В результате иммунная система организма учится распознавать сам сладкий камуфляж как вредный и немедленно атакует его и его носителя, если он попадает в организм.

• Конкретные вакцины:
  • Haemophilus Influenzae типа B (Hib)

ДНК-вакцины: Все еще находятся на экспериментальной стадии, ДНК-вакцины не содержат всех ненужных частей бактерий или вирусов и вместо этого содержат лишь инъекцию нескольких частей ДНК патогена.Эти нити ДНК заставят иммунную систему самостоятельно продуцировать антигены для борьбы с патогеном. В результате эти вакцины будут очень эффективными тренировками иммунной системы. Они также дешевы и просты в производстве.

• Специфические вакцины: ДНК-вакцины против гриппа и герпеса в настоящее время проходят этап тестирования на людях.

Рекомбинантные векторные вакцины: Эти экспериментальные вакцины похожи на ДНК-вакцины в том, что они вводят ДНК вредоносного патогена в организм, заставляя иммунную систему вырабатывать антигены и обучаясь выявлять болезнь и бороться с ней.Разница в том, что в этих вакцинах используется аттенуированный или ослабленный вирус или бактерия в качестве пути или вектора для ДНК. По сути, ученые могут взять безвредный патоген, поместить его в ДНК более опасного заболевания и научить организм распознавать и то и другое эффективно и бороться с ними.

• Специфические вакцины. В настоящее время разрабатываются рекомбинантные векторные вакцины против ВИЧ, бешенства и кори.

Последнее обновление: 22 ноября 2019 г.

Вопросы и ответы на собеседовании по оценке (базовый уровень)

В наши дни вам необходимо иметь представление об оценке выше среднего.Забудьте о трех методологиях — вам необходимо понять, как и почему они используются, какие из них дают самые высокие или самые низкие значения, а также иметь в виду некоторые исключения из каждого «правила».

1. Каковы 3 основные методологии оценки?

Сопоставимые компании, прецедентные операции и анализ дисконтированных денежных потоков.

2. Расположите 3 методики оценки в порядке убывания ожидаемого значения.

Вопрос с подвохом — нет рейтинга, который всегда держался бы. В целом, количество прецедентных сделок будет выше, чем у компаний-аналогов из-за контрольной премии, встроенной в приобретения.

Помимо этого, DCF может быть любым, и лучше сказать, что он более изменчив, чем другие методологии. Часто он дает наивысшее значение, но может дать и самое низкое значение в зависимости от ваших предположений.

3.Когда бы вы не использовали DCF при оценке?

Вы не используете DCF, если компания имеет нестабильные или непредсказуемые денежные потоки (технологический или биотехнологический стартап) или когда долг и оборотный капитал играют принципиально иную роль. Например, банки и финансовые учреждения не реинвестируют долги, а оборотный капитал составляет огромную часть их балансовых отчетов, поэтому вы не будете использовать DCF для таких компаний.

4. Какие еще существуют методики оценки?

Другие методологии включают:

• Ликвидационная оценка — оценка активов компании, предполагающая, что они продаются, и последующее вычитание обязательств, чтобы определить, какой капитал, если таковой имеется, получают инвесторы в акционерный капитал

• Стоимость замещения — оценка компании на основе стоимости замены ее активов

• Анализ LBO — Определение того, сколько PE-фирма может заплатить компании за достижение «целевой» IRR, обычно в диапазоне 20-25%

• Сумма частей — оценка каждого подразделения компании отдельно и сложение их вместе в конце

• Анализ премий M&A — анализ сделок M&A и определение премии, которую заплатил каждый покупатель, и ее использование для определения стоимости вашей компании

• Анализ будущей цены акций — прогнозирование цены акций компании на основе коэффициентов P / E сопоставимых компаний публичной компании с последующим ее дисконтированием до ее приведенной стоимости

5.Когда бы вы использовали ликвидационную оценку?

Это наиболее часто встречается в сценариях банкротства и используется, чтобы узнать, получат ли акционеры какой-либо капитал после выплаты долгов компании. Его часто используют, чтобы посоветовать предприятиям, испытывающим трудности, относительно того, что лучше продать активы по отдельности или попробовать продать всю компанию.

6. Когда вы бы использовали «Сумму частей»?

Это чаще всего используется, когда у компании есть совершенно разные, не связанные между собой подразделения — например, такой конгломерат, как General Electric.

Если у вас есть подразделение по производству пластмасс, подразделение телевидения и развлечений, подразделение энергетики, подразделение потребительского финансирования и подразделение технологий, вам не следует использовать один и тот же набор Сопоставимых компаний и Прецедентных сделок для всей компании.

Вместо этого вы должны использовать разные наборы для каждого подразделения, оценивать каждый отдельно, а затем складывать их вместе, чтобы получить комбинированное значение.

7.Когда вы используете LBO-анализ как часть вашей оценки?

Очевидно, вы используете его всякий раз, когда смотрите на выкуп с использованием заемных средств, но он также используется для определения того, сколько может заплатить частная инвестиционная компания, что обычно меньше, чем то, что заплатят компании.

Он часто используется для определения «минимального уровня» возможной оценки компании, на которую вы смотрите.

8. Какие мультипликаторы чаще всего используются при оценке?

Наиболее распространенными мультипликаторами являются EV / Выручка, EV / EBITDA, EV / EBIT, P / E (цена акции / прибыль на акцию) и P / BV (цена акции / балансовая стоимость).

9. Каковы некоторые примеры отраслевых мультипликаторов?

Технологии (Интернет): EV / Уникальные посетители, EV / Просмотры страниц

Розничная торговля / Авиакомпании: EV / EBITDAR (прибыль до уплаты процентов, налогов, амортизации, амортизации и аренды)

Энергия: P / MCFE, P / MCFE / D (MCFE = 1 миллион кубических футов в эквиваленте, MCFE / D = MCFE в день), P / NAV (цена акции / стоимость чистых активов)

Инвестиционные фонды в сфере недвижимости (REIT): Цена / FFO, Цена / AFFO (средства от операций, скорректированные средства от операций)

Технологии и энергия должны быть простыми: вы смотрите на трафик и запасы энергии как на движущие силы, а не на доход или прибыль.

Для розничной торговли / авиалиний вы часто удаляете «Аренда», потому что это большие расходы, которые значительно различаются между разными типами компаний.

Для REIT обычно используется показатель «Средства от операций», который добавляет обратно амортизацию и вычитает прибыль от продажи собственности. Амортизация — это неденежный, но чрезвычайно крупный расход в сфере недвижимости, и предполагается, что прибыль от продажи недвижимости является единовременной, поэтому FFO рассматривается как «нормализованная» картина денежного потока, генерируемого REIT.

10. Когда вы смотрите на отраслевой мультипликатор, такой как EV / Ученые или EV / Подписчики, почему вы используете ценность предприятия, а не стоимость капитала?

Вы используете Enterprise Value, потому что эти ученые или подписчики «доступны» всем инвесторам (как долговым, так и акционерным) в компании. Однако одна и та же логика применима не ко всему — вам нужно продумать множественность и посмотреть, каким инвесторам «доступна» конкретная метрика.

11. Будет ли LBO или DCF давать более высокую оценку?

Технически это может быть любым путем, но в большинстве случаев LBO даст вам более низкую оценку.

Вот самый простой способ подумать об этом: с LBO вы не получаете никакой ценности от денежных потоков компании в период между 1 годом и последним годом — вы оцениваете ее только на основе ее конечной стоимости.

При использовании DCF, напротив, вы принимаете во внимание как промежуточные денежные потоки компании, так и ее конечную стоимость, поэтому значения, как правило, выше.

Примечание. В отличие от DCF, модель LBO сама по себе не дает конкретной оценки. Вместо этого вы устанавливаете желаемый IRR и определяете, сколько вы могли бы заплатить за компанию (оценку) на основе этого.

12. Как бы вы представили эти методики оценки компании или ее инвесторам?

Обычно вы используете диаграмму «футбольного поля», где показываете диапазон оценки, подразумеваемый каждой методологией.Вы всегда показываете диапазон, а не одно конкретное число.

В качестве примера см. Стр. 10 этого документа (оценка, проведенная Credit Suisse для выкупа Sungard Data Systems с привлечением заемных средств в 2005 г.):

Как работает вакцина? (с иллюстрациями)

Вакцины помогают организму заранее подготовиться к борьбе с болезнями и потенциально смертельными заболеваниями. По сути, вакцины позволяют организму заранее определить наличие бактерии, вируса или токсина, что позволяет ему заранее научиться защищаться.Если в организм когда-либо вторгается этот конкретный патоген после того, как вакцина сделала свою работу, иммунная система организма будет готова.

Вакцины можно вводить в виде инъекций в различные участки тела.

Большинство вакцин вводят в виде инъекций или жидкости, которую принимают внутрь.Однако некоторые вакцины вдыхаются в виде аэрозолей или порошков. Большинство вакцин содержат ослабленные или убитые вирусы или бактерии. Другие содержат инактивированные токсины. В своем измененном состоянии патогены вакцины обычно безопасны и не могут вызывать болезнь.

Вакцины также можно вводить перорально.

Когда в кровоток попадает ослабленный или мертвый патоген, B-клетки организма начинают работать. Именно эти клетки отвечают за борьбу с болезнетворными патогенами. Как только B-клетки стимулируются к действию, образуются антитела, и организм вырабатывает иммунитет к определенному патогену. Когда человек получает вакцину и у него развивается иммунитет, он или она обычно защищены на всю жизнь.

Стакан с полисорбатом 80, который входит в состав некоторых вакцин.

Иногда вакцины не обеспечивают пожизненный иммунитет.Например, некоторые вакцины, такие как столбнячная и коклюшная, эффективны только в течение ограниченного периода времени. В таких случаях необходимы ревакцинации для поддержания постоянной защиты вакцины. Эти бустерные дозы вводятся через определенные промежутки времени после первоначальной вакцинации.

Подкожные вакцины вводятся под кожу.

Одна вакцина, вакцина против гриппа, должна вводиться каждый год. Это потому, что существует множество штаммов гриппа. Вакцина, введенная в течение одного года, может обеспечить защиту от определенных штаммов вируса гриппа, но когда в следующем году начнется сезон гриппа, может потребоваться вакцинация против более новых или других штаммов. Кроме того, вакцины против гриппа не обеспечивают защиты на всю жизнь. Уже через год защита может оказаться гораздо менее адекватной.

Вакцины помогают организму бороться с болезнями и смертельными заболеваниями.

Большинство людей рождаются с ограниченным иммунитетом к различным заболеваниям. Этот иммунитет является результатом антител, которые передаются младенцам их матерями. К сожалению, эти антитела способны защищать младенцев только в течение года после рождения. Кроме того, существует множество серьезных заболеваний, от которых младенцы не получают антител от матери. Чтобы защитить людей от младенчества до взрослого возраста, многие вакцины вводятся в первые месяцы жизни.

Вакцины подготавливают организм к защите от вирусов и других патогенов.

No related posts.