Конденсаторы переменной ёмкости. Часть 2.



В предыдущей части данной статьи я начал рассказывать Вам об особом типе конденстаторов - конденсаторах переменной ёмкости. Рассмотрев подробно конденсаторы переменной ёмкости с механическим управлением ёмкостью перейдём к расмотрению подстроечных конденсаторов с механическим управлением ёмкостью. Итак, начнём!


Подстроечные конденсаторы.


Подстроечные конденсаторы — это конденсаторы, у которых емкость может быть изменена в процессе настройки радиоустройства на заводе, а затем фиксируются и конденсаторы в дальнейшем работают уже как конденсаторы постоянной емкости.

Конденсаторы подстроечные с воздушным диэлектриком изготовляют плоские и цилиндрические. Конденсаторы плоские находят более широкое распространение, чем цилиндрические.

Конденсаторы этого типа представляют собой миниатюрные конденсаторы переменной емкости плоского многопластинчатого типа (микроконденсаторы) со стопорным устройством и радиусом ротора 10 мм, зазор между пластинами — до 0,25 мм. Изготовляют их в трех вариантах: прямоемкостный обычный конденсатор с углом поворота 180 градусов; конденсатор типа «бабочка» с углом поворота 90 градусов для подстройки высокочастотных контуров в диапазоне УКВ и дециметровых волн; дифференциальный конденсатор.

Воздушные подстроечные конденсаторы обладают высокими электрическими свойствами, и их подключение к контуру для выравнивания начальной емкости не вызывает заметного ухудшения добротности и стабильности контура. Однако они относительно дороги и имеют увеличенный удельный объем, что часто заставляет заменять их подстроечными конденсаторами с твердым диэлектриком, особенно когда нужна увеличенная емкость.

Конденсаторы подстроенные с твердым диэлектриком широко применяются в колебательных контурах, частота которых должна быть тождественной с частотой других контуров схемы, а величины составляющих контур элементов (индуктивности и емкости) не могут быть равными из за неизбежных неточностей изготовления. Включение подстроечного конденсатора параллельно основным конденсаторам контура дает возможность достаточно точно настроить в резонанс несколько контуров.

Конденсаторы КПК.

Иногда конденсаторы подстроечного типа используют в качестве конденсаторов переменной емкости в тех случаях, когда величина максимальной ёмкости меньше 50 пФ и к характеру изменения емкости в зависимости от угла поворота ие предъявляется особых требований.

Подстроечные конденсаторы имеют разнообразные конструктивные формы и изготовляются как плоского, так и цилиндрического (трубчатого) типа. Наиболее распространенная конструкция КПК состоит из двух керамических частей: неподвижного статора и подвижного диска — ротора, последний прикреплен к статору при помощи оси (рисунок 1).

На ротор и статор методом вжигания нанесены серебряные обклатки, имеющие форму сектора. Диэлектриком между обкладками служит керамический материал ротора. Выводы от обкладок выполнены в виде контактных лепестков, предназначенных для припайки к ним внешних монтажных проводов.

Конденсатор КПК-1.

Вращая отверткой ротор, можно изменять взаимное положение секторных обкладок, а следовательно, и емкость конденсаторов.

Емкость конденсатора будет максимальной в том случае, когда при настройке серебряный сектор или капля припоя на роторе будут расположены против контактного вывода на статоре, и минимальной, если ротор повернут на 180 градусов относительно указанного положения максимума.

У подстроечных конденсаторов КПК после непродолжительной эксплуатации серебряные покрытия пластины статора стираются и пределы регулировки изменяются. Это обстоятельство необходимо принимать во внимание при их использовании в качестве конденсаторов настройки приемников на транзисторах.

Конденсатор КПК-5.

По техническим условиям на конденсаторы КПК допускается фактическое значение минимальной емкости неограниченно меньше, а фактическое значение максимальной емкости неограниченно больше обозначенных на них номинальных значений.

Емкость конденсаторов КПК недостаточно стабильна во времени, главным образом из-за изменений воздушного зазора между статором и ротором. Этот зазор делает их также невлагостойкими.

При монтаже ротор подстроечных конденсаторов нужно соединять с шасси или с точкой схемы, имеющей меньший потенциал.

Конденсатор КПК-М.

Конденсаторы КПК-1 (рисунок 2) имеют роторы диаметром около 18 мм, а остальные — около 33 мм. У КПК-5 (рисунок 3) есть регулировочный винт, непосредственно соединенный с роторной обкладкой конденсатора. Для крепежа КПК имеют отверстия (одно или два) для винтов или других крепежных деталей.

Конденсаторы керамические подстроечные малогабаритные КПК-М (рисунок 4) предназначены для работы в аппаратуре при эффективном значении напряжения высокой частоты до 250 в или постоянном напряжении до 350 в. Конденсаторы КПК-МН предназначены для навесного монтажа, а КПК-МП — для печатного.

Конденсатор КВК.

К подстроечным конденсаторам цилиндрического типа относятся КПК-Т и КВК (рисунок 5). У конденсатора КПК-Т изменение емкости достигается перемещением плунжера в керамической трубке. Конденсатор КВК (воздушно-керамический) трубчатый, состоит из посеребренной внутри керамической трубки (статора) и передвигающегося внутри нее металлического винта (ротора). Выпускается двух видов — КВК-2 и КВК-3.

Кроме конденсаторов с механическим управлением ёмкостью существуют так же конденсаторы с электрическим управлением ёмкостью. К ним относятся варикапы и вариконды. Рассмотрим данные конденсаторы подробнее.


Конденсаторы с электрически управляемой ёмкостью.


Нелинейные конденсаторы (вариконды) — это конденсаторы с диэлектриком из специального керамического материала. Для изменения емкости таких конденсаторов используют зависимость диэлектрической проницаемости от напряженности электрического поля. В данном случае в зависимости от диапазона переменного напряжения можно получать как увеличение, так и уменьшение емкости конденсатора с увеличением напряжения. Емкость таких конденсаторов под воздействием приложенного к ним переменного напряжения может изменяться в 4-6 раз. Номинальное значение емкости вариконда определяется при напряжении 5 В и частоте 50 Гц.

Добавочные возможности управления емкостью получаются при наложении постоянной составляющей напряжения на переменное напряжение, воздействующее на конденсатор. Благодаря большой величине диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрические конденсаторы имеют большие значения емкости при малых размерах и высокий верхний предел максимальной ёмкости.

Однако вариконды имеют значительные недостатки, которые обычно не позволяют заменять ими воздушные конденсаторы: сильная зависимость диэлектрической проницаемости от температуры, недостаточная её стабильность, а следовательно, нестабильность емкости, которая недопустима в большинстве контуров. Большие потери в сегнетокерамических материалах дают резкое снижение добротности контура с варикондом.

Первые представители нелинейных конденсаторов — вариконды ВК1. Конструктивно вариконды оформлены в виде дисков с двумя широкими плоскими выводами и по внешнему виду напоминают дисковые керамические конденсаторы. Для защиты их от влаги и загрязнения наружную поверхность элементов покрывают красным лаком. Для обозначения материала вариконда ВК1 у одного из выводов наносят маркировку в виде голубой точки. Имеются вариконды следующих видов: ВК1-1, ВК1-2, ВК1-3, ВК1-4 и ВК1-М.

Вариконд ВК2-4.

Малогабаритные вариконды BK1-M для побышения прочности и удобства монтажа помещают в специальный пластмассовый держатель с запрессованными в нем выводами.

Несмотря на ряд указанных недостатков, вариконды уже находят себе применение для различных целей: разработаны диэлектрические усилители сигналов звуковой частоты, усилители мощности с выходной мощностью до 10—20 Вт; предложены схемы для дистанционной настройки контуров и для частотной модуляции; применяются они также в умножителях частоты, стабилизаторах напряжения, генераторах импульсов и др.

На рисунке 6 предствлен внешний вид вариконда ВК2-4.

Варикап — это специально сконструированный диод, емкость которого можно менять в широких пределах. Для изменения емкости полупроводниковых конденсаторов используют зависимость толщины запорного слоя, применяемого в качестве диэлектрика, от напряжения. При увеличении напряжения, приложенного к запорному слою в запирающем направлении, толщина этого слоя увеличивается, т. е. при увеличении напряжения в этом случае получаем только снижение емкости.

Варикап КВ106Б.

Для изготовления полупроводниковых конденсаторов применяют кремний и германий. Так как диэлектрическая проницаемость у этих полупроводников невелика, то максимальная ёмкость у них меньше, чем у варикондов, и не превышает десятков пикофарад, реже достигает нескольких сотен. Хотя варикапы уступают варикондам по величине номинальной ёмкости, они имеют улучшенную стабильность емкости, повышенную добротность, резко сниженные размеры и массу, повышенную надежность — все это позволяет ставить вопрос об их применении для замены воздушных конденсаторов переменной емкости в малогабаритной аппаратуре.

Основной параметр варикапа — номинальная емкость при номинальном напряжении смещения, равном 4 В. Емкость характеризуется также добротностью, которая определяется как отношение реактивного сопротивления к полному сопротивлению потерь диода при напряжении смещения равном 4 В на частоте 50 МГц.

Варикап КВ104.

Коэффициент перекрытия по емкости - отношение номинальной емкости варикапа к его наименьшей емкости. Наименьшая емкость варикапа — емкость варикапа при наибольшем напряжении смещения. Стабильность работы варикапа характеризуется температурным коэффициентом емкости (ТКЕ) и температурным коэффициентом добротности (ТКД).

Основное прменение кремниевых варикапов — перестройка резонансной частоты контура в схемах АПЧ, ЧМ, параметрических усилителях, в схемах модуляции частоты и т.д.

На рисунках 7, 8 показан внешний вид варикапов КВ106Б и КВ104.


Список использованной литературы


1. Конденсаторы. Справочник. Михайлов И.В., Пропошин А.И., 1965 год (Массовая радиобиблиотека №0573).



Поиск по сайту