3 Polovodičové diódy a obvody s diódami

3 Polovodičové diódy a obvody s diódami Cieľ kapioly: Oboznámiť sa s elekrickými modelmi polovodičových diód pre malý aj veľký signál, a o pre saický (odporový) režim aj pre režim s rýchlo sa meniacimi signálmi. Vysveliť meód zaťažovacej priamky a pomoco nej vysveliť základné obvody s diódami deekor, smerňovač a varovač. Ďalej vysveliť základné aplikácie diód v závernom smere varikapov na ladenie rezonančných obvodov. 3. 1 Modely nezorvačných diód pre veľký signál iódy sú nelineárne elekronické prvky, koré prepúšťajú elekrický prúd len vedy, ak je na ich anóde napäie kladné vzhľadom k kaóde. V opačnom prípade prúd nevedú (pozri obr. 3.1). nes sa v elekronike požívajú predovšekým polovodičové diódy vyvorené pomoco PN priechod v kryšalickom polovodiči ( je o hlavne i - kremík), alebo diódy s priechodom kov - polovodič, korých sa zažíval názov chokyho diódy. echnológi výroby polovodičových diód ani fyzikálny popis ich činnosi na omo miese nebdeme vysveľovať. Pre aplikáci diód v elekronických obvodoch bdeme požívať ich vol-ampérové prípadne vol-colombové charakerisiky. V zriedkavých špeciálnych prípadoch sa môžeme srenúť eše s vákovými diódami, koré boli požívané v prvej polovici 20. soročia dokiaľ ich nevylačili diódy polovodičové. žiočným absrakným prvkom pre vorb modelov reálnych diód a analýz obvodov s nimi je zv. ideálna dióda. Je o nezorvačný prvok, korého V-A charakerisika je znázornená na obr. 3.1. i A K i < 0 > 0 záverný smer 0 priepsný smer Obr. 3.1 Vol-ampérová (V-A) charakerisika ideálnej diódy. Charakerisik reálnej polovodičovej diódy z kremíka na obr. 3.2 môžeme približne nahradiť - aproximovať pomoco roch ideálnych prvkov (,, nap. zdroja s napäím ), zapojených do série. vedený model nazývame iež po časiach lineárny model diódy. V-A charakerisik akého model voria dve úsečky, ak ako je o znázornené na obr. 3.2. vedený yp model je vhodný najmä pre grafické a analyické meódy analýzy obvodov s diódami pracjúcich s veľkým signálom. nes sú ieo meódy vylačované počíačovými programami, koré boli navrhné pre nmerickú počíačovú analýz elekronických obvodov. (s PCE, P PCE aď). 3-1

i A K i i 0. 7V pre i Obr.3.2 Obvodový model nezorvačnej reálnej diódy a odpovedajúca aproximácia jej VA charakerisiky lineárnymi úsekmi. Na základe zjednodšenej fyzikálnej predsavy o činnosi PN priechod boli pre reáln diód vyvorené viaceré maemaické modely - analyické vzťahy, koré viac - menej presne vysihjú reáln V-A charakerisik. Najjednodchším modelom oho yp je zv. Exponenciálna aproximácia VA charakerisiky reálnej diódy (v závernom smere plaí len po prierazné napäie diódy). i = ( e 1) (3.1) V rovnici (3.1) predsavje veličina, pre korú možno z fyzikálnej eórie odvodiť k o = = 26mV pre 300 K. Nakoľko má fyzikálne rozmer napäia a závisí od q eploy, nazývame ho eploným napäím. rhý parameer v rovnici (3.1), je saračný prúd v závernom smere (je o zložiejšia fnkcia eploy a ďalších fyzikálnych a echnologických paramerov) i Obr. 3.3 Exponenciálna V-A charakerisika polovodičovej diódy s PN priechodom (meríko na osiach je lineárne). Ak zobrazíme V-A charakerisik diódy podľa (3.1) do graf, korý má na osi x lineárne meríko a na osi y logarimické (semilogarimické zobrazenie graf) dosaneme priamk, korá má dva paramere (, ). emilogarimické zobrazenie V-A charakerisiky sa dobre hodí práve na experimenálne rčenie paramerov,. V oblasi väčších prúdov však, v prípade reálnych diód, priamka zmenšje sklon. Je o spôsobené paraziným sériovým odporom polovodičového maeriál mimo PN priechod (obr. 3.4) 3-2

i [A] log 10 1 s 10 5 10 9 10 13 oblasť deekcie 0.2 0. 4 smerňovače [ V ] Obr. 3.4 V-A charakerisika reálnej nezorvačnej diódy planá pre široký rozsah prúdov zobrazená v semilogarimickom merík. V exponenciálnom modeli (3.1) možno vplyv sériového odpor diódy vyjadriť presnejšo verzio vzťah v vare: ( i ) / i = ( e 1) (3.2) i + resp. pre plaí: = ln + i eno model diódy ž vysihje V-A charakerisik nezorvačnej diódy s dosaočno presnosťo. Pre analýz obvodov s akými modelmi je však ž porebné požívať výpočovú echnik so špeciálnym sofvérom. 3. 2 Lineárny model diódy pre malý signál Ak napäie na dióde v priepsnom smere 0 obsahje malú sriedavú zložk - signál, môžeme pre eno signál navrhnť nový, zv. malosignálový model diódy. Ak sú naviac zmeny signál dosaočne pomalé oproi zorvačnosi diódy môžeme diód v danom pracovnom bode (P 0 ) dosaočne presne charakerizovať diferenciálnym odporom, alebo vodivosťo. i A K = 0 + i 0 P ( ) 0 0, 0 0 Obr. 3.5 Pracovný bod a diferenciálna vodivosť diódy pre malý signál. iferenciáln vodivosť diódy v priepsnom smere vypočíame z rovn. (3.1) i 1 i g 0 = = e = pre >> (3.3) eda v pracovnom bode P O, kde je posledná nerovnosť splnená plaí : 3-3

O g o = Časejšie pracjeme s diferenciálnym odporom akže v pracovnom bode P 0 plaí: r O = O r = 1 = g i Príklad : pre 0 = 1mA, = 300 K je dif. odpor r 0 = 26Ω pre 0 = 1µA, = 300 K je dif. odpor r 0 = 26kΩ meno pracovného bod diódy (ovládaného napäím na dióde 0 ) môžeme meniť v širokom rozsah diferenciálny odpor diódy pre malý signál. Jednodchá aplikácia ohoo poznak je pre zv elekronické spínanie malého signál pomoco diódového obvod ako je o znázornené na nasledjúcom obrázk. C g C g 50 Ω 10 kω 50 Ω ON OFF + 10V 10V Obr. 3.6 Obvod s diódo pre elekronické vypínanie a zapínanie (ampliúdové kľúčovanie) malého sriedavého napäia (signál). Na obrázk 3.6 sa pracovný bod diódy prepína z priepsného sav (ON) do nepriepsného sav (OFF), kedy je diferenciálna vodivosť diódy nlová (plaňje sa len zv. barierová kapacia PN priechod). ozšírenie kvázilineárneho model diódy v priepsnom režime pre vysoké frekvencie (v oblasi MHz a GHz) je na nasledjúcom obrázk (C je zv. difúzna diferenciálna kapacia diódy pracjúcej v priepsnom smere). r C Obr.3. 7 Model diódy v priepsnom smere pre malý vysokofrekvenčný signál. 3. 3 Grafické riešenie obvodov s diódami de o úloh nájsť riešenie (prúd cez diód a napäie na nej) v obvodoch s diódo, kde sa nevyskyjú zorvačné prvky (cievka, kondenzáor) a za predpoklad, že aj samoná dióda je nezorvačná. (ide o odporovú sieť s diódami). a ohoo predpoklad možno riešiť diódové obvody aj s relaívne rýchlymi zmenami napäia a prúd. Východiskový obvod : 3-4

N N K N N a ) b ) c) Obr 3.8 ákladný obvod s diódo a jeho model (a), podobné obvody s ranzisorom a enerovo diódo sú na obr. b), c). Pre hodnoy napäia v obvode podľa obr. 3. 8 plaí: = + = + N N (3.4) iešením je aká hodnoa prúd P, korá vyhovje súčasne rovnici (3.4) a VA charakerisike diódy. ovnic (3.4) znázorníme preo v ej isej súradnicovej súsave, v akej je zobrazená VA charakerisika diódy súsava, N. pravme rovnic (3.4) na var : 1 = N + (3.5) V rovine, N je o rovnica priamky, y = a x + b, korá má priesečíky a N. = = 1 + N = Obr. 3.9 aťažovacia priamka obvod, jej rovnica a priešečníky s osami napäia a prúd Priesečníky zaťažovacej priamky s osami N, podľa obr.3.9 vypočíame z podmienok N 1 a) = 0 N + = 0 N = b) = 0 1 = 0 N + Keďže, N sú v sérii, je prúd v obvode spoločný a jeho hodno rčje priesečník VA charakerisíky a zaťažovacej priamky. grafickej konšrkcie a z rovnice (3.4) vyplýva okamžie aj rozdelenie napäí v obvode na N a. vedená meóda sa 3-5

dnes požíva hlavne na kvaliaívny rozbor činnosi najrôznejších nelineárných obvodov s diódami, ranzisormi, yrisormi a podobne. Pokiaľ nemáme k dispozícií presnejší nelineárny model prvk pre počíačovú simláci môžeme vedenú meód požiť na približné grafické riešenie z experimenálne zisenými V-A charakerisikami. Ako vidíme neskôr, meóda nie je obmedzená iba na jednosmerné napäie nezávisleho zdroja napäia, ale dá sa požiť pre ľbovoľný časový priebeh oho napäia. = f ( ) N P P (, P P ) N P Obr.3.10 rčenie prúd v nelineárnom obvode grafickým pospom - meódo zaťažovacej priamky. 3.4 iódový smerňovač a deekor. N Obvyklé vyžiie diód v elekronike je v rôznych ypoch smerňovačov pre napájacie zdroje elekronických obvodov a v deekoroch rôznych signálov (deekor je iež smerňovač, obvykle pre informačné alebo pomocné signály, časo aj s malo ampliúdo, korého sa nesledjú jeho výkonové charakerisiky - na srane drhej sa však časo požadje činnosť vo veľmi širokom frekvenčnom pásme frekvencií). Na nasledjúcom obrázk je zapojenie jednocesného diódového smerňovača sriedavého napäia s frekvencio 50 Hz pre jednodchý napájací zdroj. 3-6

s P = P a) sin ( ω ) N 1 : N 2 = sin ( ω ) i [ A] [ V ] [ V ] 0.7V b ) c) Obr. 3.11 a) Jednocesný diódový smerňovač s ransformáorom, b) chéma pre riešenie obvod meódo zaťažovacej priamky, c) Priebehy elekrických veličín. 1 π ω π 2π ω Obr. 3.12 grafické riešenie diódového smerňovača (deekora) pre harmonické napäie (signál). Napäťové pomery na obrázk 3.12 sú ypické skôr pre deekor s relaívne malým napäím (vzhľadom k "veľkosi" kolena V-A charakerisiky diódy v priepsnom smere). ôsledkom malého napäia je silno varovo skreslený priebeh prúd cez zaťažovací odpor - hovoríme, že deekor pracje v nelineárnom režime. Ak je ampliúda smerňovaného napäia, alebo signál omnoho väčšia ako ováracie napäie diódy (pre i diódy je ováracie napäie cca 0,7V) môžeme požiť meodik model ideálnej diódy, ak ako je o naznačené na obr. 3.13. Aplikácio 3-7

osaných dvoch obrázkov (3.12, 3.13) prídeme ľahko k záver, že implzy prúd cez diód majú rovnaký var ako implzy smerňovaného napäia (dôkaz nech si láskavo robí čiaeľ sám). oo je ypická siácia pre obvod podľa obr.3.11 s vyšším napäím, alebo v deekoroch, korým hovoríme časo aj lineárne deekory s malým nelineárným skreslením. 0 π 2π ω Obr.3.13 Požiie ideálnej diódy pre smerňovač (deekor) s veľko ampliúdo. akéo deekory sa požívajú napríklad v rádiových prijímačoch pre demodláci ampliúdovo modlovaného signál (AM). iácia sa zásadne zmení, ak pripojíme k zaťažovaciem rezisor kondenzáor s veľko kapacio. reba si však jasne vedomiť, že každý smerňovač, či deekor (lineárny alebo nelineárny) vyžíva pre svojú činnosť nelineari diódy. 3.5 iódové varovače signálov Pracjú s veľkým signálom (ideálna dióda) a obvykle nevažjeme ich zorvačnosť. Medzi základné varovače signálov paria zv. obmedzovacie obvody s diódami. lúžia na nelineárn úprav rôznych informačných aj pomocných signálov. Niekoré kážky sú vedené na obr. 3.14. 0 i o i o i o i, o i i, o i i, o i Obr.3.14 Niekoré kážky varovačov veľkého signál s diódami Úloha na vlasné riešenie: Preskúmaje graficko meódo zaťažovacej priamky aké ypické siácie môž nasať v obvode podľa obr. 3.15 ak požijeme ako nelineárny prvok špeciálne konšrovanú diód (nelová, alebo Esakiho dióda) s V-A charakerisiko, korá vykazje v isej časi záporný diferenciálny odpor. 3-8

Obr. 3.15 ezisor v sérii s nelovo diódo ako špeciálny varovací obvod. 3.6 ióda v smerňovačoch napäia pre napájacie zdroje Jednocesný (jednofázový) smerňovač. ákladné zapojenie jednocesného smerňovača pre napájací zdroj so sieťovým ransformáorom je na nasl. obrázk. N 1 : N 2 o P o Obr. 3.16 Jednocesný smerňovač bez filra. = 20ms Pre sekndárne napäie ransformáora plaí známy vzťah: N2 = P. N1 Ak zanedbáme ováracie napäie diódy a jej sériový odpor bde priebeh napäia na zaťažovacom odpore v kladných polvlnách sekndárneho napäia prakicky oožný s napäím. ak ako je o vidno na obr. 3.16. ôležio oázko v prípade smerňovačov je dimenzovanie paramerov požiej diódy. V vedenom obvode je o jednodchá úloha. V priepsnom save ečie diódo maximálny prúd s veľkosťo max = /. eno prúd msí dióda vydržať v implznom režime s rčio rezervo, korá je daná podľa skúsenosi a požadovanej spoľahlivosi v dlhodobej prevádzke. Ďaľším paramerom diódy, korý msíme konrolovať je maximálne napäie na dióde v závernom smere - v omo prípade je o evidenne hodnoa, korá predsavje špičkovú hodno napäia. Oázk epelného dimenzovania diódy ponecháme zaiaľ srano, ale v praxi msíme riešiť aj problém odvod epla z diódy, hlavne pri väčších prúdoch. áo úloha nemsí byť jednodchá. Ak sa jej riešenie zanedbá, môže zvýšená eploa PN priechod podsane znížiť živonosť požiej diódy. Elekronické obvody s nedosaočne riešeným odvodom epla sa vyznačjú vo všeobecnosi zvýšeno inenzio porúch v prevádzke. vojcesný smerňovač s deleným sekndárným viním ransformáora. Na zväčšenie srednej hodnoy smerneného prúd sa požíva zv. dvojcesné, alebo dvojfázové smernenie podľa obr. 3.17. 3-9

i o P o = 20ms Obr. 3.17 vojcesný smerňovač s dvojiým, resp. deleným sekndárnym viním. de vlasne o dva doplňjúce sa jednocesné smerňovače, z korých každý pracje len počas jednej polperiódy napäia. Ďaľším eše časejšie požívaným zapojením dvojcesného smerňovača je mosíkový (Graezov) smerňovač. 1 2 o P 3 4 o = 20ms Obr. 3.18 Mosíkový (Graezov) dvocesný smerňovač. Činnosť smerňovača je založená na om, že pre každú polperiód napäia sú v sérii s odporom vždy dve diódy. Pre polari napäia podľa obr. 3.18 sú vodivé diódy 2, 3. Pri opačnej polarie napäia zas vedú prúd cez rovnakým smerom diódy 4, 1. Výhody mosíkoveho smerňovača oproi dvojdiódovém smerňovač: - menší a jednodchší ransformáor (úspora medi na sekndárne vinie) - neprejaví sa nesymeria sek. vinia - polovičné napäie na diódach v závernom smere (menšie napäťové namáhanie) Nevýhody : - väčší poče diód (dnes nepodsané diódový mosík sa vyrába ako jeden O čip) - väčší úbyok napäia na diódach v priepsnom smere - väčšie oeplenie smerňovacieho obvod (sú zapojené vždy dve diódy v sérii). Plzjúce napäie na záťaži v jednocesnom, resp. dvojcesnom smerňovači má neprijaeľne veľkú sriedavú zložk, preo sa prakicky v každom akomo smerňovači pridáva dolnopriepsný filer na polačenie všekých nežiadúcich frekvenčných zložiek napäia. ieo filre môž byť rôzne zložié, ale obvykle ž sačí pripojenie zv. filračného kondenzáora C paralelne k - základný kapaciný filer v smerňovači. Jeho činnosť je jednodchá a vyžíva sa schopnosť kondenzáora akmlovať náboj počas inerval, kedy je dióda ovorená a odovzdávať ho do záťaže keď je smerňovacia dióda nevodivá. 3-10

i nab p p = p sin ( ω ) i vyb C = 20ms i d Obr. 3.19 Jednocesný smerňovač s kapaciným filrom, priebeh prúd cez diód a napäia na zdroji a záťaži. Presné - exakné riešenie časovej závislosi z () si vyžadje riešiť nelineárn diferenciáln rovnic, čo nie je v analyickej forme vo všeobecnosi jednodché. Preo sa na riešenie požíva bď presná nmerická simlácia (PCE, MC aď), alebo zjednodšený posp pre rčenie paramerov napäia z (). robené zjednodšenie je vidno z obr. 3.20. p C z z max min z C z 2 = 20ms = 20ms z 2 Obr. 3.20 jednodšený priebeh napäia z () v jednocesnom smerňovači s kapaciným filrom vhodný pre analyickývýpoče. Pri omo zjednodšenom pospe sme zanedbali časový inerval, kedy je dióda ovorená (vyhli sme sa riešeni nelineárnej diferenciálnej rovnice pre časový inerval nabíjania kondenzáora). V čase vybíjania (keď sú diódy nevodivé) plaí pre vybíjanie kondenzáora cez rezisor známy exponenciálny vzťah. z min. τ z z maxe = (3.6) kde τ z = zc z (3.7) je časová konšana vybíjacieho obvod. Ak nebdeme važovať veľmi veľký rozdiel medzi zmin, zmax môžeme požiť na približné vyjadrenie exponenciálnej fnkcie len prvé dva členy mocninového rad (3.8). 2 3 x x exp( x) = 1 x + +... (3.8) 2 3 Po ejo úprave dosaneme pre zmin vzťah: z min = z max 1 (3.9) zc z oo je veľmi jednodchý a žiočný vzťah, korý rčje súvislosť medzi špičkovo zložko zvlnenia smerneného napäia a časovo konšano kapaciného filra. Vyplýva z neho návod na návrh kapaciy filračného kondenzáora ak poznáme zaťažovací odpor zdroja (prúdový odber do záťaže ) a zvolíme si hodno zvlnenia z (peak o peak ripple). rovnice (3.9) získame priamo vedenú súvislosť. 3-11

= = z z max z min z max C (3.10) oho vzťah môžeme pre zvolené hodnoy z a z vypočíať hodno filračného kondenzáora C z. Pre jednosmernú zložk zjs ako filrovaného smerneného napäia plaí vzťah: z zjs = z max 2 (3.11) V ejo súvislosi môžeme definovať činieľ filrácie ako pomer zef r =, kde pre zef plaí podľa definície vzťah: ( τ ) dτ zef 1 2 = z (3.12) 2 = 1 z 2 z dosaneme po vykonaní naznačenej inegrácie hodno: ze = 2 3 z Požiím vzťah pre časový priebeh zvlnenia podľa obr. 3.20 () 3.7 Počíačový model diódy Pre poreby počíačovej simlácie (Micro Cap, PCE a pod.) boli v simlačných programoch implemenované analyické modely diód, koré vychádzajú z ž spomínaného exponenciálneho vyjadrenia V-A charakerisiky. 0 zjs N = ( e 1) -priepsný smer, > 0 kde k o = 26mV / 300 K - eploné napäie q = - saračný prúd (yp 10-13 10-14 A) N - emisný koeficien (defal = 1) - sériový ohmický odpor diódy Pre záverný smer plaí : ( + BV ) = BV e, < 0 kde B V > 0 napäie prieraz v závernom smere BV - prúd v závernom smere pri napäi prieraz B V Kapacia v závernom smere - barierová kapacia : C JO =, < 0 M ( 1 C J ) 3-12

Kapacia v priepsnom smere (difúzna): C = JO C 1 FC ( 1 + M ) + M ( 1+ M ) ( 1 FC ) Kde - poenciál PN priechod CJO J - kapacia PN priechod pri nlovom napäí M - koeficien srmosi priechod FC - koeficien pre priepsný smer [forward bias depleion coeficien] Pre závislosť saračného prúd od eploy a ďalších paramerov plaí: J ( ) = ( ) NOM X N e EG NOM NV NOM 3.8 Varikap a jeho aplikácie v elekronických obvodoch Ak je PN priechod dióda polarizovaný priloženým vonkajším napäím do nevodivého sav, ečie ním iba veľmi malý saračný prúd s. eno prúd je pre napäia zhrba do 30 V prakicky konšanný PN priechod je nevodivý vypný. oo plaí pre saický sav. Ak sa však napäie v závernom smere mení rýchlo v čase, ečie cez PN priechod sriedavá zložka prúd. PN priechod sa správa ako kondenzáor s kapacio závislo od polarizačného napäia. áo kapacia sa nazýva bariérová kapacia a diódy, koré sú úmyselne konšrované ak, aby mali veľkú bariérovú kapaci nazývame varikapmi (variable capacior). ú o veľmi žiočné prvky, koré sa požívajú hlavne na prelaďovanie rezonančných obvodov vo filroch, selekívnych zosilňovačoch a osciláoroch. OPN P N Obr. 3.21 PN priechod polarizovaný záverne a schémaická značka varikap. OPN oblasť priesorového nepohyblivého náboja V eórii PN priechod bol pre bariérovú kapaci varikap odvodený jednodchý vzťah: CJO C j ( ) = > 0 (3.13) M 1 + J J - difúzne napäie napäie bariery v OPN C - diferenciálna kapacia varikap pri nlovom napäí pripojenom na PN priechod JO 3-13

M - koeficien charakerizjúci srmosť zmeny poenciál v OPN, je závislý od echnologického posp pri výrobe varikap. (M sa pohybje v rozsah 1/3 až 2, väčšie hodnoy M predsavjú srmší priechod). C j - bariérová kapacia PN priechod (Jncion Capaciy) ( ) Na obrázk 3.22 je kážka oho, ako môže vzťah 3.13 vysihnúť experimenálne zmerané hodnoy kapaciy varikap KB 105. vedená siácia plaí pre nasledovné paramere aprox. vzťah: C M JO J = 19.8 pf = 2.846V = 0.986 iferenciálna kapacia varikap KB105 25 Cj [pf] 20 15 10 merané aproximovane 5 0 0 5 10 15 20 25 30 [V] Obr. 3.22 Meraná a aproximovaná závislosť kapaciy varikap KB105 od veľkosi záverného napäia.(merané hodnoy-označené krúžkom, hodnoy vypočíané z aproximačného vzťah-označené rojholníčkom) Pre správn činnosť varikap je dôležié, aby sriedavá zložka napäia bola malá voči jednosmernej zložke. Ak oo nie je dodržané, poom je kapacia varikap Cj závislá aj od sriedavej zložky signál, a o je nežiadúce. charakerisiky varikap vyplýva, že pre veľkú hodno môže byť primerane väčšia aj hodnoa sriedavého napäia. ôsledkom príliš veľkej sriedavej zložky napäia na varikape je vznik vyšších harmonických zložiek sriedavého prúd cez varikap. Varikapy sa najčasejšie požívajú na prelaďovanie vysokofrekvenčných rezonančných obvodov pomoco ladiaceho napäia zv.elekronické ladenie požívané napr. v rozhlasových a elevíznych prijímačoch. varikapy nahradili klasické mechanické ladiace kondenzáory s premenno kapacio. ákladné zapojenie rezonančného obvod ladeného pomoco varikap je na nasledjúcom obrázk. 3-14

C j C f C L Obr. 3.23 ákladné zapojenie varikap v rezonančnom obvode pre prelaďovanie jeho rezonančnej frekvencie Ak má kondenzáor C f veľmi veľkú kapaci (j frekvenci rez.obvod plaí vzťah: f r ( ) 1 = 2π L C ( + C ( )) j C >> C ), poom pre rezonančnú f j (3.14) Ak vynesieme vedenú závislosť rez. frevencie od ladiaceho napäia do graf, získame zv. ladiac charakerisik rezonančného obvod prelaďovaného varikapom. Ak má signál väčši ampliúd napäia na rezonančnom obvode je vhodné požiť zv. proiakne zapojené varikapy podľa nasledjúceho obrázk. odd C j C j C j C j C L Obr. 3.24 Proiakné (dvojčinné) zapojenie varikapov v rezonančnom obvode vhodné pre väčšie sriedavé napäie oo zapojenie sa správa ako lineárny obvod pre väčší rozsah ampliúd signál. ochádza k isej kompenzácii nelineariy jedného varikap drhým. vedená výhoda je zaplaená požiím viacerých varikapov. Ak chceme dosiahnť rovnakú ladiac charakerisik ako v predošlom prípade msíme požiť namieso jedného varikap šyri (alebo požijeme dva proiakne zapojené varikapy s dvojnásobno kapacio). Keďže varikapy sú z hľadiska signál na rezonančnom obvode zapojené do série, je v ich spoločnom bode polovičné sriedavé napäie, a preo msíme eno bod oddeliť od zdroja ladiaceho napäia pomoco dosaočne veľkého oddeľovacieho rezisora odd, korý nespôsobí príliš veľký pokles kvaliy rezonančného obvod. Na obrázk 3.25 je ako príklad znázornená sieť rezonančných charakerisík obvod podľa 3.23 vypočíaná na počíači pre nasledovné hodnoy paramerov obvod: Varikap C j0 =100pF, J =0.7V, M=0.5, dolaďovací kondenzáor C =0pF, cievka L=100µH s paralelným sraovým odporom p =100kΩ, oddeľovací kondenzáor C f =10nF, oddeľovací rezisor dd =100kΩ, ladiace napäie sa mení v rozsah 1V až 5V 3-15

10 0 = 0V 1V 2V 3V 4V 5V Prenos [db] -10-20 =-1V -30-40 -50 1,0M 1,5M 2,0M 2,5M 3,0M f [ Hz ] Obr. 3.25 kážka počíačovej simlácie frekvenčných charakerisík paralelného rezonančného obvod prelaďovaného varikapom podľa obr. 3.23 obrázk je vidieť, že charakerisika rezonančného obvod pre ladiace napäie -1V (varikap je ž polarizovaný v priepsnom smere) má nápadne väčši šírk pásma (nižši kvali rezonančného obvod) spôsobenú vodivosťo diódy v priepsnom smere. oho dôvod sa všeobecne odporúča požívať varikap polarizovaný ladiacím napäím len v nepriepsnom smere. Lieraúra k kapiole 3 [1] Anognei P., Massobrio G.:emicondcor device modeling wih PCE [2] Vobecký J.,áhlava V. :Elekronika, sočásky a obvody, princípy a příklady. GAA 2000 3-16