Основы электроники. Часть 4: Обратное смещение PN-перехода.

Теперь, когда мы понимаем, что PN-переход с обратным смещением ведет себя как переменный конденсатор, мы можем увидеть одно из его важнейших практических применений: генератор, управляемый напряжением, или ГУН. В центре этого слайда находится простая схема генератора, состоящая из индуктора L и варикапного диода, выполняющего функцию конденсатора C. Вместе они образуют то, что мы называем LC-резонансным контуром. Собственная частота колебаний определяется формулой: f 0 = 2π LC 1 Это уравнение показывает, что частота колебаний зависит как от индуктивности, так и от емкости. В большинстве практических схем ГУН индуктор фиксирован, а емкость изменяется с помощью варикапного диода. Варикап смещается в обратном направлении с помощью управляющего напряжения V R . При увеличении обратного смещения область истощения расширяется. Более широкая обедненная область означает увеличение эффективного расстояния между пластинами конденсатора. Поскольку емкость обратно пропорциональна расстоянию, она уменьшается. Таким образом, по мере изменения V R емкость C изменяется. А при изменении C изменяется и частота генератора. Это ключевая идея генератора, управляемого напряжением: мы используем напряжение для управления частотой. Теперь рассмотрим, где эта идея используется на практике. Во-первых, при настройке радио- и телесигналов генератор, управляемый напряжением (ГУН), позволяет приемнику выбирать различные каналы. Регулируя управляющее напряжение, частота генератора изменяется до тех пор, пока не совпадет с желаемой частотой станции или канала. Во-вторых, в фазовых автоподстройках частоты и синтезаторах частоты ГУН используются для генерации точных и стабильных частот. Это очень важно в системах связи, микропроцессорах, мобильных телефонах и радиочастотных схемах. В-третьих, в модуляции FM и FSK информационный сигнал изменяет управляющее напряжение. При изменении напряжения частота генератора смещается. Это изменение частоты затем используется для передачи информации. В-четвертых, в генераторах сигналов и схемах развертки генератор управляемый напряжением (ГУН) может генерировать широкий диапазон частот. Это полезно в лабораториях при тестировании фильтров, усилителей, антенн и схем связи. В-пятых, в беспроводных приемопередатчиках ГУН помогают генерировать перестраиваемые несущие частоты. Это позволяет устройствам работать на разных радиочастотных каналах, например, в мобильной связи, Wi-Fi и других беспроводных системах. Наконец, в радарах и измерительной технике ГУН используются для развертки частот и обнаружения объектов или измерения расстояния. Контролируемым образом изменяя частоту генератора, система может выполнять измерения и определение расстояния. Таким образом, главный вывод из этого слайда таков: Варикапный диод преобразует управляющее напряжение в изменение емкости, а генератор преобразует это изменение емкости в изменение частоты. Именно поэтому варикапный диод очень полезен в перестраиваемых радиочастотных и коммуникационных схемах.