TRANZISTOROVÝ VARIKAP

Jednou jsem pro radiokroužek mladých připravoval stavebnice jednoduchého krátkovlnného přijímače a narazil jsem na potřebu ladicích kondenzátorů s malou kapacitou (a jejich cenu).

Prvý nápad byl – použít varikapy. Ale pak můj zrak padl na krabici se směsicí křemíkových tranzistorů vypájených z nejrůznějších elektronických zařízení, a hned bylo jasné – tohle je jednoduchá a levná cesta. Ještě tak zjistit, jakou kapacitu dovede který ten tranzistor odvést. Použil jsem zapojení z následujícího obrázku, a hele, ono to docela vychází. Výsledné hodnoty kapacit jsou v tabulce.

Pozor ale na napájecí napětí, vyšší než +8,2V prorazí přechod Báze – Emitor a je zle.

Viz také http://www.mydarc.de/df8zr/pnp-c-diode.html

Ale doba šla dále. Po nějaké době jsme zkoušeli zase něco jiného. Ach ouvej, tady potřebujeme mnohem větší kapacitu abychom přeladili co největší rozsah kmitočtů, pro poslech KV rozhlasových stanic (mnohé vysílají i v češtině). Tak tady se budeme muset zamyslit trochu hlouběji.

Nápad! Co takhle použít více oněch tranzistorů spojených paralelně? No jasně! Výsledek pokusu vypadal takhle:

Při použití šesti tranzistorů jsme při ladicím napětí mezi + 8V a + 2V získali použitelnou změnu kapacity od 22 do 100 pF,  průběh kapacity viz digram.

Nyní se ještě podíváme na to, jaká je kvalita takového „ladicího kondenzátoru“. Bylo zjištěno, že oscilátor přestal kmitat při nízkém ladicím napětí, takže vznikl předpoklad, že kvalita této "ladící diody" by mohla být příliš nízká. Pro ověření byla dioda připojena k rezonančnímu obvodu. Byly použity dvě hotové cívky na jádrech, jedno jádro bylo feritové s asi 27 uH, druhé jádro z železového prášku (barva žlutá) s 82 uH. Toroidem byla provléknuta smyčka pro připojení signálního generátoru. K hornímu konci laděného obvodu byla připojena snda osciloskopu. K určení kvality rezonančního obvodu byl zaznamenán dolní a horní kmitočet pro pokles napětí 3dB. Z poměru středního kmitočtu k šířce pásma 3dB lze vypočítat kvalitu. Pro srovnání bylo vždy provedeno druhé určení kvality, ve kterém byl rezonanční obvodový kondenzátor nahrazen styroflexovým kondenzátorem o stejné hodnotě. Mělo by se ukázat, zda se příčina nízké kvality nachází ve varikapu. Zde jsou výsledky řady měření:

Feritový toroid při ladicím napětí 6.7 V:

Dolní kmitočet = 2,5 MHz, horní kmitočet = 3,5 MHz, delta f = 1 MHz,  Q = 3 MHz / 1 MHz = 3.

Se styroflexovým kondenzátorem 33 pF bylo naměřeno:

Dolní kmitočet = 2,77 MHz, horní kmitočet 3,4 MHz, Q = 3 MHz / 0,63 = 4,8

Železové jádro při ladicím napětí 9V:

Dolní kmitočet = 1,9 MHz. horní kmitočet = 2,2 MHz, Q = 2,04 / 0,3 = 7

Totéž jádro, ladicí napětí  1V:

Dolní kmitočet = 1,287 MHz. horní kmitočet = 1,544 MHz, Q = 1,4 / 0,6 = 2,33

Totéž jádro, styroflexový kondenzátor C = 33 pF:

Dolní kmitočet = 1,48 MHz. horní kmitočet = 2,14 MHz, Q = 1,48 / 08 = 1,85

V prvém případě je vidět,  že se styroflexovým kondenzátorem je možno docílit vyšší kvality (4,8) místo 3 při použití varikapu.. Při ladicím napětí 6,7 V byla jeho kapacita přibližně 33 pF. Při nízkých kmitočtech je poměrně malý rozdíl mezi skutečným kondenzátorem a varikapem (při použití železového práškového jádra). Lze předpokládat, že toto jádro s cívkou vinutou vodičem CuL o průměru 1 mm má bohužel také dosti nízkou kvalitu.

Kvalita Styroflexových kondenzátorů může být klasifikována jako dostatečně vysoká. Možná že byl rezonanční okruh příliš těsně spojen s generátorem, takže spolehlivé určení kvality bylo omezené. Nicméně srovnání ukazuje, že tranzistorový varikap se nemá za co stydět a je dobře použitelný. Při zapojení ve VFO by měl být použit keramický vazební kondenzátor se záporným teplotním součinitelem. Pak je kladný teplotní součinitel varikapu téměř vyrovnán, takže drift kmitočtu zůstává v tolerovatelných mezích.

Viz také http://www.mydarc.de/df8zr/cdiode.html