Date post: | 28-Oct-2015 |
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Laboratorio 5Varicap y Osciladores
UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DEL CONO SUR DE LIMA – UNTECS
NOMBRES Y APELLIDOS:
COYLLO SOLIS, CLAUDIA STEFANNY
PROFESOR:
ING. OSCAR DALL’ORTO GATES
CODIGO:
2009100153
PRACTICA DE LABORATORIO DIODO VARICAP O VARACTOR
I. OBJETIVO
Mostrar la capacitancia variable de un diodo varactor
Medir el rango de sintonización de un amplificador de RF sintonizado por
varactor
II. MARCO TEORICO
El diodo de capacidad variable o Varactor (Varicap) es un tipo de diodo que basa
su funcionamiento en el fenómeno que hace que la anchura de la barrera de
potencial en una unión PN varíe en función de la tensión inversa aplicada entre
sus extremos.
Funcionamiento
El diodo de capacidad variable o Varactor (Varicap) es un tipo de diodo que basa su funcionamiento en el fenómeno que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unión PN varíe en función de la tensión inversa aplicada entre sus extremos. Al aumentar dicha tensión, aumenta la anchura de esa barrera, disminuyendo así la capacidad del diodo. De este modo se obtiene un condensado variable controlado por tensión. Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500 pF. La tensión inversa mínima tiene que ser de 1 V.
La capacidad formada en extremos de la unión PN puede resultar de suma utilidad cuando, al contrario de lo que ocurre con los diodos de RF, se busca precisamente utilizar dicha capacidad en provecho del circuito en el cual está situado el diodo.
Al polarizar un diodo de forma directa se observa que, además de las zonas constitutivas de la capacidad buscada, aparece en paralelo con ellas una resistencia de muy bajo valor óhmico, lo que conforma un condensador de elevadas pérdidas. Sin embargo, si polarizamos el mismo en sentido inverso la resistencia paralelo que aparece es de un valor muy alto, lo cual hace que el diodo se pueda comportar como un condensador con muy bajas pérdidas. Si aumentamos la tensión de polarización inversa las capas de carga del diodo se espacian lo suficiente para que el efecto se asemeje a una disminución de la capacidad del hipotético condensador (similar al efecto producido al distanciar las placas de un condensador estándar).
La capacitancia es función de la tensión aplicada al diodo. Si la tensión aplicada al diodo aumenta la capacitancia disminuye, Si la tensión disminuye la capacitancia aumenta.
Aplicación
La utilización más solicitada para este tipo de diodos suele ser la de sustituir a complejos sistemas mecánicos de condensador variable en etapas de sintonía en todo tipo de equipos de emisión y recepción.
Ejemplo, cuando se actúa en la sintonía de un viejo receptor de radio se está variando (mecánicamente) el eje del condensador variable que incorpora éste en su etapa de sintonía; pero si, por el contrario, se actúa sobre la ruedecilla o, más comúnmente, sobre el botón (pulsador) de sintonía del receptor de TV a color lo que se está haciendo es variar la tensión de polarización inversa de un diodo varicap contenido en el módulo sintonizador del equipo.
Curva característica y simbología
Su modo de operación depende de la capacitancia que existe en la unión P-N cuando el elemento está polarizado inversamente. En condiciones de polarización inversa, se estableció que hay una región sin carga en cualquiera de los lados de la unión que en conjunto forman la región de agotamiento y definen su ancho Wd. La capacitancia de transición (CT) establecida por la región sin carga se determina mediante:
CT = E (A/Wd) donde E es la permitibilidad de los materiales semiconductores, A es el área de la unión P-N y Wd el ancho de la región de agotamiento.
Conforme aumenta el potencial de polarización inversa, se incrementa el ancho de la región de agotamiento, lo que a su vez reduce la capacitancia de transición. El pico inicial declina en CT con el aumento de la polarización inversa. El intervalo normal de VR para [diodo]s varicap se limita aproximadamente 20V. En términos de la polarización inversa aplicada, la capacitancia de transición se determina en forma aproximada mediante: CT = K / (VT + VR)n
dónde:
K = constante determinada por el material semiconductor y la técnica de construcción.
VT = potencial en la curva según se definió en la sección VR = magnitud del potencial de polarización inversa aplicado
n = ½ para uniones de aleación y 1/3 para uniones de difusión
III. COMPONENTES A UTILIZAR:
Fuente de alimentación de 0 – 15 VDC
Multímetro
Osciloscopio de doble brzo
Generdor de radio frecuencia
Diodo varactor MB650, BB 104. BB105 o equivalente
Componentes electrónicos, usar bobina oscilador roja
IV. CIRCUITO A UTILIZAR
El circuito representa un amplificador de RF, que tiene como crga un circuito
sintonizado de capacidad de sintonía definida por el diodo vaactor que tiene una
capacidad variable.
Figura1 CIRCUITO A UTILIZAR
V. PROCEDIMIENTO
OBJETIVO 1:
Mostrar la capacitancia variable de un diodo varactor
- Conectar el circuito de la figura 1
- Ajustar el potenciómetro RV1 de 10k al centro de suu rango
- Ajustar la fuente de energía a 12 Vdc (15 Vdc si es proteus)
- Ajustar el generador de RF para uan salida no modulada de 0.5 a 1.6
Mhz
- En proteus el generador de señales se variara desde 800khz hasta
2Mhz aproximadamente y amplitud 400 mv pp
- Usar el voltimetro DC y medir los voltaje de operación de DCdel
circuito con respecto a tierra.
VB= 0.27v
VE=0.00v
VPOT=7.49v
V en los extremos del diodo varactor = 7.49v
- Lentamente ajustar la frecuencia del generador de señales hasta que
aparesca una señal máxima en la pantalla, en la salidaTR1(conectado
a c2)
- Registrar la frecuencia del generador de señales y su amplitud pico a
pico
f= 0.1Mhz vpp=26.6
Mover el ajuste del potenciómetro en una dirección y luego en la
opuesta mientras se observa la señal en el osciloscopio.
Describir lo que sucede mientras gira el potenciómetro.
La calidad de la señal no es muy buena se distorsiona
¿Qué efecto parece tener el potenciómetro en el amplificador?
En tratar de mejorar la calidad de la señal si a medida que aumentas el
voltaje de entras podemos notar que existe algunos desperfectos y el
potenciómetro trata de ordenarlo o también puedes distorsionarlo mas
Indicar si el circuito que consiste en el capacitor c2, el diodo varactor y el
secundario de tr1 forma un circuito resonante paralelo
Si forman un circuito resonante lo cual también implica tener una frecuencia
de resonancia
¿A qué frecuencia desarrolla el amplificador el máximo voltaje de salida a
través del circuito tanque?
0.1MHz
VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
El diodo varicap por lo tanto tiene la función de sustituir el tradicional
condensador variable.
Podemos decir que entre el diodo varicap y el semiconductor normal hay
una gran semejanza, a su vez su estructura interna tampoco varía mucho
porque cuando diodo normal se comporta, con más o menos eficiencia
como un varicap.
Por la teoría podemos decir que el diodo varicap depende de la formación,
en la zona de la unión de dos capas de cargas eléctricas que tienen
similitud a las placas de un condensador.
OSCILADOR COLPITTS
1. FUNDAMENTO TEORICO
El oscilador Colpitts es un tipo de oscilador es muy utilizado en generadores de frecuencia de alta calidad y se usa principalmente para obtener frecuencia por encima de 1 Mhz. Su estabilidad es superior a la del oscilador Hartley.
Para poder lograr la oscilación este circuito utiliza un divisor de tensión formado por dos capacitores: C1 y C2.
De la unión de estos capacitores sale una conexión a tierra. De esta manera la tensión en los terminales superior de C1 e inferior de C2 tendrá tensiones opuestas.
La realimentación positiva se obtiene del terminal inferior de C2 y es llevada a la base del transistor a través de una resistencia y un condensador
La bobina L2 (choke) se utiliza para evitar que la señal alterna no pase a la fuente Vcc
Este oscilador se utiliza para bandas de VHF (Very High Frecuency), frecuencias que van de 1 Mhz a 30 Mhz.
A estas frecuencias sería muy difícil utilizar el oscilador Hartley debido a que las bobinas a utilizar serían muy pequeñas.La frecuencia de oscilación de este tipo de oscilador está dada por:
Donde: L = L1
Notas: - R1 puede ser un resistor variable (potenciómetro) para ajustar la magnitud de la señal de la salida que se realimenta a la entrada.- El exponente 1/2 equivale a una raíz cuadrada.
A partir de los criterios de Barkhausen y del modelo equivalente del transistor se pueden obtener las siguientes expresiones:
Frecuencia de oscilación:
Condición arranque para que el circuito empiece a oscilar espontáneamente es la siguiente:
si el transistor utilizado es un BJT:
si el transistor utilizado es un FET:
gm > 0
Valores prácticos de capacitores de osciladores Colpitts son del orden de los 560 pF.
2. MATERIALES Y EQUIPOS
01 transistores 2N2222 o transistores 2N2219 Resistencias 180k, 47k , 39k ,150k Condensadores de 2x 0.22uf , 100pf y 5000pf 1 bobina roja En proteus usar transformador (TRAN-2P2S) 01 osciloscopio. 01 protoboard. 01 milímetro.
Dibujar formas de onda en el primario del transformador y en el secundario
según en grafico
Ejemplo:
CON L1 Y L2= 100mH
Como observamos la imagen la entrada es igual a la salida de los
transformadores.
CON L1 Y L2= 400mH
Aquí también aumentamos el valor en henrios, y la salida sigue siendo la misma
que la entrada.
CON L1= 50mH Y L2= 200mH
Como damos diferentes valores al en henrios al transformador, la salida y la
entrada también tienden a ser diferentes.
Además se hace un pequeño corte en la entrada y salida del transformador
primario y secundario.
CON L1=200mH Y L2= 100MH
Aquí también vemos diferentes valores en henrios, también hacen diferentes las
amplitudes de las ondas.
L1 L2
PERIOD
O
VOLTAJE PICO A PICO EN
L1
VOLTAJE PICO A
PICO EN L2
2mH 2mH 2.95uS 4.2v 4.2v
5mH 5mH 4.7uS 4.9v 4.9v
50mH 50mH 14.20uS 4.8v 4.8v
100mH 100mH 18.7uS 4.5v 4.5v
400mH 400mH 29uS 3.2v 3.2v
Resultados
VBE= 0,57V VCB= 5.22V VCE= 5.74V
IB= 17.9uA IC=0.04 mA
Formulas:
4. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
El oscilador Colpitts se puede realizar con un amplificador inversor o con
amplificador no inversor.
El oscilador Colpitts es un circuito muy popular, porque ofrece muy buena
estabilidad de frecuencia a un costo razonable, su frecuencia debe estar
entre 1Mhz hasta 300Mhz.
Se utilizan fundamentalmente para la traslación de frecuencias, bien para la
modulación en el transmisor, o bien para la demodulación en el receptor.