Что такое варикап?

Маркировка варистора

Если же ваш варистор вышел из строя, то для его замены нам здорово поможет знание маркировки варистора. Сама маркировка располагается на корпусе и представляет собой набор латинских букв и цифр. Несмотря на разных производителей, в большинстве своем, маркировка на варисторах не сильно отличается и её вполне возможно прочитать.

В качестве примера, приведем 2 разных варистора от разных производителей:

• CNR -12D182K
• ZNR V12182U.

Первая цифра 12 – обозначает диаметр варистора в миллиметрах. Вторая цифра – 182К напряжение открытия. 18 – напряжение, 2- коэффициент. CNR же – обозначение материала варистора. В данном конкретном примере, варистор изготовлен из оксидов металлов.

K – используется для обозначения класса точности. То есть, если написано на корпусе варистора – 275К, то К – точность 10%, а 275 – напряжение открытия. И напряжение открытия рассчитывается так – 275 +- 27,5. То есть, например, наш варистор 20D471K можно заменить варистором TVR20471. Или любым другим аналогом варистора. Например – SAS471D20. Нужно лишь знать основные принципы маркировки.

Правда, с отечественными варисторами так не получится. Придется воспользоваться справочными материалами. Наши варисторы обозначаются так – СН2-1, ВР-1 и СН2-2. Например: CН-2 – оксидо цинковые варисторы. Но узнать это можно только из справочных материалов.

Несмотря на вышеописанные принципы маркировки, настоятельно рекомендуем пользоваться справочной литературой при выборе варистора. В ней указываются все необходимые характеристики варистора, в том числе и те, которые не узнать по маркировке.

Что делать, если у вашего варистора стерта маркировка?

Узнать, на какое напряжение рассчитан ваш варистор вам поможет мегомметр. Чтобы проверить варистор, надо подключить его к мегомметру и прогонять его по пределам. То есть, если варистор на 470В, то проверять его стоит на 500В.

Есть способ, с использованием блока питания. Правда, для этого нужен блок питания, с регулируемым напряжением и максимальной силой тока. Силу тока нужна выставить такую, чтобы варистор не сгорел. А как мы писали выше, они имеют тенденцию взрываться.

Варистор со стёртой маркировкой

Соответственно, перед подключением его следует визуально осмотреть. Если на корпусе варистора имеются трещины, вздутия, визуально видно, что он плавился – то такой варистор точно не рабочий. Но зачастую – это трещины. Материал варисторов склонен к старению, об этом всегда следует помнить. Варисторы, с такими повреждениями, можно не проверять. Они не рабочие.

Подробнее о варисторах в видео:

Что такое варистор и где применяется

Варистор –  это выполненный из полупроводникового материала переменный резистор, который способен изменять свое электрическое сопротивление в зависимости от приложенного к нему напряжения.

Принцип действия у такого электронного компонента отличается от обычного резистора и потенциометра. Стандартный резистор имеет постоянное во величине сопротивление в любой промежуток времени вне зависимости от напряжения в цепи, потенциометр позволяет менять сопротивление вручную, поворачивая ручку управления. А вот варистор обладает нелинейной симметричной вольтамперной характеристикой и его сопротивление полностью зависит от напряжения в цепи.

Благодаря этому свойству, варисторы широко и эффективно применяют для защиты электрических сетей, машин и оборудования, а также радиоэлектронных компонентов, плат и микросхем вне зависимости от вида напряжения. Они имеют невысокую цену изготовления, надежны в использовании и способны выдерживать высокие нагрузки.

Варисторы применяются, как в высоковольтных установках до 20 кВ, так и в низковольтных от 3 до 200 В в качестве ограничителя напряжения. При этом они могут работать, как в сетях с переменным, так и с постоянным током. Их используют для регулировки и стабилизации тока и напряжения, а также в защитных устройствах от перенапряжения. Используются в конструкции сетевых фильтров, блоков питания, мобильных телефонов, УЗИП и других ОИН.

Общие сведения

Варистор (varistor) является полупроводниковым резистором, уменьшающим величину своего сопротивления при увеличении напряжения. Условное графическое обозначение (УГО) представлено на рисунке 1, на котором изображена зависимость сопротивления радиокомпонента от величины напряжения. На схемах обозначается znr. Если их больше одного, то обозначается в следующем виде: znr1, znr2 и т. д.

Рисунок 1 — УГО варистора.

Многие начинающие радиолюбители путают переменный резистор и варистор. Принцип действия, основные характеристики и параметры этого элемента отличаются от переменного резистора. Кроме того, распространенной ошибкой составления электрических принципиальных схем является неверное его УГО. Варистор выглядит как конденсатор и распознается только по маркировке.

Основные параметры и маркировка варисторов

Данный тип полупроводниковых приборов выпускается в двух разновидностях. Низковольтные варисторы срабатывают на напряжение в диапазоне от 3 до 200 Вольт, они применяются в бытовой аппаратуре. Высоковольтные способны реагировать на напряжение до 20 000 Вольт и используются в промышленности.

По маркировке прибора можно понять не только его назначение (и отличить от конденсатора), но и получить представление об основных характеристиках.

Например, варистор с надписью 20d421k имеет диаметр 20 миллиметров, пороговое напряжение открытия в 420 Вольт, а буква k обозначает допустимое отклонение данного напряжения, равное 10 %. То есть этот прибор может сработать уже при подаче 378 Вольт на его контакты (420 – 42).

На электрических схемах варистор обозначается аббревиатурой znrX, где X – количество приборов на данном участке схемы.

Верньерный механизм

Верньерный механизм может быть выполнен на основе фрикционных и зубчатых передач ( например, от механизмов старых часов) или передачи с гибкой нитью ( тросиком) — рис. 11 — 22, г. Тросиком может служить металлическая струна от балалайки или мандолины, жильная струна скрипки, многожильная капроновая, хлопчатобумажная или шелковая леска.
 

Кинематическая схема верньерного механизма приведена на рис. 23, там же указаны основные размеры.
 

Верньерный механизм.

Настройка приемника осуществляется с помощью верньерного механизма, замедляющего вращение оси блока КПЕ. Этот механизм ( рис. 231) представляет собой шкив 1 диаметром 80 — 85 мм и ось верньера 6, связанные тросиком 5-прочной крученой ниткой или рыболовной леской. Шкив насажен на ось КПЕ. Из-за большой разницы в диаметрах шкива и оси верньера ось КПЕ поворачивается с большим замедлением, что позволяет очень точно настраивать приемник на радиостанции. Перед шкивом верньерного механизма — подшкаль-ник 3, вырезанный из жести и прикрепленный к фальшпанели с внутренней стороны. По краям подшкальника имеются ролики 4, посаженные на проволочные оси, припаянные к подшкаль-нику. Через ролики и ось верньера перекинут тросик со стрелкой-указателем 7 шкалы настройки. Вращаешь ось верньера — одновременно изменяются емкость секций КПЕ и положение стрелки шкалы приемника. Сама шкала-это полоска прозрачного органического стекла с начерченными делениями и цифрами длин волн радиостанций, которая прикреплена к фальшпанели против прорези в ней.
 

Указатель веса инструмента.

Каретка позволяет плавно изменять передаточное число верньерного механизма при тарировке прибора.
 

Во-вторых, прибор должен обладать точной и легко читаемой частотной шкалой, а верньерный механизм и стрелка-указатель не должны иметь люфтов.
 

Кинематическая схема указателя настройки приелпшка.

Ведущий диск устанавливают на ось ротора КПЕ, ручку настройки закрепляют на оси верньерного механизма, соосиой с ротором КПЕ. Ручки настройки и регулятора громкости могут быть стандартные или самодельные.
 

Кинематическая схема вер-ньерно-шкалыюго механизма.

Для обеспечения необходимой точности настройки радиоприемника на заданную частоту в конструкцию радиоприемника приходится вводить очень точные, конструктивно сложные верньерные механизмы и шкальные отсчетные устройства. Это вызывает весьма серьезное конструктивное усложнение радиоприемника, увеличение его габаритов и веса.
 

Блок-схема гетеродинного частотомера средней точности.

Для повышения стабильности и точности отсчета частоты гетеродин работает в узком плавном диапазоне сравнительно низких частот, а для измерений используются колебания как основных частот, так и ряда их гармоник; управление настройкой гетеродина осуществляют через верньерный механизм с большим замедлением ( до 100 — 300 раз); результаты отсчета по равномерной шкале, имеющей несколько тысяч отсчетных точек, обычно переводятся в частоты посредством таблиц или графиков. Измерения производятся методом нулевых биений, для индикации которых используются телефоны, электронно-световые индикаторы настройки или электронные вольтметры. Для регулировки уровня входного ( выходного) сигнала служит аттенюатор AT, который в простейшем случае представляет собой потенциометр.
 

В результате внешнего осмотра, осмотра монтажа и проверки передатчика на работоспособность выявляют неисправные узлы и определяют общее состояние деталей. Если металлические части переключателей, верньерного механизма, детали крепления поражены коррозией и требуют гальванической обработки, а передняя панель и корпус передатчика подлежат покраске, то передатчик подвергают полной разборке по узлам, за исключением блока задающего генератора. Разборку блока задающего генератора производят только в исключительных случаях, так как разборка его осложняет последующую градуировку передатчика и может привести к необходимости изготовления новой шкалы.
 

В первом случае для плавной перестройки приемника можно использовать верньерный механизм, с помощью которого вращаются роторы конденсаторов переменной емкости контуров преселектора и гетеродина. Для дискретной перестройки емкости контуров изменяют с помощью различных кнопочных ( клавишных) переключателей. Во втором случае применяют электромеханический привод, вращающий ось блока переменных конденсаторов, переключающий дискретные емкости контуров или изменяющий управляющее электрическое напряжение.
 

Операционные усилители

К статическим относятся характеристики , определяющие работу ОУ в установившемся режиме :. Передаточные характеристики ОУ. Передаточные амплитудные характеристики ОУ представляют собой две кривые, соответствующие инвертирующему и неинвертирующему входам. Можно отметить, что из-за наличия частотной коррекции полоса пропускания разомкнутого ОУ сужается. Частотные характеристики ОУ. Происходит это потому, что внутренняя коррекция должна быть достаточной для обеспечения устойчивости схемы, в режиме повторителя напряжения с единичным коэффициентом усиления.

При создании схемы этого усилителя задача была поставлена КРУД, КУД6, КУД7, а так же, микросхемами, содержащими по 2 или 4 или LM (практически та же цоколевка и типовая схема включения, только.

↑ Дополнение по цепям защиты интегратора

Учитывая, что напряжение питания усилителя мощности превышает напряжение питания интегратора, выполненного на ОУ DA2, целесообразно позаботиться о защите его входа.

Варианты организации защиты показаны на рис. 1. Схема защиты с двумя встречно-параллельными диодами (рис. 1 «а») ограничивает напряжение на неинвертирующем входе на уровне ±0,6В. На рис. 1 «б» показана схема защиты с резистивным делителем R11, R12. Выбираем R11, R12 << R9, а коэффициент деления R12/(R11+R12) равным 0,3…0,5. Можно упростить схему защиты, включив делитель непосредственно к входу ОУ DA2 (рис. 1 «в»). Схема защиты с делителем предложены Игорем (AudioKiller ), за что ему большое спасибо.

Сфера использования

В настоящее время в транзисторных микропередатчиках и радиомикрофонах широкое распространение получили схемотехнические решения модуляторов, в которых в процессе модуляции в соответствии с мгновенным значением уровня модулирующего сигнала изменяются параметры и режимы работы активного элемента ВЧ-генератора, то есть биполярного или полевого транзистора.

Отдельную группу составляют схемы модуляторов с использованием варикапов, изменение емкости которых по закону модулирующего сигнала приводит к соответствующему изменению параметров селективного элемента, то есть резонансного контура. В связи с ограниченным объемом данной книги в следующих разделах будут рассмотрены лишь некоторые из наиболее популярных схемотехнических решений модуляторов ВЧ-сигнала LC-генераторов, применяемые при разработке миниатюрных транзисторных радиопередающих устройств.

Обобщение варикапа

Это мнение есть в недавно опубликованном учебном пособии ЮФУ. Авторы отдают предпочтение термину «варактор» и дают пояснение, что он является более общим, чем термин «варикап», который пришел из низкочастотной электроники.

Авторы выделяют подтипы варактора в зависимости от целей использования в электрических схемах:

• варикап, если «диод используется в качестве переменной емкости для электрической перестройки частоты генераторов»;
• умножительный диод, если используется в умножителях частоты;
• параметрический диод, если используется для параметрического усиления СВЧ-колебаний.

Особое определение

Это точка зрения выражена коллективом авторов в 1973 году. Авторы отделяют варактор от варикапа областью применения и особенностью работы p‑n-перехода. Однако, поясняют, что их определение не является общепризнанным, и что многие понимают под варактором всего лишь варикап, предназначенный для работы в диапазоне СВЧ.

Конкретнее, варакторы в их понимании предназначены для работы при больших амплитудах, и при этом на части периода колебаний сигнала p‑n-переход находится в открытом состоянии. При этом барьерная емкость перехода в процессе его отпирания может увеличиваться на несколько порядков за счет добавления так называемой диффузионной емкости.

Это приводит к тому, что дифференциальная емкость p‑n-перехода перестает существенно зависеть от степени нелинейности емкости закрытого p‑n-перехода, определяемой его химическим составом. Таким образом, снижение этой степени не ухудшает работу варактора, в отличие от варикапа, а иногда бывает даже полезным, так как ускоряет процесс восстановления закрытого состояния p‑n-перехода и, как следствие, уменьшает потери мощности.

Авторы замечают поэтому тенденцию снижения степени нелинейности при проектировании новых варакторов почти до нуля за счет использования p‑i‑n-переходов. При этом вольт-кулоновая характеристика варактора приближается к кусочно-линейной функции.

Эта точка зрения в чем-то похожа на мнения других авторов, считающих что варакторы используют нелинейные свойства p‑n-перехода, в отличие от варикапов, использующих только линейные, хотя остальные свойства у них совпадают.

Детали и питание

Источником питания усилителя может служить любой низкочастотный силовой трансформатор, вырабатывающий переменное напряжение 10-13V при допустимом токе во вторичной обмотке 3-4А. Схема источника сделана так, что для получения двуполярного напряжения подходит трансформатор с одной вторичной обмоткой. Выпрямление осуществляется двумя выпрямителями на диодах VD3-VD6.

Усилители мощности питаются нестабилизированным напряжением ±12..15V. Предварительный усилитель питается стабилизированным напряжением ±7,6V, полученным от параметрических стабилизаторов на стабилитронах VD1 и VD2.

В схеме можно использовать самые разные компоненты. Операционные усилители КР140УД608 можно заменить практически любыми ОУ общего применения, например, КР140УД708, К140УД6, К140УД7, а так же, микросхемами, содержащими по 2 или 4 операционных усилителя в одном корпусе.

Например, применив К1401УД2 (в корпусе четыре ОУ) можно весь предварительный усилитель выполнить на одной микросхеме. В схеме усилителя мощности тоже можно использовать другие микросхемы. TDA2030A, была использована как самая доступная. Но её можно заменить на TDA2051 или LM1875 (практически та же цоколевка и типовая схема включения, только не нужны диоды VD7-VD10).

При такой замене можно повысить напряжение питания до ±25V и получить мощность 30-40W на канал, но это потребует применения более мощного источника питания, выполненного по двухполупериодной схеме.

Микросхемы А5 и А6 нуждаются в теплоотводе площадью поверхности не менее 600см2. Радиаторная пластина микросхем TDA2030A соединена с выводом отрицательного питания (с выв. 3).

Это позволяет обе микросхемы посадить на один общий теплоотвод без изолирования. В этом случае на теплоотводе будет отрицательный потенциал питания (на «общий», а отрицательный!).

Схема усилителя для динамического микрофона

Схема такого усилителя приведена на рис.2. На полевом транзисторе VT1 выполнен усилитель, а эмиттерный повторитель на VT2 уменьшает выходное сопротивление этого усилительного каскада. Детали. Эта конструкция создавалась для динамического микрофона МД-201, которым ранее комплектовались почти все выпускаемые в СССР бытовые магнитофоны.

В качестве источника питания в устройстве можно применять аккумуляторы для солнечных батарей или никель-кадмиевые аккумуляторы Д-0,03 размещеные внутри корпуса микрофона. Слева и справа на пластмассовом корпусе расположены сенсоры, сделанные, например, из хромированных велосипедных спиц.

Резисторы желательны малогабаритные (мощностью 0,05 Вт). Оксидные конденсаторы также желательно применить миниатюрные, например, из неисправных сотовых телефонов или телефонных трубок радиоудлинителей. Микросхему КР140УД1208 можно заменить на К140УД12, которая выполнена в другом корпусе, но имеет ту же цоколевку.

Импортные аналоги — MA776C, MC1776G. Также можно применить и микросхему КР1407УД2, но в этом случае правый по схеме вывод резистора R3 соединяется с выводом 7 DA1. Подбором этого резистора устанавливается ток покоя выходного каскада микросхемы. Чем этот ток меньше, тем более экономичным получается устройство, но качество усиленного звукового сигнала хуже. Поэтому приходится выбирать компромиссное решение.

Полевой транзистор КП501В можно заменить любым из серий КП501, КП504, КП505 или ZVN2120. Желательно подобрать экземпляр с возможно меньшим пороговым открывающим напряжением затвор-исток. Вместо КТ315Б может работать любой из КТ315, КТ312, КТ342, SS9014. Транзистор 2П103Б можно заменить на 2П103А, КП103Е, КП103ЕР, КП103Ж, КП103ЖР Вместо КТ3107Д можно установить любой из серий КТ3107, КТ361, SS9015.

При монтаже транзисторов КП501 или аналогичных следует учитывать, что они чувствительны к повреждению статическим электричеством, и на время сборки конструкции выводы этого транзистора должны быть замкнуты проволочной перемычкой. Если чувствительности сенсорного реле окажется недостаточно, то сопротивление R9 следует увеличить с 10 до 20…30 МОм.

Применение варистора

Варисторы применяются в большинстве бытовой электроники по всему миру. Их можно встретить практически в любой электронике. Они есть и в автомобильной электронике, в сотовой технике и бытовой, сетевых фильтрах и компьютерном железе. Кстати говоря, хороший блок питания, от китайского отличается наличием варистора у первого. Поэтому, хороший блок питания куда более живуч и ремонтопригоден.

Варистор в блоке питания

Умельцы, при сборе своих подделок из светодиодных ламп также используют варисторы. А особые умельцы умудряются размещать их в розетках и вилках. Что только не придумаешь для обеспечения защиты своей электроники, если в доме проблема со скачками напряжения. Сфера их применения обширна. Это могут быть и установки с напряжением 20кВ и с напряжением в 3В. Это может быть сеть с переменным током, а может быть и с постоянным. Воистину, варисторы можно встретить практически везде.

Так какие же варистор характеристики имеет?

Как правило, для описания варистора используют вот такие параметры:

Емкость варистора в закрытом состоянии. Во время работы её значение может меняться. При особенно большом токе – уменьшается практически до нуля. Обозначается как Со.

Максимальная энергия в Джоулях, которую может поглотить варистор за один импульс. Обозначается W. Максимальное значение импульсного тока, при 8/20мс. Обозначается как Iрр. Среднее квадратичное значение переменного напряжения в цепи. Обозначается как Um. Предельное напряжение при постоянном токе. Обозначается как Um=. Для приблизительных расчетов рабочего напряжения советуем использовать значение Un не больше 0,6 с переменным током и 0,8 с постоянным.

В сетях 220В используют варисторы с минимальным классификационным напряжением (Un) от 380 до 430 В. Не следует забывать и о емкости варистора при подборе. Как правило, она зависит от размера варистора. Так, варистор TVR 20 431 имеет емкость 900пФ, а TVR 05 431 – 80 пФ. Эти величины всегда можно подглядеть в справочном материале.

На схемах варистор обозначается следующим образом

RU – это обозначение самого варистора. Цифра рядом с RU – номер по порядку. То есть, какое это по счету варистор в цепи. Буква U снизу слева у косой, проходящей через варистор, означает, что данный элемент имеет способность менять напряжение. Также, зачастую на схемах указывается маркировка варистора. О маркировке и её расшифровке мы поговорим ниже.

Так обозначают варистор на схемах

Гармоническое умножение

В некоторых приложениях, таких как , переменное напряжение большой амплитуды сигнала прикладывается к варикапу для преднамеренного изменения емкости со скоростью сигнала для генерации более высоких гармоник, которые извлекаются посредством фильтрации. Если через варикап подается синусоидальный ток достаточной амплитуды, результирующее напряжение приобретает «пик» треугольной формы и генерируются нечетные гармоники.

Это был один из первых методов, который использовался для генерации микроволновых частот умеренной мощности, 1-2 ГГц при 1-5 Вт, примерно от 20 Вт на частоте 3–400 МГц до того, как были разработаны соответствующие транзисторы для работы на этой более высокой частоте. Этот метод до сих пор используется для генерации гораздо более высоких частот, в диапазоне 100 ГГц — 1 ТГц, где даже самые быстрые транзисторы GaAs все еще не годятся.

Помехи электретного микрофона

Электретные микрофоны МКЭ-3-1, МКЭ-31 и их зарубежные аналоги (CZN-15E) широко применяются в телефонных аппаратах и других электронных системах. Почти все микрофонные усилители телефонных аппаратов построены по однотипной схеме с использованием таких микрофонов.

Принцип работы электретных микрофонов (иногда их называли конденсаторными) основан на изменении емкости при воздействии звуковых волн Электретные микрофоны (ЭМ) обладают высокой чувствительностью и малыми габаритами, что позволяет применять их в устройствах подслушивания, диктофонах и слуховых аппаратах.

Однако высокая чувствительность ЭМ, как ни странно, может оказаться и недостатком. В телефонных аппаратах (ТА) с АОНом иногда наблюдается такой эффект: при разговоре по телефону в трубке слышны какие-то помехи, но достаточно прикоснуться рукой к проводу от трубки к аппарату, как помехи исчезают.

Есть два простых способа избавиться от таких помех:

• подключить параллельно ЭМ (непосредственно у его выводов) резистор сопротивлением 1 МОм и тем самым понизить чувствительность микрофонного усилителя,
• поменять местами полярность подключения выводов ЭМ так, чтобы вывод корпуса ЭМ соединялся с общим проводом схемы.

После этого никакие помехи и сетевые наводки беспокоить не будут.