CARATULA

EXPRIMENTO Nº7

TITULO: FILTRO ACTIVOS

ALUMNO: SALCEDO CIEZA, ALEXIS FORWIL

CICLO: VIII

PROFESOR: ING. OSCAR ALFREDO DALL’ORTO GATES

LIMA - PERU

2015

UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DE LIMA SUR (UNTELS)

PRACTICA DE LABORATORIO 7

DIODO VARICAP O VARACTOR

FUNDAMENTO TEÓRICO:

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.

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http://www.ecured.cu/index.php/Tensi%C3%B3n


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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

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OBJETIVO

1.- Mostrar la capacitancia variable de un diodo varactor

2.- Medir el rango de sintonización de un amplificador de RF sintonizado por varactor.

EN UN DIODO VARACTOR, CONFORME SE AUMENTA LA POLARIZACION INVERSA, DISMINUYE LA CAPACITANCIA; AL DISMINUIR LA POLARIZACION INVERSA, AUMENTA LA CAPACITANCIA.

COMPONENTES A UTILIZAR:

-Fuente de alimentación de 0- 15 VDC

-Multìmetro

-Osciloscopio de doble trazo

-Generador de radio frecuencia

-Diodo varactor MB1650, BB104, BB105 o equivalente

(Para simulación en PROTEUS usar el diodo varactor BBY31).

-Componentes electrónicos indicados en el circuito.

-Para implementación, usar la bobina osciladora roja.

-Para PROTEUS usar el inductor transformador tran-2P2S, con L1 = L2 = 1mh.

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CIRCUITO A UTILIZAR:

El circuito representa un amplificador de RF, que tiene como carga un circuito sintonizado de capacidad de sintonía definida por el diodo varactor que tiene una capacidad variable.

Figura 1.- CIRCUITO A UTILIZAR.

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 su rango.- Ajustar la fuente de energía a 12 VDC (15 VDC si es en proteus.)

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- Ajustar el generador de RF para una salida no modulada de 0.5 a 1.6 Mhz.

- En PROTEUS EL GENERADOR DE SEÑALES SE VARIARA DESDE 800 Khz hasta 2 Mhz aproximadamente) y amplitud 400 mv pp.

- Usar el voltímetro DC y medir los voltajes de operación de DC del circuito con respecto a tierra.

VB = 0.27v

VE = 0v

Vpot = 15v

V en los extremos del diodo varactor = 7.5v

- Lentamente ajustar la frecuencia del generador de señales hasta que aparezca una señal máxima en la pantalla, en la salida de TR1 (Conectado a C2).

- Registrar la frecuencia del generador de señales y su amplitud pico a pico.

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f = 0.1MHz Vpp =26.66mv

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 de salida no es muy buena , se distorsiona

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-¿Qué efecto parece tener el potenciómetro en el amplificador?

El potenciómetro produce un voltaje de cd variable para polarizar el varactor, este

voltaje de polarización en inversa a través del varactor puede ser variado con el

potenciómetro, además de mejorar la calidad de la señal si a medida que

aumentas el voltaje de entrada podemos notar que existe algunos desperfectos y

el potenciómetro trata de ordenarlo o también puedes distorsionarlo más.

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-Indicar si el circuito que consiste en el capacitor C2, el diodo varactor y el secundario de TR1 forman un circuito resonante paralelo.

Si forman un circuito resonante en paralelo desde la salida hasta la tierra de ca además C2 no afecta la respuesta en frecuencia del filtro por que sus resonancias son insignificantes a la frecuencia de resonancia.

¿ A qué frecuencia desarrolla el amplificador el máximo voltaje de salida a través del circuito tanque?.

A una frecuencia de 0.1MHz

Objetivo 2:

-Medir el rango de sintonización de un amplificador de RF sintonizado por varactor.

-Conectar el voltímetro entre el brazo del potenciómetro RV1 y tierra y alimentar el circuito con 12 VDC

-Ajustar la frecuencia del generador de señales para máxima salida del amplificador según indique el osciloscopio. Registrar esta frecuencia frente a la anotación de los voltajes indicados en la tabla 1. Determinar el valor de la frecuencia medida desde el osciloscopio.

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-Calcular teóricamente el valor de la capacitancia del diodo varactor a diferentes voltajes según la tabla 1.

Tabla 1

Características V vs C del diodo varactor.

VOLTAJE DE CONTROL FRECUENCIA DE RESONANCIA

CAPACIDAD DEL DIODO

VDC ( voltios) Mhz pf15 0.113 0.210 0.59876543210

El diodo varactor tiene una capacidad nominal de 100 pf (BB104) a 4 voltios. La inductancia de la bobina es de 350 µh. Calcular la frecuencia de resonancia del amplificador para un voltaje de sintonía de 4 voltios. Puede ignorarse la capacitancia C2 debido a que es mayor en comparación con la del diodo varactor.

Rpta.____________________________________________

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

-El diodo varicap por lo tanto tiene la función de sustituir el tradicional condensador

variable.

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-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

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