МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ

Просмотров

Free Web Counters

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭЛЕКТРОННЫХ АППАРАТОВ. КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

СОДЕРЖАНИЕ

КОНДЕНСАТОРЫ ПЕРЕМЕННОЙ ЕМКОСТИ (КПЕ)

Конструкция любого конденсатора переменной емкости содержит: систему неподвижных пластин (плоские или цилиндрические) - статор; систему подвижных пластин - ротор; корпус или основание для сборки всех элементов конденсатора; направляющих вращательного или поступательного движения ротора; токосъема. Как правило, статор изолируют от корпуса, иногда изолируют и ротор.

Единой классификации КПЕ нет. Можно лишь указать основные классификационные признаки.

Назначение: входные и усилительные каскады приемников, гетеродины приемников, генераторы передатчиков, антенно-фидерные устройства, измерительная аппаратура и т.п.

Применяемый диэлектрик - твердый, жидкий, газообразный, вакуумный.

Закон изменения емкости: прямо емкостной, прямо частотный, прямо волновой, логарифмический, косинусоидальный, по заданной функции.

Величина емкости и диапазон частот. Различают КПЕ для диапазонов длинных (ДВ), средних (СВ), коротких (КВ), ультракоротких (УКВ) и дециметровых (ДЦВ) волн.

Форма электродов: пластинчатая, цилиндрическая, спиральная.

Вид перемещения электродов: поступательный, вращательный.

Способ изменения емкости: изменение площади перекрытия пластин, изменение зазоров между пластинами, изменение диэлектрической проницаемости диэлектрика.

Угол поворота (для КПЕ с вращательным перемещением электродов): нормальный (примерно 1800), расширенный (более 1800), равный 900.

Тип токосъема: трущийся, гибкий, емкостной.

Емкость любого КПЕ определяется начальной Смин и переменной Сперем емкостями: Смакс = Смин + Сперем.

Для оценки возможности перестройки колебательного контура по частоте рассмотрим характерную схему включения, изображенную на рис. 3.2.

Эквивалентная схема колебательного контура

Рис. 3.2. Эквивалентная схема колебательного контура

На значение резонансной частоты колебательного контура также влияют: СL_ - собственная емкость катушки индуктивности; Сд - добавочная емкость; См - емкость монтажа; Сук - входная емкость усилительного каскада; Сп - емкость подстроечного конденсатора. Все емкости составляют минимальную емкость контура:

Ск. макс = Смин + СL + Сд + См + Сп + Сук.

Тогда максимальная емкость контура составит:

Ск. мин = Ск. мин + Сперем.

Коэффициент перекрытия по частоте находим из соотношения

Формула расчета коэффициента перекрытия по частоте подстроечного конденсатора

Отсюда можно получить зависимость

C перем = С к.мин (Kf2-1).

В табл. 3.8 приведены рекомендуемые значения емкостей Ск. мин и Сперем, исходя из оптимальных в пределах рабочего диапазона стабильности емкости контура, требуемых величин чувствительности приемника или мощности передатчика.

Таблица 3.8

Диапазон

Ск.мин, пФ

Сперем, пФ

ДВ, СВ 50...100 300.650
КВ 30...70 120.250
УКВ 10.25 20.50
ДУВ 10.15 10.30

Минимальная емкость в реальных конструкциях конденсаторов в 6 - 20 раз меньше максимальной. В электроизмерительной технике применяются иногда конденсаторы с максимальной емкостью до 3000...5000 пФ.

Необходимая зависимость изменения емкости от угла поворота обеспечивается чаще всего изменением площади перекрытия статорных пластин роторными с переменным радиусом R = R (0) при полукруглом вырезе в статорных пластинах r = const (рис. 3.3).

Элементы конденсатора переменной емкости

Рис. 3.3. Элементы конденсатора переменной емкости

Функциональную зависимость радиуса ротора от угла поворота конденсатора, имеющего n пар пластин, описывает выражение

Выражение описывающее Функциональную зависимость радиуса ротора от угла поворота конденсатора, имеющего n пар пластин

Для прямоемкостного конденсатора dC/dθ = const, поэтому радиус ротора неизменен, а график, отражающий функциональную зависимость, показан на рис. 3.4, а.

Для прямочастотного конденсатора

График функциональной зависимости для прямочастотного конденсатора показан на рис. 3.4, б.

Для прямоволнового типа конденсатора

dC/dθ = 2Cк.мин(Б+θ)/Б2,  Kλ = λмакс / λмин,  Б = θмакс/Kλ-1

График функциональной зависимости для прямоволнового конденсатора изображен на рис. 3.4, в.

Графики функциональных зависимостей для конденсатора переменной емкости

Рис. 3.4. Графики функциональных зависимостей для КПЕ

Температурный коэффициент конденсатора переменной емкости. Учитывая, что ТКЕ всего конденсатора описывается выражением αс = αсмин) + αсмин), причем  αсмин) << αсмин), тогда можно положить, что αс >> αсмин). Для практических целей последний коэффициент можно найти из выражения

αс >> αε + αс (2d+h)-αB(d+h)/d

где h - толщина пластины; d - расстояние между пластинами; αмп - температурный коэффициент расширения материала пластин; αВ - температурный коэффициент расширения материала втулки.

Значение αс для конденсаторов переменной емкости, используемых в радиоаппаратуре, имеет порядок 10-6 ...10-5 1/ °С.