condensador variable

Con frecuencia, varias secciones de estator/rotor se disponen una tras otra en el mismo eje, lo que permite ajustar varios circuitos sintonizados con el mismo control; por ejemplo, un preselector, un filtro de entrada y el oscilador correspondiente en un circuito receptor. Las secciones pueden tener capacitancias nominales idénticas o diferentes; por ejemplo, 2 × 330 pF para el filtro y el oscilador de AM, más 3 × 45 pF para dos filtros y un oscilador en la sección de FM del mismo receptor. Los condensadores con múltiples secciones suelen incluir condensadores de ajuste en paralelo con las secciones variables, que se utilizan para ajustar todos los circuitos sintonizados a la misma frecuencia.

Un condensador de mariposa es un tipo de condensador variable rotativo con dos conjuntos independientes de placas de estator opuestas entre sí, y un rotor en forma de mariposa dispuesto de tal manera que al girar el rotor se varían por igual las capacitancias entre el rotor y cualquiera de los estatores.

Los condensadores de mariposa se utilizan en circuitos sintonizados simétricos, por ejemplo, en etapas de amplificación de potencia de RF en configuración push-pull o en sintonizadores de antena simétricos donde el rotor necesita estar "frío", es decir, conectado a un potencial de tierra de RF (pero no necesariamente de CC ) . Dado que la corriente de RF máxima normalmente fluye de un estator al otro sin pasar por los contactos del cursor, los condensadores de mariposa pueden manejar grandes corrientes de RF de resonancia, por ejemplo, en antenas de bucle magnético .

En un condensador de mariposa, los estatores y cada mitad del rotor solo pueden cubrir un ángulo máximo de 90°, ya que debe existir una posición sin superposición rotor/estator que corresponda a la capacidad mínima; por lo tanto, un giro de solo 90° cubre todo el rango de capacitancia.

El condensador variable de estator dividido, estrechamente relacionado , no tiene la limitación del ángulo de 90° ya que utiliza dos conjuntos separados de electrodos de rotor dispuestos axialmente uno detrás del otro. A diferencia de un condensador con varias secciones, las placas del rotor en un condensador de estator dividido están montadas en lados opuestos del eje del rotor. Si bien el condensador de estator dividido se beneficia de electrodos más grandes en comparación con el condensador de mariposa, así como de un ángulo de rotación de hasta 180°, la separación de las placas del rotor genera algunas pérdidas, ya que la corriente de RF tiene que pasar por el eje del rotor en lugar de fluir directamente a través de cada álabe del rotor.

Los condensadores variables diferenciales también tienen dos estatores independientes, pero a diferencia del condensador mariposa, donde las capacitancias de ambos lados aumentan por igual al girar el rotor, en un condensador variable diferencial la capacitancia de una sección aumenta mientras que la de la otra disminuye, manteniendo constante la suma de las capacitancias de ambos estatores. Por lo tanto, los condensadores variables diferenciales pueden utilizarse en circuitos potenciométricos capacitivos .

El grosor de la capa de agotamiento de un diodo semiconductor polarizado inversamente varía con la tensión continua aplicada al diodo. Cualquier diodo presenta este efecto (incluidas las uniones p/n en los transistores), pero los dispositivos que se venden específicamente como diodos de capacitancia variable (también llamados varactores o varicaps ) están diseñados con una gran área de unión y un perfil de dopaje específicamente diseñado para maximizar la capacitancia.

Su uso se limita a amplitudes de señal bajas para evitar distorsiones evidentes, ya que la capacitancia se vería afectada por el cambio de voltaje de la señal, lo que impide su uso en las etapas de entrada de receptores de comunicaciones de RF de alta calidad, donde añadirían niveles inaceptables de intermodulación . En frecuencias VHF / UHF , por ejemplo, en radio FM o sintonizadores de TV, el rango dinámico está limitado por el ruido más que por los requisitos de manejo de grandes señales, y los varicaps se utilizan comúnmente en la ruta de la señal.

Los varicaps se utilizan para la modulación de frecuencia de los osciladores y para fabricar osciladores controlados por voltaje (VCO) de alta frecuencia, el componente principal de los sintetizadores de frecuencia de bucle de enganche de fase (PLL) que son omnipresentes en los equipos de comunicaciones modernos.

Los dispositivos BST se basan en titanato de estroncio y bario y varían su capacitancia al aplicarles un alto voltaje. Cuentan con una entrada de control analógica dedicada, lo que reduce las no linealidades en comparación con los diodos varactores, especialmente para voltajes de señal elevados. Las limitaciones de los BST radican en su estabilidad térmica y su linealidad en aplicaciones exigentes.

Un capacitor sintonizado digitalmente es un capacitor variable integrado basado en diversas tecnologías. Los dispositivos MEMS , BST y SOI / SOS están disponibles en varios proveedores y varían en rango de capacitancia, factor de calidad y resolución para diferentes aplicaciones de sintonización de RF.

Los dispositivos MEMS poseen el factor de calidad más alto y una alta linealidad, por lo que son adecuados para la sintonización de apertura de antenas, la adaptación dinámica de impedancias, la adaptación de carga de amplificadores de potencia y los filtros ajustables. La sintonización de RF mediante MEMS es todavía una tecnología relativamente nueva y aún no ha sido ampliamente aceptada.

Los dispositivos de sintonización SOI/SOS se construyen como interruptores FET de estado sólido sobre obleas CMOS aisladas y utilizan condensadores MIM con ponderación binaria para lograr diferentes valores de capacitancia. Los interruptores SOI/SOS presentan una alta linealidad y son idóneos para aplicaciones de baja potencia donde no se manejan altos voltajes. La alta resistencia al voltaje requiere la conexión en serie de varios dispositivos FET, lo que aumenta la resistencia en serie y reduce el factor de calidad.

Los valores de capacitancia están diseñados para la adaptación de impedancia de antena en terminales celulares LTE GSM / WCDMA multibanda y receptores de TV móvil que operan en amplios rangos de frecuencia, como los sistemas de TV móvil DVB-H europeos e ISDB-T japoneses. ^{[ 2 ]}