Varicap. Como usar?

[MOR_AL]

Olá!
No momento estou projetando um gerador de sinais senoidais.
Quero que ele oscile desde uns 500kHz até uns 30MHz.
A impedância de saída é de 50 ohms.
A alimentação é de +6V e 0V.
Uso o Simetrix para simular os circuitos e já cheguei a diversos circuitos que funcionaram na simulação, mas nenhum deles funcionou em toda a faixa de frequências. Sempre ocorre pequena distorção na senóide em um extremo. Acredito que esteja perto da solução.
Para variar a frequência dentro da faixa selecionada, vario o valor de um capacitor entre 10pF e 100pF. Escolhi esta faixa de capacitores porque é o capacitor variável encontrado em pequenos rádios.
Gostaria de usar aqueles diodos com capacitância variável com a tensão reversa sobre eles. Não me lembro, agora, do nome deles. Acho que se chamam "Varicaps".
Como não é tão fácil encontrá-los nas lojas daqui do brasil, decobri que os diodos zener também possuem essa característica.
Andei dando uma olhada nos manuais dos diodos e concluí que um deles pode ser usado como varicap.
Aí me veio a dúvida, que gostaria de saber se alguém sabe sobre ela.

Ao colocar o diodo em paralelo, polarizado com uma tensão cc reversa, e acoplado ao indutor de sintonia, ocorre que sobre o diodo aparece a tensão de oscilação. Essa tensão altera a polarização sobre ele e, consequentemente, a capacitância do diodo a cada excursão entre os picos da senóide.
Ora, desejo que o valor da capacitância do diodo seja ajustável para a escolha da frequência e não que seja alterada a cada ciclo.
Como isso é resolvido. Alguém sabe?
MOR_AL

[xultz]

Eu não sei ao certo como se faz esse circuito, mesmo já tendo feito manutenção numa pá de rádios com varicap no circuito de PLL.
O que eu sei é que qualquer diodo apresenta esse fenômeno. Se olhar no datasheet do 1N4007, vai ver um gráfico que mostra a capacitância versus tensão reversa, e a capacitância diminui com o aumento da tensão, como era de se esperar. Os varicaps simplesmente são diodos em que este fenômeno aparece de forma mais evidente, ou seja, ele varia mais a capacitância em função da tensão do que um diodo comum.

Isso é tudo o que eu sei.

[MOR_AL]

Valeu Xultz!
O que eu sei sobre varicaps é que a relação entre tensão reversa e capacitância é mais linear que nos diodos comuns.
Comentei sobre zener porque decobri que a variação de capacitância é maior. Os de 4,7V possuem capacitância máxima com cerca de 130 a 180pF.

Achei novamente um site no YouTube que mostra o uso de zener como capacitor variável. É um vídeo russo mas está traduzido para o inglês. Meu russo é russo, e o meu inglês é o técnico.
O pouco que eu entendi é que ele não fala em zener e sim stabistor. Stabistor é uma espécie de zener para tensões menores que uns 3V. Não deu para pegar direito. É logo após o segundo 47, mas no fim aparece, no minuto 2:53, a palavra Stabilitron.
O detalhe, que não entendi direito, é que o instrumento marca cerca de 100 nano Faradays. Não sei se ele colocou um capacitor em paralelo para ver apenas a variação no instrumento ou o que!
Alguém que entenda melhor o inglês poderia tirar essa dúvida para mim.
Mas continuo parado na minha dúvida... Me veio uma idéia. Vou simular um oscilador com o tal zener e fazer passar alguns milivolts e algumas centenas de volts e comparar as duas oscilações. Quem sabe?!
Em tempo: Os equipamentos eletrônicos do cara me deixaram babando...
http://www.youtube.com/watch?v=cohCRhIcd3k
MOR_AL

[MOR_AL]

Finalmente, depois de pesquisar em cerca de 200 sites, encontrei um que menciona o detalhe da tensão.
http://en.wikipedia.org/wiki/Varicap
"When designing tuning circuits with varicaps it is usually good practice to maintain the A.C. component of voltage across the varicap at a minimal level, usually less than 100mV peak to peak, to prevent this changing the capacitance of the diode too much and thus distorting the signal and adding harmonics to it."
Grato a todos.
MOR_AL

[MOR_AL]

Eu conversei com o Sr. Cappels (site ao final), e resumidamente ele me disse que:
1 - Os diodos zenners, apesar de possuirem alta capacitância, a sua relação entre capacitância máxima e mínima é pequena. Ou seja. Seu uso não é prático. Além do fato de ser difícil encontrar a curva de capacitância com a tensão reversa nos zeners.
2 - Ele disse que é mais fácil encontrar curvas de capacitância com a tensão reversa em diodos comuns.
3 - Disse também que usou a junção base-coletor com a tensão reversa dos transistores, como varactores.
4 - Que também a tensão senoidal aplicada aos varactores deve ser pequena para não distorcer a senóide, o que confirmei no site da Wikipedia. E que uma tensão senoidal maior causa sim uma variação de capacitância dentro do ciclo tal, que provoca distorção.

Eu concordei em quase tudo que ele disse, apenas discordo quando ele disse que meu tosco inglês era bom ... Um gentleman!!
O site dele é:

http://cappels.org/dproj/Home.htm

MOR_AL

[xultz]

Podia ser pior, ele poderia ter visto uma foto tua e dito que você é bonito, aí sim você teria certeza que ele é um mentiroso e não poderia acreditar em nada da explicação dele.

[MOR_AL]

Hahaha!
Tá pensando que eu sou o Lelis é?
MOR_AL

[eletroinf]

Opa, só agora vi esse tópico.
Sugiro que compres no Ebay, tem vários modelos de varicap lá.
Por exemplo o 1SV149, MV2109, etc.
Eu tenho alguma coisa disso que comprei no ebay, se te interessa pra teste te consigo.
Ainda, creio que não valha a pena usar diodo comum como varicap, pois certamente não seria estável, ainda mais pra um gerador...
Por fim, o projeto andou? Será open source? heheheh
Abraço

[eletroinf]

Tem esse datasheet que tem algum exemplo de aplicação:
http://www.kitsandparts.com/MVAM109.pdf

[MOR_AL]

Opa, só agora vi esse tópico....
Por fim, o projeto andou? Será open source? heheheh
Abraço

O que ocorreu foi o seguinte:
1 - Entendi que o uso de varicap só é interessante para pequenas variações de frequência. Um exemplo em CAF Controle Automático de Frequência em receptores, normalmente FM. Certamente pode ser usado em outras faixas e aplicações, mas essa aplicação eu estou ciente.
2 - Aumentando um pouco a variação entre freq. máxima e freq. mínima, vem a utilização em sintonia em receptores FM.
3 - Entendi que para variações maiores de frequência, como é o caso do gerador que estava tentando fazer, ocorre que não basta variar apenas o valor da capacitância de sintonia. Descobri isso na simulação de um oscilador Colpitts e na sua verificação prática. Para se conseguir que o circuito oscile é necessário que ele possua ganho unitário e fase zero no loop do circuito. Para se alterar muito a frequência de oscilação, é necessário se alterar o valor de outros componentes do oscilador. Lí sobre diversos osciladores e os simulei no software free "Simetrix". Em nenhuma topologia obtive grande variação de frequência sem ter que também alterar outros componentes. Exemplo. O capacitor que fornece a frequência é o que faz parte do circuito LC. O capacitor de realimentação tem que possuir uma relação com o de sintonia, para manter o ganho e a fase desejados. Como o circuito de sintonia amplifica somente a frequência de sintonia, o circuito funciona para uma faixa menor que a que eu desejava.
Na medida que se vai aumentando a relação entre freq. máxima e mínima, em um extremo a senóide vai distorcendo, porque a realimentação vai aumentando porque o sinal reaplicado contém mais harmônicos. No outro extremo, a oscilação para porque o sinal realimentado cai muito e o ganho vai ficando menor que 1. Isso ocorre porque se varia apenas o capacitor de sintonia e se deixa fixo o capacitor de realimentação. Ambos fazem parte do ganho do loop unitário.

4 - Bom. Já que para se obter larga faixa de frequência, vem junto a distorção, então é mais interessante usar um DDS, que permite maior faixa com menor distorção. Para frequências maiores, a distorção do CI com DDS aumenta, não sendo suficiente para fazer osciladores usados em rádios. Nestes casos é necessário incluir filtros na saída do sinal para diminuir a distorção (reduzir os harmônicos).
O inconveniente é que a modulação FM fica difícil ou limitada, pois deve-se reprogramar a frequência fundamental a todo momento.

5 - Quanto ao projeto ser "open source", eu costumo fazê-lo desse modo. Forneço informações suficientes para a montagem e funcionamento do projeto. Há excessões apenas para alguma parte teórica, que ou não há interesse ou que protege os direitos autorais.

6 - Concluindo. Não vou fazer oscilador LC com grande relação Fmáx / Fmín, pois ou é praticamente impossível, ou requer circuitos bem mais elaborados e componentes difíceis de encontrar.
Estou fazendo dois geradores: Um discreto e outro usando DDS, cada qual com suas vantagens e desvantagens. Dê uma pesquisada nos tópicos do assunto. Apesar de estar em passo de tartaruga, continua andando, hehehe!!
[]'s
MOR_AL