Конденсатори змінної ємності. Частина 1.
Конденсатори пременной ємності (КПЕ) застосовують в радиопередающей, радіоприймальної, вимірювальної апаратури для плавного настроювання коливальних контурів в заданому діапазоні частот.
Їх класифікують за видом діелектрика, по конструкційним особливостям, за характером зміни ємності при зміні кута повороту ротора і по застосуванню в радиоустройствах.
Найбільшого поширення набули конденсатори змінної ємності і повітряним діелектриком і механічним управлінням ємністю. Розглянемо докладніше цей тип конденсаторів.
Конденсатори з механічно керованої ємністю.
Плоскі багатопластинчаті конденсатори з обертовим рухом однієї системи пластин по відношенню до іншої (рисунок 1) застосовують як основний тип конденсатора змінної ємності.
Плоскі двохпластинчаста з обертовим рухом однієї обкладки по відношенню до іншої (малюнок 2) застосовують як підлаштування.
Конденсатори змінної ємності можуть бути з газоподібним діелектриком (повітряні - малюнок 1); з твердим неорганічним діелектриком (керамічні - малюнок 2, повітряно-слюдяні); з твердим органічним діелектриком (пластмасові, повітряно-плівкові - малюнок 3).
За характером зміни ємності від кута повороту рухомих пластин розрізняють наступні види конденсаторів: прямоемкостний з лінійною залежністю між кутом повороту і ємністю; прямоволновой - з лінійною залежністю між кутом повороту ротора і резонансної довжиною хвилі, його ємність пропорційна квадрату кута повороту ротора; прямочастотний - з лінійною залежністю між кутом повороту ротора і резонансною частотою; логарифмический (среднелінейний) - з постійним по всій шкалі зміною ємності, а саме в один градус кута повороту ротора.
Прямоемкостние конденсатори застосовують головним чином в якості підлаштування, а також для настройки при малому коефіцієнті покриття діапазону.
Прямоволновой - в апаратурі, градуювальної по довжині хвилі, так як в цьому випадку довжини хвиль рівномірно розподіляються по всій шкалі.
Прямочастотние - в апаратурі, градуйованою по частоті, наприклад в приймачах і вимірювальних приладах.
Логарифмічні (среднелінейние) - в передавачах, приймачах і вимірювальних приладах.
У загальному вигляді конденсатори змінної ємності представляють собою дві системи паралельних пластин, з яких одна система (ротор) може переміщатися так, що її пластини заходять в зазори між пластинами другої системи (статор). При обертанні роторних пластин відбувається зміна ємності конденсатора. Коли роторні пластини повністю введені в статорні, ємність конденсатора максимальна; при повністю виведених роторних пластинах конденсатор має мінімальну початкову ємність. Найбільш поширені конденсатори змінної ємності з кутом повороту 180 градусів.
Конденсатори змінної ємності з повітряним діелектриком мають найвищими електричними властивостями (малими втратами, малим ТКЕ, підвищеною стабільністю ємності), але мають відносно великі розміри, що обмежує верхню межу ємності приблизно 500-600 пФ; тільки для вимірювальної техніки застосовують конденсатори великих розмірів ємністю 1000 - 5000 пФ.
Розміри конденсаторів залежать від їх максимальної місткості і зазору між пластинами, мінімальний розмір якого може бути 0.1-0.15 мм; в конденсаторах довгохвильового і средневолнового діапазону зазор дорівнює 0.25-0.5 мм при значеннях максимальної ємності до 500-600 пФ і 0.8-1 мм для конденсаторів короткохвильового діапазону. Товщина пластин в звичайних повітряних конденсаторах становить 0.5-1 мм, матеріал - алюміній (рисунок 1) або латунь (рисунок 4).
Подальший розвиток радіоелектронної апаратури в сторону мініатюризації привело до створення нових типів конденсаторів змінної ємності - керамічних (малюнок 2). Керамічні конденсатори виготовляють як одно-, так і двосекційними.
У радіоапаратурі часто доводиться налаштовувати одночасно кілька коливальних контурів, наприклад: в супергетеродинному приймачі вхідний коливальний контур, контур в анодному ланцюзі лампи УВЧ і контур гетеродина. Тому крім поодиноких конденсаторів змінної ємності випускають блоки, що складаються з двох, трьох (рисунок 1) або чотирьох конденсаторів, об'єднаних в загальній конструкції. Всі ротори зібрані на одній осі. Поворот цієї осі одночасно змінює ємність всіх конденсаторів блоку. Є також блоки конденсаторів, що складаються з секцій, ємність яких різна.
У транзисторних приймачах застосовуються блоки КПЕ як з повітряним, так і з твердим діелектриком у вигляді плівки (рисунок 3). Блоки КПЕ з повітряним діелектриком відрізняються великою точністю установки ємності, меншими діелектричними втратами і більш високою стабільністю, але мають великі розміри, ніж конденсатори з твердим діелектриком. Тому перші, як правило, застосовують в приймачах настільного типу і в деяких моделях переносних приймачів, другі - в малогабаритних приймачах.
У практиці радіоаматора іноді виникає необхідність заміни блоку КПЕ одного типу блоком іншого типу. В цьому випадку перш за все потрібно з'ясувати, чи дозволяє наявне на платі або в корпусі приймача місце розмістити конденсатор іншого типу. Не менш важливо підібрати конденсатор і за діапазоном зміни його ємності (мінімальна, максимальна), так як при значній різниці цих ємностей потрібно переробити котушки вхідних і гетеродинних контурів приймача або вжити інших заходів для того, щоб робочий діапазон частот приймача при заміні блоків залишався незмінним. Крім того, необхідно врахувати, що більшість блоків КПЕ з твердим діелектриком випускають з вмонтованими в них чотирма Конденсатори підлаштування, але деякі блоки (наприклад, КПТМ-1) таких конденсаторів не мають. Тому якщо, наприклад, замінити блок КПТМ-4 на блок КПТМ-1 (останній не має підлаштування конденсаторів), то доведеться встановлювати в приймальнику додатково чотири підлаштування конденсатора, хоча ємності секцій цих блоків майже однакові.
Необхідно також звернути увагу при заміні блоків КПЕ на те, що деякі блоки вже забезпечені верньерного пристроєм (рисунок 6), а в блоках, які такого пристрою не мають (малюнок 7), уповільнення на вісь КПЕ передається через відповідні шківи, насаджені на ручку настройки приймача і на вісь КПЕ. Крім того можуть зустрічатися комбіновані варіанти, коли частина уповільнення здійснюється верньерного пристроєм розташованим на самому КПЕ, а частина здійснюється за рахунок насаджених шківів (малюнок 5).
Так як основні типи блоків КПЕ з твердим діелектриком мають незначну різницю по ємності, то вони можуть бути взаємозамінні, якщо підходять за іншими параметрами. Якщо при такій заміні робочий діапазон частот приймача виявиться кілька зсунутим в ту або іншу сторону або порушиться сполучення лаштунків вхідних та гетеродинних контурів, то їх можна підігнати підлаштування сердечниками котушок з підбором ємності підлаштування конденсаторів. Про взаємозамінності блоків КПЕ з повітряним діелектриком можна сказати те ж саме.
1. Конденсатори. Довідник. Михайлов І.В. Пропошін А.І. 1965 рік (Масова радіобібліотека №0573).