2. Порядок выполнения работы

1. Объект исследования: варикап 2В110А.

2. Описание лабораторной установки.

В состав лабораторной установки входят:

– измеритель добротности (Q-метр) Е4-11 с образцовой катушкой индуктивности, подключенной к клеммам L_x на верхней панели Q-метра. (инструкция по работе с Q-метром находится на рабочем месте);

– источник питания постоянного тока Б5-45 с укрепленным на нем делителем выходного напряжения.

– лабораторный макет, включающий в себя (рис. 4): исследуемый варикап 2В110А (для повышения точности измерения исследуется не один, а три параллельно включенных варикапа), ключ К, позволяющий отключать варикапы, резистор и конденсаторы. Лабораторный макет подключается к клеммам С_х на верхней панели Q-метра.

Рис.4. Схема лабораторной установки

Добавочный конденсатор С_доб = 51 пФ служит для снижения резонансной частоты измерительного колебательного контура, а конденсатора по 5600 пФ являются разделительными.

Если пренебречь влиянием разделительных конденсаторов, то при отключенных варикапах резонансная емкость колебательного контура Q-метра будет равна С_К = С₁ + С_доб, где С₁ – емкость измерительного конденсатора Q-метра при резонансе, а при включенных варикапах та же самая резонансная емкость С_К = С₂ + С_доб + 3С_В, где С₂ = емкость измерительного конденсатора при резонансе, С_В – емкость варикапа.

Порядок выполнения экспериментальной части работы

Внимание. Проверьте, чтобы до начала измерений было следующее:

– тумблеры питания приборов Е4-11 и Б5-45 были включены;

– декадный переключатель напряжений прибора Б5-45 стоял в положении 5,0 В, а декадный переключатель тока – в положении 100 мА;

– перемычка П подключена к лабораторному макету.

Задание 1. Определите добротность Q₁ и резонансную емкость С_К измерительного колебательного контура с отключенными варикапами. Для этого:

– вынуть перемычку П из лабораторного макета и включить Q-метр;

– установите частоту Q-метра f = 38 МГц, пределы измерении Q = 300 и дать прогреться прибору в течене 20 минут;

– пользуясь инструкцией по работе с Q-метром, измерьте добротность Q₁ контура и емкость С₁ измерительного конденсатора. Результаты занесите в табл. 1 (С_К = С₁ + С_доб, где С_доб = 51 пФ).

Таблица 1. Параметры измерительного контура

f, МГц	Q1	С1, пФ	СК, пФ
38

Задание 2. Определите емкость С_В и добротность Q_В варикапа при управляющих напряжениях U₀ = 4,0; 6,0; 8,0 ; 12; 16; 24 и 40 В:

– убедитесь, что на блоке питания Б5-45 установлен ток I₀ = 100 мА, напряжение U = 5,0 В, и включите блок. В связи с тем, что на выходе Б5-45 включен делитель напряжения 1 / 1,25, управляющее напряжение на варикапе окажется равным U₀ = U /1,25 = 5, 0 /1,25 = 4,0 В.

– включите варикап (фактически три соединенных параллельно варикапа 2В110А, см. рис. 1), для этого установить перемычку П на лабораторном макете.

– пользуясь инструкцией по работе с Q-метром, измерьте емкость С₂ измерительного конденсатора и добротность Q₂ контура при управляющем напряжении на варикапе U₀ = 4,0 В; повторите измерения С₂ и Q₂ для управляющих напряжениях U₀ = 6,0; 8,0; 12; 16; 24 и 40 В. Результаты занесите в табл. 2.

Таблица 2.Измеренные значения добротности и емкости варикапа

U, В	U0 = U/1,25	Результаты измерений		Результаты расчетов
		С2, пФ	Q2	Q1 – Q2	3CВ=(С1-С2), пФ	СВ, пФ	QВ
5,0	4,0
7,5	6,0
10	8,0
15	12
20	16
30	24
50 (49,9)	40

U – напряжение источника Б5-45;

U_o– управляющее напряжение на варикапе.

Емкость С_В и добротность Q_В определяются по формулам:

(1)

(2)

где С₁ и Q₁ – емкость измерительного конденсатора и добротность колебательного контура Q-метра при отключенных варикапах (см. задание 1); С₂ и Q₂ – емкость измерительного конденсатора и добротность колебательного контура с включенными варикапами; С_К – резонансная емкость колебательного контура (см. задание 2).

Задание 3. Выполните расчеты, предусмотренные таблицами 1 и 2.

На одном графике нанесите уровень Q₁ ( горизонтальную прямую) и постройте кривые зависимости Q₂, С_В и Q_В от управляющего напряжения U₀ на варикапе.