Capacitor Variável de Estado Sólido (TEL113)

Capacitores variáveis ou ajustáveis são componentes não muito fáceis de obter em certas ocasiões. Além disso, são componentes que possuem partes mecânicas, sujeitas a problemas e desgastes. Uma solução interessante consiste no uso de varicaps que possibilitam o controle da capacitância a partir de sinais. Veja como montar um neste artigo.

Apresentamos neste artigo uma solução bastante interessante e eficiente para os leitores que desejam ter uma versão de estado sólido de um capacitor variável.

Este capacitor pode ter sua capacitância controlada por uma tensão, o que leva a possibilidade de usarmos microcontroladores ou potenciômetros comuns em circuitos de sintonia.

Dependendo do varicap usado poderemos obter capacitâncias máximas até 30 ou 40 pF e com a ligação em paralelo de várias unidades poderemos obter capacitâncias maiores.

Uma tabela será dada mais adiante com as capacitâncias que podem ser obtidas com tipos comuns de varicaps, se bem que existam à disposição outros no mercado de componentes.

Podemos instalar o circuito básico numa caixinha ou montá-lo numa placa para uso como um componente comum.

Como Funciona

Quando polarizamos uma junção de um diodo comum no sentido inverso, nenhuma corrente pode fluir através dela, o que significa que ela funciona como um capacitor.

As regiões P e N funcionam como as armaduras e a junção como o dielétrico, conforme mostra a figura1.

Figura 1 – a polarização inversa de uma junção

Entretanto, a capacitância apresentada pode ser alterada por uma tensão inversa aplicada ao dispositivo.

Quando a tensão é mínima, os portadores de carga entre as duas regiões estão próximos e a região da junção é mais fina.

Isso significa um dielétrico mais fino e, portanto, uma capacitância maior.

Quando aumentamos a tensão inversa, os portadores de carga se afastam, aumentam o tamanho da junção e, portanto, do dielétrico.

O resultado é uma diminuição da capacitância, conforme mostra a figura 2.

Figura 2 – Alteração da junção pela tensão

Veja então que a largura da junção e, portanto, da junção pode ser alterada pela aplicação de uma tensão.

Capacitores especiais com grandes áreas de junção então fabricados para aproveitar este feito sendo denominados diodos de capacitância ou varicaps.

Na prática podemos elaborar um circuito simples para aproveitarmos este efeito, o qual é mostrado na figura 3.

Figura 3 – Modo de usar o varicap

O resistor R aplica a tensão no varicap, mas, por ter valor elevado, isola o circuito de controle.

O capacitor C tem um valor suficientemente elevado para não influir na capacitância total que se deve praticamente apenas ao varicap.

 

Montagem

Na prática as tensões necessárias a operação numa boa faixa de capacitâncias são altas.

O circuito completo de nossa aplicação é então mostrado na figura 4.

Figura 4 – O circuito prático completo

A montagem prática usando uma pequena ponte de terminais é mostrada na figura 5.

Figura 5 – Montagem prática

O desenho não mostra um cuidado importante que deve ser observado que é o de manter os fios mais curtos possíveis.

As baterias de 9 V terão uma enorme durabilidade, pois a corrente exigida pelo circuito é extremamente baixa.

O potenciômetro e as baterias, numa aplicação por controle externo podem ser substituídos por fios de entrada para a tensão de controle.

O capacitor C1 deve ser cerâmico e a frequência máxima do circuito chega à faixa de µHF.