CD – Diodo a Capacità Variabile
In questo articolo ti porto dentro il mondo dei CD, ovvero i diodi a capacità variabile, noti anche come diodi varicap o varattori. Oggi impariamo come funzionano, dove si usano e perché sono fondamentali nei circuiti radiofrequenza, oscillatori, e sintonizzatori. Ti spiegherò tutto passo dopo passo, con esempi pratici e un linguaggio diretto, come se stessi spiegando a un collega mentre lavoriamo su una scheda elettronica.
Cos’è un diodo a capacità variabile?
Un diodo a capacità variabile (CD) è un tipo speciale di diodo progettato per sfruttare una proprietà fondamentale della giunzione PN: la sua capacità dipende dalla tensione inversa applicata. Quando polarizzi inversamente il diodo, la zona di svuotamento si comporta come un condensatore. Aumentando la tensione inversa, la zona si allarga e la capacità diminuisce; abbassando la tensione, la zona si restringe e la capacità aumenta.
Funzionamento elettrico del diodo varicap
La chiave del funzionamento sta nella relazione non lineare tra tensione inversa e capacità. Per essere chiari, ecco un esempio concreto: supponiamo che applichi 2V inversi al diodo, ottieni una capacità di 50pF. Se sali a 10V, la capacità può scendere fino a 10pF. Non è una variazione lineare, ma è prevedibile e stabile, il che è perfetto per applicazioni in RF.
Modello equivalente del CD
- Capacità variabile controllata dalla tensione inversa
- Resistenza serie parassita (RS)
- Induttanza parassita (LS)
Questo modello RC-L rappresenta abbastanza fedelmente il comportamento reale del CD alle alte frequenze. È importante considerarlo quando progetti un circuito LC sintonizzabile o un oscillatore controllato in tensione (VCO).
Applicazioni tipiche del CD
- Oscillatori controllati in tensione (VCO): usati in PLL (Phase-Locked Loop), generazione di frequenze e sintetizzatori RF.
- Sintonizzatori elettronici: come nelle radio FM, TV o ricevitori SDR, dove un circuito LC sintonizzabile regola la frequenza di ricezione.
- Modulatori e demodulatori di fase: per comunicazioni digitali come BPSK e QPSK.
Per esempio, immagina un circuito LC dove la L è fissa e la C è fornita da un diodo varicap. Applicando una tensione da 1V a 12V al varicap, puoi regolare la frequenza di risonanza da, diciamo, 95 MHz a 105 MHz. Così puoi sintonizzarti su diverse stazioni radio usando solo una tensione di controllo.
Tabella delle caratteristiche tipiche di un CD
Ti posso dire che nel mio laboratorio ho usato spesso i CD nei progetti di ricevitori FM fatti in casa. Con un semplice potenziometro come partitore resistivo, potevo regolare la tensione sul diodo varicap e cambiare la stazione radio senza dover cambiare fisicamente nessun componente. È una soluzione elegante e precisa, specialmente quando lavoriamo su spazi ridotti o dispositivi sintonizzabili a distanza.
Un altro uso pratico è nei sintetizzatori di frequenza digitali, dove più varicap possono lavorare insieme per ottenere frequenze altamente stabili e dinamiche. In questi casi, i CD devono avere una bassa corrente di perdita e una risposta veloce alla variazione di tensione per essere efficaci.
Domani vedremo come progettare un VCO (Oscillatore Controllato in Tensione) partendo proprio da un CD, analizzando come scegliere la giusta induttanza e calcolare la gamma di frequenze ottenibili. Non mancare, perché sarà una continuazione pratica di tutto quello che abbiamo visto oggi!
