2.5. Конденсаторы переменной емкости

Конденсаторы переменной емкости, к которым можно отнести и подстроечные конденсаторы (конденсаторы полупеременной емкости), применяются в качестве элементов перестраиваемых колебательных контуров радиоприемной, радиопередающей и измерительной аппаратуры, а также в других радиоэлектронных устройствах.

Основными типами конденсаторов переменной емкости являются: плоские многопластинчатые конденсаторы с вращательным движением одной системы обкладок (пластин) по отношению к другой (рис. 2.11); цилиндрические конденсаторы с поступательным движением внутренней обкладки (цилиндра) по отношению к внешней (рис. 2. 12).

В обоих типах конденсаторов изменение емкости достигается за счет изменения площади перекрытия обкладок. При небольших напряжениях порядка сотен вольт (в отдельных случаях до нескольких киловольт) и ниже, основным типом конденсатора переменной емкости является воздушный многопластинчатый конденсатор с вращательным движением. Важной характеристикой такого конденсатора является закон изменения его емкости в зависимости от угла поворота (q) подвижной системы пластин (ротора) по отношению к неподвижной (статору). Вид зависимости С(q) определяется законом изменения площади перекрытия пластин статора и ротора от угла поворота S(q):

С(q) =  + C_мин,                                           (2.6)

где N – число пластин ротора и статора; С_мин – начальная емкость конденсатора, т.е. емкость при полностью выведенном роторе (q = 0; S(0) = 0), обусловленная обязательным присутствием в конденсаторе с газообразным диэлектриком в качестве изолятора между подвижной и неподвижной системами пластин небольшого объема твердого диэлектрика, емкостью между торцами пластин статора и ротора, а также другими элементами конструкции; S_A(q) – активная площадь перекрытия пластин ротора и статора при некотором значении угла поворота q, учитывающая вырез радиусом r (рис. 2.11) в пластинах статора для прохода оси ротора; d – толщина зазора между пластинами.

Активная площадь перекрытия пластин ротора и статора вычисляется по формуле:

S_A(q) = S(q) – q,                                                    (2.7)

В зависимости от закона изменения емкости от угла поворота ротора различают конденсаторы переменной емкости прямоемкостные (рис. 2.13), прямоволновые (квадратичные) (рис. 2.14), прямочастотные (обратноквадратичные) (рис. 2.15) и логарифмические (рис. 2.16).

Прямоемкостные конденсаторы характеризуются линейным изменением емкости с углом поворота:

С(q) = аq + b,                                                          (2.8)

где a = ;   С_макс = С(q_макс);  q_макс = 180^о;    b = C_мин.

Прямоемкостные конденсаторы имеют равномерную шкалу емкости и применяются, главным образом, в измерительной технике, а также в качестве подстроечных конденсаторов.

Прямоволновые конденсаторы характеризуются квадратичной зависимостью емкости от угла поворота:

 С(q) = (аq + b)²,                                                        (2.9)

где а = ( – )/q_макс;  b = . Резонансная длина волны (l) колебательного контура с таким конденсатором изменяется линейно с углом поворота, так как l.

Прямочастотные конденсаторы обладают обратноквадратичной зависимостью емкости от угла поворота:

С(q) = 1/(aq + b)²,                                                   (2.10)

где а =; b=1/.

Резонансная частота колебательного контура с таким конденсатором изменяется линейно с углом поворота, так как f .

Прямоволновые и прямочастот