Πυκνωτές σε ηλεκτρονικά κυκλώματα. Μέρος 2. Επικοινωνία μεταξύ των σταδίων, φίλτρα, γεννήτριες

Έναρξη του άρθρου: Πυκνωτές σε ηλεκτρονικά κυκλώματα. Μέρος 1

Η συνηθέστερη χρήση πυκνωτών είναι η σύνδεση μεταξύ μεμονωμένων σταδίων τρανζίστορ, όπως φαίνεται στο σχήμα 1. Σ 'αυτή την περίπτωση, οι πυκνωτές ονομάζονται παροδικοί.

Οι μεταβατικοί πυκνωτές περνούν το ενισχυμένο σήμα και εμποδίζουν τη διέλευση του συνεχούς ρεύματος. Όταν ενεργοποιείται η τροφοδοσία, ο πυκνωτής C2 φορτίζεται στην τάση στον συλλέκτη του τρανζίστορ VT1, μετά τον οποίο καθίσταται αδύνατη η διέλευση του συνεχούς ρεύματος. Αλλά το εναλλασσόμενο ρεύμα (ενισχυμένο σήμα) κάνει το φορτίο και την εκφόρτιση του πυκνωτή, δηλ. περνά μέσα από τον πυκνωτή στον επόμενο καταρράκτη.

Συχνά στο κυκλώματα τρανζίστορτουλάχιστον το φάσμα ήχου, οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές χρησιμοποιούνται ως παροδικά. Οι ονομαστικές τιμές των πυκνωτών επιλέγονται έτσι ώστε το ενισχυμένο σήμα να περνά χωρίς πολύ εξασθένηση.

Σχήμα 1

Φίλτρα χαμηλής διέλευσης και υψηλής διέλευσης

Μερικές φορές καθίσταται απαραίτητο να παραλείψετε ορισμένες συχνότητες και να αποδυναμώσετε το πέρασμα των άλλων. Τέτοιες εργασίες εκτελούνται χρησιμοποιώντας φίλτρα που δημιουργούνται με βάση τα κυκλώματα RC.

Υπάρχουν αρκετά πολύπλοκα φίλτρα πολλαπλών συνδέσμων που έχουν και τα δικά τους ονόματα: Chebyshev, Bessel, Butterworth και άλλα. Όλα έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά, τα χαρακτηριστικά και, κατά κανόνα, αρκετές συνδέσεις. Για να αντισταθμιστούν οι απώλειες, ένα ενεργό στοιχείο εισάγεται σε τέτοια φίλτρα - ένα στάδιο τρανζίστορ ή ένα λειτουργικό ενισχυτή. Αυτά τα φίλτρα ονομάζονται ενεργά.

Τα πιο απλά παθητικά φίλτρα μπορούν να δημιουργηθούν από δύο μόνο μέρη - αντίσταση και πυκνωτή. Το σχήμα 2 δείχνει ένα διάγραμμα ενός απλού φίλτρου χαμηλής διέλευσης (φίλτρο χαμηλής διέλευσης). Ένα τέτοιο φίλτρο διέρχεται ελεύθερα χαμηλές συχνότητες και ξεκινώντας από τη συχνότητα αποκοπής, ελαφρώς εξασθενεί το σήμα εξόδου.

Εικόνα 2. Κύκλωμα φίλτρου χαμηλής διέλευσης (LPF)

Το απλούστερο φίλτρο χαμηλής διέλευσης αποτελείται από δύο μόνο μέρη - μια αντίσταση και έναν πυκνωτή που συνδέονται σε σειρά. Το σήμα εισόδου από τη γεννήτρια τροφοδοτείται στο σειριακό κύκλωμα RC και η έξοδος αφαιρείται από τον πυκνωτή C. Στις χαμηλές συχνότητες η χωρητικότητα του πυκνωτή είναι μεγαλύτερη από την αντίσταση της αντίστασης Xc = 1/2 * π * f * C, έτσι υπάρχει μεγάλη πτώση τάσης.

Με αυξανόμενη συχνότητα, η χωρητικότητα του πυκνωτή μειώνεται, οπότε η πτώση τάσης ή απλώς η τάση σε αυτήν μειώνεται. Θεωρείται ότι η γεννήτρια συντονίζεται σε περισσότερες από μία συχνότητες · η συχνότητά της ποικίλλει. Τέτοιοι γεννήτορες ονομάζονται ταλαντευόμενες γεννήτριες συχνότητας ή γεννήτριες σάρωσης. Η απόκριση συχνότητας του απλούστερου φίλτρου χαμηλής διέλευσης φαίνεται στο σχήμα 3.

Σχήμα 3. Απόκριση συχνότητας του φίλτρου χαμηλής διέλευσης

Εάν στο σχήμα 2 ανταλλάσσετε τον πυκνωτή και την αντίσταση, θα έχετε ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης (HPF). Το κύκλωμά του φαίνεται στο σχήμα 4. Το κύριο καθήκον του φίλτρου υψηλής διέλευσης είναι να αποδυναμώσει τις συχνότητες κάτω από τη συχνότητα αποκοπής και να παραλείψει τις παραπάνω συχνότητες.

Εικόνα 4. Κύκλωμα φίλτρου υψηλής διέλευσης (HPF)

Σε αυτή την περίπτωση, το σήμα εισόδου τροφοδοτείται στον πυκνωτή και η έξοδος αφαιρείται από την αντίσταση. Στις χαμηλές συχνότητες, η χωρητικότητα είναι μεγάλη, οπότε η πτώση τάσης στην αντίσταση είναι μικρή.

Για λόγους ευκρίνειας και ευκολίας αντίληψης (όλα είναι γνωστά σε σύγκριση), μπορείτε να αντικαταστήσετε διανοητικά τον πυκνωτή με μια αντίσταση: αντί ενός πυκνωτή, ας είναι 100Κ, και η αντίσταση εξόδου 10Κ. Αποδεικνύεται απλά ένας διαχωριστής τάσης. Μόνο στην περίπτωση ενός πυκνωτή αυτό το διαχωριστικό αποδειχθεί ότι εξαρτάται από τη συχνότητα. Η απόκριση συχνότητας ενός τόσο απλού HPF φαίνεται στο Σχήμα 5.

Σχήμα 5. Απόκριση συχνότητας του HPF

Σε υψηλές συχνότητες, η αντίσταση πυκνωτή μειώνει, αντίστοιχα, την πτώση τάσης κατά μήκος της αντίστασης, αυξάνει επίσης την τάση εξόδου του HPF.

Εάν συγκρίνετε τα σχήματα 3 και 5, είναι εύκολο να δείτε ότι η απότομη πτώση της απόδοσης δεν είναι πολύ απότομη. Και τι θα μπορούσε να αναμένεται από τέτοια απλούστερα σχήματα; Αλλά έχουν το δικαίωμα στη ζωή και χρησιμοποιούνται αρκετά συχνά σε ηλεκτρονικά κυκλώματα.

Πώς να μετακινήσετε τη φάση

Μπορείτε να δείτε κάθε πράγμα από διαφορετικές γωνίες, και να το δείτε σε ένα εντελώς διαφορετικό φως. Έτσι, τα κυκλώματα RC που μόλις εξετάστηκαν μπορούν να εφαρμοστούν όχι ως φίλτρα συχνότητας, αλλά ως στοιχεία μετατόπισης φάσης. Εδώ είναι τι συμβαίνει αν εφαρμοστεί ένα εναλλασσόμενο ρεύμα στο κύκλωμα που φαίνεται στο σχήμα 6;

Σχήμα 6

Και αυτό συμβαίνει. Η τάση εισόδου τροφοδοτείται στον πυκνωτή, η έξοδος αφαιρείται από την αντίσταση. Το ρεύμα εισόδου μέσω του πυκνωτή βρίσκεται μπροστά από την τάση εισόδου. Συνεπώς, η πτώση τάσης κατά μήκος της αντιστάσεως, και γενικά στην έξοδο του κυκλώματος μετατόπισης φάσεως, είναι μπροστά από την είσοδο.

Αν ο αντιστάτης και ο πυκνωτής ανταλλάσσονται, όπως φαίνεται στο σχήμα 7, έχουμε ένα κύκλωμα, του οποίου η τάση εξόδου παραμένει πίσω από την είσοδο. Λοιπόν, ακριβώς το αντίθετο, όπως στο προηγούμενο σχήμα.

Σχήμα 7

Τέτοιες αλυσίδες μετατόπισης φάσης επιτρέπουν μια μικρή μετατόπιση μεταξύ των σημάτων εισόδου και εξόδου, συνήθως όχι περισσότερο από 60 μοίρες. Στις περιπτώσεις όπου η μετατόπιση απαιτείται σε μεγάλη κλίμακα, χρησιμοποιείται η διαδοχική ένταξη διαφόρων αλυσίδων.

Εικόνα 8. Αλυσίδες μετατόπισης φάσης

Τέτοια συμπερίληψη τόσων παθητικών στοιχείων ταυτόχρονα οδηγεί σε σημαντική εξασθένιση του σήματος εισόδου. Για να επαναφέρετε το αρχικό επίπεδο, απαιτείται η χρήση καναλιών ενίσχυσης.

Στην ερασιτεχνική ραδιοφωνική πρακτική, οι καταστάσεις συχνά ανακύπτουν όταν ξαφνικά και ξαφνικά χρειάζεται γεννήτρια ημιτονοειδούς κύματος, όχι και συντονισμένη, αλλά απλά σε μία συχνότητα. Στη συνέχεια συλλέγεται ένα συγκολλητικό σίδερο, μερικά κομμάτια σκουπίδια και σύντομα ένα ημιτονοειδές ακούγεται μελωδικά στο δωμάτιο. Όποιος ακούει τι ξέρει.

Γεννήτρια ημιτονοειδών κυμάτων

Μπορείτε να συλλέξετε τα πάντα ενιαίο τρανζίστορ. Στην πραγματικότητα, η γεννήτρια είναι ένας ενισχυτής σε ένα μόνο τρανζίστορ, που καλύπτεται από θετική ανατροφοδότηση χρησιμοποιώντας αλυσίδες μετατόπισης φάσης. Και οποιαδήποτε θετική ανατροφοδότηση οδηγεί στην εμφάνιση της γενιάς. Και αυτή η περίπτωση δεν αποτελεί εξαίρεση.

Ένα ημιτονοειδές σήμα αφαιρείται από τον συλλέκτη του τρανζίστορ, κατά προτίμηση μέσω ενός πυκνωτή απομόνωσης. Είναι πραγματικά καλό να μην μετανιώσετε άλλο τρανζίστορ και να πυροβολήσετε το σήμα εξόδου μέσω ενός ακόλουθου εκπομπού.

Πολλαπλή γεννήτρια τρανζίστορ

Ένα σχηματικό διάγραμμα μιας εικονικής γεννήτριας φαίνεται στο σχήμα 9.

Εικόνα 9. Διάγραμμα γεννήτριας ενός τρανζίστορ στο πρόγραμμα Multisim

Τα πάντα είναι ξεκάθαρα και απλά εδώ: η ίδια η γεννήτρια με την μπαταρία και την παλμογράφο. Αν και μπορείτε να προσθέσετε ένα σχόλιο σε αυτό το απλό πρόγραμμα, ξαφνικά, ποιος θα αναλάβει να το επαναλάβει;

Όταν ενεργοποιείτε το κύκλωμα δεν ξεκινά αμέσως. Κατ 'αρχάς, πραγματοποιούνται αρκετές κενές σαρώνει στον παλμογράφο και στη συνέχεια ένα ημιτονοειδές κύμα χαμηλής τάσης αρχίζει να εμφανίζεται, σταδιακά αυξάνεται σε αρκετά βολτ. Τα αποτελέσματα της μελέτης φαίνονται στο Σχήμα 10.

Σχήμα 10

Ένα εικονικό κύκλωμα είναι φυσικά καλό. Αλλά αν κάποιος αποφασίσει να συναρμολογήσει αυτό το κύκλωμα στο μέταλλο, τουλάχιστον, τουλάχιστον επάνω συγκολλημένο αλουμινόχαρτο, θα πρέπει να εστιάσετε στον συντονισμό. Στην πραγματικότητα, ολόκληρη η εγκατάσταση συνίσταται στην ακριβή επιλογή της αντίστασης της αντίστασης R2, η οποία θέτει το σημείο λειτουργίας του τρανζίστορ.

Για να επιταχύνετε τη διαδικασία συντονισμού, μπορείτε προσωρινά να συνδέσετε μια αντίσταση συντονισμού 100 ... 200 κιλών. Την ίδια στιγμή, μην ξεχάσετε να ενεργοποιήσετε την περιοριστική αντίσταση περίπου 10 ... 20K ohms σε σειρά.

Ως τρανζίστορ, ένα οικιακό KT315 ή παρόμοιο είναι αρκετά κατάλληλο. Οι πυκνωτές είναι οποιοδήποτε κεραμικό μικρού μεγέθους. Η λειτουργία της γεννήτριας μπορεί να ελεγχθεί χρησιμοποιώντας παλμογράφο ή ενισχυτή ήχου.

Μπόρις Αλαντίσκιν