Kondensaattorit elektronisissa piireissä. Osa 2. Viestien välinen tiedonsiirto, suodattimet, generaattorit

Artikkelin alku: Kondensaattorit elektronisissa piireissä. Osa 1

Kondensaattoreiden yleisin käyttö on yhteys yksittäisten transistorivaiheiden välillä, kuten kuvassa 1 esitetään. Tässä tapauksessa kondensaattoreita kutsutaan transienteiksi.

Ohimenevät kondensaattorit ohittavat vahvistetun signaalin ja estävät tasavirran kulun. Kun virta kytketään, kondensaattori C2 ladataan transistorin VT1 kollektorin jännitteeseen, minkä jälkeen tasavirran ohittaminen on mahdotonta. Mutta vaihtovirta (vahvistettu signaali) saa kondensaattorin latautumaan ja purkautumaan, ts. kulkee kondensaattorin läpi seuraavaan kaskadiin.

Usein sisään transistoripiiritainakin äänialueella, elektrolyyttisiä kondensaattoreita käytetään transienteina. Kondensaattorien nimellisarvot valitaan siten, että vahvistettu signaali kulkee ilman suurta vaimennusta.

Kuvio 1

Alipäästö- ja ylipäästösuodattimet

Joskus on tarpeen ohittaa jotkut taajuudet ja heikentää muiden läpikulkua. Tällaiset tehtävät suoritetaan suodattimilla, jotka luodaan RC-piirien perusteella.

On olemassa melko monimutkaisia ​​monilinkkisuodattimia, joilla on jopa omat nimensä: Chebyshev, Bessel, Butterworth jne. Kaikilla heillä on omat erityispiirteensä, ominaisuutensa ja pääsääntöisesti useita linkkejä. Tappioiden kompensoimiseksi aktiivinen elementti johdetaan sellaisiin suodattimiin - transistorivaiheeseen tai operaatiovahvistimeen. Sellaisia ​​suodattimia kutsutaan aktiivisiksi.

Yksinkertaisimmat passiiviset suodattimet voidaan luoda vain kahdesta osasta - vastus ja kondensaattori. Kuvio 2 esittää kaavion yksinkertaisesta alipäästösuodimesta (alipäästösuodin). Tällainen suodatin läpäisee vapaasti matalat taajuudet ja raja-taajuudesta alkaen heikentää hieman lähtösignaalia.

Kuva 2. Alipäästösuodinpiiri (LPF)

Yksinkertaisin alipäästösuodin koostuu vain kahdesta osasta - vastuksesta ja sarjaan kytketystä kondensaattorista. Generaattorin tulosignaali syötetään sarja-RC-piiriin, ja lähtö poistetaan kondensaattorista C. Pienillä taajuuksilla kondensaattorin kapasitanssi on suurempi kuin vastuksen resistanssi Xc = 1/2 * π * f * C, joten siihen tapahtuu suuri jännitehäviö.

Taajuuden kasvaessa kondensaattorin kapasitanssi pienenee, joten jännitteen pudotus tai vain sen jännite pienenee. Oletetaan, että generaattori on viritetty useampaan kuin yhteen taajuuteen, sen taajuus vaihtelee. Sellaisia ​​generaattoreita kutsutaan värähtelytaajuusgeneraattoreiksi tai pyyhkäisygeneraattoreiksi. Yksinkertaisimman alipäästösuotimen taajuusvaste on esitetty kuvassa 3.

Kuva 3. Alipäästösuodattimen taajuusvaste

Jos kuvassa 2 vaihdetaan kondensaattori ja vastus, saadaan ylipäästösuodatin (HPF). Sen piiri on esitetty kuvassa 4. Ylipäästösuodattimen päätehtävänä on heikentää rajataajuuden alapuolella olevia taajuuksia ja ohittaa yllä olevat taajuudet.

Kuva 4. Ylipäästösuodattimen (HPF) piiri

Tässä tapauksessa tulosignaali syötetään kondensaattoriin, ja lähtö poistetaan vastuksesta. Matalilla taajuuksilla kapasitanssi on suuri, joten jännitteen pudotus vastuksen yli on pieni.

Selvyyden ja käsityksen helpottamiseksi (kaikki tunnetaan vertailussa), voit henkisesti korvata kondensaattorin vastuksella: kondensaattorin sijaan olkoon 100K ja lähtövastuksella 10K. Osoittautuu vain jännitteenjakajaksi. Vain kondensaattorien tapauksessa tämä jakaja osoittautuu taajuusriippuvaiseksi. Tällaisen yksinkertaisen HPF: n taajuusvaste on esitetty kuvassa 5.

Kuva 5. HPF: n taajuusvaste

Korkeilla taajuuksilla kondensaattorin vastus vähenee vastaavasti, jännitteen pudotuksella vastuksen yli, se lisää myös HPF: n lähtöjännitettä.

Jos vertaat kuvia 3 ja 5, on helppo nähdä, että suorituskyvyn laskun jyrkkyys ei ole kovin jyrkkä. Ja mitä voidaan odottaa niin yksinkertaisilta järjestelmiltä? Mutta heillä on oikeus elämään, ja niitä käytetään melko usein elektronisissa piireissä.

Kuinka siirtää vaihetta

Voit katsoa mitä tahansa asiaa eri näkökulmista ja nähdä sen täysin erilaisessa valossa. Joten juuri tutkittuja RC-piirejä voidaan käyttää ei taajuussuodattimina, vaan vaihesiirtoelementeinä. Näin tapahtuu, jos kuvassa 6 näytettyyn piiriin syötetään vaihtovirta?

Kuvio 6

Ja niin tapahtuu. Tulojännite syötetään kondensaattoriin, lähtö poistetaan vastuksesta. Tulovirta kondensaattorin läpi on edellä tulojännitettä. Siksi jännitteen pudotus vastuksen yli ja yleensä vaihesiirtopiirin ulostulossa on ennen tuloa.

Jos vastus ja kondensaattori vaihdetaan, kuten kuvassa 7 esitetään, saadaan piiri, jonka lähtöjännite jää tulon taakse. No, päinvastoin, kuten edellisessä järjestelmässä.

Kuvio 7

Tällaiset vaihesiirtoketjut mahdollistavat pienen siirtymisen tulo- ja lähtösignaalien välillä, yleensä enintään 60 astetta. Tapauksissa, joissa siirtoa vaaditaan suuressa mittakaavassa, käytetään useiden ketjujen peräkkäistä sisällyttämistä.

Kuva 8. Vaiheensiirtoketjut

Tällainen niin monien passiivisten elementtien sisällyttäminen kerralla johtaa tulosignaalin merkittävään vaimenemiseen. Alkuperäisen tason palauttamiseksi vaaditaan vahvistuskaskadien käyttö.

Amatööriradioharjoittelussa syntyy usein tilanteita, joissa tarvitaan yhtäkkiä ja siniaaltogeneraattoria, ei edes viritettävissä, vaan vain yhdellä taajuudella. Sitten juotosrauta, muutama roskaosa poimitaan, ja pian sinusoidi soi melodisesti huoneessa. Kuka kuulee, tietää mistä on kyse.

Siniaaltogeneraattori

Voit kerätä kaiken yksi transistori. Itse asiassa generaattori on yksittäisen transistorin vahvistin, jota peittää positiivinen palaute vaihesiirtoketjuja käyttämällä. Ja mikä tahansa positiivinen palaute johtaa sukupolven ulkonäköön. Ja tämä tapaus ei ole poikkeus.

Sinimuotoinen signaali poistetaan transistorin kollektorista, edullisesti eristyskondensaattorin kautta. On todella hyvä olla pahoillani toista transistoria ja ampua lähtösignaalia emitterin seuraajan kautta.

Multisim yhden transistorin generaattori

Virtuaaligeneraattorin kaavio on esitetty kuvassa 9.

Kuva 9. Kaavio yhden transistorin generaattorista Multisim-ohjelmassa

Kaikki on selvää ja yksinkertaista täällä: itse generaattori akulla ja oskilloskoopin. Vaikka voit lisätä kommentin tähän yksinkertaiseen järjestelmään, kuka sitoutuu yhtäkkiä toistamaan sen?

Kun kytket virran, piiri ei käynnisty heti. Ensin tapahtuu oskilloskoopilla useita tyhjiä pyyhkäisyjä, sitten alkaa näkyä matalajänniteinen siniaalto, joka kasvaa vähitellen useaan voltiin. Tutkimuksen tulokset on esitetty kuvassa 10.

Kuvio 10

Virtuaalipiiri on tietysti hyvä. Mutta jos joku päättää koota tämän piirin metallista, ainakin juotoston leipälauta, tulisi keskittyä viritykseen. Itse asiassa koko kokoonpano koostuu vastuksen R2 tarkan valinnan valinnasta, joka asettaa transistorin toimintapisteen.

Viritysprosessin nopeuttamiseksi voit kytkeä sen sijaan väliaikaisesti 100 ... 200 kilogramman viritysvastuksen. Samanaikaisesti, älä unohda kytkeä päälle sarjaan kuuluvaa noin 10 ... 20 KΩ: n rajoittavaa vastusta.

Transistorina kotimainen KT315 tai vastaava on varsin sopiva. Kondensaattorit ovat mitä tahansa pienikokoisia keraamisia. Generaattorin toimintaa voidaan ohjata oskilloskoopilla tai audiovahvistimella.

Boris Aladyshkin