Kondenzatori u elektroničkim krugovima. Dio 2. Komunikacija među fazama, filteri, generatori

Početak članka: Kondenzatori u elektroničkim krugovima. 1. dio

Najčešća upotreba kondenzatora je veza između pojedinih stupnjeva tranzistora, kao što je prikazano na slici 1. U ovom slučaju kondenzatori se nazivaju prolazni.

Prolazni kondenzatori prolaze pojačani signal i sprječavaju prolaz istosmjerne struje. Kad je napajanje uključeno, kondenzator C2 se nakuplja na napon na kolektoru tranzistora VT1, nakon čega prolazak istosmjerne struje postaje nemoguć. Ali izmjenična struja (pojačani signal) čini naboj i pražnjenje kondenzatora, tj. prolazi kroz kondenzator do sljedeće kaskade.

Često u tranzistorski sklopovibarem zvučni raspon, elektrolitički kondenzatori se koriste kao prolazni. Nazivne vrijednosti kondenzatora su odabrane tako da pojačani signal prolazi bez većeg prigušenja.

Slika 1

Filteri s niskim i visokim prolazima

Ponekad je potrebno preskočiti neke frekvencije i oslabiti prolazak drugih. Takvi se zadaci izvode pomoću filtera koji se stvaraju na temelju RC krugova.

Postoje prilično složeni filteri s više veza koji čak imaju svoja imena: Chebyshev, Bessel, Butterworth itd. Svi oni imaju svoje karakteristične karakteristike, karakteristike i, u pravilu, nekoliko veza. Da bi se kompenzirali gubici, u takve se filtere uvodi aktivni element - tranzistorska faza ili operativno pojačalo. Takvi se filteri nazivaju aktivnim.

Najjednostavniji pasivni filteri mogu se stvoriti iz samo dva dijela - otpornik i kondenzator, Na slici 2 prikazan je dijagram jednostavnog niskopropusnog filtra. Takav filtar slobodno prolazi niske frekvencije, a počevši od frekvencije isključivanja malo prigušuje izlazni signal.

Slika 2. Krug filtra niskog prolaza (LPF)

Najjednostavniji niskopropusni filter sastoji se od samo dva dijela - otpornika i kondenzatora spojenih u seriju. Ulazni signal iz generatora dovodi se u serijski RC krug, a izlaz se uklanja iz kondenzatora C. Pri niskim frekvencijama, kapacitet kondenzatora je veći od otpora otpornika Xc = 1/2 * π * f * C, pa na njemu dolazi do velikog pada napona.

S povećanjem učestalosti smanjuje se kapacitet kondenzatora, tako da pad napona ili samo napon na njemu postaje manji. Pretpostavlja se da je generator podešen na više frekvencija, a njegova frekvencija varira. Takvi se generatori nazivaju generatorima oscilirajućih frekvencija ili generatorom oscilacijskih frekvencija. Frekvencijski odziv najjednostavnijeg niskopropusnog filtra prikazan je na slici 3.

Slika 3. Frekvencijski odziv niskopropusnog filtra

Ako na slici 2 zamijenite kondenzator i otpornik, dobit ćete visokopropusni filter (HPF). Njegov je krug prikazan na slici 4. Glavni zadatak visokopropusnog filtra je oslabiti frekvencije ispod frekvencije isključivanja i preskočiti gornje frekvencije.

Slika 4. Krug visokog prolaza filtra (HPF)

U tom se slučaju ulazni signal dovodi u kondenzator, a izlaz se uklanja iz otpornika. Na niskim frekvencijama kapacitet je velik, pa je pad napona preko otpornika mali.

Radi jasnoće i jednostavne percepcije (sve je poznato u usporedbi), možete mentalno zamijeniti kondenzator otpornikom: umjesto kondenzatora, neka bude 100K, a izlazni otpornik 10K. Ispada da je samo djelitelj napona. Samo u slučaju kondenzatora ispada da taj razdjelnik ovisi o frekvenciji. Frekvencijski odziv tako jednostavnog HPF-a prikazan je na slici 5.

Slika 5. Frekvencijski odziv HPF-a

Na visokim frekvencijama smanjuje se otpor kondenzatora, odnosno pad napona preko otpornika, također povećava izlazni napon HPF.

Ako usporedite slike 3 i 5, lako je vidjeti da strmoglav pad performansi nije baš strm. A što se može očekivati ​​od tako jednostavnih shema? Ali imaju pravo na život i često se koriste u elektroničkim krugovima.

Kako premjestiti fazu

Možete pogledati bilo koju stvar iz različitih uglova, i vidjeti je u posve drugačijem svjetlu. Dakle, upravo ispitani RC krugovi mogu se primijeniti ne kao filtri frekvencije, već kao elementi promjene faze. Evo što se događa ako se na krug prikazan na slici 6 primijeni izmjenična struja?

Slika 6

I to se događa. Ulazni napon dovodi se u kondenzator, izlaz se uklanja iz otpornika. Ulazna struja kroz kondenzator je ispred ulaznog napona. Stoga je pad napona preko otpornika, i općenito na izlazu faznog pomaka, ispred ulaza.

Ako se otpornik i kondenzator izmjenjuju, kao što je prikazano na slici 7, dobivamo krug čiji izlazni napon zaostaje za ulazom. Pa, upravo suprotno, kao u prethodnoj shemi.

Slika 7

Takvi lanci s pomakom faze omogućuju mali pomak između ulaznog i izlaznog signala, obično ne veći od 60 stupnjeva. U slučajevima kada je potreban pomak u velikoj mjeri koristi se uzastopno uključivanje nekoliko lanaca.

Slika 8. Lanci za izmjenu faza

Takvo uključivanje toliko pasivnih elemenata odjednom dovodi do značajnog prigušenja ulaznog signala. Za vraćanje početne razine potrebna je upotreba kaskada pojačanja.

U amaterskoj radio praksi često se pojave situacije kada je iznenada i odjednom potreban generator sinusnih valova, čak i bez podešavanja, već jednostavno na jednoj frekvenciji. Zatim se prikuplja željezo za lemljenje, nekoliko dijelova smeća i ubrzo se u sobi melodično oglasi sinusoid. Tko čuje, zna o čemu se radi.

Generator sinusnih valova

Sve možete sakupljati jedan tranzistor, Zapravo, generator je pojačalo na jednom tranzistoru, prekriveno pozitivnim povratnim informacijama pomoću lanaca s pomakom u fazama. A svaka pozitivna povratna sprega vodi do pojave generacije. I ovaj slučaj nije iznimka.

Sinusoidni signal uklanja se iz kolektora tranzistora, ponajprije putem izolacijskog kondenzatora. Zaista je dobro ne požaliti na drugi tranzistor i ispaliti izlazni signal putem pratilaca za emitiranje.

Multisim pojedinačni tranzistorski generator

Shematski dijagram virtualnog generatora prikazan je na slici 9.

Slika 9. Dijagram generatora jednog tranzistora u programu Multisim

Ovdje je sve jasno i jednostavno: sam generator s baterijom i osciloskop, Iako možete iznenada dodati komentar na ovu jednostavnu shemu, tko će se poduzeti ponoviti?

Kad uključite sklop, ne pokreće se odmah. Prvo se na osciloskopu odvija nekoliko praznih pražnjenja, zatim se počinje pojavljivati ​​sinusni val niskog napona, koji se postupno povećava na nekoliko volti. Rezultati studije prikazani su na slici 10.

Slika 10

Virtualni krug je, naravno, dobar. Ali ako netko odluči sastaviti ovaj krug u metal, dobro, barem dalje ploča bez lemljenja, treba se usredotočiti na ugađanje. Zapravo se cijela instalacija sastoji u točnom odabiru otpora otpornika R2, koji postavlja radnu točku tranzistora.

Da biste ubrzali postupak podešavanja, umjesto toga možete privremeno spojiti ugađajući otpornik od 100 ... 200 kilograma. U isto vrijeme, ne zaboravite uključiti ograničavajući otpor od približno 10 ... 20K ohma u nizu.

Kao tranzistor prilično je prikladan domaći KT315 ili sličan. Kondenzatori su bilo keramike malih dimenzija. Rad generatora može se kontrolirati pomoću osciloskopa ili audio pojačala.

Boris Aladyskin