Kondenzátorok elektronikus áramkörökben. 2. rész. Váltóközi kommunikáció, szűrők, generátorok

A cikk kezdete: Kondenzátorok elektronikus áramkörökben. 1. rész

A kondenzátorok leggyakoribb használata az egyes tranzisztor szakaszok közötti kapcsolat, az 1. ábra szerint. Ebben az esetben a kondenzátorokat tranziensnek nevezzük.

A tranziens kondenzátorok továbbítják az erősített jelet és megakadályozzák az egyenáram áthaladását. A tápfeszültség bekapcsolásakor a C2 kondenzátort a VT1 tranzisztor kollektorának feszültségére töltik fel, amely után az egyenáram áthaladása lehetetlenné válik. De a váltakozó áram (erősített jel) a kondenzátort feltölti és üríti, azaz áthalad a kondenzátoron a következő kaszkádba.

Gyakran be tranzisztor áramköröklegalább a hangtartományt, az elektrolitkondenzátorokat tranziensekként használják. A kondenzátorok névleges értékeit úgy választjuk meg, hogy az erősített jel nagy csillapítás nélkül továbbadjon.

1. ábra

Aluláteresztő és felső áteresztő szűrők

Néha szükségessé válik néhány frekvencia kihagyása és mások átjárhatóságának gyengítése. Az ilyen feladatokat az RC áramkörök alapján létrehozott szűrőkkel hajtják végre.

Vannak elég bonyolult többláncú szűrők, amelyeknek még saját neve is van: Chebyshev, Bessel, Butterworth stb. Mindegyiknek megvan a saját megkülönböztető tulajdonságai, jellemzői, és általában több link. A veszteségek kompenzálására aktív elemet vezetünk be az ilyen szűrőkbe - tranzisztoros fokozatba vagy működési erősítőbe. Az ilyen szűrőket aktívnak nevezzük.

A legegyszerűbb passzív szűrők mindössze két részből létrehozhatók - ellenállás és kondenzátor. A 2. ábra egy egyszerű aluláteresztő szűrő (aluláteresztő szűrő) diagramját mutatja. Egy ilyen szűrő szabadon áthalad az alacsony frekvenciákon, és a határfrekvenciától kezdve kissé gyengíti a kimeneti jelet.

2. ábra: Aluláteresztő szűrő áramkör (LPF)

A legegyszerűbb aluláteresztő szűrő csak két részből áll - egy ellenállásból és egy sorba kapcsolt kondenzátorból. A generátor bemeneti jelét a soros RC áramkörre továbbítják, és a kimenetet eltávolítják a C kondenzátorról. Alacsony frekvenciákon a kondenzátor kapacitása nagyobb, mint az Xc ellenállás ellenállása = 1/2 * π * f * C, tehát nagy feszültségcsökkenés következik be rajta.

A frekvencia növekedésével a kondenzátor kapacitása csökken, tehát a feszültség esése, vagy csak a rajta lévő feszültség kevesebb lesz. Feltételezzük, hogy a generátor egynél több frekvenciára van hangolva, frekvenciája változik. Az ilyen generátorokat oszcilláló frekvenciagenerátoroknak vagy sweepgenerátoroknak nevezzük. A legegyszerűbb aluláteresztő szűrő frekvenciaválaszát a 3. ábra mutatja.

3. ábra: Az aluláteresztő szűrő frekvenciaválasza

Ha cseréljük a 2. ábrán látható kondenzátort és ellenállást, akkor kapunk egy nagyáteresztő szűrőt (HPF). Áramkörét a 4. ábra szemlélteti. A felüláteresztő szűrő fő feladata a határfrekvencia alatti frekvenciák gyengítése és a magasabb frekvenciák átugrása.

4. ábra. Nagyáteresztő szűrő (HPF) áramkör

Ebben az esetben a bemeneti jelet a kondenzátorhoz továbbítják, és a kimenetet eltávolítják az ellenállásról. Alacsony frekvenciákon a kapacitás nagy, tehát az ellenállás feszültségcsökkenése kicsi.

Az érthetőség és az észlelés megkönnyítése érdekében (minden összehasonlításban ismert) a szonda elé cserélheti a kondenzátort egy ellenállással: a kondenzátor helyett legyen 100K, a kimeneti ellenállás pedig 10K. Kiderült, hogy csak egy feszültségosztó. Csak ez a kondenzátor esetében válik ez az elválasztó frekvenciafüggővé. Egy ilyen egyszerű HPF frekvenciaválaszát az 5. ábra mutatja.

5. ábra: A HPF frekvenciaválasza

Magas frekvenciákon a kondenzátor ellenállása csökken, illetve az ellenálláson keresztüli feszültségcsökkenés, növeli a HPF kimeneti feszültségét is.

Ha összehasonlítjuk a 3. és az 5. ábrát, könnyen belátható, hogy a teljesítmény csökkenésének meredekedése nem túl meredek. És mit lehet várni az ilyen legegyszerűbb rendszerektől? De nekik joga van az élethez, és ezeket gyakran használják az elektronikus áramkörökben.

Hogyan mozgathatjuk a fázist?

Bármilyen dolgot megnézhet különböző szögekből, és teljesen más fényben láthatja. Tehát az éppen megvizsgált RC áramkörök nem frekvenciaszűrőként, hanem fázistoló elemekként alkalmazhatók. Mi történik, ha váltakozó áramot vezetünk a 6. ábrán látható áramkörre?

6. ábra

És ez történik. A bemeneti feszültséget a kondenzátor táplálja, a kimenetet eltávolítják az ellenállásról. A kondenzátoron keresztüli bemeneti áram meghaladja a bemeneti feszültséget. Ezért a feszültségcsökkenés az ellenálláson, és általában a fázistoló áramkör kimeneténél meghaladja a bemenetet.

Ha az ellenállás és a kondenzátor cserélésre kerül, amint azt a 7. ábra mutatja, akkor egy olyan áramkört kapunk, amelynek kimeneti feszültsége elmarad a bemenettől. Nos, éppen ellenkezőleg, mint az előző rendszerben.

7. ábra

Az ilyen fázistolódó láncok lehetővé teszik a kis bemeneti és a kimeneti jelek közötti, általában legfeljebb 60 fokos eltolást. Azokban az esetekben, amikor a eltolás nagyszabású, több lánc egymás utáni beillesztését kell használni.

8. ábra. Fáziseltolódó láncok

Ilyen sok passzív elem bevonása egyszerre a bemeneti jel jelentős gyengüléséhez vezet. A kezdeti szint visszaállításához amplifikációs kaszkádot kell használni.

Az amatőr rádió gyakorlatban gyakran fordulnak elő olyan helyzetek, amikor hirtelen és hirtelen szinuszhullám-generátorra van szükség, még nem hangolható, hanem egyszerűen egy frekvencián. Ezután forrasztópárat, néhány szemét alkatrészt vesz fel, és hamarosan dallamosan hangzik egy sinusoid a szobában. Aki hallja, tudja, miről van szó.

Szinuszhullám-generátor

Mindent összegyűjthet egyetlen tranzisztor. Valójában a generátor egy tranzisztor erősítője, amelyet fázisváltó láncok felhasználásával pozitív visszacsatolás fedezi. És minden pozitív visszajelzés a generáció megjelenéséhez vezet. És ez az eset sem kivétel.

A szinuszos jelet eltávolítják a tranzisztor kollektorából, lehetőleg egy elszigetelő kondenzátoron keresztül. Nagyon jó, ha nem bánunk meg egy másik tranzisztort, és a kimeneti jelet egy emitter követőn keresztül nem lőjük le.

Multisim egy tranzisztoros generátor

A virtuális generátor sematikus ábráját a 9. ábra mutatja.

9. ábra: Az egy tranzisztoros generátor diagramja a Multisim programban

Itt minden tiszta és egyszerű: maga a generátor az akkumulátorral és oszcilloszkóp. Bár hozzáfűzhet egy megjegyzést ehhez az egyszerű sémahoz, hirtelen: ki vállalja megismételni?

Az áramkör bekapcsolásakor nem indul el azonnal. Először több üres csapásra kerül sor az oszcilloszkópon, majd egy alacsony feszültségű szinuszhullám kezd megjelenni, fokozatosan több voltra növekedve. A vizsgálat eredményeit a 10. ábra mutatja.

10. ábra

A virtuális áramkör természetesen jó. De ha valaki úgy dönt, hogy ezt az áramkört fémből állítja, akkor legalábbis forrasztás nélküli kenyérlemez, a hangolásra kell összpontosítani. Valójában a teljes rendszer az R2 ellenállás ellenállásának pontos kiválasztásából áll, amely meghatározza a tranzisztor működési pontját.

A hangolási folyamat felgyorsítása érdekében ehelyett ideiglenesen csatlakoztathat 100 ... 200 kilogrammos hangolási ellenállást. Ugyanakkor ne felejtse el bekapcsolni a sorrendben körülbelül 10 ... 20K ohm korlátozó ellenállást.

Tranzisztorként egy háztartási KT315 vagy hasonló megfelelő. A kondenzátorok bármilyen kis méretű kerámia. A generátor működését oszcilloszkóp vagy audioerősítő segítségével vezérelhetjük.

Boris Aladyshkin