Kondensatoriai elektroninėse grandinėse. 2 dalis. Tarpinis ryšys, filtrai, generatoriai

Straipsnio pradžia: Kondensatoriai elektroninėse grandinėse. 1 dalis

Dažniausiai naudojami kondensatoriai yra ryšys tarp atskirų tranzistorių pakopų, kaip parodyta 1 paveiksle. Šiuo atveju kondensatoriai vadinami trumpaisiais.

Pereinamieji kondensatoriai praleidžia sustiprintą signalą ir neleidžia praeiti nuolatinėms srovėms. Įjungus energiją, kondensatorius C2 įkraunamas į įtampą tranzistoriaus VT1 kolektoriuje, po kurio neįmanoma praeiti nuolatinė srovė. Bet kintamoji srovė (sustiprintas signalas) priverčia kondensatorių įkrauti ir išsikrauti, t. praeina per kondensatorių į kitą kaskadą.

Dažnai tranzistorių grandinėsbent jau garso diapazonu, elektrolitiniai kondensatoriai naudojami kaip pereinamieji. Kondensatorių vardinės vertės parenkamos taip, kad sustiprintas signalas praeitų be didesnio slopinimo.

1 pav

Žemo ir aukšto dažnio filtrai

Kartais reikia praleisti kai kuriuos dažnius ir susilpninti kitų praeinamumą. Tokios užduotys atliekamos naudojant filtrus, kurie sukurti remiantis RC schemomis.

Yra gana sudėtingų kelių nuorodų filtrų, kurie netgi turi savo pavadinimus: Chebyshev, Bessel, Butterworth ir kt. Visi jie turi savo skiriamuosius bruožus, savybes ir, kaip taisyklė, keletą nuorodų. Norint kompensuoti nuostolius, į tokius filtrus įvedamas aktyvusis elementas - tranzistoriaus stadija arba operatyvinis stiprintuvas. Tokie filtrai vadinami aktyviaisiais.

Paprasčiausius pasyvius filtrus galima sukurti tik iš dviejų dalių - rezistorius ir kondensatorius. 2 paveiksle parodyta paprasto žemo pralaidumo filtro (žemo pralaidumo filtras) schema. Toks filtras laisvai praeina žemus dažnius, o pradedant nuo atjungimo dažnio, jis šiek tiek susilpnina išėjimo signalą.

2 pav. Žemųjų dažnių filtro grandinė (LPF)

Paprasčiausią žemų dažnių filtrą sudaro tik dvi dalys - rezistorius ir kondensatorius, sujungti nuosekliai. Įvesties signalas iš generatoriaus tiekiamas į nuosekliąją RC grandinę, o išėjimas pašalinamas iš kondensatoriaus C. Mažais dažniais kondensatoriaus talpa yra didesnė už rezistoriaus varžą Xc = 1/2 * π * f * C, todėl ant jo įvyksta didelis įtampos kritimas.

Didėjant dažniui, kondensatoriaus talpa mažėja, todėl įtampos kritimas ar tiesiog įtampa jame tampa mažesnė. Manoma, kad generatorius yra suderintas su daugiau nei vienu dažniu, jo dažnis skiriasi. Tokie generatoriai vadinami virpesių dažnio generatoriais arba svyravimo generatoriais. Paprasčiausio žemo dažnio filtro dažnio atsakas parodytas 3 paveiksle.

3 paveikslas. Žemųjų dažnių filtro dažnio atsakas

Jei 2 paveiksle keičiate kondensatorių ir rezistorių, gausite aukšto dažnio filtrą (HPF). Jo grandinė parodyta 4 paveiksle. Pagrindinė aukšto pralaidumo filtro užduotis yra susilpninti mažesnius nei ribinis dažnis ir praleisti aukščiau esančius dažnius.

4 pav. Aukšto dažnio filtro (HPF) grandinė

Tokiu atveju įvesties signalas tiekiamas į kondensatorių, o išėjimas pašalinamas iš rezistoriaus. Žemuose dažniuose talpa yra didelė, todėl įtampos kritimas per rezistorių yra mažas.

Aiškumui ir lengvumui suvokti (palyginti, viskas žinoma) galite protingai pakeisti kondensatorių rezistoriumi: vietoj kondensatoriaus tebūnie 100K, o išėjimo rezistorius 10K. Pasirodo, tik įtampos daliklis. Tik kondensatoriaus atveju šis daliklis tampa priklausomas nuo dažnio. Tokio paprasto HPF dažnio atsakas parodytas 5 paveiksle.

5 pav. HPF dažnio atsakas

Esant aukštam dažniui, kondensatoriaus varža mažėja, atitinkamai, įtampos kritimas per rezistorių, tai taip pat padidina HPF išėjimo įtampą.

Jei palyginsite 3 ir 5 paveikslus, nesunku pastebėti, kad našumo mažėjimas nėra labai staigus. O ko galima tikėtis iš tokių paprasčiausių schemų? Tačiau jie turi teisę į gyvybę ir gana dažnai naudojami elektroninėse schemose.

Kaip perkelti fazę

Galite pažvelgti į bet kurį dalyką iš skirtingų kampų ir pamatyti jį visiškai kitoje šviesoje. Taigi ką tik ištirtas RC grandines galima pritaikyti ne kaip dažnio filtrus, bet kaip fazių poslinkio elementus. Štai kas nutinka, jei į grandinę, parodytą 6 paveiksle, įjungiama kintama srovė?

6 pav

O štai kas atsitinka. Įėjimo įtampa tiekiama į kondensatorių, išėjimas pašalinamas iš rezistoriaus. Įėjimo srovė per kondensatorių lenkia įvesties įtampą. Todėl įtampos kritimas per rezistorių ir apskritai fazių poslinkio grandinės išvestyje lenkia įvestį.

Jei rezistorius ir kondensatorius yra keičiami, kaip parodyta 7 paveiksle, mes gauname grandinę, kurios išėjimo įtampa atsilieka nuo įvesties. Na, visiškai priešingai, kaip ir ankstesnėje schemoje.

7 pav

Tokios fazių poslinkio grandinės leidžia nedidelį poslinkį tarp įvesties ir išėjimo signalų, paprastai ne daugiau kaip 60 laipsnių. Tais atvejais, kai poslinkis reikalingas dideliu mastu, naudojamas nuoseklus kelių grandinių įtraukimas.

8 paveikslas. Fazių poslinkio grandinės

Toks tiek pasyvių elementų įtraukimas vienu metu lemia reikšmingą įvesties signalo silpnėjimą. Norint atkurti pradinį lygį, reikia naudoti stiprinimo kaskadas.

Radijo mėgėjų praktikoje dažnai iškyla situacijų, kai staiga ir staiga reikalingas sinusinių bangų generatorius, net nesuderinamas, o tiesiog vienu dažniu. Tada imamas lituoklis, kelios šiukšlių dalys ir netrukus kambaryje melodingai skamba sinusoidas. Kas girdi, žino apie tai.

Sinusinių bangų generatorius

Viską galite surinkti vienas tranzistorius. Tiesą sakant, generatorius yra vieno tranzistoriaus stiprintuvas, padengtas teigiama grįžtamąja informacija, naudojant fazių poslinkio grandines. Bet kokie teigiami atsiliepimai lemia kartos atsiradimą. Ir šis atvejis nėra išimtis.

Sinusinis signalas pašalinamas iš tranzistoriaus kolektoriaus, geriausia per izoliacinį kondensatorių. Tikrai gerai nesigailėti dėl kito tranzistoriaus ir šaudyti išėjimo signalo per emiterio sekiklį.

Multisim vieno tranzistoriaus generatorius

Virtualaus generatoriaus schema parodyta 9 paveiksle.

9 pav. Vieno tranzistoriaus generatoriaus schema „Multisim“ programoje

Čia viskas aišku ir paprasta: pats generatorius su akumuliatoriumi ir osciloskopas. Nors prie šios paprastos schemos galite pridėti komentarą, staiga, kas įsipareigos tai pakartoti?

Kai įjungiate grandinę, iš karto nepradedama. Pirmiausia osciloskopu vyksta keli tušti šluotai, tada pradeda ryškėti žemos įtampos sinuso banga, palaipsniui didėjanti iki kelių voltų. Tyrimo rezultatai parodyti 10 paveiksle.

10 pav

Žinoma, virtuali grandinė yra gera. Bet jei kas nors nusprendžia surinkti šią grandinę iš metalo, gerai, bent jau ant be litavimo lentų, pagrindinis dėmesys turėtų būti skiriamas derinimui. Tiesą sakant, visą sąranką sudaro tikslus rezistoriaus R2, nustatančio tranzistoriaus veikimo tašką, pasipriešinimo pasirinkimas.

Norėdami pagreitinti derinimo procesą, galite laikinai prijungti 100 ... 200 kilogramų svėrimo varžą. Tuo pačiu metu nepamirškite su juo įjungti maždaug 10 ... 20 Kiting ribinį varžą.

Kaip tranzistorius, gana tinka buitinis KT315 ar panašus įrenginys. Kondensatoriai yra bet kokio mažo dydžio keramika. Generatoriaus veikimą galima valdyti naudojant osciloskopą ar garso stiprintuvą.

Borisas Aladyshkinas