Condensatoare în circuite electronice. Partea 2. Comunicare intersetatică, filtre, generatoare

Începutul articolului: Condensatoare în circuite electronice. Partea 1

Cea mai frecventă utilizare a condensatoarelor este conexiunea între etapele tranzistorului individual, așa cum se arată în figura 1. În acest caz, condensatoarele sunt numite tranzitorii.

Condensatoarele tranzitorii trec semnalul amplificat și împiedică trecerea curentului direct. Când alimentarea este pornită, condensatorul C2 este încărcat la tensiune la colectorul tranzistorului VT1, după care trecerea curentului direct devine imposibilă. Dar curentul alternativ (semnal amplificat) face ca condensatorul să se încarce și să se descarce, adică. trece prin condensator la următoarea cascadă.

Adesea în circuite tranzistorcel puțin raza de sunet, condensatoarele electrolitice sunt utilizate ca tranzitorii. Valorile nominale ale condensatoarelor sunt alese astfel încât semnalul amplificat să treacă fără atenuare prea mare.

Figura 1

Filtre de trecere mică și trecere mare

Uneori devine necesar să săriți unele frecvențe și să slăbiți trecerea altora. Astfel de sarcini sunt efectuate folosind filtre care sunt create pe baza circuitelor RC.

Există filtre complexe cu multiple legături care chiar au nume proprii: Chebyshev, Bessel, Butterworth, etc. Toate au propriile caracteristici, caracteristici și, de regulă, mai multe legături. Pentru a compensa pierderile, un element activ este introdus în astfel de filtre - o etapă de tranzistor sau un amplificator operațional. Astfel de filtre sunt numite active.

Cele mai simple filtre pasive pot fi create din doar două părți - rezistor și condensator. Figura 2 prezintă o diagramă a unui simplu filtru de trecere mică (filtru de trecere mică). Un astfel de filtru trece în mod liber la frecvențe joase și, pornind de la frecvența de întrerupere, atenuează ușor semnalul de ieșire.

Figura 2. Circuitul filtrului de trecere mică (LPF)

Cel mai simplu filtru de trecere joasă este format din doar două părți - un rezistor și un condensator conectat în serie. Semnalul de intrare de la generator este furnizat circuitului RC serial, iar ieșirea este eliminată din condensator C. La frecvențe joase, capacitatea condensatorului este mai mare decât rezistența rezistorului Xc = 1/2 * π * f * C, astfel că pe el are loc o cădere de tensiune mare.

Odată cu creșterea frecvenței, capacitatea condensatorului scade, astfel că tensiunea scade sau doar tensiunea de pe acesta devine mai mică. Se presupune că generatorul este reglat la mai mult de o frecvență, frecvența acestuia variază. Astfel de generatoare sunt numite generatoare de frecvență oscilante sau generatoare de măturare. Răspunsul în frecvență al celui mai simplu filtru cu trecere mică este prezentat în figura 3.

Figura 3. Răspunsul în frecvență al filtrului de trecere mică

Dacă schimbați condensatorul și rezistența din figura 2, obțineți un filtru de trecere mare (HPF). Circuitul său este prezentat în figura 4. Sarcina principală a filtrului de trecere mare este să slăbească frecvențele sub frecvența de întrerupere și sări peste frecvențele care sunt mai mari.

Figura 4. Circuitul filtrului de trecere mare (HPF)

În acest caz, semnalul de intrare este furnizat condensatorului, iar ieșirea este eliminată din rezistență. La frecvențe joase, capacitatea este mare, deci căderea de tensiune pe rezistență este mică.

Pentru claritate și simplitate de percepție (totul este cunoscut în comparație), puteți înlocui mental condensatorul cu un rezistor: în loc de condensator, lăsați-l să fie 100K, iar rezistența de ieșire 10K. Se dovedește doar un divizor de tensiune. Numai în cazul unui condensator, acest divizor se dovedește a fi în funcție de frecvență. Răspunsul în frecvență al unui astfel de HPF simplu este prezentat în figura 5.

Figura 5. Răspunsul în frecvență al HPF

La frecvențe mari, rezistența condensatorului scade, respectiv, căderea de tensiune pe rezistență, crește, de asemenea, tensiunea de ieșire a HPF.

Dacă comparați figurile 3 și 5, este ușor de observat că abruptul scăderii performanței nu este foarte abrupt. Și ce se poate aștepta de la astfel de scheme mai simple? Dar au dreptul la viață și sunt folosite destul de des în circuitele electronice.

Cum se mută faza

Puteți privi orice lucru din diferite unghiuri și puteți vedea într-o lumină complet diferită. Deci circuitele RC doar examinate pot fi aplicate nu ca filtre de frecvență, ci ca elemente de schimbare a fazelor. Iată ce se întâmplă dacă un circuit alternativ este aplicat circuitului prezentat în figura 6?

Figura 6

Și asta se întâmplă. Tensiunea de intrare este furnizată condensatorului, ieșirea este scoasă din rezistență. Curentul de intrare prin condensator este înaintea tensiunii de intrare. Prin urmare, căderea de tensiune pe rezistență și, în general, la ieșirea circuitului de schimbare a fazei, este înaintea intrării.

Dacă rezistența și condensatorul sunt schimbate, așa cum se arată în figura 7, obținem un circuit a cărui tensiune de ieșire rămâne în spatele intrării. Ei bine, exact invers, ca în schema anterioară.

Figura 7

Aceste lanțuri de schimbare a fazelor permit o schimbare mică între semnalele de intrare și ieșire, de obicei nu mai mult de 60 de grade. În cazurile în care deplasarea este necesară la scară largă, se utilizează includerea secvențială a mai multor lanțuri.

Figura 8. Lanțuri de schimb de faze

O astfel de includere a atâtor elemente pasive conduce simultan la o atenuare semnificativă a semnalului de intrare. Pentru a restabili nivelul inițial, este necesară utilizarea cascadelor de amplificare.

În practica radio amator, situațiile apar adesea atunci când ai nevoie de un generator de unde sinusoidale, nici măcar reglabil, ci pur și simplu pe o singură frecvență. Apoi, un fier de lipit, câteva piese de gunoi sunt ridicate și în curând un sinusoid sună melodios în cameră. Cine aude știe despre ce este vorba.

Generator de unde sinusoidale

Puteți colecta totul pe tranzistor unic. De fapt, generatorul este un amplificator pe un tranzistor unic, acoperit de feedback pozitiv folosind lanțuri de schimbare a fazelor. Și orice feedback pozitiv duce la apariția generației. Iar acest caz nu face excepție.

Un semnal sinusoidal este îndepărtat din colectorul tranzistorului, de preferință printr-un condensator de izolare. Este bine să nu regreți un alt tranzistor și să tragi semnalul de ieșire printr-un adept.

Generator cu mai multe tranzistori multisim

În figura 9 este prezentată o diagramă schematică a unui generator virtual.

Figura 9. Diagrama unui generator cu un singur tranzistor din programul Multisim

Totul este clar și simplu aici: generatorul în sine cu bateria și osciloscop. Deși puteți adăuga un comentariu la această simplă schemă, dintr-o dată, cine se va angaja să o repete?

Când porniți circuitul nu pornește imediat. Mai întâi, pe osciloscop au loc mai multe ondulări goale, apoi începe să apară o undă sinusoidală de joasă tensiune, crescând treptat până la mai multe volți. Rezultatele studiului sunt prezentate în figura 10.

Figura 10

Un circuit virtual este, desigur, bun. Dar dacă cineva decide să asambleze acest circuit în metal, ei bine, cel puțin mai departe placă de pană lipicioasă, accentul ar trebui să fie pus pe reglare. De fapt, întreaga configurație constă în selectarea exactă a rezistenței rezistorului R2, care stabilește punctul de funcționare al tranzistorului.

Pentru a accelera procesul de reglare, puteți conecta temporar o rezistență de reglare de 100 ... 200 de kilograme în schimb. În același timp, nu uitați să porniți rezistența de limitare de aproximativ 10 ... 20 KΩ în serie cu acesta.

Ca tranzistor, un KT315 casnic sau similar este destul de potrivit. Condensatoarele sunt orice ceramică de dimensiuni mici. Funcționarea generatorului poate fi controlată folosind un osciloscop sau un amplificator audio.

Boris Aladyshkin