Kondenzátory v elektronických obvodoch. Časť 2. Medzištátna komunikácia, filtre, generátory

Začiatok článku: Kondenzátory v elektronických obvodoch. Časť 1

Najbežnejším použitím kondenzátorov je spojenie medzi jednotlivými tranzistorovými stupňami, ako je znázornené na obrázku 1. V tomto prípade sa kondenzátory nazývajú prechodné.

Prechodné kondenzátory prechádzajú zosilneným signálom a zabraňujú prechodu jednosmerného prúdu. Keď je napájanie zapnuté, kondenzátor C2 sa nabíja na napätie na kolektore tranzistora VT1, po ktorom je nemožné priechod jednosmerného prúdu. Ale striedavý prúd (zosilnený signál) spôsobuje kondenzátor nabíjanie a vybíjanie, t.j. prechádza kondenzátorom do nasledujúcej kaskády.

Často v tranzistorové obvodyako prechodný prúd sa používajú aspoň zvukový rozsah, elektrolytické kondenzátory. Menovité hodnoty kondenzátorov sú vybrané tak, aby zosilnený signál prešiel bez väčšieho útlmu.

Obrázok 1

Dolné a horné priechody

Niekedy je potrebné preskočiť niektoré frekvencie a oslabiť priechod ostatných. Takéto úlohy sa vykonávajú pomocou filtrov, ktoré sa vytvárajú na základe obvodov RC.

Existujú pomerne zložité filtre s viacerými odkazmi, ktoré dokonca majú svoje vlastné mená: Chebyshev, Bessel, Butterworth atď. Všetky majú svoje charakteristické vlastnosti, vlastnosti a spravidla niekoľko odkazov. Aby sa kompenzovali straty, do týchto filtrov sa zavádza aktívny prvok - tranzistorový stupeň alebo operačný zosilňovač. Takéto filtre sa nazývajú aktívne.

Najjednoduchšie pasívne filtre je možné vytvoriť iba z dvoch častí - odpor a kondenzátor, Obrázok 2 zobrazuje schému jednoduchého dolnopriepustného filtra (dolnopriepustný filter). Takýto filter voľne prechádza nízkymi frekvenciami a počnúc medznou frekvenciou mierne zoslabuje výstupný signál.

Obrázok 2. Dolnopriepustný filtračný obvod (LPF)

Najjednoduchší dolnopriepustný filter pozostáva iba z dvoch častí - rezistora a kondenzátora zapojeného do série. Vstupný signál z generátora je privádzaný do sériového obvodu RC a výstup je odstránený z kondenzátora C. Pri nízkych frekvenciách je kapacita kondenzátora väčšia ako odpor rezistora Xc = 1/2 * π * f * C, takže na ňom dochádza k veľkému poklesu napätia.

S rastúcou frekvenciou klesá kapacita kondenzátora, takže pokles napätia alebo iba napätie na ňom klesá. Predpokladá sa, že generátor je naladený na viac ako jednu frekvenciu, jeho frekvencia sa mení. Takéto generátory sa nazývajú generátory kmitajúcich kmitočtov alebo generátory zametania. Frekvenčná charakteristika najjednoduchšieho dolnopriepustného filtra je znázornená na obrázku 3.

Obrázok 3. Frekvenčná charakteristika dolnopriepustného filtra

Ak na obrázku 2 zameníte kondenzátor a odpor, získate vysoko priepustný filter (HPF). Jeho obvod je znázornený na obrázku 4. Hlavnou úlohou vysokopásmového filtra je oslabenie frekvencií pod medznou frekvenciou a preskočením frekvencií, ktoré sú vyššie.

Obrázok 4. Obvod horného priepustu filtra (HPF)

V tomto prípade je vstupný signál privádzaný do kondenzátora a výstup je odstránený z odporu. Pri nízkych frekvenciách je kapacita veľká, takže pokles napätia cez odpor je malý.

Kvôli prehľadnosti a ľahkému vnímaniu (všetko je známe v porovnaní), môžete mentálne nahradiť kondenzátor rezistorom: namiesto kondenzátora nechajte 100 K a výstupný rezistor 10 K. Ukázalo sa, že ide iba o delič napätia. Len v prípade kondenzátora sa ukázalo, že tento delič je závislý od frekvencie. Frekvenčná odozva takého jednoduchého HPF je znázornená na obrázku 5.

 

Obrázok 5. Frekvenčná odozva HPF

Pri vysokých frekvenciách odpor kondenzátora klesá, respektíve pokles napätia cez odpor, zvyšuje aj výstupné napätie HPF.

Ak porovnáte obrázky 3 a 5, je ľahké vidieť, že strmosť poklesu výkonu nie je príliš strmá. A čo sa dá očakávať od takýchto najjednoduchších systémov? Majú však právo na život a často sa používajú v elektronických obvodoch.

Ako presunúť fázu

Môžete sa pozrieť na čokoľvek z rôznych uhlov a vidieť to v úplne inom svetle. Práve preskúmané obvody RC teda nie je možné použiť ako frekvenčné filtre, ale ako prvky fázového posunu. Čo sa stane, keď sa na obvod zobrazený na obrázku 6 použije striedavý prúd?

Obrázok 6

A to sa stane. Vstupné napätie je privádzané do kondenzátora, výstup je odstránený z odporu. Vstupný prúd cez kondenzátor je pred vstupným napätím. Z tohto dôvodu je pokles napätia na odpore a všeobecne na výstupe obvodu s fázovým posunom pred vstupom.

Ak sú rezistor a kondenzátor zamenené, ako je to znázornené na obrázku 7, dostaneme obvod, ktorého výstupné napätie zaostáva za vstupom. Presne naopak, ako v predchádzajúcej schéme.

Obrázok 7

Takéto reťazcové posuny umožňujú malý posun medzi vstupnými a výstupnými signálmi, zvyčajne nie viac ako 60 stupňov. V prípadoch, keď sa vyžaduje posun vo veľkom meradle, používa sa postupné začlenenie niekoľkých reťazcov.

Obrázok 8. Reťaze na radenie fáz

Takéto zahrnutie toľkých pasívnych prvkov naraz vedie k významnému útlmu vstupného signálu. Na obnovenie počiatočnej úrovne je potrebné použitie zosilňovacích kaskád.

V amatérskej rozhlasovej praxi často vznikajú situácie, keď je náhle a náhle potrebný generátor sínusovej vlny, dokonca ani laditeľný, ale jednoducho na jednej frekvencii. Potom sa vyberie spájkovačka, pár nezdravých častí a čoskoro v miestnosti zaznie melódia. Každý, kto počuje, vie, o čo ide.

Generátor sínusovej vlny

Môžete zbierať všetko jednoduchý tranzistor, Generátor je v skutočnosti zosilňovač na jednom tranzistore, pokrytý pozitívnou spätnou väzbou s použitím reťazí s posunom fázy. A akákoľvek pozitívna spätná väzba vedie k vzhľadu generácie. A tento prípad nie je výnimkou.

Sínusový signál je odstraňovaný z kolektora tranzistora, výhodne prostredníctvom izolačného kondenzátora. Je skutočne dobré neľutovať ďalší tranzistor a vystreliť výstupný signál prostredníctvom sledovača emisií.

Multisim jediný tranzistorový generátor

Schematická schéma virtuálneho generátora je znázornená na obrázku 9.

Obrázok 9. Schéma jedno-tranzistorového generátora v programe Multisim

Tu je všetko jasné a jednoduché: samotný generátor s batériou a osciloskop, Aj keď k tejto jednoduchej schéme môžete pridať komentár, kto sa zaviaže ju zopakovať?

Po zapnutí sa obvod nespustí okamžite. Najprv sa na osciloskope uskutoční niekoľko prázdnych záhybov, potom sa začne objavovať sínusová vlna nízkeho napätia, ktorá sa postupne zvyšuje na niekoľko voltov. Výsledky štúdie sú uvedené na obrázku 10.

Obrázok 10

Virtuálny okruh je, samozrejme, dobrý. Ale ak sa niekto rozhodne zostaviť tento obvod do kovu, tak aspoň doska na spájkovanie bez spájkovania, mali by ste sa zamerať na ladenie. Celé nastavenie spočíva v presnom výbere odporu rezistora R2, ktorý nastavuje pracovný bod tranzistora.

Na urýchlenie procesu ladenia môžete namiesto toho dočasne pripojiť ladiaci rezistor s hmotnosťou 100 ... 200 kilogramov. Zároveň nezabudnite zapnúť obmedzovací odpor približne 10 ... 20 KΩ v sérii.

Ako tranzistor je vhodný domáci KT315 alebo podobný. Kondenzátory sú akékoľvek keramiky malých rozmerov. Činnosť generátora sa môže riadiť pomocou osciloskopu alebo zvukového zosilňovača.

Boris Aladyshkin