Kondensatorer i elektroniske kretsløp. Del 2. Kommunikasjon mellom motorveier, filtre, generatorer

Artikkelens begynnelse: Kondensatorer i elektroniske kretsløp. Del 1

Den vanligste bruken av kondensatorer er forbindelsen mellom individuelle transistortrinn, som vist i figur 1. I dette tilfellet kalles kondensatorene forbigående.

Forbigående kondensatorer passerer det forsterkede signalet og forhindrer passering av likestrøm. Når strømmen slås på, lades kondensator C2 til spenningen ved samleren av transistoren VT1, hvoretter passering av likestrøm blir umulig. Men vekselstrømmen (forsterket signal) gjør at kondensatoren lades og utlades, d.v.s. passerer gjennom kondensatoren til neste kaskade.

Ofte i transistorkretserminst lydområdet, elektrolytiske kondensatorer brukes som transienter. De nominelle verdiene til kondensatorene velges slik at det forsterkede signalet passerer uten mye demping.

Figur 1

Lavpass- og høypassfilter

Noen ganger blir det nødvendig å hoppe over noen frekvenser og svekke andres gang. Slike oppgaver utføres ved hjelp av filtre som er opprettet på basis av RC-kretser.

Det er ganske komplekse filmer med flere koblinger som til og med har egne navn: Chebyshev, Bessel, Butterworth m.fl. De har alle sine egne særtrekk, kjennetegn og som regel flere lenker. For å kompensere for tap introduseres et aktivt element i slike filtre - en transistorkaskade eller en operasjonsforsterker. Slike filtre kalles aktive.

De enkleste passive filtre kan lages fra bare to deler - motstand og kondensatoren. Figur 2 viser et diagram av et enkelt lavpassfilter (lavpassfilter). Et slikt filter passerer fritt lave frekvenser, og starter fra utkoblingsfrekvensen demper det utsignalet litt.

Figur 2. Lavpassfilterkrets (LPF)

Det enkleste lavpassfilteret består av bare to deler - en motstand og en kondensator koblet i serie. Inngangssignalet fra generatoren blir levert til den serielle RC-kretsen, og utgangen blir fjernet fra kondensatoren C. Ved lave frekvenser er kondensatoren til kondensatoren større enn motstanden til motstanden Xc = 1/2 * π * f * C, så det oppstår et stort spenningsfall på den.

Med økende frekvens reduseres kondensatoren til kondensatoren, så spenningsfallet eller bare spenningen på den blir mindre. Det antas at generatoren er innstilt på mer enn en frekvens, og dens frekvens varierer. Slike generatorer kalles svingende frekvensgeneratorer eller feiegeneratorer. Frekvensresponsen til det enkleste lavpassfilteret er vist i figur 3.

Figur 3. Frekvensrespons for lavpassfilteret

Hvis vi i fig. 2 bytter kondensator og motstand, får vi et høytpassfilter (HPF). Kretsen er vist i figur 4. Hovedpassfilterets viktigste oppgave er å svekke frekvensene under avskjæringsfrekvensen og hoppe over frekvensene over.

Figur 4. Høypassfilterkrets (HPF)

I dette tilfellet blir inngangssignalet tilført kondensatoren, og utgangen blir fjernet fra motstanden. Ved lave frekvenser er kapasitansen stor, så spenningsfallet over motstanden er lite.

For klarhet og enkelhet av oppfatning (alt er kjent i sammenligning), kan du mentalt erstatte kondensatoren med en motstand: la den være 100K i stedet for kondensatoren, og utgangsmotstanden 10K. Det viser seg bare en spenningsdelere. Bare når det gjelder en kondensator, viser denne skillet seg å være frekvensavhengig. Frekvensresponsen til en så enkel HPF er vist i figur 5.

 

Figur 5. Frekvensrespons fra HPF

Ved høye frekvenser reduserer kondensatormotstanden, henholdsvis spenningsfallet over motstanden, det øker også utgangsspenningen til HPF.

Hvis du sammenligner figur 3 og 5, er det lett å se at brattheten i nedgangen i ytelse ikke er veldig bratt. Og hva kan forventes av slike enkleste ordninger? Men de har livets rett, og brukes ganske ofte i elektroniske kretsløp.

Hvordan flytte fasen

Du kan se på alle ting fra forskjellige vinkler, og se det i et helt annet lys. Så RC-kretsene som nettopp ble undersøkt, kan ikke brukes som frekvensfilter, men som faseforskyvende elementer. Her skjer hva som skjer hvis en vekselstrøm påføres kretsen vist i figur 6?

Figur 6

Og det er dette som skjer. Inngangsspenningen tilføres kondensatoren, utgangen fjernes fra motstanden. Inngangsstrømmen gjennom kondensatoren er foran inngangsspenningen. Derfor er spenningsfallet over motstanden, men generelt ved utgangen fra faseforskyvningskretsen, foran inngangen.

Hvis motstanden og kondensatoren byttes ut, som vist i figur 7, får vi en krets hvis utgangsspenning ligger bak inngangen. Vel, akkurat det motsatte, som i forrige ordning.

Figur 7

Slike faseforskyvende kjeder tillater et lite skifte mellom inngangs- og utsignalene, vanligvis ikke mer enn 60 grader. I tilfeller der skiftet er nødvendig i stor skala, brukes sekvensiell inkludering av flere kjeder.

Figur 8. Faseskiftekjeder

Slik inkludering av så mange passive elementer samtidig fører til en betydelig demping av inngangssignalet. For å gjenopprette det innledende nivået, er det nødvendig å bruke forsterkningskaskader.

I amatørradiopraksis oppstår ofte situasjoner når det plutselig og plutselig er behov for en sinusbølgenerator, ikke engang avstemt, men bare på en frekvens. Så plukkes et loddejern, noen få søppeldeler, og snart høres en sinusoid melodiøst i rommet. Den som hører vet hva det handler om.

Sinebølgenerator

Du kan samle alt på enkelt transistor. Generatoren er faktisk en forsterker på en enkelt transistor, dekket av positive tilbakemeldinger ved bruk av faseskiftende kjeder. Og alle positive tilbakemeldinger fører til utseendet til generasjonen. Og denne saken er intet unntak.

Et sinusformet signal fjernes fra samleren til transistoren, fortrinnsvis gjennom en isolasjonskondensator. Det er bra å ikke angre på en annen transistor og skyte utgangssignalet gjennom en emitterfølger.

Multisim enkelt transistor generator

Et skjematisk diagram av en virtuell generator er vist i figur 9.

Figur 9. Diagram over en enkelt-transistor generator i Multisim-programmet

Alt er klart og enkelt her: selve generatoren med batteriet og oscilloskop. Selv om du kan legge til en kommentar til dette enkle opplegget, hvem vil plutselig, forplikte seg til å gjenta det?

Når du slår på, starter ikke kretsen umiddelbart. Først finner flere tomme feier sted på oscilloskopet, deretter begynner en lavspent sinusbølge å gradvis øke til flere volt. Resultatene fra studien er vist i figur 10.

Figur 10

En virtuell krets er selvfølgelig bra. Men hvis noen bestemmer seg for å sette sammen denne kretsen i metall, vel, i det minste på loddetett brødplate, bør fokus være på tuning. Egentlig består hele oppsettet i det nøyaktige valget av motstanden til motstanden R2, som angir driftspunktet til transistoren.

For å øke hastigheten på innstillingsprosessen, kan du midlertidig koble til en avstemningsmotstand på 100 ... 200 kg i stedet. På samme tid, ikke glem å slå på den begrensende motstanden på omtrent 10 ... 20K ohm i rekkefølge.

Som en transistor er en innenlandsk KT315 eller lignende ganske passende. Kondensatorer er hvilken som helst liten keramikk. Generatorens drift kan styres ved hjelp av et oscilloskop eller lydforsterker.

Boris Aladyshkin