Kondensatorer i elektroniska kretsar. Del 2. Interstage-kommunikation, filter, generatorer

Artikelens början: Kondensatorer i elektroniska kretsar. Del 1

Den vanligaste användningen av kondensatorer är kopplingen mellan enskilda transistorsteg, som visas i figur 1. I detta fall kallas kondensatorerna transient.

Övergående kondensatorer passerar den förstärkta signalen och förhindrar likström. När strömmen slås på laddas kondensatorn C2 till spänningen vid transistorns VT1-kollektor, varefter passagen av likström blir omöjlig. Men växelströmmen (förstärkt signal) gör att kondensatorn laddas och urladdas, d.v.s. passerar genom kondensatorn till nästa kaskad.

Ofta i transistorkretsaråtminstone ljudområdet, elektrolytiska kondensatorer används som transienter. De nominella värdena på kondensatorerna väljs så att den förstärkta signalen passerar utan mycket dämpning.

Figur 1

Lågpass- och högpassfilter

Ibland blir det nödvändigt att hoppa över vissa frekvenser och försvaga andras gång. Sådana uppgifter utförs med hjälp av filter som skapas på basis av RC-kretsar.

Det finns ganska komplexa filter med flera länkar som till och med har sina egna namn: Chebyshev, Bessel, Butterworth, etc. Alla har sina egna särdrag, egenskaper och som regel flera länkar. För att kompensera för förluster införs ett aktivt element i sådana filter - ett transistorsteg eller en operationsförstärkare. Sådana filter kallas aktiva.

De enklaste passiva filtren kan skapas från bara två delar - resistor och kondensator. Figur 2 visar ett diagram över ett enkelt lågpassfilter (lågpassfilter). Ett sådant filter passerar fritt låga frekvenser och från utgångsfrekvensen dämpar det utsignalen något.

Bild 2. Lågpassfilterkrets (LPF)

Det enklaste lågpassfiltret består av endast två delar - ett motstånd och en kondensator ansluten i serie. Ingångssignalen från generatorn matas till den seriella RC-kretsen, och utgången tas bort från kondensatorn C. Vid låga frekvenser är kondensatorns kapacitans större än motståndet för motståndet Xc = 1/2 * π * f * C, så ett stort spänningsfall uppstår på den.

Med ökande frekvens minskar kondensatorns kondensator, så spänningsfallet eller bara spänningen på den blir mindre. Det antas att generatorn är inställd på mer än en frekvens, och dess frekvens varierar. Sådana generatorer kallas oscillerande frekvensgeneratorer eller svepgeneratorer. Frekvensresponsen för det enklaste lågpassfiltret visas i figur 3.

Figur 3. Frekvensrespons för lågpassfiltret

Om du i figur 2 byter kondensator och motstånd får du ett högpassfilter (HPF). Dess krets visas i figur 4. Högpassfilterets huvuduppgift är att försvaga frekvenserna under avstängningsfrekvensen och hoppa över frekvenserna ovan.

Figur 4. Högpassfilterkrets (HPF)

I detta fall matas insignalen till kondensatorn och utgången tas bort från motståndet. Vid låga frekvenser är kapacitansen stor, så spänningsfallet över motståndet är litet.

För tydlighet och enkelhet i uppfattningen (allt är känt i jämförelse) kan du mentalt ersätta kondensatorn med ett motstånd: istället för kondensatorn, låt det vara 100K och utgångsmotståndet 10K. Det visar sig bara en spänningsdelare. Endast i fallet med en kondensator visar sig denna avdelning vara frekvensberoende. Frekvenssvaret för en så enkel HPF visas i figur 5.

 

Figur 5. HPF: s frekvensrespons

Vid höga frekvenser minskar kondensatormotståndet respektive spänningsfallet över motståndet, det ökar också HPF: s utspänning.

Om du jämför figurerna 3 och 5, är det lätt att se att den branta prestandanedgången inte är så brant. Och vad kan förväntas av sådana enklaste system? Men de har rätt till liv och används ganska ofta i elektroniska kretsar.

Hur man flyttar fasen

Du kan titta på alla saker från olika vinklar och se det i ett helt annat ljus. Så de RC-kretsar som just undersökts kan användas inte som frekvensfilter, utan som fasförskjutande element. Vad händer här om en växelström appliceras på kretsen som visas i figur 6?

Figur 6

Och det här är vad som händer. Ingångsspänningen matas till kondensatorn, utgången tas bort från motståndet. Ingångsströmmen genom kondensatorn ligger före ingångsspänningen. Därför är spänningsfallet över motståndet, och i allmänhet vid utgången från fasförskjutningskretsen, före ingången.

Om motståndet och kondensatorn byts ut, som visas i figur 7, får vi en krets vars utspänning ligger bakom ingången. Tja, precis motsatsen, som i det föregående schemat.

Figur 7

Sådana fasskiftande kedjor tillåter en liten växling mellan ingångs- och utsignalerna, vanligtvis inte mer än 60 grader. I fall där skiftet krävs i stor skala används sekvensiell inkludering av flera kedjor.

Bild 8. Fasväxlingskedjor

Sådan inkludering av så många passiva element på en gång leder till en betydande dämpning av insignalen. För att återställa den initiala nivån krävs användning av förstärkningskaskader.

I amatörradiopraxis uppstår situationer ofta när plötsligt och plötsligt behövs en sinusvåggenerator, inte ens inställbar, utan helt enkelt på en frekvens. Sedan plockas upp ett lödkolv, några skräpdelar och snart ljuder en sinusoid melodiöst i rummet. Den som hör hör vad det handlar om.

Sinusvåggenerator

Du kan samla på allt enda transistor. Faktum är att generatorn är en förstärkare på en enda transistor, täckt av positiv återkoppling med hjälp av fasförskjutningskedjor. Och all positiv feedback leder till uppkomsten av generation. Och detta fall är inget undantag.

En sinusformad signal tas bort från transistorns kollektor, företrädesvis genom en isoleringskondensator. Det är riktigt bra att inte ångra en annan transistor och skjuta utsignalen genom en emitterföljare.

Multisim enkeltransistorgenerator

Ett schematiskt diagram över en virtuell generator visas i figur 9.

Bild 9. Diagram över en enstransistorgenerator i Multisim-programmet

Allt är klart och enkelt här: generatoren själv med batteriet och oscilloskop. Även om du kan lägga till en kommentar till det här enkla schemat, vem åtar sig plötsligt att upprepa det?

När du slår på startar inte kretsen omedelbart. Först äger flera tomma svepningar på oscilloskopet, sedan börjar en lågspänningssinusvåg dyka upp och gradvis öka till flera volt. Resultaten från studien visas i figur 10.

Figur 10

En virtuell krets är naturligtvis bra. Men om någon bestämmer sig för att montera denna krets i metall, ja, åtminstone på lödfri brödskiva, fokus bör ligga på tuning. Egentligen består hela installationen i det exakta valet av motståndet hos motståndet R2, som anger transistorns arbetspunkt.

För att påskynda avstämningsprocessen kan du tillfälligt ansluta ett avstämningsmotstånd på 100 ... 200 kg i stället. Glöm inte samtidigt att slå på det begränsande motståndet på cirka 10 ... 20 KΩ i serie med det.

Som en transistor är en inhemsk KT315 eller liknande ganska lämplig. Kondensatorer är alla små storlekar keramiska. Generatorns drift kan styras med hjälp av ett oscilloskop eller en ljudförstärkare.

Boris Aladyshkin