Kondensatorer i elektroniske kredsløb. Del 2. Interstage-kommunikation, filtre, generatorer

Begyndelsen af ​​artiklen: Kondensatorer i elektroniske kredsløb. Del 1

Den mest almindelige anvendelse af kondensatorer er forbindelsen mellem individuelle transistortrin, som vist i figur 1. I dette tilfælde kaldes kondensatorerne transient.

Forbigående kondensatorer passerer det forstærkede signal og forhindrer passering af jævnstrøm. Når strømmen tændes, lades kondensatoren C2 til spændingen ved transistoren VT1-kollektoren, hvorefter passagen af ​​jævnstrøm bliver umulig. Men vekselstrømmen (forstærket signal) gør kondensatorens opladning og afladning, dvs. passerer gennem kondensatoren til den næste kaskade.

Ofte i transistor kredsløbmindst lydområdet, elektrolytiske kondensatorer bruges som transienter. De nominelle værdier af kondensatorerne vælges således, at det forstærkede signal passerer uden meget dæmpning.

Figur 1

Lavpas- og højpasfiltre

Undertiden bliver det nødvendigt at springe over nogle frekvenser og svække andres passage. Sådanne opgaver udføres ved hjælp af filtre, der oprettes på basis af RC-kredsløb.

Der er ret komplekse filtre med flere links, der endda har deres egne navne: Chebyshev, Bessel, Butterworth osv. Alle har deres egne særpræg, karakteristika og som regel flere links. For at kompensere for tab indføres et aktivt element i sådanne filtre - en transistortrinn eller en driftsforstærker. Sådanne filtre kaldes aktive.

De enkleste passive filtre kan oprettes fra kun to dele - modstand og kondensator. Figur 2 viser et diagram over et simpelt lavpasfilter (lavpasfilter). Et sådant filter passerer frit lave frekvenser, og startende fra cutoff-frekvensen dæmper det udgangssignalet lidt.

Figur 2. Lavpas filterkredsløb (LPF)

Det enkleste lavpasfilter består kun af to dele - en modstand og en kondensator, der er forbundet i serie. Inputsignalet fra generatoren leveres til det serielle RC-kredsløb, og udgangen fjernes fra kondensatoren C. Ved lave frekvenser er kondensatorens kapacitet større end modstanden for modstanden Xc = 1/2 * π * f * C, så der opstår et stort spændingsfald på det.

Med stigende frekvens falder kondensatoren for kondensatoren, så spændingsfaldet eller bare spændingen på det bliver mindre. Det antages, at generatoren er indstillet til mere end en frekvens, og dens frekvens varierer. Sådanne generatorer kaldes oscillerende frekvensgeneratorer eller fejegeneratorer. Frekvensresponsen for det enkleste lavpasfilter er vist i figur 3.

Figur 3. Lavpassfilterets frekvensrespons

Hvis du i figur 2 bytter kondensator og modstand, får du et højpasfilter (HPF). Dets kredsløb er vist i figur 4. Hovedpassfilterets hovedopgave er at svække frekvenserne under afskæringsfrekvensen og springe over frekvenserne ovenfor.

Figur 4. Højpasfilter (HPF) kredsløb

I dette tilfælde leveres indgangssignalet til kondensatoren, og udgangen fjernes fra modstanden. Ved lave frekvenser er kapacitansen stor, så spændingsfaldet over modstanden er lille.

For klarhed og let opfattelse (alt kendes i sammenligning) kan du mentalt udskifte kondensatoren med en modstand: I stedet for en kondensator, lad den være 100K og udgangsmodstanden 10K. Det viser sig bare en spændingsdeler. Kun i tilfælde af en kondensator viser det sig, at denne skillelinje er frekvensafhængig. Hyppigheden af ​​en sådan simpel HPF er vist i figur 5.

 

Figur 5. HPFs frekvensrespons

Ved høje frekvenser formindskes kondensatormodstanden, henholdsvis spændingsfaldet over modstanden, det øger også HPF's udgangsspænding.

Hvis du sammenligner figur 3 og 5, er det let at se, at stejlheden i nedgangen i ydeevne ikke er meget stejl. Og hvad kunne man forvente af så enkle ordninger? Men de har ret til liv og bruges ret ofte i elektroniske kredsløb.

Sådan flyttes fasen

Du kan se på enhver ting fra forskellige vinkler og se det i et helt andet lys. Så de RC-kredsløb, der netop er undersøgt, kan ikke bruges som frekvensfiltre, men som faseskiftende elementer. Her sker der, hvis der anvendes en vekselstrøm på kredsløbet vist i figur 6?

Figur 6

Og det er, hvad der sker. Indgangsspændingen tilføres kondensatoren, udgangen fjernes fra modstanden. Indgangsstrømmen gennem kondensatoren er foran indgangsspændingen. Derfor er spændingsfaldet over modstanden og generelt ved udgangen fra faseforskydningskredsløbet foran indgangen.

Hvis modstanden og kondensatoren ombyttes, som vist i figur 7, får vi et kredsløb, hvis udgangsspænding hænger bag indgangen. Nå, præcis det modsatte, som i den forrige ordning.

Figur 7

Sådanne faseskiftekæder tillader et lille skift mellem input- og udgangssignalerne, normalt ikke mere end 60 grader. I tilfælde, hvor skiftet er påkrævet i stor skala, anvendes den sekventielle inkludering af flere kæder.

Figur 8. Faseskiftekæder

En sådan inkludering af så mange passive elementer på en gang fører til en betydelig dæmpning af indgangssignalet. For at gendanne det oprindelige niveau kræves brugen af ​​forstærkningskaskader.

I amatørradiopraksis opstår der ofte situationer, når der pludselig og pludselig er behov for en sinusbølgenerator, ikke engang afstemt, men blot på en frekvens. Derefter samles et loddejern, et par uønskede dele, og snart lyder en sinusoid melodiøst i rummet. Den, der hører, ved, hvad det handler om.

Sinebølgenerator

Du kan samle alt på enkelt transistor. Faktisk er generatoren en forstærker på en enkelt transistor, dækket af positiv feedback ved hjælp af faseskiftkæder. Og enhver positiv feedback fører til udseendet af generation. Og denne sag er ingen undtagelse.

Et sinusformet signal fjernes fra transistorens samler, fortrinsvis gennem en isoleringskondensator. Det er virkelig godt at ikke fortryde en anden transistor og skyde udgangssignalet gennem en emitterfølger.

Multisim enkelt transistor generator

Et skematisk diagram af en virtuel generator er vist i figur 9.

Figur 9. Diagram over en enkelt-transistorgenerator i Multisim-programmet

Alt er klart og enkelt her: selve generatoren med batteriet og oscilloskop. Selvom du pludselig kan tilføje en kommentar til dette enkle skema, hvem vil forpligte sig til at gentage det?

Når du tænder, starter kredsløbet ikke med det samme. Først finder flere tomme fejninger sted på oscilloskopet, derefter begynder en lavspændings-sinus at vises, gradvist stigende til flere volt. Resultaterne af undersøgelsen er vist i figur 10.

Figur 10

Et virtuelt kredsløb er selvfølgelig godt. Men hvis nogen beslutter at samle dette kredsløb i metal, ja, i det mindste på loddemæssig brødbræt, skal fokus være på tuning. Faktisk består hele opsætningen i det nøjagtige valg af modstanden for modstanden R2, der indstiller transistorens arbejdspunkt.

For at fremskynde indstillingsprocessen kan du midlertidigt tilslutte en indstillingsmodstand på 100 ... 200 kg i stedet. Glem ikke på samme tid at tænde for den begrænsende modstand på ca. 10 ... 20 KΩ i serie med den.

Som en transistor er en indenlandsk KT315 eller lignende meget velegnet. Kondensatorer er enhver lille størrelse keramik. Generatorens drift kan styres ved hjælp af et oscilloskop eller lydforstærker.

Boris Aladyshkin