Kondenzátory v elektronických obvodech. Část 2. Mezistupňová komunikace, filtry, generátory

Začátek článku: Kondenzátory v elektronických obvodech. Část 1

Nejběžnějším využitím kondenzátorů je propojení mezi jednotlivými tranzistorovými stupni, jak je znázorněno na obrázku 1. V tomto případě se kondenzátory nazývají přechodné.

Přechodové kondenzátory procházejí zesíleným signálem a zabraňují průchodu stejnosměrného proudu. Když je napájení zapnuto, kondenzátor C2 se nabije na napětí na kolektoru tranzistoru VT1, po kterém se stává nemožný průchod stejnosměrného proudu. Ale střídavý proud (zesílený signál) způsobuje nabíjení a vybíjení kondenzátoru, tj. prochází kondenzátorem do další kaskády.

Často v tranzistorové obvodypřinejmenším zvukový rozsah, jako přechodné jsou použity elektrolytické kondenzátory. Jmenovité hodnoty kondenzátorů se volí tak, aby amplifikovaný signál prošel bez velkého útlumu.

Obrázek 1

Dolní a horní propust

Někdy je nutné přeskočit některé frekvence a oslabit průchod ostatních. Tyto úkoly jsou prováděny pomocí filtrů, které jsou vytvářeny na základě RC obvodů.

Existují poměrně složité filtry pro více odkazů, které mají dokonce své vlastní názvy: Chebyshev, Bessel, Butterworth atd. Všechny mají své charakteristické rysy, vlastnosti a zpravidla několik odkazů. Pro kompenzaci ztrát se do těchto filtrů zavádí aktivní prvek - tranzistorový stupeň nebo operační zesilovač. Takové filtry se nazývají aktivní.

Nejjednodušší pasivní filtry lze vytvořit ze dvou částí - odpor a kondenzátor. Obrázek 2 ukazuje diagram jednoduchého dolního propusti (dolní propust). Takový filtr volně prochází nízkými frekvencemi a počínaje mezní frekvencí mírně zeslabuje výstupní signál.

Obrázek 2. Nízkopásmový filtrační obvod (LPF)

Nejjednodušší dolní propust se skládá pouze ze dvou částí - rezistoru a kondenzátoru zapojeného do série. Vstupní signál z generátoru je přiváděn do sériového obvodu RC a výstup je odstraněn z kondenzátoru C. Při nízkých frekvencích je kapacita kondenzátoru větší než odpor rezistoru Xc = 1/2 * π * f * C, takže na něm dochází k velkému poklesu napětí.

S rostoucí frekvencí klesá kapacita kondenzátoru, takže pokles napětí nebo jen napětí na něm klesá. Předpokládá se, že generátor je naladěn na více než jednu frekvenci, jeho frekvence se mění. Takové generátory se nazývají generátory kmitajících kmitočtů nebo generátory rozmítání. Frekvenční charakteristika nejjednoduššího dolnoprůchodového filtru je znázorněna na obrázku 3.

Obrázek 3. Frekvenční charakteristika dolního propusti

Pokud vyměníte kondenzátor a rezistor na obrázku 2, dostanete filtr s vysokou propustností (HPF). Jeho obvod je znázorněn na obrázku 4. Hlavním úkolem vysokopásmového filtru je oslabit frekvence pod mezní frekvencí a přeskočit výše uvedené frekvence.

Obrázek 4. Obvod horní propusti (HPF)

V tomto případě je vstupní signál přiváděn do kondenzátoru a výstup je odstraněn z rezistoru. Při nízkých frekvencích je kapacita velká, takže pokles napětí přes odpor je malý.

Pro jasnost a jednoduchost vnímání (vše je ve srovnání známé) můžete kondenzátor mentálně nahradit rezistorem: namísto kondenzátoru nechte být 100K a výstupní rezistor 10K. Ukázalo se to pouze jako dělič napětí. Pouze v případě kondenzátoru se ukázalo, že tento dělič je závislý na frekvenci. Frekvenční odezva takového jednoduchého HPF je znázorněna na obrázku 5.

Obrázek 5. Frekvenční odezva HPF

Při vysokých frekvencích odpor kondenzátoru klesá, respektive pokles napětí na rezistoru, zvyšuje také výstupní napětí HPF.

Pokud porovnáte obrázky 3 a 5, je snadné vidět, že strmost poklesu výkonu není příliš strmá. A co lze očekávat od takových nejjednodušších programů? Mají však právo na život a často se používají v elektronických obvodech.

Jak přesunout fázi

Můžete se dívat na cokoli z různých úhlů a vidět to ve zcela jiném světle. Právě prozkoumané obvody RC tedy nelze použít jako frekvenční filtry, ale jako prvky fázového posunu. Co se stane, když je na obvod zobrazený na obrázku 6 přiveden střídavý proud?

Obrázek 6

A to se stane. Vstupní napětí je dodáváno do kondenzátoru, výstup je odstraněn z rezistoru. Vstupní proud přes kondenzátor je před vstupním napětím. Úbytek napětí na rezistoru a obecně na výstupu obvodu s fázovým posunem je tedy před vstupem.

Pokud jsou odpor a kondenzátor zaměněny, jak je znázorněno na obrázku 7, dostaneme obvod, jehož výstupní napětí zaostává za vstupem. Přesně naopak, jako v předchozím schématu.

Obrázek 7

Takové řetězce posunu fáze umožňují malý posun mezi vstupními a výstupními signály, obvykle ne více než 60 stupňů. V případech, kdy je vyžadován posun ve velkém měřítku, je použito postupné začlenění několika řetězců.

Obrázek 8. Řetězy fázového posunu

Takové zahrnutí tolika pasivních prvků najednou vede k významnému útlumu vstupního signálu. K obnovení výchozí úrovně je nutné použít kaskády zesílení.

V amatérské rozhlasové praxi často vznikají situace, kdy je náhle a náhle zapotřebí generátor sinusové vlny, dokonce ani laditelný, ale jednoduše na jedné frekvenci. Pak se pájí železo, několik nevyžádaných částí a brzy se v místnosti rozezní sinusoidní melodie. Každý, kdo slyší, ví, o co jde.

Generátor sinusové vlny

Můžete sbírat vše jediný tranzistor. Generátor je ve skutečnosti zesilovač na jediném tranzistoru, pokrytý pozitivní zpětnou vazbou pomocí řetězů fázového posunu. A jakákoli pozitivní zpětná vazba vede ke vzniku generace. A tento případ není výjimkou.

Sinusový signál je odstraněn z kolektoru tranzistoru, s výhodou prostřednictvím izolačního kondenzátoru. Je opravdu dobré nelitovat jiného tranzistoru a nestřílet výstupní signál prostřednictvím sledovače emitorů.

Multisim jeden tranzistorový generátor

Schematický diagram virtuálního generátoru je znázorněn na obrázku 9.

Obrázek 9. Schéma jedno tranzistorového generátoru v programu Multisim

Zde je vše jasné a jednoduché: samotný generátor s baterií a osciloskop. Ačkoli k tomuto jednoduchému schématu můžete přidat komentář, najednou se ho kdo zaváže opakovat?

Po zapnutí obvodu se nespustí okamžitě. Nejprve se na osciloskopu uskuteční několik prázdných zatáček, poté se začne objevovat sinusová vlna nízkého napětí a postupně se zvyšuje na několik voltů. Výsledky studie jsou uvedeny na obrázku 10.

Obrázek 10

Virtuální obvod je samozřejmě dobrý. Ale pokud se někdo rozhodne sestavit tento obvod v kovu, tak alespoň alespoň nepájecí prkénko, měli byste se zaměřit na ladění. Ve skutečnosti celé nastavení spočívá v přesném výběru odporu rezistoru R2, který určuje pracovní bod tranzistoru.

Pro urychlení procesu ladění můžete místo toho dočasně připojit ladicí odpor 100 ... 200 kilogramů. Zároveň nezapomeňte zapnout omezovací odpor přibližně 10 ... 20 KΩ v sérii.

Jako tranzistor je vhodný domácí KT315 nebo podobný. Kondenzátory jsou jakékoli malé keramiky. Činnost generátoru může být řízena pomocí osciloskopu nebo audio zesilovače.

Boris Aladyshkin