Кондензатори в електронни схеми. Част 2. Междуетапна комуникация, филтри, генератори

Начало на статията: Кондензатори в електронни схеми. Част 1

Най-често използването на кондензатори е връзката между отделните етапи на транзистора, както е показано на фигура 1. В този случай кондензаторите се наричат ​​преходни.

Преходните кондензатори предават усиления сигнал и предотвратяват преминаването на постоянен ток. Когато захранването е включено, кондензаторът С2 се зарежда до напрежението в колектора на транзистора VT1, след което преминаването на постоянен ток става невъзможно. Но променливият ток (усилен сигнал) прави заряда и разряда на кондензатора, т.е. преминава през кондензатора до следващата каскада.

Често в транзисторни веригипоне звуковия обхват, електролитичните кондензатори се използват като преходни. Номиналните стойности на кондензаторите са избрани така, че усилваният сигнал да преминава без много затихване.

Фигура 1

Нискочестотни и високочестотни филтри

Понякога се налага да пропуснете някои честоти и да отслабите преминаването на други. Такива задачи се изпълняват с помощта на филтри, които са създадени на базата на RC вериги.

Има доста сложни филтри с много връзки, които дори имат свои собствени имена: Чебишев, Бесел, Бътъруърт и др. Всички те имат свои отличителни черти, характеристики и като правило няколко връзки. За да компенсира загубите, в такива филтри се въвежда активен елемент - транзисторен етап или операционен усилвател. Такива филтри се наричат ​​активни.

Най-простите пасивни филтри могат да бъдат създадени само от две части - резистор и кондензатор, Фигура 2 показва диаграма на обикновен нискочестотен филтър (нискочестотен филтър). Такъв филтър свободно преминава на ниски честоти и като се започне от честотата на прекъсване, леко затихва изходния сигнал.

Фигура 2. Нискочестотна филтърна верига (LPF)

Най-простият нискочестотен филтър се състои само от две части - резистор и кондензатор, свързани последователно. Входният сигнал от генератора се подава към серийната RC верига, а изходът се отстранява от кондензатора С. При ниски честоти капацитетът на кондензатора е по-голям от съпротивлението на резистора Xc = 1/2 * π * f * C, така че върху него настъпва голям спад на напрежението.

С увеличаване на честотата капацитетът на кондензатора намалява, така че падането на напрежението или просто напрежението върху него става по-малко. Предполага се, че генераторът е настроен на повече от една честота, неговата честота варира. Такива генератори се наричат ​​генератори на колебателни честоти или генератори за почистване. Честотната характеристика на най-простия нискочестотен филтър е показана на фигура 3.

Фигура 3. Честотна характеристика на нискочестотния филтър

Ако смените кондензатора и резистора на фигура 2, получавате високочестотен филтър (HPF). Неговата схема е показана на фигура 4. Основната задача на високочестотния филтър е да отслаби честотите под честотата на прекъсване и да пропусне честотите, които са по-високи.

Фигура 4. Верига на високочестотен филтър (HPF)

В този случай входният сигнал се подава към кондензатора, а изходът се отстранява от резистора. При ниски честоти капацитетът е голям, така че спадът на напрежението през резистора е малък.

За по-голяма яснота и простота на възприятие (всичко е известно в сравнение), можете психически да замените кондензатора с резистор: вместо кондензатора, нека да е 100K, а изходният резистор 10K. Оказва се просто разделител на напрежението. Само в случай на кондензатор този разделител се оказва зависим от честотата. Честотната характеристика на такъв прост HPF е показана на фигура 5.

Фигура 5. Честотна характеристика на HPF

При високи честоти съпротивлението на кондензатора намалява, съответно спада на напрежението през резистора, той също увеличава изходното напрежение на HPF.

Ако сравните фигури 3 и 5, лесно е да видите, че стръмността на спада в производителността не е много стръмна. И какво може да се очаква от такива най-прости схеми? Но те имат право на живот и се използват доста често в електронни схеми.

Как да преместите фазата

Можете да погледнете всяко нещо от различни ъгли и да го видите в съвсем различна светлина. Така току-що разгледаните RC вериги могат да се прилагат не като честотни филтри, а като елементи с фазово изместване. Ето какво се случва, ако променлив ток се приложи към веригата, показана на фигура 6?

Фигура 6

И това се случва. Входното напрежение се подава към кондензатора, изходът се отстранява от резистора. Входният ток през кондензатора изпреварва входното напрежение. Следователно спадът на напрежението през резистора и като цяло на изхода на веригата за изместване на фазата е пред входа.

Ако резисторът и кондензаторът са взаимозаменяеми, както е показано на фигура 7, получаваме схема, чието изходно напрежение изостава от входа. Е, точно обратното, както в предишната схема.

Фигура 7

Такива вериги с фазово превключване позволяват малка смяна между входния и изходния сигнал, обикновено не повече от 60 градуса. В случаите, когато смяната се изисква в голям мащаб, се използва последователното включване на няколко вериги.

Фигура 8. Вериги за фазово изместване

Такова включване на толкова много пасивни елементи наведнъж води до значително затихване на входния сигнал. За възстановяване на първоначалното ниво е необходимо използването на каскади за усилване.

В радиолюбителската практика често възникват ситуации, когато внезапно и внезапно е необходим генератор на синусоида, дори не се настройва, а просто на една честота. След това се появява поялник, няколко части боклуци и скоро в стаята звучи мелодично синусоид. Който слуша, знае за какво става въпрос.

Генератор на синусоида

Можете да събирате всичко на единичен транзистор, Всъщност генераторът е усилвател на един транзистор, обхванат от положителна обратна връзка с помощта на вериги с изместване на фазата. И всяка положителна обратна връзка води до появата на поколение. И този случай не е изключение.

Синусоидалният сигнал се отстранява от колектора на транзистора, за предпочитане чрез изолационен кондензатор. Наистина е добре да не съжалявате за друг транзистор и да изстреляте изходния сигнал чрез последовател на емитер.

Мултисимен генератор за един транзистор

Принципна схема на виртуален генератор е показана на фигура 9.

Фигура 9. Диаграма на генератор с един транзистор в програмата Multisim

Тук всичко е ясно и просто: самият генератор с батерията и осцилоскоп, Въпреки че можете да добавите коментар към тази проста схема, изведнъж кой ще се заеме да я повтори?

Когато включите веригата не започва веднага. Първо на осцилоскопа се извършват няколко празни помещения, след това започва да се появява синусоида с ниско напрежение, като постепенно се увеличава до няколко волта. Резултатите от изследването са показани на фигура 10.

Фигура 10

Една виртуална схема е, разбира се, добра. Но ако някой реши да сглоби тази схема в метал, добре, поне на без припой, акцентът трябва да е върху настройката. Всъщност цялата настройка се състои в точния избор на съпротивлението на резистора R2, който задава работната точка на транзистора.

За да ускорите процеса на настройка, можете вместо това да свържете временно резистор от 100 ... 200 килограма. В същото време, не забравяйте да включите ограничаващия резистор от приблизително 10 ... 20K ома последователно.

Като транзистор е доста подходящ домашен KT315 или подобен. Кондензаторите са всяка малка керамика. Работата на генератора може да се контролира с помощта на осцилоскоп или аудио усилвател.

Борис Аладишкин