Capacitores em circuitos eletrônicos. Parte 2. Comunicação entre estágios, filtros, geradores

Início do artigo: Capacitores em circuitos eletrônicos. Parte 1

O uso mais comum de capacitores é a conexão entre os estágios individuais do transistor, como mostra a Figura 1. Nesse caso, os capacitores são chamados de transientes.

Capacitores transitórios passam o sinal amplificado e impedem a passagem de corrente direta. Quando a energia é ligada, o capacitor C2 é carregado na tensão no coletor do transistor VT1, após o qual a passagem de corrente direta se torna impossível. Mas a corrente alternada (sinal amplificado) faz o capacitor carregar e descarregar, ou seja, passa pelo capacitor para a próxima cascata.

Frequentemente em circuitos de transistorpelo menos a faixa sonora, capacitores eletrolíticos são usados ​​como transitórios. Os valores nominais dos capacitores são escolhidos para que o sinal amplificado passe sem muita atenuação.

Figura 1

Filtros passa-baixo e passa-alto

Às vezes, torna-se necessário pular algumas frequências e enfraquecer a passagem de outras. Essas tarefas são executadas usando filtros criados com base em circuitos RC.

Existem filtros multi-link bastante complexos que até têm nomes próprios: Chebyshev, Bessel, Butterworth e outros, todos com características, características e, em regra, vários links. Para compensar as perdas, um elemento ativo é introduzido nesses filtros - um estágio de transistor ou um amplificador operacional. Esses filtros são chamados ativos.

Os filtros passivos mais simples podem ser criados a partir de apenas duas partes - resistor e capacitor. A Figura 2 mostra um diagrama de um filtro passa-baixo simples (filtro passa-baixo). Esse filtro passa livremente por baixas frequências e, a partir da frequência de corte, atenua levemente o sinal de saída.

Figura 2. Circuito do filtro passa-baixo (LPF)

O filtro passa-baixo mais simples consiste em apenas duas partes - um resistor e um capacitor conectados em série. O sinal de entrada do gerador é fornecido ao circuito RC serial e a saída é removida do capacitor C. Em baixas frequências, a capacitância do capacitor é maior que a resistência do resistor Xc = 1/2 * π * f * C, portanto ocorre uma grande queda de tensão nele.

Com o aumento da frequência, a capacitância do capacitor diminui, de modo que a queda de tensão ou apenas a voltagem diminui. Supõe-se que o gerador esteja sintonizado em mais de uma frequência; sua frequência varia. Esses geradores são chamados de geradores de frequência oscilante ou geradores de varredura. A resposta de frequência do filtro passa-baixo mais simples é mostrada na Figura 3.

Figura 3. Resposta de frequência do filtro passa-baixo

Se na Figura 2 você trocar o capacitor e o resistor, obtém um filtro passa-alto (HPF). Seu circuito é mostrado na Figura 4. A principal tarefa do filtro passa-alta é enfraquecer as frequências abaixo da frequência de corte e pular as frequências acima.

Figura 4. Circuito do filtro passa-alto (HPF)

Nesse caso, o sinal de entrada é fornecido ao capacitor e a saída é removida do resistor. Em baixas frequências, a capacitância é grande, portanto a queda de tensão no resistor é pequena.

Para maior clareza e facilidade de percepção (tudo é conhecido em comparação), você pode substituir mentalmente o capacitor por um resistor: em vez do capacitor, seja 100K e o resistor de saída 10K. Acontece apenas um divisor de tensão. Somente no caso de um capacitor esse divisor se torna dependente da frequência. A resposta de frequência de um HPF tão simples é mostrada na Figura 5.

Figura 5. Resposta em frequência do HPF

Em altas frequências, a resistência do capacitor diminui, respectivamente, a queda de tensão no resistor e também aumenta a tensão de saída do HPF.

Se você comparar as Figuras 3 e 5, é fácil ver que a inclinação do declínio no desempenho não é muito acentuada. E o que se poderia esperar de esquemas tão simples? Mas eles têm direito à vida e são usados ​​com frequência em circuitos eletrônicos.

Como mover a fase

Você pode ver qualquer coisa de diferentes ângulos e vê-la sob uma luz completamente diferente. Portanto, os circuitos RC examinados podem ser aplicados não como filtros de frequência, mas como elementos de mudança de fase. Aqui está o que acontece se uma corrente alternada for aplicada ao circuito mostrado na Figura 6?

Figura 6

E é isso que acontece. A tensão de entrada é fornecida ao capacitor, a saída é removida do resistor. A corrente de entrada através do capacitor está à frente da tensão de entrada. Portanto, a queda de tensão no resistor e, geralmente, na saída do circuito de mudança de fase, está à frente da entrada.

Se o resistor e o capacitor forem trocados, como mostra a Figura 7, obtemos um circuito cuja tensão de saída fica atrás da entrada. Bem, exatamente o oposto, como no esquema anterior.

Figura 7

Tais cadeias de mudança de fase permitem uma pequena mudança entre os sinais de entrada e saída, geralmente não superiores a 60 graus. Nos casos em que a mudança é necessária em larga escala, a inclusão seqüencial de várias cadeias é usada.

Figura 8. Cadeias de mudança de fase

Essa inclusão de tantos elementos passivos ao mesmo tempo leva a uma atenuação significativa do sinal de entrada. Para restaurar o nível inicial, é necessário o uso de cascatas de amplificação.

Na prática de rádio amador, as situações geralmente surgem quando de repente e de repente um gerador de ondas senoidais é necessário, nem mesmo sintonizável, mas simplesmente em uma frequência. Em seguida, um ferro de solda, algumas partes indesejadas são recolhidas e logo um sinusóide soa melodiosamente na sala. Quem ouve sabe do que se trata.

Gerador de onda senoidal

Você pode coletar tudo em único transistor. De fato, o gerador é um amplificador em um único transistor, coberto por feedback positivo usando cadeias de mudança de fase. E qualquer feedback positivo leva ao aparecimento de geração. E este caso não é excepção.

Um sinal sinusoidal é removido do coletor do transistor, de preferência através de um capacitor de isolamento. É realmente bom não se arrepender de outro transistor e disparar o sinal de saída através de um seguidor de emissor.

Gerador multisim de transistor único

Um diagrama esquemático de um gerador virtual é mostrado na Figura 9.

Figura 9. Diagrama de um gerador de transistor único no programa Multisim

Tudo é claro e simples aqui: o próprio gerador com a bateria e osciloscópio. Embora você possa adicionar um comentário a esse esquema simples, de repente, quem se comprometerá a repeti-lo?

Quando você liga o circuito não inicia imediatamente. Primeiro, várias varreduras vazias ocorrem no osciloscópio, depois uma onda senoidal de baixa tensão começa a aparecer, aumentando gradualmente a vários volts. Os resultados do estudo são mostrados na Figura 10.

Figura 10

Um circuito virtual é, obviamente, bom. Mas se alguém decide montar esse circuito em metal, bem, pelo menos em tábua de pão sem solda, o foco deve estar no ajuste. Na verdade, toda a configuração consiste na seleção exata da resistência do resistor R2, que define o ponto de operação do transistor.

Para acelerar o processo de ajuste, você pode conectar temporariamente um resistor de ajuste de 100 a 200 kg. Ao mesmo tempo, não se esqueça de ligar o resistor limitador de aproximadamente 10 ... 20 KΩ em série com ele.

Como transistor, um KT315 doméstico ou similar é bastante adequado. Capacitores são de cerâmica de tamanho pequeno. A operação do gerador pode ser controlada usando um osciloscópio ou amplificador de áudio.

Boris Aladyshkin