Condensadors en circuits electrònics. Part 2. Comunicació entre espais, filtres, generadors

Inici de l'article: Condensadors en circuits electrònics. 1a part

L’ús més comú dels condensadors és la connexió entre etapes del transistor individual, tal com es mostra a la figura 1. En aquest cas, els condensadors s’anomenen transitoris.

Els condensadors transitoris passen el senyal amplificat i impedeixen el pas de corrent directe. Quan s’encén l’alimentació, el condensador C2 es carrega a la tensió al col·lector del transistor VT1, després del qual el pas de corrent directe esdevé impossible. Però el corrent altern (senyal amplificat) fa que el condensador es carrega i descarregui, és a dir. passa pel condensador fins a la següent cascada.

Sovint a circuits de transistorcom a mínim, la gamma de so, els condensadors electrolítics s'utilitzen com a transitoris. Els valors classificats dels condensadors s’escullen de manera que el senyal amplificat passi sense molta atenuació.

Figura 1

Filtres de pas baix i pas alt

De vegades és necessari saltar-se algunes freqüències i debilitar el pas d’altres. Aquestes tasques es realitzen mitjançant filtres que es creen sobre la base de circuits RC.

Hi ha filtres multi-enllaços força complexos que fins i tot tenen noms propis: Chebyshev, Bessel, Butterworth, etc. Tots tenen característiques distintives, característiques i, per regla general, diversos enllaços. Per compensar les pèrdues, un element actiu s'introdueix en filtres com a un transistor o un amplificador operatiu. Aquests filtres es diuen actius.

Els filtres passius més senzills es poden crear a partir de dues parts, resistor i condensador. La figura 2 mostra un esquema d’un filtre de pas baix simple (filtre de pas baix). Aquest filtre passa lliurement freqüències baixes i, a partir de la freqüència de tall, atenua lleugerament el senyal de sortida.

Figura 2. Circuit de filtre de pas baix (LPF)

El filtre de pas baix més senzill consta de només dues parts: una resistència i un condensador connectats en sèrie. El senyal d’entrada del generador es subministra al circuit de sèrie RC i la sortida s’elimina del condensador C. En freqüències baixes, la capacitat del condensador és superior a la resistència de la resistència Xc = 1/2 * π * f * C, per la qual cosa es produeix una caiguda de tensió gran.

Amb la freqüència creixent, la capacitança del condensador disminueix, de manera que la caiguda de tensió o només la tensió sobre ell es fa menor. Se suposa que el generador està ajustat a més d'una freqüència, la seva freqüència varia. Aquests generadors s'anomenen generadors de freqüència oscil·lants o generadors d'escombrat. A la figura 3 es mostra la resposta de freqüència del filtre de pas baix més simple.

Figura 3. Resposta de freqüència del filtre de pas baix

Si canvieu el condensador i la resistència de la figura 2, obteniu un filtre de pas alt (HPF). El seu circuit es mostra a la figura 4. La tasca principal del filtre de pas alt és afeblir les freqüències per sota de la freqüència de tall i saltar les freqüències més altes.

Figura 4. Circuit de filtre de pas alt (HPF)

En aquest cas, el senyal d’entrada es subministra al condensador i la sortida s’elimina de la resistència. En freqüències baixes, la capacitança és gran, de manera que la caiguda de tensió a la resistència és petita.

Per a la claredat i la facilitat de la percepció (tot es coneix en comparació), podeu substituir mentalment el condensador per una resistència: en lloc d’un condensador, deixeu-ho 100K, i la resistència de sortida 10K. Resulta només un divisor de tensió. Només en el cas d'un condensador, aquest divisor resulta que depèn de la freqüència. A la figura 5 es mostra la resposta en freqüència d’un HPF tan senzill.

 

Figura 5. Resposta de freqüència del HPF

A altes freqüències, la resistència del condensador disminueix, respectivament, la caiguda de tensió a través de la resistència, també augmenta la tensió de sortida del HPF.

Si compareu les figures 3 i 5, és fàcil veure que la pendent de la disminució del rendiment no és gaire forta. I què podríem esperar d’uns esquemes tan senzills? Però tenen dret a la vida i s’utilitzen força sovint en circuits electrònics.

Com moure la fase

Pots mirar qualsevol cosa des de diferents angles i veure-ho amb una llum completament diferent. Per tant, els circuits de RC acabats d'examinar es poden aplicar no com a filtres de freqüència, sinó com a elements de canvi de fase. Què passa si s’aplica un corrent altern al circuit mostrat a la figura 6?

Figura 6

I això és el que passa. La tensió d’entrada se subministra al condensador, la sortida s’elimina de la resistència. El corrent d’entrada a través del condensador està per davant del voltatge d’entrada. Per tant, la caiguda de tensió a través de la resistència i, en general, a la sortida del circuit de canvi de fase, està per davant de l'entrada.

Si s’intercanvia la resistència i el condensador, tal com es mostra a la figura 7, obtenim un circuit que la tensió de sortida queda darrere de l’entrada. Bé, exactament al contrari, com en l’esquema anterior.

Figura 7

Aquestes cadenes de canvi de fase permeten un petit desplaçament entre els senyals d'entrada i sortida, normalment no més de 60 graus. En els casos en què es requereix el desplaçament a gran escala, s'utilitza la inclusió seqüencial de diverses cadenes.

Figura 8. Cadenes de canvi de fase

Aquesta inclusió de tants elements passius alhora produeix una atenuació important del senyal d’entrada. Per restablir el nivell inicial, cal utilitzar cascades d’amplificació.

En la pràctica de ràdio aficionada, sovint es produeixen situacions quan de sobte es necessita un generador d'ona sinusoïdal, ni tan sols sintonitzable, sinó simplement amb una freqüència. A continuació, es solda un ferro de soldadura, es recullen algunes peces brossa i aviat un sinusoide sona melòdicament a la sala. Qui escolta sap de què es tracta.

Generador d’ones sinàtiques

Podeu recollir-ho tot transistor únic. De fet, el generador és un amplificador en un sol transistor, cobert per una retroalimentació positiva mitjançant cadenes de canvi de fase. I qualsevol feedback positiu porta a l’aparició de generació. I aquest cas no és una excepció.

Un senyal sinusoïdal s’elimina del col·lector del transistor, preferiblement mitjançant un condensador d’aïllament. És bo no lamentar-se d’un altre transistor i disparar el senyal de sortida a través d’un seguidor d’emissor.

Generador de transistor únic multisim

A la figura 9 es mostra un esquema esquemàtic d’un generador virtual.

Figura 9. Esquema d’un generador d’un sol transistor al programa Multisim

Aquí tot és clar i senzill: el generador en si mateix amb la bateria i osciloscopi. Tot i que pot afegir un comentari a aquest esquema senzill, de sobte, qui es comprometrà a repetir-lo?

Quan enceneu el circuit no s’inicia immediatament. Primer es produeixen diversos escombrats buits a l’oscil·loscopi, després comença a aparèixer una ona sinusoïdal de baixa tensió, augmentant progressivament fins a diversos volts. Els resultats de l'estudi es mostren a la figura 10.

Figura 10

Per descomptat, un circuit virtual és bo. Però si algú decideix muntar aquest circuit en metall, bé, almenys endavant panell solder, l’atenció s’ha de centrar en l’afinació. En realitat, tota la configuració consisteix en la selecció exacta de la resistència de la resistència R2, que estableix el punt de funcionament del transistor.

Per accelerar el procés d’afinació, podeu connectar temporalment una resistència d’afinació de 100 ... 200 quilograms. Al mateix temps, no us oblideu d'encendre la resistència limitant d'aproximadament 10 ... 20 KΩ en sèrie.

Com a transistor, és adequat un KT315 domèstic o similar. Els condensadors són de ceràmica de mida petita. El funcionament del generador es pot controlar mitjançant un oscil·loscopi o un amplificador d’àudio.

Boris Aladyshkin