Elektronik devrelerde kondansatörler. Bölüm 2. Kademeler arası iletişim, filtreler, jeneratörler

Makalenin başlangıcı: Elektronik devrelerde kondansatörler. 1.Bölüm

Kapasitörlerin en yaygın kullanımı, Şekil 1'de gösterildiği gibi ayrı transistör kademeleri arasındaki bağlantıdır. Bu durumda kapasitörlere geçici denir.

Geçici kapasitörler güçlendirilmiş sinyali geçer ve doğru akımın geçişini önler. Güç açıldığında, C2 kondansatörü, transistör VT1 kollektöründeki voltaja yüklenir, ardından doğru akımın geçişi imkansız hale gelir. Ancak alternatif akım (güçlendirilmiş sinyal) kapasitörü şarj ve deşarj yapar, yani. kapasitörden bir sonraki kademeye geçer.

Genellikle transistör devrelerien azından ses aralığında, geçici olarak elektrolitik kapasitörler kullanılır. Kapasitörlerin nominal değerleri, amplifiye sinyalin fazla zayıflamadan geçeceği şekilde seçilir.

Resim 1

Alçak geçiren ve yüksek geçiren filtreler

Bazen bazı frekansları atlamak ve başkalarının geçişini zayıflatmak gerekir. Bu tür görevler RC devreleri temelinde oluşturulan filtreler kullanılarak gerçekleştirilir.

Kendi isimleri bile olan oldukça karmaşık çok bağlantılı filtreler vardır: Chebyshev, Bessel, Butterworth, vb. Hepsinin kendine özgü özellikleri, özellikleri ve kural olarak birkaç bağlantısı vardır. Kayıpları telafi etmek için, bu tür filtrelere bir aktif eleman eklenir - bir transistör aşaması veya bir operasyonel amplifikatör. Bu tür filtrelere aktif denir.

En basit pasif filtreler sadece iki parçadan oluşturulabilir - rezistans ve kondansatör. Şekil 2, basit bir alçak geçiren filtrenin (alçak geçiren filtre) bir diyagramını göstermektedir. Böyle bir filtre düşük frekansları serbestçe geçer ve kesme frekansından başlayarak çıkış sinyalini hafifçe zayıflatır.

Şekil 2. Alçak geçiren filtre devresi (LPF)

En basit alçak geçiren filtre sadece iki parçadan oluşur - bir direnç ve seri olarak bağlanmış bir kondansatör. Jeneratörden gelen giriş sinyali seri RC devresine verilir ve çıkış kapasitör C'den çıkarılır. Düşük frekanslarda kapasitörün kapasitansı, direnç Xc = 1/2 * π * f * C direncinden daha büyüktür, bu nedenle büyük bir voltaj düşüşü meydana gelir.

Artan frekansla, kapasitörün kapasitansı azalır, böylece voltaj düşmesi veya sadece üzerindeki voltaj azalır. Jeneratörün birden fazla frekansa ayarlandığı varsayılır; frekansı değişir. Bu tür jeneratörlere salınımlı frekans jeneratörleri veya tarama jeneratörleri denir. En basit alçak geçiren filtrenin frekans yanıtı Şekil 3'te gösterilmektedir.

Şekil 3. Alçak geçiren filtrenin frekans yanıtı

Şekil 2'deki kapasitörü ve direnci değiştirirseniz, yüksek geçirgen bir filtre (HPF) elde edersiniz. Devresi Şekil 4'te gösterilmektedir. Yüksek geçiş filtresinin ana görevi, kesme frekansının altındaki frekansları zayıflatmak ve daha yüksek olan frekansları atlamaktır.

Şekil 4. Yüksek geçiren filtre (HPF) devresi

Bu durumda, giriş sinyali kapasitöre verilir ve çıkış dirençten çıkarılır. Düşük frekanslarda, kapasitans büyüktür, bu nedenle direnç üzerindeki voltaj düşüşü küçüktür.

Netlik ve algılama kolaylığı için (her şey karşılaştırmalı olarak bilinir), kapasitörü zihinsel olarak bir dirençle değiştirebilirsiniz: bir kapasitör yerine, 100K olsun ve çıkış direnci 10K olsun. Sadece bir voltaj bölücü ortaya çıkıyor. Sadece bir kapasitör olması durumunda, bu bölücü frekansa bağımlı hale gelir. Böyle basit bir HPF'nin frekans yanıtı Şekil 5'te gösterilmektedir.

 

Şekil 5. HPF'nin frekans yanıtı

Yüksek frekanslarda, kapasitör direnci sırasıyla direnç boyunca voltaj düşüşünü azaltır, ayrıca HPF'nin çıkış voltajını da arttırır.

Şekil 3 ve 5'i karşılaştırırsanız, performanstaki düşüşün dikliğinin çok dik olmadığını görmek kolaydır. Ve bu en basit şemalardan ne beklenebilir? Ancak yaşam hakkı vardır ve elektronik devrelerde sıklıkla kullanılırlar.

Faz nasıl taşınır

Herhangi bir şeye farklı açılardan bakabilir ve onu tamamen farklı bir ışıkta görebilirsiniz. Bu yüzden, incelenen RC devreleri frekans filtreleri olarak değil, faz kaydırma elemanları olarak uygulanabilir. Şekil 6'da gösterilen devreye alternatif akım uygulanırsa ne olur?

Resim 6

Ve olan budur. Giriş voltajı kapasitöre beslenir, çıkış dirençten çıkarılır. Kondansatörden gelen giriş akımı, giriş voltajının önünde. Bu nedenle, direnç boyunca ve genel olarak faz kaydırma devresinin çıkışındaki voltaj düşüşü girişin önünde yer alır.

Direnç ve kapasitör Şekil 7'de gösterildiği gibi değiştirilirse, çıkış voltajı girişin arkasında kalan bir devre alırız. Bir önceki şemada olduğu gibi, tam tersi.

Resim 7

Bu tür faz kaydırma zincirleri, giriş ve çıkış sinyalleri arasında, genellikle 60 dereceden fazla olmayan küçük bir kaymaya izin verir. Kaymanın büyük ölçekte gerekli olduğu durumlarda, birkaç zincirin sıralı olarak dahil edilmesi kullanılır.

Şekil 8. Faz kaydırma zincirleri

Bu kadar çok pasif elemanın aynı anda dahil edilmesi, giriş sinyalinin önemli ölçüde zayıflamasına yol açar. Başlangıç ​​seviyesini geri yüklemek için amplifikasyon kaskadlarının kullanılması gerekir.

Amatör radyo uygulamasında, durumlar aniden ve aniden bir sinüs dalgası jeneratörüne ihtiyaç duyulduğunda, hatta ayarlanabilir değil, sadece bir frekansta ortaya çıkar. Sonra bir havya, birkaç önemsiz parça alınır ve yakında bir sinüzoid odada melodik bir ses çıkarır. Kim duyarsa bunun ne hakkında olduğunu bilir.

Sinüs dalgası jeneratörü

Her şeyi toplayabilirsiniz tek transistör. Aslında, jeneratör tek bir transistör üzerinde, faz kaymalı zincirler kullanılarak pozitif geri besleme ile kaplanmış bir amplifikatördür. Ve herhangi bir olumlu geri bildirim neslin ortaya çıkmasına yol açar. Ve bu durum bir istisna değildir.

Bir sinüzoidal sinyal, tercihen bir izolasyon kapasitörü vasıtasıyla transistörün toplayıcısından çıkarılır. Başka bir transistörden pişman olmamak ve çıkış sinyalini bir yayıcı takipçisinden çekmemek gerçekten iyidir.

Multisim tek transistörlü jeneratör

Sanal jeneratörün şematik diyagramı Şekil 9'da gösterilmektedir.

Şekil 9. Multisim programındaki tek transistörlü bir jeneratörün şeması

Burada her şey açık ve basit: jeneratörün kendisi akü ve osiloskop. Bu basit şemaya yorum ekleyebilmenize rağmen, aniden, onu tekrarlamayı kim üstlenecek?

Devreyi açtığınızda hemen başlamıyor. İlk olarak, osiloskop üzerinde birkaç boş süpürme gerçekleşir, daha sonra yavaş yavaş birkaç volta yükselen düşük voltajlı bir sinüs dalgası görünmeye başlar. Çalışmanın sonuçları Şekil 10'da gösterilmektedir.

Şekil 10

Sanal bir devre elbette iyidir. Ama eğer birisi bu devreyi metale monte etmeye karar verirse, en azından lehimsiz breadboard, odak ayar üzerinde olmalıdır. Aslında, tüm kurulum, transistörün çalışma noktasını ayarlayan direnç R2'nin direncinin tam seçiminden oluşur.

Ayarlama işlemini hızlandırmak için geçici olarak 100 ... 200 kilogramlık bir ayar direnci bağlayabilirsiniz. Aynı zamanda, yaklaşık 10 ... 20K ohm sınırlayıcı direncini sırayla açmayı unutmayın.

Bir transistör olarak, bir yerli KT315 veya benzeri oldukça uygundur. Kapasitörler herhangi bir küçük boyutlu seramiktir. Jeneratörün çalışması bir osiloskop veya ses yükseltici kullanılarak kontrol edilebilir.

Boris Aladyshkin