Condensatoren in elektronische schakelingen. Deel 2. Interstage communicatie, filters, generatoren

Begin van het artikel: Condensatoren in elektronische schakelingen. Deel 1

Het meest gebruikelijke gebruik van condensatoren is de verbinding tussen afzonderlijke transistortrappen, zoals weergegeven in figuur 1. In dit geval worden de condensatoren van voorbijgaande aard genoemd.

Voorbijgaande condensatoren geven het versterkte signaal door en voorkomen de doorgang van gelijkstroom. Wanneer de stroom wordt ingeschakeld, wordt de condensator C2 geladen tot de spanning op de collector van de transistor VT1, waarna de doorgang van gelijkstroom onmogelijk wordt. Maar de wisselstroom (versterkt signaal) laat de condensator laden en ontladen, d.w.z. gaat door de condensator naar de volgende cascade.

Vaak in transistor circuitsten minste het geluidsbereik worden elektrolytische condensatoren als transiënten gebruikt. De nominale waarden van de condensatoren worden zo gekozen dat het versterkte signaal zonder veel verzwakking passeert.

Figuur 1

Laagdoorlaat- en hoogdoorlaatfilters

Soms wordt het nodig om sommige frequenties over te slaan en de doorgang van anderen te verzwakken. Dergelijke taken worden uitgevoerd met behulp van filters die zijn gemaakt op basis van RC-circuits.

Er zijn vrij complexe filters met meerdere koppelingen die zelfs hun eigen naam hebben: Chebyshev, Bessel, Butterworth, enz. Ze hebben allemaal hun eigen onderscheidende kenmerken, kenmerken en, in de regel, verschillende koppelingen. Om verliezen te compenseren, wordt een actief element in dergelijke filters geïntroduceerd - een transistortrap of een operationele versterker. Dergelijke filters worden actief genoemd.

De eenvoudigste passieve filters kunnen worden gemaakt uit slechts twee delen - weerstand en condensator. Figuur 2 toont een diagram van een eenvoudig laagdoorlaatfilter (laagdoorlaatfilter). Een dergelijk filter laat vrij lage frequenties door en begint, uitgaande van de afsnijfrequentie, het uitgangssignaal enigszins.

Figuur 2. Laagdoorlaatfiltercircuit (LPF)

Het eenvoudigste laagdoorlaatfilter bestaat uit slechts twee delen - een weerstand en een in serie geschakelde condensator. Het ingangssignaal van de generator wordt geleverd aan de seriële RC-schakeling en de uitgang wordt verwijderd van de condensator C. Bij lage frequenties is de capaciteit van de condensator groter dan de weerstand van de weerstand Xc = 1/2 * π * f * C, dus er treedt een grote spanningsval op.

Met toenemende frequentie neemt de capaciteit van de condensator af, waardoor de spanningsval of alleen de spanning erop minder wordt. Er wordt aangenomen dat de generator op meer dan één frequentie is afgestemd; de frequentie varieert. Dergelijke generatoren worden oscillerende frequentiegeneratoren of sweepgeneratoren genoemd. De frequentierespons van het eenvoudigste laagdoorlaatfilter wordt weergegeven in figuur 3.

Figuur 3. Frequentierespons van het laagdoorlaatfilter

Als u in figuur 2 de condensator en weerstand verwisselt, krijgt u een hoogdoorlaatfilter (HPF). Het circuit wordt getoond in figuur 4. De hoofdtaak van het hoogdoorlaatfilter is het verzwakken van de frequenties onder de afsnijfrequentie en het overslaan van de frequenties erboven.

Figuur 4. High-pass filter (HPF) circuit

In dit geval wordt het ingangssignaal aan de condensator geleverd en wordt de uitgang van de weerstand verwijderd. Bij lage frequenties is de capaciteit groot, dus de spanningsval over de weerstand is klein.

Voor de duidelijkheid en het gemak van waarneming (alles is in vergelijking bekend), kunt u de condensator mentaal vervangen door een weerstand: in plaats van een condensator, laat deze 100K zijn en de outputweerstand 10K. Het blijkt gewoon een spanningsdeler te zijn. Alleen in het geval van een condensator blijkt deze verdeler frequentie-afhankelijk te zijn. De frequentierespons van zo'n eenvoudige HPF wordt getoond in figuur 5.

Figuur 5. Frequentierespons van de HPF

Bij hoge frequenties neemt de condensatorweerstand af, respectievelijk de spanningsval over de weerstand, maar verhoogt ook de uitgangsspanning van de HPF.

Als je de figuren 3 en 5 vergelijkt, is het gemakkelijk om te zien dat de steilheid van de achteruitgang in prestaties niet erg steil is. En wat kan van dergelijke eenvoudigste schema's worden verwacht? Maar ze hebben recht op leven en worden vrij vaak gebruikt in elektronische schakelingen.

Hoe de fase te verplaatsen

Je kunt alles vanuit verschillende hoeken bekijken en in een heel ander licht bekijken. De zojuist onderzochte RC-circuits kunnen dus niet als frequentiefilters worden toegepast, maar als faseverschuivende elementen. Hier is wat er gebeurt als een wisselstroom wordt toegepast op het circuit dat wordt getoond in figuur 6?

Figuur 6

En dit is wat er gebeurt. De ingangsspanning wordt geleverd aan de condensator, de uitgang wordt verwijderd van de weerstand. De ingangsstroom door de condensator loopt voor op de ingangsspanning. Daarom ligt de spanningsval over de weerstand, en in het algemeen aan de uitgang van het faseverschuivingscircuit, voor de ingang.

Als de weerstand en de condensator zijn verwisseld, zoals weergegeven in figuur 7, krijgen we een circuit waarvan de uitgangsspanning achterblijft bij de ingang. Welnu, precies het tegenovergestelde, zoals in het vorige schema.

Figuur 7

Dergelijke faseverschuivingsketens maken een kleine verschuiving tussen de invoer- en uitvoersignalen mogelijk, gewoonlijk niet meer dan 60 graden. In gevallen waarin de verschuiving op grote schaal vereist is, wordt de opeenvolgende opname van verschillende ketens gebruikt.

Figuur 8. Faseverschuivingskettingen

Een dergelijke opname van zoveel passieve elementen tegelijkertijd leidt tot een significante verzwakking van het ingangssignaal. Om het oorspronkelijke niveau te herstellen, is het gebruik van versterkingscascades nodig.

In de praktijk van amateurradio doen zich vaak situaties voor wanneer plotseling en plotseling een sinusgolfgenerator nodig is, zelfs niet afstembaar, maar eenvoudig op één frequentie. Dan wordt een soldeerbout, een paar ongewenste delen opgepikt, en al snel klinkt een sinusoïde melodieus in de kamer. Iedereen die hoort, weet waar het over gaat.

Sinusgenerator

Je kunt alles verzamelen enkele transistor. In feite is de generator een versterker op een enkele transistor, bedekt door positieve feedback met behulp van faseverschuivende ketens. En elke positieve feedback leidt tot het uiterlijk van een generatie. En deze zaak is geen uitzondering.

Een sinusvormig signaal wordt verwijderd uit de collector van de transistor, bij voorkeur door een isolatiecondensator. Het is echt goed om geen spijt te krijgen van een andere transistor en het uitgangssignaal door een zendervolger te schieten.

Multisim enkele transistorgenerator

Een schematisch diagram van een virtuele generator wordt getoond in figuur 9.

Figuur 9. Diagram van een generator met één transistor in het Multisim-programma

Alles is hier duidelijk en eenvoudig: de generator zelf met de batterij en oscilloscoop. Hoewel u een opmerking kunt toevoegen aan dit eenvoudige schema, wie zal zich er plotseling toe verbinden het te herhalen?

Wanneer u het circuit inschakelt, start het circuit niet onmiddellijk. Eerst vinden verschillende lege sweeps plaats op de oscilloscoop, daarna begint een sinusgolf met lage spanning te verschijnen, die geleidelijk toeneemt tot meerdere volt. De resultaten van het onderzoek zijn weergegeven in figuur 10.

Figuur 10

Een virtueel circuit is natuurlijk goed. Maar als iemand besluit om dit circuit in metaal te monteren, nou ja, tenminste op broodplank zonder soldeer, moet de nadruk liggen op afstemming. Eigenlijk bestaat de hele opstelling uit de exacte selectie van de weerstand van de weerstand R2, die het werkpunt van de transistor instelt.

Om het afstemmingsproces te versnellen, kunt u in plaats daarvan tijdelijk een afstemweerstand van 100 ... 200 kilogram aansluiten. Vergeet niet tegelijkertijd de beperkende weerstand van ongeveer 10 ... 20 KΩ in serie mee aan te zetten.

Als een transistor is een binnenlandse KT315 of vergelijkbaar heel geschikt. Condensatoren zijn elk klein keramiek. De werking van de generator kan worden geregeld met behulp van een oscilloscoop of een audioversterker.

Boris Aladyshkin