Kondensatori elektroniskās shēmās. 2. daļa. Starpstacijas komunikācija, filtri, ģeneratori

Raksta sākums: Kondensatori elektroniskās shēmās. 1. daļa

Visbiežākais kondensatoru izmantojums ir savienojums starp atsevišķiem tranzistora posmiem, kā parādīts 1. attēlā. Šajā gadījumā kondensatorus sauc par īslaicīgiem.

Pārejoši kondensatori iziet pastiprinātu signālu un novērš līdzstrāvas pāreju. Pēc strāvas ieslēgšanas kondensators C2 tiek uzlādēts līdz spriegumam tranzistora VT1 kolektorā, pēc kura līdzstrāvas pāreja kļūst neiespējama. Bet maiņstrāva (pastiprināts signāls) kondensatoru liek uzlādēt un izlādēt, t.i. iet caur kondensatoru uz nākamo kaskādi.

Bieži iekšā tranzistora shēmasvismaz skaņas diapazonā, kā pārejas tiek izmantoti elektrolītiskie kondensatori. Kondensatoru nominālās vērtības izvēlas tā, lai pastiprinātais signāls pārietu bez lielas vājināšanās.

1. attēls

Zemas un augstas caurlaidības filtri

Dažreiz kļūst nepieciešams izlaist dažas frekvences un vājināt citu pāreju. Šādus uzdevumus veic, izmantojot filtrus, kas izveidoti, pamatojoties uz RC shēmām.

Ir diezgan sarežģīti vairāku saišu filtri, kuriem pat ir savi nosaukumi: Čebiševs, Besela, Buttervorts utt. Visiem no tiem ir savas atšķirīgās iezīmes, īpašības un, kā likums, vairākas saites. Lai kompensētu zaudējumus, šādos filtros tiek ievadīts aktīvs elements - tranzistora pakāpe vai darbības pastiprinātājs. Šādus filtrus sauc par aktīviem.

Vienkāršākos pasīvos filtrus var izveidot tikai no divām daļām - rezistors un kondensators. 2. attēlā parādīta vienkārša zemas caurlaidības filtra (zemas caurlaides filtra) diagramma. Šāds filtrs brīvi iziet zemas frekvences, un, sākot no nogriešanas frekvences, tas nedaudz vājina izejas signālu.

2. attēls. Zemfrekvences filtra shēma (LPF)

Vienkāršākais zemas caurlaidības filtrs sastāv tikai no divām daļām - rezistora un kondensatora, kas savienots virknē. Ieejas signāls no ģeneratora tiek piegādāts seriālajai RC ķēdei, un izeja tiek noņemta no kondensatora C. Zemās frekvencēs kondensatora kapacitāte ir lielāka par rezistora pretestību Xc = 1/2 * π * f * C, tāpēc uz tā notiek liels sprieguma kritums.

Palielinoties frekvencei, kondensatora kapacitāte samazinās, tāpēc sprieguma kritums vai vienkārši spriegums uz tā kļūst mazāks. Tiek pieņemts, ka ģenerators ir noskaņots vairāk nekā vienai frekvencei, tā frekvence mainās. Šādus ģeneratorus sauc par svārstību frekvences ģeneratoriem vai slaucīšanas ģeneratoriem. Vienkāršākā zemfrekvences filtra frekvences reakcija ir parādīta 3. attēlā.

3. attēls. Zemfrekvences filtra frekvences reakcija

Ja maināt kondensatoru un rezistoru, kā parādīts 2. attēlā, jūs iegūstat augstfrekvences filtru (HPF). Tās shēma ir parādīta 4. attēlā. Augstfrekvences filtra galvenais uzdevums ir vājināt frekvences, kas ir zemākas par izslēgšanas frekvenci, un izlaist augstākas frekvences.

4. attēls. Augstfrekvences filtra shēma (HPF)

Šajā gadījumā ieejas signāls tiek piegādāts kondensatoram, un izeja tiek noņemta no rezistora. Zemās frekvencēs kapacitāte ir liela, tāpēc sprieguma kritums visā rezistorā ir mazs.

Uztveres skaidrības un vienkāršības labad (salīdzinot, viss ir zināms), jūs varat garīgi aizstāt kondensatoru ar rezistoru: kondensatora vietā ļaujiet tam būt 100K, bet izejas rezistoram - 10K. Izrādās tikai sprieguma dalītājs. Tikai kondensatora gadījumā šis dalītājs izrādās atkarīgs no frekvences. Tik vienkārša HPF frekvences reakcija ir parādīta 5. attēlā.

5. attēls. HPF frekvences reakcija

Augstās frekvencēs kondensatora pretestība samazinās, attiecīgi, sprieguma kritums visā rezistorā, tas arī palielina HPF izejas spriegumu.

Ja salīdzina 3. un 5. attēlu, ir viegli redzēt, ka veiktspējas samazināšanās straujš temps nav pārāk straujš. Un ko varētu gaidīt no šādām vienkāršākajām shēmām? Bet viņiem ir tiesības uz dzīvību, un tos diezgan bieži izmanto elektroniskās shēmās.

Kā pārvietot fāzi

Jūs varat paskatīties uz jebkuru lietu no dažādiem leņķiem un redzēt to pavisam citā gaismā. Tātad nupat pārbaudītās RC shēmas var izmantot nevis kā frekvences filtrus, bet gan kā fāzes nobīdes elementus. Lūk, kas notiek, ja 6. shēmā parādītajai shēmai tiek pielietota maiņstrāva?

6. attēls

Un tas notiek tā. Ieejas spriegums tiek piegādāts kondensatoram, izeja tiek noņemta no rezistora. Ieejas strāva caur kondensatoru pārsniedz ieejas spriegumu. Tāpēc sprieguma kritums visā rezistorā un kopumā pie fāzu maiņas ķēdes izejas ir priekšā ieejai.

Ja rezistors un kondensators ir savstarpēji nomainīti, kā parādīts 7. attēlā, mēs iegūstam ķēdi, kuras izejas spriegums atpaliek no ieejas. Nu, tieši pretēji, kā iepriekšējā shēmā.

7. attēls

Šādas fāzes nobīdes ķēdes ļauj nelielu nobīdi starp ieejas un izejas signāliem, parasti ne vairāk kā 60 grādus. Gadījumos, kad maiņa ir nepieciešama lielā mērogā, tiek izmantota vairāku ķēžu secīga iekļaušana.

8. attēls. Fāžu nobīdes ķēdes

Šāda tik daudzu pasīvu elementu iekļaušana uzreiz rada ievērojamu ieejas signāla vājināšanos. Lai atjaunotu sākotnējo līmeni, ir jāizmanto pastiprināšanas kaskādes.

Radioamatieru praksē bieži rodas situācijas, kad pēkšņi un pēkšņi ir nepieciešams sinusoidālo viļņu ģenerators, kas nav pat noskaņojams, bet vienkārši vienā frekvencē. Tad tiek paņemts lodāmurs, dažas nevēlamās daļas, un drīz telpā melodiski izklausās sinusoīds. Kas dzird, tas zina, par ko ir runa.

Sinusoidālo viļņu ģenerators

Jūs varat savākt visu vietnē viens tranzistors. Faktiski ģenerators ir pastiprinātājs uz viena tranzistora, uz kuru attiecas pozitīvas atsauksmes, izmantojot fāzes nobīdes ķēdes. Un jebkādas pozitīvas atsauksmes noved pie paaudzes parādīšanās. Un šis gadījums nav izņēmums.

Sinistisko signālu no tranzistora kolektora noņem, vēlams, izmantojot izolācijas kondensatoru. Ir tiešām labi nenožēlot citu tranzistoru un uzņemt izejas signālu caur emitētāja sekotāju.

Multisim viena tranzistora ģenerators

Virtuālā ģeneratora shematiska diagramma parādīta 9. attēlā.

9. attēls. Viena tranzistora ģeneratora diagramma Multisim programmā

Šeit viss ir skaidrs un vienkāršs: pats ģenerators ar akumulatoru un osciloskops. Lai gan jūs varat pievienot komentāru šai vienkāršajai shēmai, pēkšņi, kurš apņemsies to atkārtot?

Ieslēdzot ķēdi, nesākas uzreiz. Vispirms osciloskopā notiek vairākas tukšas slaucīšanas, pēc tam sāk parādīties zemsprieguma sinusoidālais vilnis, pakāpeniski palielinoties līdz vairākiem voltiem. Pētījuma rezultāti parādīti 10. attēlā.

10. attēls

Virtuālā shēma, protams, ir laba. Bet, ja kāds nolemj montēt šo ķēdi metālā, tad vismaz bez lodēšanas maizes dēlis, galvenā uzmanība jāpievērš skaņošanai. Faktiski visa iestatīšana sastāv no precīza rezistora R2 pretestības izvēles, kas nosaka tranzistora darbības punktu.

Lai paātrinātu noregulēšanas procesu, tā vietā uz laiku varat savienot noregulēšanas rezistoru, kura svars ir 100 ... 200 kilogrami. Tajā pašā laikā neaizmirstiet ar to pēc kārtas ieslēgt ierobežojošo pretestību aptuveni 10 ... 20 KΩ.

Kā tranzistors ir diezgan piemērots pašmāju KT315 vai līdzīgs. Kondensatori ir jebkura maza izmēra keramika. Ģeneratora darbību var kontrolēt, izmantojot osciloskopu vai audio pastiprinātāju.

Boriss Aladyshkin