Kapasitor dalam litar elektronik. Bahagian 2. Komunikasi antara intipan, penapis, penjana

Permulaan rencana: Kapasitor dalam litar elektronik. Bahagian 1

Penggunaan kapasitor yang paling umum adalah hubungan antara peringkat transistor individu, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1. Dalam kes ini, kapasitor dipanggil transient.

Kapasitor transien melepasi isyarat amplifikasi dan menghalang laluan arus terus. Apabila kuasa dihidupkan, kapasitor C2 dicaj kepada voltan pada pengumpul transistor VT1, selepas itu laluan arus langsung menjadi mustahil. Tetapi arus bolak (isyarat yang diperkuat) menjadikan caj kapasitor dan pelepasan, iaitu. melepasi kapasitor ke litar seterusnya.

Selalunya dalam litar transistorsekurang-kurangnya jarak bunyi, kapasitor elektrolitik digunakan sebagai transien. Nilai nilai kapasitor dipilih supaya isyarat yang diperkuat melewati tanpa banyak pengecilan.

Rajah 1

Lulus rendah dan penapis lulus yang tinggi

Kadang-kadang ia perlu untuk melangkau beberapa frekuensi dan melemahkan laluan orang lain. Tugas-tugas semacam itu dilakukan dengan menggunakan penapis yang dibuat berdasarkan litar RC.

Terdapat penapis pelbagai pautan yang kompleks yang mempunyai nama masing-masing: Chebyshev, Bessel, Butterworth, dan lain-lain. Kesemua mereka mempunyai ciri tersendiri, ciri-ciri, dan, sebagai peraturan, beberapa pautan. Untuk mengimbangi kerugian, elemen aktif dimasukkan ke dalam penapis sedemikian - peringkat transistor atau penguat operasi. Penapis sedemikian dinamakan aktif.

Penapis pasif yang paling mudah boleh dibuat dari hanya dua bahagian - perintang dan kapasitor. Rajah 2 menunjukkan gambarajah penapis lulus rendah rendah (penapis lulus rendah). Penapis sedemikian bebas melepasi frekuensi yang rendah, dan bermula dari frekuensi cutoff, ia sedikit mengatasi isyarat keluaran.

Rajah 2. Litar penapis lulus rendah (LPF)

Penapis pasir rendah mudah terdiri daripada hanya dua bahagian - sebuah perintang dan kapasitor yang disambungkan dalam siri. Isyarat masukan dari penjana dibekalkan kepada litar RC bersiri, dan outputnya dikeluarkan dari kapasitor C. Pada frekuensi rendah, kapasitansi kapasitor lebih besar daripada ketahanan resistor Xc = 1/2 * π * f * C, maka kejatuhan voltan yang besar berlaku di atasnya.

Dengan kekerapan yang semakin meningkat, kapasitansi kapasitor menurun, jadi penurunan voltan atau hanya voltan di atasnya menjadi kurang. Dianggap bahawa penjana ditala kepada lebih daripada satu frekuensi; kekerapannya berbeza-beza. Penjana sedemikian dipanggil penjana kekerapan berayun atau penjana menyapu. Tindak balas frekuensi penapis pasir rendah paling mudah ditunjukkan dalam Rajah 3.

Rajah 3. Kekerapan tindak balas penapis lulus rendah

Sekiranya dalam Rajah 2 anda menukar kapasitor dan perintang, anda mendapat penapis lulus tinggi (HPF). Litarnya ditunjukkan dalam Rajah 4. Tugas utama penapis lulus tinggi adalah melemahkan frekuensi di bawah frekuensi cutoff dan melangkau frekuensi di atas.

Rajah 4. Litar penapis lulus tinggi (HPF)

Dalam kes ini, isyarat input dibekalkan kepada kapasitor, dan output dikeluarkan dari perintang. Pada frekuensi rendah, kapasitansinya besar, jadi penurunan voltan merentas perintang adalah kecil.

Untuk kejelasan dan kemudahan persepsi (semuanya dikenali sebagai perbandingan), anda boleh secara mental menggantikan kapasitor dengan perintang: bukan kapasitor, biarkan ia menjadi 100K, dan 10K resistor output. Ia ternyata hanya pembahagi voltan. Hanya dalam kes kapasitor pembahagi ini berubah menjadi kekerapan bergantung. Sambutan frekuensi seperti HPF mudah ditunjukkan dalam Rajah 5.

Rajah 5. Kekerapan tindak balas HPF

Pada frekuensi tinggi, rintangan kapasitor berkurang, masing-masing, penurunan voltan merentas perintang, ia juga meningkatkan voltan keluaran HPF.

Jika anda membandingkan Angka 3 dan 5, mudah untuk melihat bahawa kecuraman penurunan prestasi tidak terlalu curam. Dan apa yang boleh dijangkakan daripada skim mudah seperti ini? Tetapi mereka mempunyai hak untuk hidup, dan sering digunakan dalam litar elektronik.

Bagaimana untuk memindahkan fasa

Anda boleh melihat apa-apa dari sudut yang berbeza, dan melihatnya dalam cahaya yang sama sekali berbeza. Oleh itu, litar RC yang diperiksa hanya boleh digunakan bukan sebagai penapis frekuensi, tetapi sebagai elemen peralihan fasa. Inilah yang berlaku jika arus bolak digunakan untuk litar yang ditunjukkan dalam Rajah 6?

Rajah 6

Dan inilah yang berlaku. Voltan input dibekalkan kepada kapasitor, output dikeluarkan dari perintang. Arus input melalui kapasitor di hadapan voltan masukan. Oleh itu, kejatuhan voltan merentas perintang, dan pada umumnya pada keluaran litar peralihan fasa, adalah lebih awal daripada masukan.

Jika perintang dan kapasitor ditukar, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7, kita mendapat litar yang voltan keluarannya tertinggal di belakang input. Nah, betul-betul sebaliknya, seperti dalam skema sebelumnya.

Rajah 7

Rantai peralihan fasa sedemikian membolehkan pergeseran kecil antara isyarat input dan output, biasanya tidak melebihi 60 darjah. Dalam kes-kes di mana pergeseran diperlukan secara besar-besaran, kemasukan berurutan beberapa rantai digunakan.

Rajah 8. Rantai peralihan fasa

Kemasukan sedemikian banyak elemen pasif sekali gus membawa kepada pengecilan signifikan isyarat input. Untuk memulihkan tahap permulaan, penggunaan cascade pembesaran diperlukan.

Dalam amalan radio amatur, situasi sering timbul ketika tiba-tiba dan tiba-tiba generator sinar gelombang diperlukan, tidak dapat merangkumi, tetapi hanya pada satu frekuensi. Kemudian besi pematerian, beberapa bahagian sampah dijemput, dan tidak lama lagi sinusoid terdengar merdu di dalam bilik. Siapa pun yang mendengarnya tahu apa itu.

Penjana gelombang sinus

Anda boleh mengumpul segala-galanya transistor tunggal. Malah, penjana itu adalah penguat pada satu transistor, diliputi oleh maklum balas positif menggunakan rantaian peralihan fasa. Dan apa-apa maklum balas positif membawa kepada kemunculan generasi. Dan kes ini tidak terkecuali.

Isyarat sinusoidal dikeluarkan dari pengumpul transistor, sebaiknya melalui kapasitor pengasingan. Sudah tentu tidak baik untuk menyesal lagi transistor dan menembak isyarat output melalui pengikut pemancar.

Penjana transistor tunggal multisim

Gambarajah skematik penjana maya ditunjukkan dalam Rajah 9.

Rajah 9. Diagram penjana tunggal transistor dalam program Multisim

Semuanya jelas dan ringkas di sini: penjana itu sendiri dengan bateri dan oscilloscope. Walaupun anda boleh menambah komen kepada skim mudah ini, tiba-tiba, siapa yang akan mengulanginya?

Apabila anda menghidupkan litar tidak bermula dengan segera. Pertama, beberapa penyapu kosong berlaku di oscilloscope, maka gelombang sinus voltan yang rendah mula muncul, secara beransur-ansur meningkat menjadi beberapa volt. Hasil kajian ditunjukkan dalam Rajah 10.

Rajah 10

Litar maya adalah, tentu saja, baik. Tetapi jika seseorang memutuskan untuk memasang litar ini dalam logam, baik, sekurang-kurangnya pada papan lapis tanpa solder, tumpuan harus dilakukan pada penalaan. Sebenarnya, keseluruhan persediaan terdiri daripada pemilihan sebenar rintangan resistor R2, yang menetapkan titik operasi transistor.

Untuk mempercepatkan proses penalaan, anda boleh menyambung sementara penalaan tuning sebanyak 100 ... 200 kilogram sebaliknya. Pada masa yang sama, jangan lupa untuk menghidupkan penghalang menghadkan kira-kira 10 ... 20 KΩ dalam siri dengannya.

Sebagai transistor, KT315 domestik atau sejenisnya agak sesuai. Kapasitor adalah sebarang seramik bersaiz kecil. Operasi penjana boleh dikawal dengan menggunakan osiloskop atau penguat audio.

Boris Aladyshkin