Condensatori in circuiti elettronici. Parte 2. Comunicazione interstage, filtri, generatori

Inizio dell'articolo: Condensatori in circuiti elettronici. Parte 1

L'uso più comune dei condensatori è la connessione tra i singoli stadi transistor, come mostrato nella Figura 1. In questo caso, i condensatori sono chiamati transitori.

I condensatori transitori passano il segnale amplificato e impediscono il passaggio della corrente continua. All'accensione, il condensatore C2 viene caricato alla tensione sul collettore del transistor VT1, dopo di che diventa impossibile il passaggio della corrente continua. Ma la corrente alternata (segnale amplificato) fa caricare e scaricare il condensatore, ad es. passa attraverso il condensatore alla cascata successiva.

Spesso dentro circuiti a transistoralmeno nella gamma del suono, i condensatori elettrolitici sono usati come transitori. I valori nominali dei condensatori sono scelti in modo che il segnale amplificato passi senza molta attenuazione.

Figura 1

Filtri passa basso e passa alto

A volte diventa necessario saltare alcune frequenze e indebolire il passaggio di altre. Tali attività vengono eseguite utilizzando filtri creati sulla base di circuiti RC.

Esistono filtri multi-link piuttosto complessi che hanno persino i loro nomi: Chebyshev, Bessel, Butterworth e altri, tutti hanno le loro caratteristiche distintive, caratteristiche e, di regola, diversi collegamenti. Per compensare le perdite, un elemento attivo viene introdotto in tali filtri: uno stadio a transistor o un amplificatore operazionale. Tali filtri sono chiamati attivi.

I filtri passivi più semplici possono essere creati da sole due parti: resistore e condensatore. La Figura 2 mostra uno schema di un semplice filtro passa-basso (filtro passa-basso). Tale filtro passa liberamente basse frequenze e, partendo dalla frequenza di taglio, attenua leggermente il segnale di uscita.

Figura 2. Circuito filtro passa-basso (LPF)

Il filtro passa-basso più semplice è composto da solo due parti: una resistenza e un condensatore collegati in serie. Il segnale di ingresso dal generatore viene fornito al circuito seriale RC e l'uscita viene rimossa dal condensatore C. Alle basse frequenze, la capacità del condensatore è maggiore della resistenza del resistore Xc = 1/2 * π * f * C, quindi si verifica una grande caduta di tensione su di esso.

Con l'aumentare della frequenza, la capacità del condensatore diminuisce, quindi la caduta di tensione o solo la tensione su di essa diminuisce. Si presume che il generatore sia sintonizzato su più di una frequenza; la sua frequenza varia. Tali generatori sono chiamati generatori di frequenza oscillanti o generatori di sweep. La risposta in frequenza del filtro passa-basso più semplice è mostrata nella Figura 3.

Figura 3. Risposta in frequenza del filtro passa-basso

Se nella Figura 2 si scambiano il condensatore e la resistenza, si ottiene un filtro passa-alto (HPF). Il suo circuito è mostrato nella Figura 4. Il compito principale del filtro passa-alto è quello di indebolire le frequenze al di sotto della frequenza di taglio e saltare le frequenze sopra.

Figura 4. Circuito filtro passa-alto (HPF)

In questo caso, il segnale di ingresso viene fornito al condensatore e l'uscita viene rimossa dal resistore. Alle basse frequenze, la capacità è grande, quindi la caduta di tensione sul resistore è piccola.

Per chiarezza e facilità di percezione (tutto è noto a confronto), puoi sostituire mentalmente il condensatore con un resistore: invece del condensatore, lascia che sia 100K e il resistore di uscita 10K. Si scopre solo un divisore di tensione. Solo nel caso di un condensatore questo divisore risulta essere dipendente dalla frequenza. La risposta in frequenza di un HPF così semplice è mostrata nella Figura 5.

 

Figura 5. Risposta in frequenza dell'HPF

Alle alte frequenze, la resistenza del condensatore diminuisce, rispettivamente, la caduta di tensione attraverso il resistore, aumenta anche la tensione di uscita dell'HPF.

Se si confrontano le figure 3 e 5, è facile vedere che la ripidezza del calo delle prestazioni non è molto ripida. E cosa ci si potrebbe aspettare da schemi così semplici? Ma hanno il diritto alla vita e sono usati abbastanza spesso nei circuiti elettronici.

Come spostare la fase

Puoi guardare qualsiasi cosa da diverse angolazioni e vederla sotto una luce completamente diversa. Quindi i circuiti RC appena esaminati possono essere applicati non come filtri di frequenza, ma come elementi di sfasamento. Ecco cosa succede se viene applicata una corrente alternata al circuito mostrato in Figura 6?

Figura 6

E questo è ciò che accade. La tensione di ingresso viene fornita al condensatore, l'uscita viene rimossa dal resistore. La corrente di ingresso attraverso il condensatore è in anticipo rispetto alla tensione di ingresso. Pertanto, la caduta di tensione attraverso il resistore, e in generale all'uscita del circuito di sfasamento, è davanti all'ingresso.

Se la resistenza e il condensatore sono scambiati, come mostrato nella Figura 7, otteniamo un circuito la cui tensione di uscita è in ritardo rispetto all'ingresso. Bene, esattamente il contrario, come nello schema precedente.

Figura 7

Tali catene a sfasamento consentono un piccolo spostamento tra i segnali di ingresso e di uscita, di solito non più di 60 gradi. Nei casi in cui è richiesto lo spostamento su larga scala, viene utilizzata l'inclusione sequenziale di diverse catene.

Figura 8. Catene a sfasamento

Tale inclusione di così tanti elementi passivi contemporaneamente porta a una significativa attenuazione del segnale di ingresso. Per ripristinare il livello iniziale, è necessario l'uso delle cascate di amplificazione.

Nella pratica radiofonica amatoriale, spesso si verificano situazioni in cui all'improvviso e all'improvviso è necessario un generatore di onde sinusoidali, nemmeno sintonizzabile, ma semplicemente su una frequenza. Quindi un saldatore, alcune parti spazzatura vengono raccolte e presto una sinusoide suona melodiosamente nella stanza. Chiunque ascolta sa di cosa si tratta.

Generatore di onde sinusoidali

Puoi raccogliere tutto transistor singolo. In effetti, il generatore è un amplificatore su un singolo transistor, coperto da feedback positivo mediante catene a sfasamento. E qualsiasi feedback positivo porta alla comparsa della generazione. E questo caso non fa eccezione.

Un segnale sinusoidale viene rimosso dal collettore del transistor, preferibilmente attraverso un condensatore di isolamento. È davvero bello non rimpiangere un altro transistor e sparare il segnale di uscita attraverso un follower di emettitori.

Generatore di transistor singolo multisim

Un diagramma schematico di un generatore virtuale è mostrato nella Figura 9.

Figura 9. Schema di un generatore a transistor singolo nel programma Multisim

Qui tutto è chiaro e semplice: il generatore stesso con la batteria e oscilloscopio. Sebbene sia possibile aggiungere un commento a questo semplice schema, improvvisamente, chi si impegnerà a ripeterlo?

Quando si accende il circuito non si avvia immediatamente. Innanzitutto, sull'oscilloscopio si verificano diverse spazzate vuote, quindi inizia a comparire un'onda sinusoidale a bassa tensione, che aumenta gradualmente a diversi volt. I risultati dello studio sono mostrati nella Figura 10.

Figura 10

Un circuito virtuale è, ovviamente, buono. Ma se qualcuno decide di assemblare questo circuito in metallo, beh, almeno tagliere senza saldatura, l'attenzione dovrebbe essere sulla messa a punto. In realtà, l'intera configurazione consiste nell'esatta selezione della resistenza del resistore R2, che imposta il punto operativo del transistor.

Per accelerare il processo di ottimizzazione, è possibile collegare temporaneamente una resistenza di sintonia da 100 a 200 chilogrammi. Allo stesso tempo, non dimenticare di attivare la resistenza di limitazione di circa 10 ... 20K ohm in sequenza.

Come transistor, un KT315 domestico o simile è abbastanza adatto. I condensatori sono qualsiasi ceramica di piccole dimensioni. Il funzionamento del generatore può essere controllato mediante un oscilloscopio o un amplificatore audio.

Boris Aladyshkin