Tụ điện trong mạch điện tử. Phần 2. Giao tiếp giữa các bộ lọc, bộ lọc, máy phát điện

Bắt đầu bài viết: Tụ điện trong mạch điện tử. Phần 1

Việc sử dụng phổ biến nhất của tụ điện là kết nối giữa các giai đoạn bóng bán dẫn riêng lẻ, như trong Hình 1. Trong trường hợp này, các tụ điện được gọi là tạm thời.

Các tụ điện thoáng qua truyền tín hiệu khuếch đại và ngăn dòng điện đi qua. Khi bật nguồn, tụ điện C2 được tích điện vào điện áp tại bộ thu của bóng bán dẫn VT1, sau đó việc truyền dòng điện trực tiếp trở nên không thể. Nhưng dòng điện xoay chiều (tín hiệu khuếch đại) làm cho điện tích và phóng điện của tụ điện, tức là đi qua tụ điện đến tầng tiếp theo.

Thường trong mạch bán dẫnít nhất là phạm vi âm thanh, tụ điện được sử dụng như là quá độ. Các giá trị định mức của các tụ điện được chọn sao cho tín hiệu khuếch đại đi qua mà không bị suy giảm nhiều.

Hình 1

Bộ lọc thông thấp và thông cao

Đôi khi nó cần thiết để bỏ qua một số tần số và làm suy yếu sự đi qua của những người khác. Các tác vụ như vậy được thực hiện bằng các bộ lọc được tạo trên cơ sở các mạch RC.

Có các bộ lọc đa liên kết khá phức tạp, thậm chí có tên riêng: Ch Quashev, Bessel, Butterworth, v.v ... Tất cả chúng đều có các tính năng, đặc điểm riêng, và theo quy luật, một số liên kết. Để bù đắp tổn thất, một phần tử hoạt động được đưa vào các bộ lọc như vậy - tầng bán dẫn hoặc bộ khuếch đại hoạt động. Các bộ lọc như vậy được gọi là hoạt động.

Các bộ lọc thụ động đơn giản nhất có thể được tạo từ chỉ hai phần - điện trở và tụ điện. Hình 2 cho thấy một sơ đồ của bộ lọc thông thấp đơn giản (bộ lọc thông thấp). Bộ lọc như vậy tự do vượt qua các tần số thấp và bắt đầu từ tần số cắt, nó làm giảm nhẹ tín hiệu đầu ra.

Hình 2. Mạch lọc thông thấp (LPF)

Bộ lọc thông thấp đơn giản nhất chỉ bao gồm hai phần - một điện trở và một tụ điện được kết nối nối tiếp. Tín hiệu đầu vào từ máy phát được cung cấp cho mạch RC nối tiếp và đầu ra được loại bỏ khỏi tụ C. Ở tần số thấp, điện dung của tụ lớn hơn điện trở của điện trở Xc = 1/2 * π * f * C, do đó xảy ra sụt áp lớn.

Với tần số tăng, điện dung của tụ giảm, do đó điện áp giảm hoặc chỉ điện áp trên nó trở nên ít hơn. Giả định rằng máy phát được điều chỉnh theo nhiều tần số, tần số của nó thay đổi. Các máy phát như vậy được gọi là máy phát tần số dao động hoặc máy phát quét. Đáp ứng tần số của bộ lọc thông thấp đơn giản nhất được hiển thị trong Hình 3.

Hình 3. Đáp ứng tần số của bộ lọc thông thấp

Nếu trong Hình 2 bạn trao đổi tụ điện và điện trở, bạn sẽ có bộ lọc thông cao (HPF). Mạch của nó được hiển thị trong Hình 4. Nhiệm vụ chính của bộ lọc thông cao là làm suy yếu các tần số dưới tần số cắt và bỏ qua các tần số ở trên.

Hình 4. Mạch lọc thông cao (HPF)

Trong trường hợp này, tín hiệu đầu vào được cung cấp cho tụ điện và đầu ra được loại bỏ khỏi điện trở. Ở tần số thấp, điện dung lớn, do đó điện áp rơi trên điện trở nhỏ.

Để rõ ràng và đơn giản về nhận thức (mọi thứ đều được so sánh), bạn có thể thay thế tụ điện bằng một điện trở: thay vì tụ điện, hãy để nó là 100K và điện trở đầu ra 10K. Hóa ra chỉ là một bộ chia điện áp. Chỉ trong trường hợp của một tụ điện, bộ chia này hóa ra là phụ thuộc tần số. Đáp ứng tần số của HPF đơn giản như vậy được hiển thị trong Hình 5.

 

Hình 5. Đáp ứng tần số của HPF

Ở tần số cao, điện trở tụ giảm tương ứng, điện áp giảm trên điện trở, nó cũng làm tăng điện áp đầu ra của HPF.

Nếu bạn so sánh Hình 3 và 5, có thể dễ dàng thấy rằng độ dốc của sự suy giảm hiệu suất không phải là rất dốc. Và những gì có thể được mong đợi từ các chương trình đơn giản nhất như vậy? Nhưng chúng có quyền sống và được sử dụng khá thường xuyên trong các mạch điện tử.

Làm thế nào để di chuyển pha

Bạn có thể nhìn vào bất cứ thứ gì từ các góc độ khác nhau, và nhìn thấy nó trong một ánh sáng hoàn toàn khác. Vì vậy, các mạch RC vừa được kiểm tra có thể được áp dụng không phải là các bộ lọc tần số, mà là các phần tử chuyển pha. Đây là những gì xảy ra nếu một dòng điện xoay chiều được áp dụng cho mạch như trong Hình 6?

Hình 6

Và đây là những gì xảy ra. Điện áp đầu vào được cung cấp cho tụ điện, đầu ra được loại bỏ khỏi điện trở. Dòng điện đầu vào qua tụ điện đi trước điện áp đầu vào. Do đó, điện áp rơi trên điện trở, và nói chung ở đầu ra của mạch chuyển pha, đi trước đầu vào.

Nếu điện trở và tụ điện được hoán đổi cho nhau, như trong Hình 7, chúng ta sẽ có một mạch có điện áp đầu ra tụt lại phía sau đầu vào. Vâng, chính xác là ngược lại, như trong sơ đồ trước.

Hình 7

Các chuỗi dịch pha như vậy cho phép một sự dịch chuyển nhỏ giữa tín hiệu đầu vào và đầu ra, thường không quá 60 độ. Trong trường hợp sự thay đổi được yêu cầu trên quy mô lớn, sự bao gồm tuần tự của một số chuỗi được sử dụng.

Hình 8. Chuỗi chuyển pha

Việc bao gồm rất nhiều yếu tố thụ động cùng một lúc dẫn đến sự suy giảm đáng kể tín hiệu đầu vào. Để khôi phục mức ban đầu, việc sử dụng các tầng khuếch đại là bắt buộc.

Trong thực hành vô tuyến nghiệp dư, các tình huống thường phát sinh khi đột ngột và đột ngột cần một máy phát sóng hình sin, thậm chí không thể điều chỉnh được, mà chỉ đơn giản trên một tần số. Sau đó, một que hàn, một vài bộ phận rác được nhặt lên, và chẳng mấy chốc một âm thanh hình sin vang lên trong phòng. Bất cứ ai nghe đều biết những gì nó nói về.

Máy phát sóng hình sin

Bạn có thể thu thập mọi thứ trên bóng bán dẫn đơn. Trong thực tế, máy phát là một bộ khuếch đại trên một bóng bán dẫn duy nhất, được bao phủ bởi phản hồi tích cực sử dụng chuỗi chuyển pha. Và bất kỳ phản hồi tích cực đều dẫn đến sự xuất hiện của thế hệ. Và trường hợp này cũng không ngoại lệ.

Một tín hiệu hình sin được loại bỏ khỏi bộ thu của bóng bán dẫn, tốt nhất là thông qua một tụ điện cách ly. Nó thực sự tốt để không hối tiếc một bóng bán dẫn khác và bắn tín hiệu đầu ra thông qua một người theo dõi phát.

Máy phát bóng bán dẫn đơn Multisim

Một sơ đồ nguyên lý của một trình tạo ảo được hiển thị trong Hình 9.

Hình 9. Sơ đồ của một bộ tạo bóng bán dẫn đơn trong chương trình Multisim

Mọi thứ đều rõ ràng và đơn giản ở đây: máy phát điện có pin và máy hiện sóng. Mặc dù bạn có thể thêm một nhận xét cho sơ đồ đơn giản này, đột nhiên, ai sẽ đảm nhận để lặp lại nó?

Khi bạn bật mạch không bắt đầu ngay lập tức. Đầu tiên, một vài lần quét trống diễn ra trên máy hiện sóng, sau đó một sóng hình sin điện áp thấp bắt đầu xuất hiện, tăng dần lên vài volt. Kết quả nghiên cứu được thể hiện trong Hình 10.

Hình 10

Tất nhiên, một mạch ảo là tốt. Nhưng nếu ai đó quyết định lắp ráp mạch này bằng kim loại, thì ít nhất là trên bánh mì không hàn, nên tập trung vào điều chỉnh. Trên thực tế, toàn bộ thiết lập bao gồm lựa chọn chính xác điện trở của điện trở R2, thiết lập điểm hoạt động của bóng bán dẫn.

Để tăng tốc quá trình điều chỉnh, thay vào đó, bạn có thể kết nối điện trở điều chỉnh 100 ... 200 kg. Đồng thời, đừng quên bật điện trở giới hạn khoảng 10 ... 20 KΩ nối tiếp với nó.

Là một bóng bán dẫn, KT315 trong nước hoặc tương tự là khá phù hợp. Tụ điện là bất kỳ gốm cỡ nhỏ. Hoạt động của máy phát có thể được điều khiển bằng máy hiện sóng hoặc bộ khuếch đại âm thanh.

Boris Aladyshkin