блокувальний конденсатор
Розрахунок блокувального конденсатора
Якщо мова йде про каскадах підсилювача, подібні конденсатори прийнято називати блокувальним або розділовим конденсатором.
Рис.1. Застосування розділового конденсатора
У схемі, наведеній на рис.1. конденсатор пов'язує точки А і Б по змінному струмі, R - резистор навантаження. Для постійного струму конденсатор діє як розрив ланцюга, повністю блокуючи протікання постійного струму між точками А і Б. У реальній схемі, в ролі навантажувального резистора виступає наступний каскад посилення.
В даній схемі конденсатор C і резистор R утворюють найпростіший фільтр верхніх частот (ФВЧ).
Частотою зрізу фільтра називають частоту, ослаблення сигналу на якій досягає -3 дБ (за логарифмічною шкалою), або становить 1 / √2 (≈0.71) по лінійної. Тобто амплітуда сигналу на частоті зрізу становить ≈71% від вхідного значення. Частота зрізу RC-фільтра розраховується за формулою:
f = 1 / (2 ⋅ π ⋅ R ⋅ C)
Сам фільтр для змінного струму можна представити як найпростіший дільник напруги, співвідношення опорів в якому будуть залежати від частоти, при цьому, реактивний опір конденсатора Xc розраховується за такою формулою:
ХC = 1 / (2 ⋅ π ⋅ f ⋅ C)
Також, при розрахунку даного конденсатора необхідно пам'ятати, що задовільну якість зв'язку по змінному струмі досягається тільки в тому випадку, коли реактивний опір Хс конденсатора на робочій частоті багато менше опору резистора навантаження R - тоді на цьому конденсаторі падає (і втрачається) дуже мала частина напруги вхідного сигналу.
Виходячи з формул частоти зрізу і реактивного опору, очевидно, що необхідну ємність розділового конденсатора визначають два чинники:- Опір навантажувального резистора R.
- Робоча частота.
Для наближених розрахунків можна вважати, що задовільна зв'язок але змінному струмі досягається, коли Хс = R / 20.
При R = 1 кОм отримуємо Хс = 50 Ом. Припустимо, що робоча частота f = 300 Гц.
Оскільки ХC = 1 / (2 ⋅ π ⋅ f ⋅ C), то
C = 1 / 94247.78 = 10.61 (мкФ)
З вищевикладеного слідують два основних правила:
Чим більше опір навантажувального резистора, тим менше необхідна ємність розділового конденсатора.
При заданому опорі резистора навантаження для низьких робочих частот необхідно використовувати розділові конденсатори більшої ємності, і навпаки.
Якщо ж мова йде про робочому діапазоні частот, ємність розділового конденсатора визначається найменшою частотою з цього діапазону. Відповідно до розрахунків очевидно, що конденсатор ємністю 10 мкФ забезпечує адекватну зв'язок з неременному току при частоті 300 Гц і тим більше при частоті 300 кГц. З іншого боку, конденсатор ємністю 0,1 мкФ забезпечує адекватну зв'язок при частоті 300 кГц, але непридатний для реалізації зв'язку по змінному струмі при частоті 300 Гц.
розв'язує конденсатор
Один з варіантів використання конденсатора в схемотехніці каскадів це включення конденсатора в ланцюг термостабілізації транзистора, паралельно резистору. У цьому випадку прийнято називати даний конденсатор "розв'язуючим".
Рис.2. Вплив розв'язує конденсатора.
На рис.2.6 показаний конденсатор С, що забезпечує розв'язку резистора R по змінному струмі. Без конденсатора (ріс2.a) в точці А постійний потенціал дорівнює 10 В, а змінний потенціал сигналу - 10 мВ. Конденсатор, який представляє собою розрив цінуй для постійного струму, не робить ніякого впливу на постійний потенціал точки А, Однак якщо ємність цього конденсатора така, що на робочій частоті його реактивний опір істотно менше опору резистора R, то конденсатор буде ефективно здійснювати коротке замикання сигналу змінного струму на землю. Таким чином, потенціал точки А по змінному струмі буде дорівнює нулю.
Ємність конденсатора С, що забезпечує задовільну розв'язку, визначається опором резистора R і робочою частотою - за тими ж формулами, які використовувалися для розрахунку ємності розділового конденсатора.
Один із прикладів використання розв'язує конденсатора це підсилювальний каскад зібраний на класичній схемі з загальним емітером з негативним зворотним зв'язком (ООС).
Рис.3. Підсилювач з розв'язуючим конденсатором в ланцюзі емітера.
На рис.3 приведена схема підсилювача побудованого на класичній схемі із загальним еммітером (ОЕ). Тут С1 - вхідний розділовий конденсатор. Ємність цього конденсатора повинна бути порівняно велика в силу низького вхідного опору транзистора в схемі з ОЕ (детальний розрахунок номіналів дивіться в статті "Розрахунок підсилювального каскаду з загальним емітером"). Конденсатор С2 пов'язує вихід підсилювача з навантаженням або наступним каскадом, його ємність можна порівняти з ємністю конденсатора C1.
Негативний зворотний зв'язок через резистор R4 в даному підсилювачі, з одного боку, забезпечує необхідну стабільність підсилювача по постійному струму, а з іншого - знижує його коефіцієнт посилення до дуже малої величини (2-3). Для усунення негативного зворотного зв'язку по змінному струмі і одночасного збереження стабільності по постійному струму застосовується емітерний розв'язує конденсатор С3. Крім цього даний RC-контур в ланцюзі емітера забезпечує термостабілізацію даного підсилювального каскаду.
Типові значення ємності емітерного розв'язує конденсатора того ж порядку, що і для розділового конденсатора.