Vidlákovo Elektro 5. Kondenzátory

29. dubna 2012 v 20:18 | Petr |  Vidlákovo Elektro
Dnešní elektronici udělají opravdu cokoliv, včetně vraždy babičky aby se vyhnuli použití cívky. Někdy se jim nediivím, nicméně kromě odporů opravdovými odborníky zvanými též "rezistory" máme i další dvě pasivní součástky - kapacitu alias konenzátor a indukčnost alias cívku.

V minulých dílech jsem už naznačoval, že elektrický obvod - díky cívkám a kondenzátorům může vypadat úplně jinak pro signál na vysoké frekvenci a úplně jinak pro základní stejnosměrný proud
Extrémní případ tohoto principu vidíme na obrázku Z hlediska stejnosměrného proudu je cívka L1 jen kus smotaného drátu a tedy zkrat - kolektor je takto připojen rovnou na 5V naopak kondenzátor C1 je pro stejnosměrný proud nepropustný, proto se tlačí pres odpor R1 a naopak pro signál na vysoké frekvencí se L1 jeví jako odpor a C1 zase jako zkrat. Budete se divit, ale z důvodů korekce posuvů fází se takové zesilovače na vyšších frekvencích opravdu používají.
Už potřetí vložím stejnou čtveřici tranzistorových zesilovačů a upozorním laskavé čtenáře na kondenzátory 1nano které jsem tak úporně nakreslil ke všem vstupům a výstupům. Proč tam jsou ? Přesně proto aby se zesílený signál dostal dovnitř a ven a aby se přitom stejnosměrná napětí též zvaná pracovní bod tranzistoru nikam neposunula.
Kromě úlohy oddělovat stejnosměrné úrovně jednotlivých stupňů mají kondenzátory v cestě signálu úlohu lehce korigovat frekvenční spektrum signálu, ale hlavně NEŠKODIT!!

Co tím myslím ? Kondenzátor a cívka vytvářejí spolu s odpory RC a LC nebo obecně RLC obvody, kde díky kapacitám a indukčnostem dochází k posunům fáze (zpoždění) signálu. Dosáhne-li toto zpoždění určité hodnoty zesilovač se rozkmitá - což téměř nikdy není žádoucí.

Kondenzátor je nepropustný pro stejnosměrný proud - až do dnešních dnů mi občas pomáhá mechanícká analogie - představuju si kondenzátor jako gumovou membránu v potrubí, která umožňuje vodnímu sloupci kmitat tam a zpět, ale nedovolí mu trvale téct jedním směrem.

Kromě toho klade kondenzátor střídavému proudu relativní odpor - nazývaný vědecky "kapacitní reaktance". Nerad to říkám, ale vzoreček je potřeba umět
Xc= 1 / (2 * Pi * f * C)
tedy čím větší frekvence tím menší odpor
Z odporu a kondenzátoru můžeme postavit dělič - stejně jako ze dvou odporů. Protože zdánlivý odpor kondenzátoru se mění s frekvencí bude se i napětí takového děliče měnit s frekvencí. Opět pro zmatní nepřítele se takovým děličům neříká dělič ale horní a dolní propust. Z obrátku vyplývá jednoduchá pomůcka - pokud je kondenzátor místo DOLNÍHO odporu - říká se tomu DOLNÍ PROPUST a to protože propouští především NÍZKÉ kmitočty. A naopak - pokud je kondenzátor místo HORNÍHO odporu říká se tomu HORNÍ PROPUST, která propouští především VYSOKÉ kmitočty. Na obrázku to máme nahoře namalováno názorně a dole tak jak se to většinou maluje.

Nás u Horní i dolní prousti zajímá frekvence kdy Xc - kapacitní reaktance je stejná jako odpor R. Při této frekvenci propouští propust jen polovinu signálu. Velmi zjednodušeně řečeno horní propust propouští frekvence nad tímto kmitočtem a blokuje frekvence pod ním, a dolní propust naopak blokuje frekvence nad Mezní frekvenci a propouští frekvence pod ní.
Pokud potřebujeme Mezní frekvenci přímo spočítat stačí dosadit do vzorečku
Xc = R
R = 1 / (2 * Pi * f * C)
f = 1 / (2 * Pi * R * C)
Jednoduché jako facka na hodině matematiky.

Tenhle jednoduchý vzoreček ale svádí ke špatnostem. Představte si že máme zesilovač s výstupním odporem 1K a chceme poslat signál 100 kHz do druhého zesilovače, který má vstupní odpor taky 1K.
Jednoduchou logikou R = 1K + 1K = 2K ergo kapacita bude
C = 1 / (2 * Pi * f * R) = 800 pF (pikofaradů).
Skvělé, ale co jsme to vlastně udělali ? do obvodu s odpory 2x1K jsme zařadili kapacitní reaktanci taky 2x1K - tedy nám signál na vstupu klesl na polovinu. Tohle jsme opravdu chtěli ? Už víte jak může kondenzátor škodit ?

Takže pokud počítáme vazební kondenzátory, jejichž hlavní úlohou je být pro signál neviditelný tak musíme zase počítat s 10x nebo podle mně - pesimisticky aspoň 5x rezervou a dát do obvodu kondík 5x vyšší než vyšlo ze vzorečku - takže 4,7 nF - bude úplně fajn. Divné ? Pokud si myslíte, že ano tak si přečtěte tady - jak se tluču do hlavy že jsem to neudělal.

Neslibuju, že úplně příště, ale v budoucnosti probereme kondenzátory, které jsou záměrně použity jako frekvenční filtry - pro dnešek by to bylo moc únavné.

A opět tradiční rada pro brunety - zrzky jsou stejně nejlepší - tak se běžte i s blondýnami zahrabat ....
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama