Un condensateur de couplage est un condensateur qui est utilisé pour coupler ou relier uniquement le signal alternatif d’un élément de circuit à un autre. Le condensateur bloque l’entrée du signal continu dans le deuxième élément et, ainsi, ne laisse passer que le signal alternatif.
Utilisation des condensateurs de couplage
Les condensateurs de couplage sont utiles dans de nombreux types de circuits où les signaux alternatifs sont les signaux souhaités à sortir tandis que les signaux continus sont juste utilisés pour fournir de l’énergie à certains composants du circuit mais ne doivent pas apparaître dans la sortie.
Par exemple, un condensateur de couplage est normalement utilisé dans un circuit audio, tel qu’un circuit de microphone. Le courant continu est utilisé pour donner de l’énergie aux parties du circuit, comme le microphone, qui a besoin de courant continu pour fonctionner. Les signaux CC doivent donc être présents dans le circuit pour l’alimentation. Cependant, lorsqu’un utilisateur parle dans le microphone, la parole est un signal alternatif, et ce signal alternatif est le seul signal final que nous voulons faire sortir. Lorsque nous transmettons les signaux alternatifs du microphone au dispositif de sortie, par exemple des haut-parleurs à écouter ou un ordinateur à enregistrer, nous ne voulons pas transmettre le signal continu ; rappelez-vous que le signal continu ne sert qu’à alimenter des parties du circuit. Nous ne voulons pas qu’il apparaisse sur l’enregistrement de sortie. Sur la sortie, nous voulons seulement le signal de parole AC. Donc, pour s’assurer que seul le courant alternatif passe tandis que le signal continu est bloqué, nous plaçons un condensateur de couplage dans le circuit.
Comment placer un condensateur de couplage dans un circuit
Pour placer un condensateur dans un circuit pour un couplage AC, le condensateur est connecté en série avec la charge à coupler.
Un condensateur est capable de bloquer les basses fréquences, comme le DC, et de passer les hautes fréquences, comme le AC, parce que c’est un dispositif réactif. Il réagit aux différentes fréquences de différentes manières. Pour les signaux de basse fréquence, il a une impédance ou une résistance très élevée, ce qui empêche les signaux de basse fréquence de passer. Aux signaux à haute fréquence, il a une faible impédance ou résistance, donc les signaux à haute fréquence passent facilement.
Comment choisir la valeur du condensateur de couplage
Maintenant que nous savons ce qu’est un condensateur de couplage et comment le placer dans un circuit pour le coupler, la prochaine chose est de savoir comment choisir une valeur appropriée pour le condensateur de couplage.
La valeur du condensateur de couplage dépend de la fréquence du signal alternatif traversé.
Les condensateurs sont des dispositifs réactifs, ce qui signifie qu’ils offrent une impédance (ou une résistance) différente aux signaux de différentes fréquences. Aux signaux de basse fréquence, comme le courant continu avec une fréquence de 0Hz, les condensateurs offrent une résistance très élevée. C’est ainsi que les condensateurs sont capables d’empêcher les signaux CC de les traverser. Cependant, au fur et à mesure que la fréquence du signal augmente, le condensateur offre progressivement moins de résistance. La réactance du condensateur change selon la formule suivante : réactance= 1/2πfC, oùf est la fréquence et C la capacité. Vous pouvez donc voir que la réactance qu’offre le condensateur est proportionnelle à la fréquence et à la capacité.
Puisque les condensateurs offrent moins de réactance à des fréquences plus élevées, une très faible valeur de capacité est nécessaire pour leur permettre de passer. Ainsi, les signaux à très haute fréquence n’ont besoin que de très petits condensateurs, comme ceux de la gamme des picofarads (pF).
Les condensateurs offrent une plus grande réactance à des fréquences plus basses. Par conséquent, ils ont besoin de valeurs de capacité beaucoup plus importantes pour permettre le passage de ces signaux à basse fréquence. Ainsi, les signaux à basse fréquence nécessiteront des condensateurs de l’ordre du microfarad.
Donc, les condensateurs de couplage sont utilisés dans de nombreuses applications différentes. L’une des applications les plus courantes est celle des amplificateurs. Cependant, ils peuvent être utilisés dans pratiquement tous les circuits qui nécessitent un blocage du courant continu avec un couplage du courant alternatif, comme les applications de radiofréquence (RF).
Puisque les applications d’audiofréquence et de radiofréquence conviennent à une large gamme de fréquences qui implique des fréquences allant du hertz jusqu’au mégahertz, cela couvre toutes les fréquences qui sont nécessaires pour les applications de couplage.
Vous trouverez ci-dessous un guide approximatif de base des condensateurs qui peuvent être utilisés pour diverses fréquences.
Pour coupler un signal de 100Hz, un condensateur de 10μF peut être utilisé.
Pour un signal de 1000Hz, un condensateur de 1μF peut être utilisé.
Pour un signal de 10KHz, un condensateur de 100nF peut être utilisé.
Pour un signal de 100KHz, un condensateur de 10nF peut être utilisé.
Pour un signal de 1MHz, un condensateur de 1nF peut être utilisé.
Pour un signal de 10MHz, un condensateur de 100pF peut être utilisé.
Pour un signal de 100MHz, un condensateur de 10pF peut être utilisé.
C’est une estimation approximative qui sera efficace la majorité du temps. La seule variable qui pourrait affecter les valeurs ci-dessus est la résistance en parallèle au condensateur.
Si la résistance en parallèle au condensateur est d’environ 10KΩ ou moins, toutes les valeurs se maintiendront. Habituellement, la résistance est bien inférieure à cette quantité.
Cependant, si la résistance est plus grande, comme entre 10KΩ et 100KΩ, vous pouvez diviser le condensateur ci-dessus par 10 ; ce qui signifie que vous pouvez utiliser un condensateur encore plus petit. C’est parfaitement bien si vous utilisez le condensateur ci-dessus, le couplage fonctionnera tout aussi bien. Mais vous pouvez utiliser un condensateur encore plus petit, parce que si la résistance en parallèle est plus grande, le signal alternatif choisira plus facilement le chemin du condensateur que celui de la résistance, parce que le chemin du condensateur a beaucoup moins de résistance que la résistance si celle-ci est plus grande. Ainsi, lorsque la résistance augmente, la valeur de la capacité peut diminuer. Mais, encore une fois, l’utilisation d’un condensateur de plus grande valeur que ce qui est nécessaire ne peut jamais faire de mal. L’utilisation d’un condensateur plus petit pourrait.
C’est donc une méthode efficace pour choisir la valeur d’un condensateur de couplage. Elle permet un couplage à basse fréquence ou à haute fréquence.
Alors que les condensateurs de couplage laissent passer les signaux alternatifs vers la sortie, les condensateurs de découplage font à peu près le contraire ; les condensateurs de découplage shuntent les signaux alternatifs vers la masse et laissent passer le signal continu dans un circuit. Les condensateurs de découplage sont conçus pour purifier les signaux DC du bruit AC.