A csatolókondenzátor egy olyan kondenzátor, amelyet csak az egyik áramköri elemtől a másikig terjedő váltakozó áramú jel összekapcsolására vagy összekapcsolására használnak. A kondenzátor megakadályozza, hogy az egyenáramú jel a második elembe jusson, és így csak az AC jelet engedi át.
A csatolókondenzátorok felhasználása
A csatolókondenzátorok számos olyan áramkörtípusban hasznosak, ahol az AC jelek a kívánt kimeneti jelek, míg az egyenáramú jelek csak az áramkör bizonyos összetevőinek áramellátására szolgálnak, de nem jelenhetnek meg a kimeneten.
Egy csatolókondenzátort például általában audioáramkörökben, például mikrofonáramkörben használnak. Az egyenáramot az áramkör azon részeinek, például a mikrofonnak a tápellátására használják, amelyeknek egyenáramra van szükségük a működéshez. Tehát egyenáramú jeleknek kell jelen lenniük az áramkörben a tápellátás céljából. Amikor azonban a felhasználó beszél a mikrofonba,a beszéd egy váltakozó áramú jel, és ez a váltakozó áramú jel az egyetlen jel a végén, amelyet ki akarunk adni. Amikor a mikrofonból származó AC jeleket továbbítjuk a kimeneti eszközre, mondjuk a lejátszandó hangszórókra vagy a rögzítendő számítógépre, nem akarjuk átadni az egyenáramú jelet; ne feledjük, hogy az egyenáramú jel csak az áramkör részeinek táplálására szolgált. Nem akarjuk, hogy megjelenjen a kimeneti felvételen. A kimeneten csak az AC beszédjelet akarjuk. Tehát annak érdekében, hogy csak a váltakozó áramot engedjük át, míg az egyenáramú jelet blokkoljuk, egy csatolókondenzátort helyezünk az áramkörbe.
Hogyan helyezzünk el egy csatolókondenzátort egy áramkörben
Hogyan helyezzünk el egy kondenzátort egy áramkörben AC csatolás céljából, a kondenzátort sorba kapcsoljuk a csatolandó terheléssel.
A kondenzátor képes alacsony frekvenciákat, például az egyenáramot blokkolni és magas frekvenciákat, például az AC-t átengedni, mivel reaktív eszköz. Különböző frekvenciákra különböző módon reagál. Az alacsony frekvenciájú jelekre nagyon nagy impedanciával vagy ellenállással rendelkezik, így az alacsony frekvenciájú jeleket nem engedi át. A nagyfrekvenciás jelekre alacsony impedanciával vagy ellenállással rendelkezik, így a nagyfrekvenciás jelek könnyen átjutnak rajta.
Hogyan válasszuk ki a csatolókondenzátor értékét
Most, hogy tudjuk, mi a csatolókondenzátor és hogyan kell elhelyezni egy áramkörben a csatoláshoz, a következő dolog az, hogyan válasszuk ki a megfelelő értéket a csatolókondenzátorhoz.
A csatolókondenzátor értéke az átmenő váltakozó áramú jel frekvenciájától függ.
A kondenzátorok reaktív eszközök, ami azt jelenti, hogy különböző impedanciát (vagy ellenállást) kínálnak a különböző frekvenciájú jeleknek. Az alacsony frekvenciájú jelekhez, például a 0 Hz frekvenciájú egyenáramhoz a kondenzátorok nagyon nagy ellenállást kínálnak. Így a kondenzátorok képesek megakadályozni az egyenáramú jelek áthaladását. A jel frekvenciájának növekedésével azonban a kondenzátor egyre kisebb ellenállást biztosít. A kondenzátor reaktanciája a következő képlet szerint változik: reaktancia= 1/2πfC, aholf a frekvencia és C a kapacitás. Tehát látható, hogy a kondenzátor által kínált reaktancia arányos a frekvenciával és a kapacitással.
Mivel a kondenzátorok magasabb frekvenciákon kisebb reaktanciát kínálnak, nagyon alacsony kapacitásértékre van szükség ahhoz, hogy átengedjék őket. Így a nagyon nagyfrekvenciás jeleknek csak nagyon kis kondenzátorokra van szükségük, például a pikofarád (pF) tartományban.
A kondenzátorok alacsonyabb frekvenciákon nagyobb reaktanciát kínálnak. Ezért sokkal nagyobb kapacitásértékekre van szükségük ahhoz, hogy ezek az alacsonyabb frekvenciájú jelek átjussanak. Az alacsony frekvenciájú jelekhez tehát a mikrofarad-tartományban lévő kondenzátorokra van szükség.
Az összekötő kondenzátorokat tehát számos különböző alkalmazásban használják. Az egyik leggyakoribb alkalmazás az erősítőknél. Azonban gyakorlatilag bármilyen áramkörben használhatók, amely egyenáramú blokkolást igényel váltakozó áramú csatolással, például rádiófrekvenciás (RF) alkalmazásokban.
Mivel az audiofrekvenciás és rádiófrekvenciás alkalmazások széles frekvenciatartománynak felelnek meg, amely a hertztől egészen a megahertzig terjedő frekvenciákat foglalja magában, ez lefedi az összes olyan frekvenciát, amely a csatolási alkalmazásokhoz szükséges.
Az alábbiakban a különböző frekvenciákhoz használható kondenzátorok alapvető durva iránymutatása található.
A 100 Hz-es jel csatolásához egy 10μF kondenzátor használható.
Egy 1000 Hz-es jel összekapcsolásához 1μF kondenzátor használható.
Egy 10KHz-es jelhez egy 100nF kondenzátor használható.
100KHz-es jelhez 10nF kondenzátor használható.
1MHz-es jelhez 1nF kondenzátor használható.
10MHz-es jelhez 100pF kondenzátor használható.
100MHz-es jelhez 10pF kondenzátor használható.
Ez egy durva becslés, amely az esetek többségében hatékony lesz. Az egyetlen változó, amely befolyásolhatja a fenti értékeket, a kondenzátorral párhuzamos ellenállás.
Ha a kondenzátorral párhuzamos ellenállás körülbelül 10KΩ vagy annál kisebb, minden érték igaz lesz. Általában az ellenállás ennél jóval kisebb.
Ha azonban az ellenállás nagyobb, például 10KΩ és 100KΩ között van, akkor a fenti kondenzátort oszthatja 10-zel; vagyis még kisebb kondenzátort is használhat. Teljesen rendben van, ha a fenti kondenzátort használja, a csatolás ugyanúgy működik. De még kisebb kondenzátort is használhat, mert ha a párhuzamos ellenállás nagyobb, akkor az AC jel sokkal könnyebben választja a kondenzátor útját, mint az ellenállás útját, mert a kondenzátor útja sokkal kisebb ellenállással rendelkezik az ellenálláshoz képest, ha az ellenállás nagyobb. Tehát az ellenállás növekedésével a kapacitás értéke csökkenhet. De ismét, a szükségesnél nagyobb kondenzátorérték használata soha nem árthat. Egy kisebb kondenzátor használata viszont igen.
Ez tehát egy hatékony módszer a csatolókondenzátor értékének kiválasztására. Lehetővé teszi az alacsony vagy magas frekvenciájú csatolást.
Míg a csatolókondenzátorok AC jeleket engednek át a kimenetre, a leválasztó kondenzátorok nagyjából az ellenkezőjét teszik; a leválasztó kondenzátorok az AC jeleket a földre söntik, és az áramkörben lévő DC jelet átengedik. A leválasztó kondenzátorokat úgy tervezték, hogy megtisztítsák az egyenáramú jeleket az AC zajoktól.