Un condensatore di accoppiamento è un condensatore che viene usato per accoppiare o collegare solo il segnale AC da un elemento del circuito a un altro. Il condensatore blocca il segnale DC dall’entrare nel secondo elemento e, quindi, passa solo il segnale AC.
Uso dei condensatori di accoppiamento
I condensatori di accoppiamento sono utili in molti tipi di circuiti in cui i segnali AC sono i segnali desiderati in uscita mentre i segnali DC sono solo utilizzati per fornire alimentazione a certi componenti del circuito ma non devono apparire in uscita.
Per esempio, un condensatore di accoppiamento viene normalmente utilizzato in un circuito audio, come un circuito microfonico. La corrente continua è usata per dare energia a parti del circuito, come il microfono, che ha bisogno di corrente continua per funzionare. Quindi i segnali DC devono essere presenti nel circuito per l’alimentazione. Tuttavia, quando un utente parla nel microfono, il discorso è un segnale AC, e questo segnale AC è l’unico segnale alla fine che vogliamo far passare. Quando passiamo i segnali AC dal microfono al dispositivo di uscita, diciamo, altoparlanti per essere suonati o un computer per essere registrati, non vogliamo passare il segnale DC; ricordate, il segnale DC era solo per alimentare parti del circuito. Non vogliamo che appaia sulla registrazione in uscita. Sull’uscita, vogliamo solo il segnale AC. Quindi, per assicurarci che passi solo l’AC mentre il segnale DC è bloccato, mettiamo un condensatore di accoppiamento nel circuito.
Come mettere un condensatore di accoppiamento in un circuito
Per mettere un condensatore in un circuito per l’accoppiamento AC, il condensatore è collegato in serie con il carico da accoppiare.
Un condensatore è in grado di bloccare le basse frequenze, come la DC, e passare le alte frequenze, come la AC, perché è un dispositivo reattivo. Risponde alle diverse frequenze in modo diverso. Ai segnali a bassa frequenza, ha un’impedenza molto alta, o resistenza, così i segnali a bassa frequenza sono bloccati dal passaggio. Ai segnali ad alta frequenza, ha una bassa impedenza o resistenza, quindi i segnali ad alta frequenza passano facilmente.
Come scegliere il valore del condensatore di accoppiamento
Ora che sappiamo cos’è un condensatore di accoppiamento e come metterlo in un circuito per l’accoppiamento, la prossima cosa è come scegliere un valore appropriato per il condensatore di accoppiamento.
Il valore del condensatore di accoppiamento dipende dalla frequenza del segnale AC che viene fatto passare.
I condensatori sono dispositivi reattivi, cioè offrono un’impedenza (o resistenza) diversa a segnali di frequenze diverse. Ai segnali a bassa frequenza, come la corrente continua con una frequenza di 0Hz, i condensatori offrono una resistenza molto alta. È così che i condensatori sono in grado di bloccare il passaggio dei segnali DC. Tuttavia, all’aumentare della frequenza del segnale, il condensatore offre progressivamente meno resistenza. La reattanza del condensatore cambia secondo la formula, reattanza= 1/2πfC, dovef è la frequenza e C è la capacità. Così si può vedere che la reattanza che il condensatore offre è proporzionale alla frequenza e alla capacità.
Siccome i condensatori offrono meno reattanza alle alte frequenze, è necessario un valore di capacità molto basso per farli passare. Così i segnali ad altissima frequenza hanno bisogno solo di condensatori molto piccoli, come nella gamma di picofarad (pF).
I condensatori offrono una maggiore reattanza a frequenze più basse. Pertanto, hanno bisogno di valori di capacità molto più grandi per permettere il passaggio di questi segnali a bassa frequenza. Quindi i segnali a bassa frequenza richiederanno condensatori nella gamma dei microfarad.
Così i condensatori di accoppiamento sono utilizzati in molte applicazioni diverse. Una delle applicazioni più comuni è per gli amplificatori. Tuttavia, possono essere utilizzati praticamente in qualsiasi circuito che richiede un blocco DC con accoppiamento AC, come le applicazioni a radiofrequenza (RF).
Siccome le applicazioni a frequenza audio e radiofrequenza si adattano a una vasta gamma di frequenze che comporta frequenze da hertz fino a megahertz, questo copre tutte le frequenze che sono necessarie per le applicazioni di accoppiamento.
Di seguito è una linea guida di base approssimativa di condensatori che possono essere utilizzati per varie frequenze.
Per accoppiare un segnale a 100Hz, si può usare un condensatore da 10μF.
Per un segnale a 1000Hz, si può usare un condensatore da 1μF.
Per un segnale di 10KHz, si può usare un condensatore da 100nF.
Per un segnale di 100KHz, si può usare un condensatore da 10nF.
Per un segnale da 1MHz, si può usare un condensatore da 1nF.
Per un segnale a 10MHz, si può usare un condensatore da 100pF.
Per un segnale a 100MHz, si può usare un condensatore da 10pF.
Questa è una stima approssimativa che sarà efficace la maggior parte delle volte. L’unica variabile che potrebbe influenzare i valori di cui sopra è la resistenza in parallelo al condensatore.
Se la resistenza in parallelo al condensatore è di circa 10KΩ o meno, tutti i valori saranno validi. Di solito la resistenza è molto meno di questa quantità.
Tuttavia, se la resistenza è maggiore, come tra 10KΩ e 100KΩ, potete dividere il condensatore di cui sopra per 10; ciò significa che potete usare anche un condensatore più piccolo. Va benissimo se usi il condensatore di cui sopra, l’accoppiamento funzionerà altrettanto bene. Ma potresti usare anche un condensatore più piccolo, perché se la resistenza in parallelo è più grande, questo fa sì che il segnale AC scelga il percorso del condensatore molto più facilmente del percorso del resistore, perché il percorso del condensatore ha molta meno resistenza rispetto al resistore se il resistore è più grande. Quindi, all’aumentare della resistenza, il valore della capacità può diminuire. Ma, di nuovo, usare un valore di condensatore più grande di quello che è necessario non potrebbe mai far male. Usare un condensatore più piccolo potrebbe.
Quindi questo è un metodo efficace per scegliere il valore di un condensatore di accoppiamento. Permette l’accoppiamento a bassa frequenza o ad alta frequenza.
Mentre i condensatori di accoppiamento passano attraverso i segnali AC all’uscita, i condensatori di disaccoppiamento fanno praticamente l’opposto; i condensatori di disaccoppiamento shuntano i segnali AC a terra e passano attraverso il segnale DC in un circuito. I condensatori di disaccoppiamento sono progettati per purificare i segnali DC dal rumore AC.