Un condensator de cuplaj este un condensator care este utilizat pentru a cupla sau lega împreună doar semnalul de curent alternativ de la un element de circuit la altul. Condensatorul blochează semnalul de curent continuu să intre în cel de-al doilea element și, astfel, lasă să treacă doar semnalul de curent alternativ.
Utilizarea condensatoarelor de cuplare
Condensatoarele de cuplare sunt utile în multe tipuri de circuite în care semnalele de curent alternativ sunt semnalele dorite la ieșire, în timp ce semnalele de curent continuu sunt folosite doar pentru a furniza energie anumitor componente din circuit, dar nu ar trebui să apară la ieșire.
De exemplu, un condensator de cuplare este utilizat în mod normal într-un circuit audio, cum ar fi un circuit de microfon. Puterea de curent continuu este utilizată pentru a da putere unor părți ale circuitului, cum ar fi microfonul, care are nevoie de curent continuu pentru a funcționa. Așadar, semnalele de curent continuu trebuie să fie prezente în circuit în scopul alimentării. Cu toate acestea, atunci când un utilizator vorbește în microfon,discursul este un semnal de curent alternativ, iar acest semnal de curent alternativ este singurul semnal în final pe care dorim să-l transmitem. Atunci când transmitem semnalele de curent alternativ de la microfon către dispozitivul de ieșire, de exemplu, difuzoare pentru a fi redate sau un computer pentru a fi înregistrate, nu dorim să transmitem semnalul de curent continuu; amintiți-vă că semnalul de curent continuu a fost doar pentru a alimenta părți ale circuitului. Nu vrem ca acesta să apară pe înregistrarea de ieșire. La ieșire, vrem doar semnalul de vorbire CA. Așadar, pentru a ne asigura că doar curentul alternativ trece, în timp ce semnalul de curent continuu este blocat, plasăm un condensator de cuplare în circuit.
Cum se plasează un condensator de cuplare într-un circuit
Pentru a plasa un condensator într-un circuit pentru cuplarea CA, condensatorul este conectat în serie cu sarcina care urmează să fie cuplată.
Un condensator este capabil să blocheze frecvențele joase, cum ar fi CC, și să treacă frecvențele înalte, cum ar fi CA, deoarece este un dispozitiv reactiv. Acesta răspunde la diferite frecvențe în moduri diferite. La semnalele de frecvență joasă, are o impedanță foarte mare, sau rezistență, astfel încât semnalele de frecvență joasă sunt blocate să treacă. La semnalele de înaltă frecvență, are o impedanță sau rezistență scăzută, astfel încât semnalele de înaltă frecvență trec cu ușurință.
Cum se alege valoarea condensatorului de cuplaj
Acum că știm ce este un condensator de cuplaj și cum se plasează într-un circuit pentru cuplare, următorul lucru este cum să alegem o valoare adecvată pentru condensatorul de cuplaj.
Valoarea condensatorului de cuplaj depinde de frecvența semnalului de curent alternativ care trece prin el.
Capacitoarele sunt dispozitive reactive, ceea ce înseamnă că ele oferă o impedanță (sau rezistență) diferită la semnale de frecvențe diferite. La semnalele de frecvență joasă, cum ar fi curentul continuu cu o frecvență de 0Hz, condensatorii oferă o rezistență foarte mare. Acesta este modul în care condensatoarele sunt capabile să blocheze trecerea semnalelor de curent continuu prin ele. Cu toate acestea, pe măsură ce frecvența semnalului crește, condensatorul oferă o rezistență din ce în ce mai mică. Reactanța condensatorului se modifică conform formulei, reactanță= 1/2πfC, undef este frecvența și C este capacitatea. Așadar, puteți vedea că reactanța pe care o oferă condensatorul este proporțională cu frecvența și capacitatea.
Din moment ce condensatoarele oferă o reactanță mai mică la frecvențe mai mari, este nevoie de o capacitate foarte mică este valoare pentru a le permite să treacă. Astfel, semnalele de foarte înaltă frecvență au nevoie doar de condensatoare foarte mici, cum ar fi cele din gama picofaradelor (pF).
Capacitoarele oferă o reactanță mai mare la frecvențe mai mici. Prin urmare, au nevoie de valori de capacitate mult mai mari pentru a permite trecerea acestor semnale de frecvență mai joasă. Așadar, semnalele de frecvență joasă vor necesita condensatori în domeniul microfaradelor.
De aceea, condensatorii de cuplare sunt utilizați în multe aplicații diferite. Una dintre cele mai comune aplicații este pentru amplificatoare. Cu toate acestea, ei pot fi utilizați practic în orice circuit care necesită blocarea curentului continuu cu cuplarea curentului alternativ, cum ar fi aplicațiile de radiofrecvență (RF).
Din moment ce aplicațiile de audiofrecvență și radiofrecvență se potrivesc unei game largi de frecvențe care implică frecvențe de la hertzi până la megahertzi, aceasta acoperătoate frecvențele care sunt necesare pentru aplicațiile de cuplare.
Mai jos este o orientare de bază aproximativă a condensatorilor care pot fi utilizați pentru diferite frecvențe.
Pentru cuplarea unui semnal de 100Hz, se poate folosi un condensator de 10μF.
Pentru un semnal de 1000Hz, se poate folosi un condensator de 1μF.
Pentru un semnal de 10KHz, se poate utiliza un condensator de 100nF.
Pentru un semnal de 100KHz, se poate utiliza un condensator de 10nF.
Pentru un semnal de 1MHz, se poate utiliza un condensator de 1nF.
Pentru un semnal de 10MHz, se poate utiliza un condensator de 100pF.
Pentru un semnal de 100MHz, poate fi folosit un condensator de 10pF.
Aceasta este o estimare aproximativă care va fi eficientă în cea mai mare parte a timpului. Singura variabilă care ar putea afecta valorile de mai sus este rezistența în paralel cu condensatorul.
Dacă rezistența în paralel cu condensatorul este de aproximativ 10KΩ sau mai puțin, toate valorile vor fi valabile. De obicei, rezistența este mult mai mică decât această valoare.
Cu toate acestea, dacă rezistența este mai mare, cum ar fi între 10KΩ și 100KΩ, puteți împărți condensatorul de mai sus cu 10; ceea ce înseamnă că puteți folosi un condensator chiar mai mic. Este perfect în regulă dacă folosiți condensatorul de mai sus, cuplarea va funcționa la fel de bine. Dar ați putea folosi un condensator chiar mai mic, deoarece dacă rezistența în paralel este mai mare, acest lucru face ca semnalul de curent alternativ să aleagă calea condensatorului mult mai ușor decât calea rezistenței, deoarece calea condensatorului are o rezistență mult mai mică în comparație cu rezistența dacă aceasta este mai mare. Astfel, pe măsură ce rezistența crește, valoarea capacității poate scădea. Dar, din nou, utilizarea unei valori mai mari a condensatorului decât cea necesară nu ar putea face niciodată rău. Folosirea unui condensator mai mic ar putea.
Deci aceasta este o metodă eficientă pentru a alege valoarea unui condensator de cuplare. Ea permite cuplarea de joasă frecvență sau de înaltă frecvență.
În timp ce condensatoarele de cuplare trec prin semnalele de curent alternativ la ieșire, condensatoarele de decuplare fac cam opusul; condensatoarele de decuplare șunt semnalele de curent alternativ la masă și trec prin semnalul de curent continuu dintr-un circuit. Condensatoarele de decuplare sunt concepute pentru a purifica semnalele de curent continuu de zgomotul de curent alternativ.