Мое понимание схем RC нарушено

Я спросил a относительно простой вопрос . К сожалению, ответы вызывают гораздо больше вопросов! : - (

Кажется, я вообще не понимаю RC-схемы. В частности, почему там есть R. Это кажется совершенно ненужным. Неужели конденсатор выполняет всю работу? Для чего нужен резистор?

Ясно, что моя ментальная модель того, как это работает, некорректна. Поэтому позвольте мне попытаться объяснить мою ментальную модель:

Если вы попытаетесь передать постоянный ток через конденсатор, вы просто заряжаете две пластины. Ток будет продолжать течь до тех пор, пока конденсатор не будет полностью заряжен, и в этот момент не может течь другой ток. В этот момент два конца провода могут быть даже не подключены.

До тех пор, пока вы не измените направление тока. Теперь ток может течь, пока конденсатор разряжается и продолжает течь, пока конденсатор заряжается в противоположной полярности. Но после этого, снова конденсатор полностью заряжается, и никакой дополнительный ток не может течь.

Мне кажется, что если вы передадите переменный ток через конденсатор, произойдет одна из двух вещей. Если период волны больше, чем время полной зарядки конденсатора, конденсатор будет проводить большую часть времени полностью заряженным, и, следовательно, большая часть тока будет заблокирована. Но если период волны короче, конденсатор никогда не достигнет полностью заряженного состояния, и большая часть тока пройдет.

По этой логике один конденсатор сам по себе является совершенно хорошим фильтром высоких частот.

Итак ... почему все настаивают на том, что у вас должен быть резистор , чтобы создать функционирующий фильтр? Что мне не хватает?

Рассмотрим, например, эту схему из Википедии:

Что такое hell , что резистор там делает? Конечно, все, что делает, это короткое замыкание всей мощности, так что ток не достигает другой стороны.

Далее рассмотрим следующее:

Это немного странно. Конденсатор параллельно? Ну ... Я полагаю, если вы считаете, что конденсатор блокирует DC и передает AC, это будет означать, что на высоких частотах конденсатор замыкает цепь, предотвращая прохождение какой-либо мощности, тогда как на низких частотах конденсатор ведет себя так, как будто это не там. Таким образом, это будет фильтр нижних частот. Все еще не объясняет случайный резистор, бесполезно блокируя почти всю мощность на этом рельсе ...

Очевидно, люди, которые на самом деле разрабатывают этот материал, знают то, чего я не знаю! Может ли кто-нибудь просветить меня? Я пробовал статью в Википедии о схемах RC, но это просто говорит о связке материала преобразования Лапласа. Это здорово, что вы можете это сделать, я пытаюсь понять основную физику. И неудача!

(Подобные рассуждения, приведенные выше, предполагают, что индуктор сам по себе должен создать хороший фильтр нижних частот - но опять же, вся литература, похоже, не согласна со мной. Я не знаю, достойно ли это отдельного вопрос или нет.)

65 голосов | спросил MathematicalOrchid 22 Jam1000000amThu, 22 Jan 2015 01:17:47 +030015 2015, 01:17:47

14 ответов


66

Давайте попробуем этот стиль лестницы Витгенштейна .

Сначала рассмотрим это:

schematic

имитировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Мы можем рассчитать ток через R1 с законом Ома:

$$ {1 \: \ mathrm V \ over 100 \: \ Omega} = 10 \: \ mathrm {mA} $$

Мы также знаем, что напряжение на R1 равно 1V. Если мы используем землю в качестве нашей справки, то как 1V в верхней части резистора становится 0V в нижней части резистора? Если бы мы могли вставить зонд где-то в середине R1, мы должны измерить напряжение где-то между 1V и 0V, правильно?

Резистор с зондом, который мы можем перемещать на нем ... звучит как потенциометр, верно?

schematic

имитировать эту схему

Регулируя ручку на потенциометре, мы можем измерить любое напряжение между 0V и 1V.

Теперь, что, если вместо горшка мы используем два дискретных резистора?

schematic

имитировать эту схему

Это, по сути, одно и то же, за исключением того, что мы не можем переместить стеклоочиститель на потенциометр: он застрял в позиции 3/4 сверху. Если мы получим 1V вверху и 0V внизу, то 3/4-го пути вверх, мы должны ожидать увидеть 3/4 напряжения, или 0,75 В.

Мы создали резистивный делитель напряжения . Это поведение формально описывается уравнением:

$$ V_ \ text {out} = {R_2 \ over R_1 + R_2} \ cdot V_ \ text {in} $$

Теперь, что, если бы у нас был резистор с сопротивлением, которое менялось с частотой? Мы могли бы сделать некоторые аккуратные вещи. Вот что такое конденсаторы.

На низкой частоте (самая низкая частота - постоянная) конденсатор выглядит как большой резистор (бесконечный при постоянном токе). На более высоких частотах конденсатор выглядит как меньший резистор. На бесконечной частоте конденсатор вообще имеет сопротивление: он выглядит как провод.

Итак:

schematic

имитировать эту схему

Для высоких частот (вверху справа) конденсатор выглядит как небольшой резистор. R3 намного меньше R2, поэтому здесь мы будем измерять очень небольшое напряжение. Можно сказать, что вход был сильно ослаблен.

Для низких частот (справа внизу) конденсатор выглядит как большой резистор. R5 намного больше, чем R4, поэтому здесь мы будем измерять очень большое напряжение, почти все входное напряжение, то есть входное напряжение было ослаблено очень мало.

Таким образом, высокие частоты ослабляются, а низкие частоты - нет. Звучит как фильтр нижних частот.

И если мы заменим места конденсатора и резистора, эффект будет отменен, и у нас будет фильтр верхних частот.

Однако конденсаторы не являются действительно резисторами. Однако они являются импедансами . Сопротивление конденсатора:

$$ Z_ \ text {capacitor} = -j {1 \ over 2 \ pi f C} $$

Где:

  • \ $ C \ $ - емкость, в фарадах
  • \ $ f \ $ - частота, в герцах
  • \ $ j \ $ является мнимой единицей , \ $ \ sqrt {-1} \ $

Обратите внимание, что, поскольку \ $ f \ $ находится в знаменателе, импеданс уменьшается по мере увеличения частоты.

Импедансы комплексные номера , поскольку они содержат \ $ j \ $. Если вы знаете, как работают арифметические операции над сложными числами, вы все равно можете использовать уравнение делителя напряжения, за исключением того, что мы будем использовать \ $ Z \ $ вместо \ $ R \ $, чтобы предположить, что мы используем импедансы вместо простых сопротивлений:

$$ V_ \ text {out} = V_ {in} {Z_2 \ over Z_1 + Z_2} $$

И из этого вы можете рассчитать поведение любой RC-схемы и многое другое.

ответил Phil Frost 22 Jpm1000000pmThu, 22 Jan 2015 15:11:02 +030015 2015, 15:11:02
21

Я думаю, что некоторые из ответов слишком усложняют ситуацию. Единственная physics, которую вам действительно нужно знать, это то, что «сопротивление» конденсатора идет обратно пропорционально с частотой, а знаменитая 3-дБ-формула: $$ f_ {- 3dB} = \ frac {1} {2 \ pi RC} $$ Итак, предположим, что вы знакомы с ними, давайте посмотрим на это так.

Фильтр нижних частот

Итак, вам не нравится R, а? Ну, скажем, резистора там нет -

Ой, мы не можем! Существует некоторое сопротивление always . Вы не можете представить, что произойдет без него. Провод будет иметь миллиомы или микроомы, но есть еще некоторое сопротивление. Чем меньше это, тем дальше получается ваша 3-дБ точка, согласно нашей удобной формуле 3 дБ - и тем меньше «низкий проход» становится. Добавление дискретного резистора позволяет вам выбирать точку 3 дБ, вместо того, чтобы определять ее с помощью небольшого сопротивления провода или трассы, которое большую часть времени вы не знаете (и не можете даже измерение!).

Фильтр высоких частот

Здесь мы можем представить жизнь без Р. Однажды ночью вы столкнулись с этим спором и в ярости вы вытащили ее. Итак, теперь скажем, что он отсутствует.

Но теперь посмотрим, что у нас есть; конденсатор - это просто большой, немой резистор, сопротивление которого, как вы знаете, изменяется обратно пропорционально с частотой.

Он по-прежнему является фильтром в том смысле, что он будет ослаблять напряжения определенных частот. Конечно, он заблокирует DC; в этом смысле это «низкий проход». Но теперь это ужасно! Почему?

Для низких частот, как я уже сказал, теперь это просто «большой» резистор; в зависимости от того, сколько тока вы вытягиваете, это означает, что низкие частоты будут несколько ослаблены: как вы знаете, чем больше тока вы натягиваете на импеданс, тем больше напряжение падает на него.

Но, как и в случае фильтра верхних частот, когда вы удалили R, ваша схема теперь зависит от того, что вы обычно не контролируете: current. Если этот фильтр подключается к высокоимпедансной (то есть мегаомной) нагрузке, будет очень мало тока; конденсатор не потеряет много напряжения для большинства частот, и поэтому его также не может быть. Вы хотите , чтобы иметь возможность размещать этот фильтр в любом месте и работать с ним заранее определенным образом.

Давайте посмотрим на некоторые симуляции. Скажем, у вас есть кепка 1uF, а ваша нагрузка равна 1k:

Фильтр с меньшим сопротивлением, больший ток

(Игнорируйте фазовый график, поскольку это не имеет значения для этого сообщения). Хорошо, у нас есть rollloff, начинающийся около 200 Гц. Все в порядке, я думаю, если это то, что вы хотите. Но что происходит, когда резистор меняется? Я., что происходит, когда ваша схема хочет различного количества тока?

Фильтр с большим резистором и малым током

Совершенство! Наша точка 3dB теперь составляет около 1 Гц. Поэтому наш «фильтр» перемещается повсюду, когда что-то в вашей цепи хочет, чтобы ток менялся! Это совершенно непредсказуемо.

Итак, вы делаете исправления с резистором, и вы возвращаете его, и он исправляет ваш фильтр для вас.

Подождите - как R фиксирует ваш фильтр высоких частот, спросите вы? Ну, с ним и конденсатором, он действует как делитель напряжения! Если он достаточно жесткий - то есть, если его выходной импеданс намного ниже входного импеданса, управляющего остальной частью вашей схемы, он изолирует ваш фильтр от изменений в токе.

ответил Paul L 22 Jam1000000amThu, 22 Jan 2015 06:59:21 +030015 2015, 06:59:21
12

Я знаю, что у вас уже есть много ответов. Позвольте мне попробовать по-своему.

Мне нужно создать фильтр. И низкочастотный, и высокочастотный. У меня только конденсатор.

Рассмотрим первую реализацию, где все компоненты идеальны.

schematic

Когда Vout измеряется с помощью идеального осциллографа, мы получим Vout = Vin.

  

Таким образом, эта схема не может работать как любой фильтр.

Учитывая вторую реализацию,

schematic

Здесь нет тока через C, и, следовательно, здесь также Vout является Vin.

  

Таким образом, вторая схема также не может работать как фильтр.

     

Таким образом, невозможно реализовать фильтр только с конденсатором (по крайней мере, в идеальном случае).

Теперь, придя к вашей ментальной модели, как вы сказали, «ток будет продолжать течь, пока конденсатор не будет полностью заряжен».

  

Но вы когда-нибудь задумывались о том, сколько времени потребуется, чтобы конденсатор полностью зарядился?

Время зарядки конденсатора определяется значением емкости C и проходящим через него током (который может управляться путем размещения резистора соответствующего значения последовательно с C).

$$ V = \ frac {Q} {C} = \ frac {I \ times t} {C} $$ $$ \ Rightarrow t = \ frac {V \ times C} {I} \ propto RC $$

  

Короче говоря, время зарядки определяется продуктом RC.

Теперь, помещая конечное сопротивление последовательно с C, мы можем контролировать время, затрачиваемое конденсатором, чтобы полностью зарядиться. Таким образом, с последовательным сопротивлением R первая схема может действовать как фильтр нижних частот, а вторая схема может выступать в качестве фильтра высоких частот, как показано в вашем вопросе.

Если R = 0 (короткое замыкание), то конденсатор мгновенно заряжается и действует как разомкнутая цепь для каждой частоты. Это то, что произошло в первом контуре.

Если R = бесконечность (разомкнутая цепь), то конденсатор никогда не начинает заряжаться или ток не течет через конденсатор. И это происходит во втором контуре.

ответил nidhin 22 Jpm1000000pmThu, 22 Jan 2015 19:33:54 +030015 2015, 19:33:54
7

Забудьте о том, как « power проходит»; мощность - это продукт тока и напряжения, а вид приложений, где вы увидите эту конфигурацию компонентов, не имеет ничего общего с передачей мощности.

В простой схеме переменного тока (давайте начнем здесь не менее) конденсатор имеет характеристику, называемую реакцией . Реакция - это, по существу, связь между емкостью и частотой задействованного сигнала. Он вычисляется с использованием печально известной формулы 1 /2Ï € fC, где f - частота в герцах, а C - емкость в Фарадах и измеряется в Ом. По существу, конденсатор представляет собой частотно-зависимый резистор.

Для реактивных компонентов, то есть колпачков и индукторов, сопротивление на частоте часто называют импедансом . Вы часто найдете схемы или устройства с «входным полным сопротивлением», а не сопротивления, подразумевая, что он может меняться в зависимости от частоты входного сигнала, но обычно должен быть плоским (иш) в диапазоне частот, для которых предназначен схема /устройство.

Вернемся к таинственному включению резистора; вспомните мой предыдущий комментарий о том, что колпачок является резистором с регулированием частоты. Это означает, что для данной частоты у вас теперь есть два резистора, образующих потенциальный делитель. Если вы знаете R и C, вы можете построить график частоты Vout и частоты.

Наиболее распространенное место, где вы найдете эти фильтры, - это основные /пассивные схемы обработки сигналов. Можно было бы ожидать, что конфигурация высокочастотного канала на входе будет работать с операционным усилителем (чтобы сохранить усиление отрицательных низких частот). Операционные усилители получают от МАССИВНЫХ входных импедансов - обычно террамомов - поэтому вы не можете сказать, что параллельный резистор отсасывает ток, потому что это точная цель: практически никакой ток не будет в ОУ, поэтому колпачок в серии само по себе будет бесполезным.

Да, когда вы переходите к текущим усилителям, все немного меняется, но это совсем другая тема. Транзисторные усилители находятся в их собственной лиге и немного выше этого вопроса.

Однако для некоторой дополнительной информации существуют ситуации, когда мощность передается через последовательную конфигурацию резистора /параллельного конденсатора. Победителем этой категории является, как следует из названия, линия электропередач (перенос электроэнергии по всей стране и т. Д.). Анализ линии электропередачи осуществляется путем моделирования линии электропередачи в виде последовательного сопротивления плюс параллельный колпачок и индуктор, представляющий сопротивление медного провода, паразитную емкость между медным проводником и его внешней «заземленной» оболочкой и напряжение, вызванное внешним факторов, соответственно. В таком случае эти компоненты представляют собой реальные несовершенства, поэтому власть действительно потеряна. Модель Lumped Transmission (название может варьироваться) будет использовать эту схему LRC на основе «на единицу расстояния», так что несколько из этих схем объединяются друг с другом один за другим, чтобы представлять линию линии определенной длины.

ответил CharlieHanson 22 Jam1000000amThu, 22 Jan 2015 02:36:11 +030015 2015, 02:36:11
3

Резистор предназначен для управления током. Вы, кажется, забываете, что напряжение на конденсаторе не может мгновенно измениться, это результат отрицательных зарядов, накапливаемых на одной пластине, и оставление другого, что в конечном итоге приводит к созданию электрического поля, эквивалентного его напряжению. Если это напряжение не может мгновенно измениться, и вы накладываете на него другое напряжение, провода должны отбросить эту разность напряжений, а их сопротивление будет незначительным, что приведет к массивному току (U = RI). В основном нет ничего, что замедляло бы электроны, кроме проводов. Неконтролируемый очень высокий ток будет заряжать конденсатор в мгновение ока, если он не повредит его, что делает фильтр бесполезным, поскольку он должен поглощать и передавать ток по мере необходимости. Существует двойственность между временной областью и частотной областью - путем контроля того, насколько быстро конденсатор реагирует на изменения входа через точное значение R, вы контролируете частоту среза вашего фильтра.

Иногда требуется высокая реакционная способность , для развязывающих конденсаторов, например, которые не имеют ограничительных резисторов, но не в фильтрах.

Обратите внимание, что , если вы поставляете текущий , вам не нужен резистор ограничения тока, однако вам нужен ограничитель напряжения, потому что напряжение конденсатора будет линейно увеличиваться и в конечном итоге пройдет через пробивное напряжение. Но в любом случае это не фильтр. вы должны использовать индуктор для фильтрации тока.

В высокочастотном фильтре /краевом детекторе (первая схема) резистор должен образовывать делитель напряжения с конденсатором. Конденсаторы, сильно говорящие, действуют как частотно-зависимые резисторы (они также фазовращают сигналы, но давайте позволим этому слайду). Резистор должен создавать напряжение, которое зависит от частоты, не вызывая никакого тока: на высоких частотах сопротивление конденсатора будет уменьшаться, и вы получите больше входных сигналов (и наоборот). Таким образом, без этого резистора, если ток не будет нарисован, вход будет отражен на выходе (без падения напряжения).

В низкочастотном фильтре резистор также должен образовывать делитель напряжения, за исключением того, что на этот раз интересующее напряжение представляет собой то, что через конденсатор («становится сильнее во времени» => pass), а не изображение текущего («становится слабее со временем» => высокий проход). Если вы закорачиваете резистор, конденсатор будет реагировать слишком быстро и будет бесполезен в качестве фильтра, как я уже упоминал в начале этого сообщения.

ответил Mister Mystère 22 Jam1000000amThu, 22 Jan 2015 03:11:34 +030015 2015, 03:11:34
2

Отличный вопрос.

  

Мне кажется, что если вы передадите переменный ток через конденсатор, произойдет одна из двух вещей. Если время полной зарядки конденсатора больше, чем период волны, конденсатор будет большую часть времени полностью заряжен, и, следовательно, большая часть тока будет заблокирована. Но если период волны короче, конденсатор никогда не достигнет полностью заряженного состояния, и большая часть тока пройдет.

Я согласен с частью этого анализа. Если вы вставляете ток в конденсатор, вы можете легко найти напряжение на нем, используя

\ $ V = \ frac {1} {C} \ int i (t) dt \ $

Однако, тогда вы начинаете говорить о конденсаторе, который «полностью заряжен». При каком напряжении конденсатор полностью заряжен? Там напряжение, где конденсатор может развалиться, но я не думаю, что это то, о чем вы думаете.

В любом случае это не имеет никакого смысла. Откуда этот ток? Как правило, легче работать с напряжениями - мне гораздо легче применять синусоидальное напряжение на конденсатор, чем синусоидальный ток.

Итак, вот моя интуиция:

  • Ток, проходящий через резистор, равен \ $ I = \ frac {V} {R} \ $.
  • Ток, который проходит через конденсатор, равен \ $ I = C \ frac {dV} {dt} \ $.
  • На низких частотах \ $ \ frac {dV} {dt} \ $ невелик, поэтому через конденсатор не так много тока; так как есть низкий ток, на резисторе мало напряжения, и большая часть напряжения находится на конденсаторе.
  • На высоких частотах \ $ \ frac {dV} {dt} \ $ является большим, поэтому конденсатор может передавать столько, сколько он хочет; резистор является ограничивающим фактором для тока в цепи, поэтому большая часть падения напряжения находится на нем.
  • На средних частотах происходит переход от низкочастотного к высокочастотному корпусу. Это происходит вокруг \ $ f = \ frac {1} {2 \ pi RC} \ $.
  • Без резистора вы не можете определить, где пересекаются низкие частоты и высокие частоты.

PS: вы правы насчет «блокировки власти» - если вы хотите перенести текущий поток через этот фильтр во что-то еще дальше по линии, он будет вести себя по-другому.

ответил Greg d'Eon 22 Jam1000000amThu, 22 Jan 2015 06:51:49 +030015 2015, 06:51:49
2

Для корпуса фильтра нижних частот: резистор предназначен для ограничения тока от источника входного напряжения. В теории используются идеальные компоненты, поэтому этот источник напряжения может передавать бесконечный ток. Если мы выберем резистор, фильтрация вообще не будет, конденсатор будет заряжаться до входного напряжения мгновенно (так как любой ток, необходимый для соответствия скорости изменения напряжения, может быть поставлен), независимо от того, какой частотный сигнал есть. Вот где сопротивление вступает в игру. При любом ненулевом значении напряжение конденсатора начинает отставать от входа, и поэтому создается эффект фильтрации.  И если идеальный источник тока подключен к низкочастотному фильтру RC, R на самом деле МОЖЕТ быть извлечен, так как он не влияет на ток, протекающий.

ответил user33393 22 Jam1000000amThu, 22 Jan 2015 10:08:13 +030015 2015, 10:08:13
2
Если вы попытаетесь передать постоянный ток через конденсатор, вы просто заряжаете две пластины. Ток будет продолжать течь, пока конденсатор не будет полностью заряжен, и в этот момент не может течь другой ток.

Резистор отвечает на вопрос «сколько тока?» и, следовательно, вопрос о том, как долго ток будет продолжать течь.

Во всяком случае, «ток будет продолжать течь, пока конденсатор полностью зарядится» вводит в заблуждение. Если мы говорим о «постоянном токе», ток будет продолжать течь, пока конденсатор не отложит свою отставку. Для электролитического конденсатора это может быть неожиданно вонючим.

Теперь обычно у нас нет идеального источника тока. Чаще всего имеет источник напряжения и резистор (подсказка), а ток через резистор будет уменьшаться, а напряжение на конденсаторе приближается к напряжению на другой стороне резистора. Соотношение между этой разностью напряжений и зарядным током определяется резистором.

ответил user65119 24 Jpm1000000pmSat, 24 Jan 2015 21:34:57 +030015 2015, 21:34:57
1

Если вы применяете ТОК, то резистор ничего не делает, и напряжение на крышке будет линейно увеличиваться до бесконечности. Однако, если вы применяете НАПРЯЖЕНИЕ, резистор будет «сопротивляться» потоку тока и создавать противоположное падение напряжения. Конденсатор будет видеть только часть напряжения и любой ток, через который проходит резистор. Когда колпачок заряжается, напряжение на колпачке увеличивается, а резистор пропускает меньше и меньше тока. Напряжение на резисторе будет асимптотически приближаться к нулю.

Конденсатор не будет заряжаться, фактически пройдя произвольно низкие частоты, так как не будет тока для зарядки или разряда.

ответил alex.forencich 22 Jam1000000amThu, 22 Jan 2015 02:27:13 +030015 2015, 02:27:13
1
  

Если время полной зарядки конденсатора больше, чем период волны,

Но как долго это время? Оказывается, что \ $ R \ cdot C \ $ секунд заряжается приблизительно до 2/3 (заряд асимптотически). Это называется постоянной времени RC .

Если вы выберете резистор из первой схемы и ничего не получите в Vout, тогда у вас нет схемы - нет цикла, вокруг которого может протекать ток. В действительности, если вы произнесете метр или аудиовход, тогда он будет выглядеть как резистор нескольких мегаом. Ток протекает через конденсатор через счетчик и обратно к отрицательной шине. Помещение определенного резистора дает вам прогнозируемое разумное сопротивление, с которым можно рассчитывать. Он не отвлекает власть - фактически по закону ома он развивает напряжение на нем пропорционально потоку переменного тока.

В другом примере последовательный резистор существует, иначе Vout всегда будет равным Vin; это задерживает заряд конденсатора до определенной постоянной времени.

Один индуктор сам по себе называется «дросселем» и действительно является эффективным фильтром нижних частот. Это никогда не бывает само по себе, всегда есть несколько пикофарадов проволочной емкости вокруг.

(Ваш вопрос связывает напряжение, ток и мощность небрежно, что может вас смутить)

ответил pjc50 22 Jam1000000amThu, 22 Jan 2015 02:42:35 +030015 2015, 02:42:35
1

Если в вашей схеме нет реального или неявного резистора, вы управляете конденсатором либо идеальным источником напряжения, либо идеальным источником тока. Включение резистора последовательно с идеальным источником тока бессмысленно, поэтому единственный интересный случай - идеальный источник напряжения.

Точка идеального источника напряжения заключается в том, что конденсатор немедленно будет следовать за напряжением. А это означает, что ток в конденсатор будет \ $ d /dt U * C \ $. Скачок напряжения приведет к бесконечным всплескам тока.

Обычная цель элемента RC, однако, не является отличием, а скорее элементом задержки. Включение резистора последовательно ограничивает ток и, следовательно, останавливает конденсатор от слежения за напряжением сразу.

ответил user65036 23 Jpm1000000pmFri, 23 Jan 2015 15:44:52 +030015 2015, 15:44:52
1

@MathematicsOrchid, спасибо за прекрасный вопрос и интуитивный способ рассуждения. Я восхищаюсь вами, потому что я сам всегда пытался ответить на эти вопросы таким образом. Я расскажу лишь о нескольких мыслях, которые добавили бы что-то новое в то, что уже было сказано.

Действительно, в случае дифференциальной схемы CR ниже, резистор можно опустить, если вы замените его самой нагрузкой ... но нагрузка должна быть достаточно низкой. Это возможно здесь, так как нагрузка подключается последовательно к конденсатору.

введите описание изображения здесь>> </p>

<p> В случае интегральной схемы RC ниже ее нельзя опустить, так как нагрузка подключена параллельно конденсатору. Тогда какова роль резистора в этой компоновке? </p>

<p> <img src =

Если вы вставляете источник входного напряжения и резистор, вы можете думать об этой комбинации как о простом (несовершенном) источнике тока, управляющем интегратором тока.

Я создал много историй об этих схемах (некоторые из них - анимированные). Вот несколько из них; возможно, они могут помочь вашему интуитивному пониманию:

Как сделать идеальный интегратор RC - Wikibooks

Занятие класса - мои студенты, 2004

Интерактор RC Op-amp - схема -fantasia.com (рассказы о сетях на доске)

генератор рампы - рассказы о сетях на доска

Почему происходит сдвиг фазы между током и напряжением в конденсаторе - Страница обсуждения в Википедии

Создание интегратора инвертирования op-amp - Flash-анимационная история

ответил Circuit fantasist 26 Jpm1000000pmMon, 26 Jan 2015 21:17:09 +030015 2015, 21:17:09
0

Давайте сделаем более простой, более эффективный подход ...

Но сначала:

  

Что, черт возьми, это резистор? Конечно, все, что делает, это короткое замыкание всей мощности, так что ток не достигает другой стороны.

Это неверно в двух основных пунктах:

  • Короткое замыкание означает, что две точки имеют одинаковое напряжение (относительно земли), что явно не так: Предположим, что значение резистора не равно нулю, напряжение через резистор не равен нулю, если ток через отсутствует. Поскольку напряжение на резисторе равно V = R * i. Если одно из двух равно нулю, тогда напряжение равно нулю.

  • Даже если это было короткое замыкание, все равно будет ток (но нет напряжения, так как напряжение на «коротком /проводном» равно нулю. Таким образом, V = R * i. Предполагая, что это короткий ( R = 0), ток может течь, и напряжение все равно будет равно нулю ...

Теперь ...

Позвольте мне задать вам вопрос. В первом контуре (при условии, что R не равен нулю), что сделало бы напряжение нулевым? Ну, нет тока.

И если предположить, что вы применяете напряжение на вашем входе (слева от вас), почему бы не быть тока?

Поскольку конденсатор предотвращает протекание тока.

И в этом случае конденсатор будет это делать? В этом случае любой компонент предотвратит поток тока?

Ответ: когда компонент имеет импеданс бесконечности ..

Смотрите: V = Z * I .. Итак, I = V /Z, правильно?

Итак, если Z = Infinity, то у вас есть нулевой ток ... Другими словами, ваш компонент становится эквивалентным открытому коммутатору.

Теперь: когда конденсатор ведет себя так? Другими словами, когда импеданс бесконечности капилятора? Хорошо Zc = 1 /(jwC) ..

Предполагая, что C не равен нулю. Это оставляет omega = 0 ... Другими словами, вы называете «DC». Частота нуля.

Итак, давайте назовем «усиление» отношения между напряжением на выходе и входом.

G = Voutput /Vinput ..

Когда omega = 0, конденсатор ведет себя как разомкнутая цепь, что означает, что ваш ток даже не «делает» его на резисторе, то есть напряжение в R (которое является Voutput) равно 0 ..

Что означает G = 0 /Vinput = 0.

Хорошо. Мы видели случай для omega = 0 ..

Как насчет омега = бесконечность?

Ну, конденсатор тогда ведет себя как закрытый переключатель. Это означает: Vinput = R * I = Voutput.

Что означает G = 1.

Итак, коэффициент усиления нашей схемы равен 0 на низких частотах, а 1 - на высоких частотах ... Другими словами, он пропускает высокие частоты и блокирует низкие частоты. Другими словами: фильтр высоких частот.

Можем ли мы сделать вторую схему?

Omega -> 0 ===> Конденсатор разомкнут (удалите его из схемы). Все, что у вас осталось, это Vout = Vin .. Так что вы получаете G = 1.

Omega -> Infinity ==> Конденсатор - это короткое замыкание, а Vout = 0, поэтому G = 0.

Другими словами, эта схема пропускает сигналы низких частот и блокирует высокочастотные сигналы.

Это фильтр низких частот.

Некоторые замечания:

Я предлагаю вам сначала получить глубокое понимание основ. Понимайте, как каждый из этих компонентов работает индивидуально.

Глава 1 (Основы) Искусства Электроника объяснит это. Есть также книги Тони Купхальдта «Уроки в электрических цепях».

Я не могу достаточно подчеркнуть важность основ: если вы пропустите, вы получите знание, похожее на швейцарский сыр с зияющими отверстиями, и вы будете бороться позже. Вы будете строить на шатких основах и неизбежно не обернуть голову вокруг более сложных вещей.

ответил Jugurtha Hadjar 23 Jpm1000000pmFri, 23 Jan 2015 23:31:02 +030015 2015, 23:31:02
-3

Теоретически резистор не является обязательным. Если вы рисуете как схемы HPF, так и LPF только с конденсатором, вы получаете эффект фильтрации. Фильтры причины добавляют резистор для контроля частоты отсечки: $$ f_ {3dB} = \ frac {1} {2 \ pi RC} $$ Например, много раз при проектировании конденсаторов цепи между источником питания и землей без резистора создается LPF, который разряжает переменный ток.

ответил markg 22 Jam1000000amThu, 22 Jan 2015 02:18:20 +030015 2015, 02:18:20

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132