Зачем использовать резистор в схемах фильтра

Так как конденсаторы и индукторы могут фильтровать самостоятельно. Почему нужны отдельные резисторы? Например, в схеме RC, используя только конденсатор, будет отличаться каким образом?

12 голосов | спросил 1p2r3k4t 30 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowMon, 30 Sep 2013 15:58:24 +0400 2013, 15:58:24

6 ответов


12
  

Так как конденсаторы и индукторы могут фильтровать самостоятельно.

Рассмотрим следующий «фильтр», состоящий из конденсатора сам по себе :

schematic

имитировать эту схему - Схема, созданная с использованием CircuitLab

Обратите внимание, что при проверке \ $ V_ {out} = V_ {in} \ $ независимо от наличия конденсатора; фильтрация не происходит.

Это связано с тем, что выходной порт идентичен на входном порту.

Теперь добавьте резистор:

schematic

имитировать эту схему

Обратите внимание, что теперь у нас есть разные порты ввода и вывода, и теперь у нас есть фильтр 1-го порядка. Мы могли бы добавить в индуктор вместо резистора и создать фильтр второго порядка.

$$ V_ {out} = V_ {in} \ frac {1} {1 + j \ omega C_1 R_1} $$

ответил Alfred Centauri 30 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowMon, 30 Sep 2013 17:04:08 +0400 2013, 17:04:08
6

Сам по себе конденсатор или индуктор - это просто простой однопортовый компонент. С другой стороны, фильтры имеют вход и выход, что означает, что они являются двухпортовыми устройствами.

Чтобы получить простой двухпортовый фильтр, вы можете использовать комбинации резисторов, конденсаторов и индукторов для создания различных типов фильтров, таких как высокий проход и низкий проход. Используя более чем один из них, вы можете получить полосовой фильтр и фильтр режекции (фильтр отклонения полосы).

Используя резистор и конденсатор /индуктор, вы можете получить фильтры первого порядка. Используя конденсаторы и индукторы, вы можете получить фильтры второго порядка. Фильтры второго порядка имеют более выраженную фильтрующую характеристику.

Если у вас есть один резистор, вы не можете назвать его аттенюатором - для создания аттенюатора необходимо последовательно использовать два резистора; простой двухпроводный компонент преобразуется в более сложное трехпроводное устройство с входом, выходом и общим соединением, то есть двухпортовой сетью.

ответил Andy aka 30 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowMon, 30 Sep 2013 16:21:25 +0400 2013, 16:21:25
5

Нет, индукторы и конденсаторы не фильтруют «самостоятельно».

Например, конденсатор последовательно с сигналом не фильтрует, если импеданс на другом конце бесконечен. Аналогично, конденсатор по сигнальному напряжению не выполняет фильтрацию, если импеданс этого напряжения равен нулю.

Покажите схему, в которой, по вашему мнению, конденсатор выполняет фильтрацию самостоятельно. Посмотрев внимательно, мы найдем некоторый импеданс где-нибудь, с чем он работает, чтобы сделать фильтр высоких частот или низких частот.

Использование явного резистора с конденсатором или индуктором вместо того, чтобы препятствовать его работе против блуждающего, подразумеваемого или внутреннего импеданса, помогает сделать вещи предсказуемыми.

ответил Olin Lathrop 30 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowMon, 30 Sep 2013 16:09:44 +0400 2013, 16:09:44
1

В очень теоретическом смысле, если, например, конденсатор существовал как фильтр, константа времени была бы \ $ R * C \ $, а с \ $ R = 0 \ $ постоянная времени была бы равна 0.

\ $ R \ $ задает постоянную времени и угловую частоту /-3dB в фильтрах.

Примечание: отредактирован для предложений /советов Энди аки.

ответил Bob 30 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowMon, 30 Sep 2013 16:08:04 +0400 2013, 16:08:04
1

Если мы посмотрим на математику: \ $ \ I = \ C \ frac {dv} {dt} \ $
и принимая синусоидальное входное напряжение, \ $ \ V = A \ sin \ omega t \ $
то Current \ $ \ I \ $, который будет следовать в схеме конденсатора, будет: \ $ \ I = \ C \ frac {d {A \ sin \ omega t}} {dt} \ $
и поэтому \ $ \ I \ $ будет равняться: \ $ \ I = \ omega \ C \ * \ A \ cos \ omega t \ $

это последнее уравнение говорит, что если бы мы измерили ток, следующий в схеме конденсатора,
мы увидели бы синусоидальный ток с амплитудой \ $ \ omega \ C \ * \ A \ $, который изменяется с изменением частоты входного напряжения, но амплитуда выходного напряжения всегда будет такой же, как входной независимо от любых изменений, которые происходят в частоте входного напряжения.

ответил Idmond 12 22013vEurope/Moscow11bEurope/MoscowTue, 12 Nov 2013 06:51:48 +0400 2013, 06:51:48
1

Потому что, без резистора, энергия, которую эта схема могла бы выводить, была бы бесконечной и отнюдь не зависела бы от конденсатора.

Подумайте об этом так:

Если бы не было никакого конденсатора, тогда было бы нулевое сопротивление между \ $ Vin \ $ и \ $ Vout \ $. Нулевое сопротивление означает, что бесконечный ток будет течь между \ $ Vin \ $ и \ $ Vout \ $ (помните, что \ $ Vin \ $ является идеальным источником напряжения и, следовательно, способен делать такие вещи, как предоставление схемы с бесконечной энергией), что означает что \ $ Vout \ $ всегда будет равен \ $ Vin \ $ (поскольку между ними не может образовываться электрический потенциал, поток электронов полностью свободен).

Ваша цепь заполняется бесконечной энергией в виде этого бесконечного тока, и не имеет значения, что происходит с конденсатором (который не может протекать никакой энергии, так как ток не может проходить через конденсатор), ваш выход всегда будет что вы хотите, чтобы оно было (до бесконечности), а \ $ Vin \ $ положительно. Если вы добавите резистор, то произойдет то, что вы создаете потенциал между \ $ Vout \ $ и \ $ Vin \ $ и \ $ Vout \ $ и "верхним" концом конденсатора. Ток больше не может течь в бесконечных количествах и происходит следующая последовательность событий:

Конденсатор начинает заполняться на «верхнем» конце (помните, что без резистора это произошло бы мгновенно, предоставляя вам «безразмерный» источник тока в \ $ Vout \ $).

Пока он заполняется на «верхнем» конце, электроны, хранящиеся в этом конце, начнут «вытягивать» электроны из земли в «нижний» конец. Это «перемещает» энергию от «верхнего» конца до «нижнего» конца. Это происходит либо до полного заполнения конденсатора, либо до тех пор, пока потенциал \ Vin \ $ не изменится, поэтому оба R (количество тока за время, которое заполняет конденсатор) и C (сколько конденсатор может удерживать), имеют значение при анализе фильтр.

Если конденсатор заполняется до того, как потенциал в \ $ Vin \ $ изменится (это произойдет, если частота «медленнее», чем конденсатор «большой»), то в него больше не течет ток, а все оставшиеся потоки тока к \ $ Vout \ $.

Если потенциал перевернется в \ $ Vin \ $ до того, как конденсатор заполнится («частота» выше, чем конденсатор «большой»), то весь ток возвращается в \ $ Vin \ $ as \ $ Vin \ $ теперь имеет более низкий потенциал, чем земля. В этом случае энергия в «нижнем» конце конденсатора возвращается обратно на землю, поскольку на «верхнем» конце заряда больше нет заряда, чтобы держать его в конденсаторе. Это означает, что энергия, передаваемая с «верхнего» на «нижний» конец, теперь переносится на землю (и для всех практических целей потеряна).

ответил ravingraven 21 +03002015-10-21T18:28:29+03:00312015bEurope/MoscowWed, 21 Oct 2015 18:28:29 +0300 2015, 18:28:29

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