Co oznacza „podskakiwanie i opadanie kondensatora” i jaką wykonuje pracę?

Studiując o kondensatorach, natrafiłem na wyjaśnienie mówiące o „skakaniu w górę i w dół, gdy kondensator oddziela dwa stopnie”. Z kilku artykułów zrozumiałem, że kondensatory blokują prąd stały, gdy jest on w pełni naładowany, oraz że pomysł „ładowania i rozładowywania” kondensatora.

„ Ta strona ” wyjaśnia
1. Jeśli kondensator ma ujemny przewód podłączony do szyny 0 V, naładuje się i rozładuje
2. Jeśli kondensator NIE zostanie podłączony bezpośrednio do szyny 0 V, podskoczy W GÓRĘ i W DÓŁ.

i z poniższym rysunkiem, mówi

kondensator „spadnie”, a napięcie na przewodzie ujemnym może faktycznie spaść poniżej szyny 0 V.

gdzie całkowicie straciłem zrozumienie.

czapka z daszkiem http://www.talkingelectronics.com/projects/Capacitor%20-%20How%20A%20Capacitor%20Works/images/Cap-TwoStages-Anim.gif

(proszę odnieść się do „4. Kondensator oddziela dwa stopnie” na „ połączonej stronie ”).

Strony to wyjaśniają

Wiedząc, jak bardzo kondensator podskakuje w górę i w dół, można „zobaczyć” działający obwód. i tu przyszły moje pytania.

1. Nie rozumiem różnicy między „ładowaniem / rozładowaniem” a „skokiem w górę / w dół”. Pomyślałem, że chociaż nie jest bezpośrednio podłączony do szyny 0V, wciąż w zależności od napięcia odniesienia, można go ładować i rozładowywać. Jaka jest różnica w tych dwóch wyrażeniach, aby zrozumieć ich znaczenie?
2. Co dzieje się, gdy kondensator przeskakuje w górę i w dół?
3. Jak obliczyć liczbę „skoków”?

Autor opisuje w tym obwodzie, że jeśli napięcie po lewej stronie kondensatora nagle zmieni poziom, napięcie po prawej stronie zmieni się o tę samą wartość.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Ryc. 1. Fala kwadratowa przechodzi przez kondensator. (Proszę wybaczyć strzałki jako krzywe rozładowania RC.)

Ze schematem obwodu pokazanym powyżej:

• Początkowo „A” jest wysokie, a „B” wynosi 0 V.
• Gdy Q1 włącza się, „A” jest ciągnięte („skacze” w języku autora) do 0 V.
• W momencie przełączania napięcie na C1 wynosi V +, więc gdy „A” jest ciągnięte nisko, „B” również jest ciągnięte nisko. tzn. obie strony „skaczą” razem, ponieważ żadna ze stron nie jest uziemiona.

W przypadku kondensatora filtrującego jedna strona jest zwykle uziemiona, więc tego efektu nie widać.

Uważam, że przydatne w analizie obwodów jest myślenie o działaniu kondensatora w ten sposób. Rozumiem, jakie jest napięcie w stanie ustalonym na kondensatorze i co stanie się po prawej stronie, gdy lewa strona nagle zmieni napięcie.

Przebiegi symulacji

^{zasymuluj ten obwód}

Rysunek 2. Schemat testowy.

Rysunek 3. 500 Hz, 1 µF, 100 kΩ.

Rycina 3 pokazuje, co dzieje się, gdy kondensator zasila obciążenie o wysokiej rezystancji.

• Na pierwszym zboczu narastającym wejścia wyjście „podskakuje” wraz z nim. R1 zaczyna jednak rozładowywać prawą stronę, a pod koniec tego półcyklu napięcie nieco opadło.
• Na pierwszym zboczu opadającym wejście spada o 1 V, podobnie jak wyjście. Ponieważ punkt początkowy wynosi około +0,9 V, moc wyjściowa spada do -0,1 V.
• Proces ten trwa i po chwili kształt fali ustala się na środku wokół linii zerowego napięcia.

Rysunek 4. 500 Hz, 1 µF, 1 kΩ.

• Zmniejszenie R1 do 1 kΩ powoduje, że efekt jest bardziej wyraźny, ponieważ kondensator szybciej się rozładowuje i ładuje. Zauważ, jak kształt fali ustabilizował się po kilku cyklach.

Rysunek 5. 500 Hz, 1 µF, 100 Ω.

• Na rycinie 5 R1 zmniejszono do 100 Ω i widzimy, że kształt fali wyjściowej stał się znacznie bardziej gwałtowny. Widzimy również, że nie osiąga już poziomu +1 V, ponieważ rezystor obciążenia jest tak niski.

To wyjaśnienie jest celowo niematematyczne i ma na celu dać ci pewien mentalny obraz tego, co naprawdę się dzieje. Jeśli przestudiujesz matematykę i zorientujesz się, gdzie płynie prąd, powinieneś być w stanie dobrze zrozumieć, jak to działa.

Symulacja

Linear Technology (producent chipów) ma do dyspozycji darmowy symulator LT Spice . Polecam spróbować tego, aby pomóc w nauce i zrozumieniu.

Zapomnij o tym. Pójść dalej. Autor tej strony wydaje się mieć problem z tym, czym jest kondensator. On stworzył małe mentalne wątki, próbując zdemistyfikować te cechy kondensatora dla siebie, podobnie jak wczesni ludzie stworzyli różne mity, aby wyjaśnić rzeczy, których nie rozumieli. Następnie próbuje wyjaśnić ci tajemniczą bestię za pomocą swoich osobistych mitów. To nie działa dobrze. Tak jak powiedziałem, zapomnij o tym i idź dalej.

Myślę, że jego wizja „przeskakiwania” naprawdę odnosi się do napięcia w trybie wspólnym, na przykład gdy jest używany do przekazywania sygnału, który jest inny niż w przypadku wygładzania zasilacza. Nie rozłącz się z osobistą mitologią tego faceta.

Myślę, że autor chce wizualizować połączenie dwóch węzłów w obwodzie przez kondensator.

W celu zmiany napięcia na kondensatorze wymagany jest prąd przez kondensator. Jeśli kondensator jest duży lub prąd jest mały, zmiana napięcia będzie powolna.

W takim przypadku, jeśli zmieni się napięcie jednego z węzłów, kondensator będzie działał jako źródło napięcia, a tę samą zmianę można zaobserwować w drugim węźle.

Sytuacja, którą autor prawdopodobnie sobie wyobraża, to nagły spadek napięcia na jednym zacisku kondensatora, który mógłby zepchnąć drugi poniżej 0 V.

Nadal próbuję owinąć głowę wokół kondensatorów, ale jeśli moje półrozumienie jest na dobrej drodze, może mogę pomóc komuś na tej samej łodzi.

Wydaje się, że podstawowa sprawa z kondensatorami polega na zamianie prądu na napięcie: prąd może początkowo przepływać „przez” kondensator (tak naprawdę to kwestia gromadzenia ładunku na jednej płycie i odpychania ładunku od drugiej płytki), ale prąd spada gdy ładunki gromadzą się na płytkach, a na końcu pozostaje ci różnica napięcia, ale nie ma prądu. Wtedy kondensator jest w pełni naładowany. Załóżmy na przykład, że masz kondensator łączący dwa obwody, jeden w punkcie 5 V, a drugi w punkcie 2 V. Oznacza to, że gdy kondensator jest w pełni naładowany, ładunek na płytkach kondensatora wynosi spadek 3 V na kondensatorze.

Myślę - myślę - skoki dotyczą tego. Powiedzmy, że pierwszy obwód przesuwa się szybko z 5 V do 10 V. Napięcie na kondensatorze wciąż wynosi -3V, więc druga strona kondensatora również zwiększa się z 2V do 7V, przynajmniej początkowo. Parametry obwodu mogą wówczas powodować wpływanie lub wypływanie ładunku na płytki i zmianę napięcia na kondensatorze, więc „skok” 5 V może być bardzo tymczasowy. Może się uda, że ​​drugi obwód stopniowo podnosi swoją stronę kondensatora z powrotem do poziomu 2V, więc kiedy wszystko się uspokoi, mamy spadek napięcia o 8V. A potem przypuszczam, że napięcie w pierwszym obwodzie może nagle spaść z powrotem do 5 V, wysyłając napięcie z prawej strony do -3 V, aż wszystko się ponownie ustabilizuje.

To brzmi jak szalony wynik, ale wiesz, co to doskonale wyjaśnia? Astable multivibrator. Jedną z cech tego znakomitego multiwibratora jest to, że gdy jeden tranzystor w końcu przewodzi, wyrzuca duże ujemne napięcie na podstawę drugiego tranzystora, a jedynym sposobem, w jaki udało mi się to zrozumieć, jest to, co opisałem powyżej. Nadal jest to sprzeczne z intuicją, jak mi się wszystkim wydaje, ale staram się z tym pogodzić.

Uważam za użyteczne myślenie o kondensatorze sprzęgającym jako sposobie izolowania stopni, tak aby obciążenie (DC) jednego stopnia nie wpłynęło na napięcie (DC) innego i jako „krótkie” dla sygnałów (AC).
Gdyby kondensator był naprawdę krótki, powinno być oczywiste, że gdy jedna „strona” krótkiej zmiany ulegnie zmianie, druga „strona” również zmieni się o tę samą wartość. Oznacza to, że jeśli lewa strona kondensatora „przeskoczy” o + 1 V, prawa strona również „przeskoczy” o tę samą wartość (+ 1 V). Jeśli lewa strona „spadnie” o -1v, prawa strona spadnie „o -1v.