Моє розуміння RC-схем порушено

Я задав відносно просте запитання . На жаль, відповіді провокують набагато більше питань! :-(

Здається, я взагалі не розумію RC-ланцюги. Зокрема, чому там R? Це здається абсолютно непотрібним. Невже конденсатор виконує всі роботи? Що для чорта вам потрібен резистор?

Очевидно, що моя ментальна модель того, як працює цей матеріал, якимось чином неправильна. Тож дозвольте мені спробувати пояснити свою ментальну модель:

Якщо ви намагаєтеся провести постійний струм через конденсатор, ви просто заряджаєте дві пластини. Струм буде продовжувати текти, поки конденсатор повністю не заряджений, і в цей момент подальший струм не зможе протікати. У цей момент два кінці дроту можуть бути навіть не з'єднані.

До тих пір, тобто ви повернете напрямок струму. Тепер струм може текти, поки конденсатор розряджається, і продовжує текти, поки конденсатор заряджається в протилежній полярності. Але після цього знову конденсатор стає повністю зарядженим, і подальший струм не може текти.

Мені здається, що якщо пропустити змінний струм через конденсатор, станеться одна з двох речей. Якщо хвильовий період довший часу для повного заряду конденсатора, конденсатор витратить більшу частину часу повністю зарядженим, а значить, більша частина струму буде заблокована. Але якщо період хвилі буде коротшим, конденсатор ніколи не досягне повністю зарядженого стану, і більша частина струму пройде.

За цією логікою, один конденсатор сам по собі є ідеально хорошим високочастотним фільтром.

Отже ... чому всі наполягають на тому, що ви також повинні мати резистор , щоб зробити функціонуючий фільтр? Що я пропускаю?

Розглянемо, наприклад, цю схему з Вікіпедії:

Що, до біса , той резистор робить там? Безумовно, все, що робиться, це коротке замикання всієї потужності, так що жоден струм взагалі не доходить до іншої сторони.

Далі врахуйте це:

Це трохи дивно. Паралельно конденсатор? Ну ... я гадаю, якщо ви вважаєте, що конденсатор блокує постійний струм і пропускає змінного струму, це означатиме, що на високих частотах конденсатор відключає ланцюг, запобігаючи проникненню будь-якої потужності, тоді як на низьких частотах конденсатор поводиться так, ніби це не там. Так це був би фільтр низьких частот. Досі не пояснює випадковий резистор наскрізь, марно блокуючи майже всю потужність на цій рейці ...

Очевидно, люди, які насправді розробляють цей матеріал, знають щось, чого я не знаю! Хтось може мене просвітити? Я спробував статтю у Вікіпедії про схеми RC, але вона просто говорить про купу матеріалів Лапласа про перетворення. Акуратно, що ти можеш це зробити, я намагаюся зрозуміти основну фізику. І невдача!

(Подібні аргументи до вищесказаного говорять про те, що індуктор сам по собі повинен зробити хороший фільтр низьких частот, але знову ж таки, вся література, здається, не погоджується зі мною. Я не знаю, варте це окремого питання чи ні.)

Давайте спробуємо цей стиль сходів Вітгенштейна .

Спочатку розглянемо це:

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Ми можемо обчислити струм через R1 за законом Ома:

Ми також знаємо, що напруга в R1 дорівнює 1 В. Якщо ми використовуємо землю в якості нашого посилання, то як 1В у верхній частині резистора стає 0В у нижній частині резистора? Якщо ми можемо приклеїти зонд десь посередині R1, нам слід виміряти напругу десь між 1 В і 0 В, правда?

Резистор з щупом, по якому ми можемо переміщатися по ньому ... звучить як потенціометр, правда?

^{моделювати цю схему}

Регулюючи ручку на потенціометрі, ми можемо виміряти будь-яку напругу між 0 В і 1 В.

А що робити, якщо замість горщика ми використовуємо два дискретні резистори?

^{моделювати цю схему}

Це по суті те саме, за винятком того, що ми не можемо переміщати склоочисник на потенціометрі: він застряг у положенні 3/4 зверху. Якщо ми отримаємо 1 В вгорі і 0 В внизу, то на 3/4-й дорозі вгору слід очікувати, що ми побачимо 3/4-ту напругу, або 0,75 В.

Ми створили резистивний дільник напруги . Його поведінка формально описується рівнянням:

А що робити, якщо у нас був резистор із опором, який змінювався частотою? Ми могли б зробити деякі акуратні речі. Ось що таке конденсатори.

На низькій частоті (найнижча частота - постійний) конденсатор виглядає як великий резистор (нескінченний в постійному струмі). На більш високих частотах конденсатор виглядає як менший резистор. На нескінченній частоті конденсатор взагалі має опір: він схожий на провід.

Тому:

^{моделювати цю схему}

Для високих частот (праворуч угорі) конденсатор виглядає як невеликий резистор. R3 набагато менший, ніж R2, тому ми вимірюємо тут дуже малу напругу. Можна сказати, що вхід був значно послаблений.

Для низьких частот (праворуч знизу) конденсатор виглядає як великий резистор. R5 набагато більший, ніж R4, тому тут ми будемо вимірювати дуже велику напругу, майже всю вхідну напругу, тобто вхідна напруга була ослаблена дуже мало.

Тож високі частоти ослаблені, а низькі - ні. Звучить як фільтр низьких частот.

І якщо ми обміняємо місця конденсатора та резистора, ефект буде зворотним, і у нас є фільтр високої частоти.

Однак конденсатори насправді не є резисторами. Однак вони є імпедансами . Імпеданс конденсатора:

Де:

• $C$ - ємність, у фарадах
• $f$ - частота, в герцах
• $j$ - уявна одиниця ,$\sqrt{-1}$

Зауважте, що, оскільки знаходиться в знаменнику, імпеданс зменшується зі збільшенням частоти.$f$

Опори - це складні числа , оскільки вони містять . Якщо ви знаєте, як працюють арифметичні операції на складні числа, то ви все ще можете використовувати рівняння дільника напруги, за винятком того, що ми будемо використовувати замість щоб запропонувати використовувати опори замість простих опорів:Z $j$$Z$$R$

І з цього ви можете обчислити поведінку будь-якого ланцюга RC, і багато іншого.

Я думаю, що частина відповідей - це занадто складні речі. Єдине, що physicsвам потрібно знати, це те, що "опір" конденсатора йде навпаки за частотою, і відома формула 3 дБ: Отже, припускаючи, що ви знайомі з тими, давайте розглянемо це так.

Фільтр низьких частот

Тож вам не подобається R, так? Ну, скажімо, резистора немає ...

На жаль, ми не можемо! Існує завжди деякий опір. Ви не уявляєте собі, що відбувається без цього. Дріт матиме мільйони або мікро-оми, але все ж є певний опір. Чим вона менша, тим далі ви отримуєте 3-дБ точку, відповідно до нашої зручної формули 3-дБ - і тим менше "низький прохід" стає. Додавання дискретного резистора дозволяє вам обрати 3-дБ точку, замість того, щоб вона визначалася для вас невеликим опором на провід або слід, який більшу частину часу ви не знаєте (і навіть не можете виміряти!).

Фільтр високих частот

Ось, ми можемо уявити життя без Р. Одного разу вночі ви вступили в суперечку з цим, і в розпалі люті ви вивели його. Тож скажімо, що вона відсутня.

Але тепер подивіться, що у нас є; конденсатор - це просто великий, німий резистор, опір якого, як відомо, змінюється обернено від частоти.

Це все ще фільтр в тому сенсі, що він зменшить напруги певних частот. Звичайно, він перекриє постійний струм; в цьому сенсі це "низький прохід". Але зараз це жахливо! Чому?

Як я вже казав, для низьких частот це просто "великий" резистор; залежно від того, який струм ви тягнете, це означає, що низькі частоти будуть дещо послаблені: як ви знаєте, чим більше струм ви перетягуєте на опір, тим більше напруга падає на нього.

Але, як і у випадку з фільтром із низькою прохідністю, коли ви видаляли R, ваша схема тепер залежить від того, чим ви зазвичай не керуєте: струму. Якщо цей фільтр підключається до великого імпедансного навантаження (тобто мегаом), буде виведено дуже мало струму; конденсатор не знизить великої напруги для більшості частот, і тому він, можливо, не буде там. Ви хочете мати можливість поставити цей фільтр де завгодно, щоб він працював певним чином.

Давайте розглянемо деякі симуляції. Скажімо, у вас є шафа 1uF, а ваше навантаження становить 1 к:

(Ігноруйте фазовий сюжет, оскільки це не має значення для цієї публікації). Гаразд, у нас відкат починається близько 200 Гц. Гадаю, це гаразд, якщо ви цього хочете. Але що відбувається, коли резистор змінюється? Тобто, що відбувається, коли ваша схема хоче різного струму?

Добро! Наша точка 3dB зараз становить близько 1 Гц. Тож наш «фільтр» рухається всюди, коли щось у ланцюзі хоче, щоб струм мінявся! Це абсолютно непередбачувано.

Таким чином, ви вносите поправки з резистором, і ви ставите його назад, і він фіксує ваш фільтр за вас.

Зачекайте, як R фіксує ваш високочастотний фільтр, запитаєте ви? Ну, а з ним і конденсатор, він діє як дільник напруги! Якщо він досить жорсткий - тобто, якщо його вихідний опір значно нижчий, ніж вхідний опір, керуючи рештою ланцюга - він ізолює ваш фільтр від змін у поточному розіграші.

Я знаю, що ви вже отримали багато відповідей. Дозвольте спробувати по-своєму.

Що я маю розробити - це фільтр. Як низький, так і високопрохідний. У мене є лише конденсатор.

Розглянемо першу реалізацію, де всі компоненти ідеальні.

Коли Vout вимірюється за допомогою ідеального осцилографа, ми отримаємо Vout = Vin.

Тож ця схема не може працювати як будь-який фільтр.

Враховуючи другу реалізацію,

Тут немає струму через C, а отже, і тут Vout є Vin.

Тож другий контур також не може працювати як фільтр.

Тож не можна реалізувати фільтр лише з конденсатором (принаймні в ідеальному випадку).

Тепер підійдіть до вашої ментальної моделі, як ви сказали, що "Струм буде продовжувати текти, поки конденсатор повністю не заряджений".

Але ви коли-небудь думали про те, скільки часу знадобиться конденсатору, щоб повністю зарядитись?

Час зарядки конденсатора визначається значенням ємності С і струмом, що проходить через нього (який можна керувати, розміщуючи резистор відповідного значення послідовно із С).

⇒t=V×

Словом, час зарядки визначається продуктом RC.

Тепер, розміщуючи кінцевий опір послідовно з C, ми можемо контролювати час, витрачений конденсатором для повного зарядження. Отже, при серійному опорі R, перша ланцюг може діяти як фільтр низьких частот, а друга ланцюг може діяти як фільтр високих частот, як показано у вашому запитанні.

Якщо R = 0 (коротке замикання), то конденсатор заряджається миттєво, і він діє як відкрита схема для кожної частоти. Саме це сталося в першому ланцюзі.

Якщо R = нескінченність (відкрита схема), то конденсатор ніколи не починає заряджатися або через конденсатор не протікає струм. І це відбувається у другому ланцюзі.

Забудьте про ідею " проникнення влади "; потужність є продуктом струму і напруги, і тип програм, де ви побачите, що ця конфігурація компонентів не має нічого спільного з передачею живлення.

У простому ланцюзі змінного струму (почнемо тут хоча б) конденсатор має характеристику, яку називають реактивністю . Реакційність по суті є залежністю між ємністю та частотою залученого сигналу. Він розраховується за сумнозвісною формулою 1 / 2πfC, де f - частота в герцах, а C - ємність у Фарада, і вимірюється в Омах. По суті конденсатор є резистором, що залежить від частоти.

Для реагуючих компонентів, тобто кришок та індукторів, частотний опір часто називають імпедансом . Ви часто знайдете схеми чи пристрої з "вхідним опором", а не опором, маючи на увазі, що він може змінюватись залежно від частоти вхідного сигналу, але, як правило, повинен бути рівним (і) на діапазоні частот, для яких призначений ланцюг / пристрій.

Назад до загадкового включення резистора; Подумайте про свій попередній коментар про те, що шапочка є резистором, керованим частотою. Це означає, що для заданої частоти у вас зараз два резистори, що утворюють потенціал. Якщо ви знаєте, R і C, ви можете побудувати графік Vout проти частоти.

Найбільш поширене місце, де ви знайдете ці фільтри, - це схеми обробки базових / пасивних сигналів. Можна було б очікувати, що на вході в операційний підсилювач з'явиться високочастотна конфігурація (для економії посилення неприємних низьких частот). Операційні підсилювачі виграють від МАСИВНОГО вхідного опору - як правило, терраомів - тому ви не можете сказати, що паралельний резистор сифонує від струму, тому що це точно мета: майже жоден струм не закінчиться в підсилювачі, тому кришка в серії сама по собі буде марною.

Так, речі дещо змінюються, коли ви переходите на поточні підсилювачі, але це справді зовсім інша тема. Транзисторні підсилювачі знаходяться у власній лізі, і трохи поза цим питанням.

Однак, для отримання додаткової інформації є ситуації, коли влада єпередається через конфігурацію резистора / паралельного конденсатора. Переможець цієї категорії, як випливає з назви, - лінії електропередач (що проводять електроенергію по всій країні тощо). Аналіз лінії електропередачі проводиться за допомогою моделювання лінії електропередач у вигляді послідовного опору плюс паралельного ковпачка та індуктора, що представляє опір мідного дроту, паразитичну ємність між мідним провідником та його зовнішньою "землею" оболонкою та напругою, викликаною зовнішньою факторів, відповідно. У такому випадку ці складові являють собою недоліки реального світу, тому сила справді втрачається. Модель згубленої передачі (назва може змінюватись) буде використовувати цю схему LRC на основі «за одиницю відстані», таким чином, що кілька цих ланцюгів зібрані одна за одною, щоб представляти певну лінію електропередачі.

Резистор зроблений для управління струмом. Ви, здається, забули, що напруга в конденсаторі не може змінитися миттєво, це результат негативних зарядів, що накопичуються на одній пластині і залишають іншу, нарешті, в результаті створюється електричне поле, еквівалентне його напрузі. Якщо ця напруга не може змінитися миттєво, і ви застосуєте різну напругу по ній, дротам потрібно знизити цю різницю напруги і їх опір невеликий, що призведе до масованого потоку струму (U = RI). В основному нічого не сповільнюється, окрім електронів. Неконтрольований дуже високий струм зарядить конденсатор в найкоротші терміни, якщо він не пошкодить його, що робить фільтр марним, оскільки він повинен поглинати та подавати струм у міру необхідності.

Іноді бажана висока реактивність, наприклад , для роз'єднання конденсаторів, які не мають обмежувальних резисторів, але не мають фільтрів.

Зауважте, що якщо ви постачаєте струм , вам не потрібен резистор, що обмежує струм, проте вам потрібен обмежувач напруги, оскільки напруга конденсатора буде лінійно збільшуватися і в кінцевому підсумку пройде повз напругу пробою. Але це все одно не фільтр; Ви б використовували індуктор для фільтрування струму.

У високочастотному фільтрі / крайовому детекторі (перший ланцюг) резистор знаходиться там, щоб утворювати дільник напруги з конденсатором. В основному конденсатори діють як залежні від частоти резистори (вони також зміщують сигнали фази, але давайте цей слайд). Резистор є там, щоб створити напругу, яка залежить від частоти, не проводячи струму: на високих частотах опір конденсатора зменшиться, і ви отримаєте більше входу (і навпаки). Тож без цього резистора, якщо не буде проведено струм, вхід буде відображатися на виході (відсутність падіння напруги).

У фільтрі низьких частот резистор також є для формування дільника напруги, за винятком того, що цього разу напруга, що представляє інтерес, полягає в тому, що поперек конденсатора ("зміцнюється з часом" => низький прохід), а не зображення струму (" слабшає з часом "=> високий прохід). Якщо ви коротко замикаєте резистор, конденсатор буде реагувати занадто швидко і буде марний як фільтр, як я вже згадував на початку цього поста.

Чудове запитання.

Мені здається, що якщо пропустити змінний струм через конденсатор, станеться одна з двох речей. Якщо час повністю зарядити конденсатор більше, ніж період хвилі, конденсатор витратить більшу частину часу повністю зарядженим, а значить, більша частина струму буде заблокована. Але якщо період хвилі буде коротшим, конденсатор ніколи не досягне повністю зарядженого стану, і більша частина струму пройде.

Я погоджуюся з частиною цього аналізу. Якщо ви покладете струм в конденсатор, ви можете зрозуміти напругу на ньому досить легко, використовуючи

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

Однак тоді ви починаєте говорити про конденсатор, який "повністю заряджений". При якій напрузі конденсатор повністю заряджений? Є напруга, де конденсатор може розпастись, але я не думаю, що це ви думаєте.

Це взагалі не має сенсу. Звідки ця течія? Зазвичай, простіше працювати з напругами - у мене набагато простіший час прикладання синусоїдальної напруги до конденсатора, ніж синусоїдальний струм.

Отже, ось моя інтуїція:

• Струм, що проходить через резистор, - .$I = \frac{V}{R}$
• Струм, який проходить через конденсатор, - .$I = C\frac{dV}{dt}$
• На низьких частотах невеликий, тому через конденсатор не надто багато струму; оскільки низький струм, напруга в резисторі мало, а більша частина напруги - через конденсатор.$\frac{dV}{dt}$
• На високих частотах великий, тому конденсатор може пропускати стільки струму, скільки хоче; резистор є обмежуючим фактором для струму в ланцюзі, тому велика частина падіння напруги відбувається через нього.$\frac{dV}{dt}$
• На середніх частотах відбувається перехід від випадку низької частоти до випадку високої частоти. Це відбувається навколо .$f = \frac{1}{2\pi RC}$
• Без резистора ви не можете сказати, куди переходять низькі та високі частоти.

PS: Ви маєте рацію щодо "блокування живлення" - якщо ви хочете перенести струм, що протікає через цей фільтр, в щось інше далі за лінією, воно поводиться інакше.

Для корпусу фільтра низьких частот: резистор є для обмеження струму від джерела вхідної напруги. Теоретично використовуються ідеальні компоненти, тому це джерело напруги може подавати нескінченний струм. Якщо ми виймаємо резистор, фільтрація взагалі не буде, конденсатор заряджається миттєво на введення волагу (оскільки може подаватися будь-який струм, необхідний для відповідності швидкості зміни напруги), незалежно від сигналу частоти. Ось тут і грає опір. При будь-якому ненульовому значенні напруга конденсатора починає відставати від входу, і таким чином створюється ефект фільтрації. І якщо ідеальне джерело струму підключено до низькочастотного RC-фільтра, R насправді МОЖЕТ бути вийманим, оскільки це не впливає на струм, що протікає в.

Якщо ви намагаєтеся провести постійний струм через конденсатор, ви просто заряджаєте дві пластини. Струм буде продовжувати текти, поки конденсатор повністю не заряджений, і в цей момент подальший струм не зможе протікати.

Резистор відповідає на питання "скільки струму?", А отже, на питання, скільки часу струм буде продовжувати текти.

У будь-якому випадку "струм буде продовжувати текти, поки конденсатор повністю не заряджений" вводить в оману. Якщо ми говоримо про «постійний струм», струм буде продовжувати текти, поки конденсатор не подасть свою відставку. Для електролітичного конденсатора це може бути дивно смердючим.

Зараз зазвичай у нас немає ідеального джерела струму. Частіше є джерело напруги та резистор (натяк), і струм через резистор зменшиться, коли напруга в конденсаторі наближається до напруги з іншого боку резистора. Співвідношення між цією різницею напруги та струмом зарядки визначається резистором.

Якщо застосувати СУЧАСНИЙ, резистор нічого не робить, і напруга на ковпачку лінійно зросте до нескінченності. Однак якщо застосувати ВОДУ, то резистор буде "протистояти" потоку струму і генерувати протилежні перепади напруги. Конденсатор бачить лише частину напруги і те, який струм пропускає резистор. Коли заглушка заряджається, напруга на ковпачку збільшується, а резистор пропускає все менше і менше струму наскрізь. Напруга на резисторі буде асимптотично наближатися до нуля.

Конденсатор не матиме навантаження, фактично пройде довільно низьких частот, оскільки не буде поточного шляху для зарядки або розряду.

Якщо час повністю зарядити конденсатор більше, ніж період хвилі,

$R \cdot C$

Якщо ви виймаєте резистор з першого ланцюга і нічого не маєте у Vout, то у вас немає ланцюга - немає круглої петлі, яка може протікати струм. Насправді, якщо ви поставите скажімо метр або аудіовхід, то він буде схожий на резистор декількох мегаом. Струм тече через конденсатор, через лічильник і назад до негативної рейки. Поставлення конкретного резистора туди дає вам прогнозований опір з розумним розміром, з яким можна обчислити. Він не перенаправляє потужність - адже за законом Ома він розвиває напругу через нього пропорційно потоку змінного струму.

В іншому прикладі резистор серії є, інакше Vout завжди дорівнював би Він; він затримує зарядку конденсатора до певної постійної часу.

Індуктор сам по собі називається "дроселем" і справді є ефективним фільтром низьких частот. Це ніколи не самостійно, завжди є кілька пікофарадів ємності дроту.

(Ваше запитання недбало поєднує напругу, струм та потужність, що може вас бентежити)

Якщо у вашому ланцюзі немає реального або неявного резистора, ви керуєте конденсатором або з ідеальним джерелом напруги, або з ідеальним джерелом струму. Ставити резистор послідовно з ідеальним джерелом струму безглуздо, тому єдиний цікавий випадок - той, який має ідеальне джерело напруги.

$d/dt U * C$

Однак звичайне призначення елемента RC - це не як диференціатор, а як елемент затримки. Поставлення резистора послідовно обмежить струм і тим самим зупинить конденсатор негайно відстежувати напругу.

@MathematicalOrchid, дякую за чудове запитання та інтуїтивний спосіб міркувань. Я захоплююсь вами, тому що я сам завжди намагався відповісти на ці питання таким чином. Я поділюсь лише кількома думками, які б додали щось нове до вже сказаного.

Дійсно, у випадку диференціальної схеми CR нижче, резистор можна опустити, якщо замінити його самим навантаженням ... але навантаження має бути низькоопірним. Це можливо тут, оскільки навантаження послідовно підключається до конденсатора.

У випадку для інтегральної схеми RC нижче, її не можна опустити, оскільки навантаження з'єднано паралельно конденсатору. Тоді яка роль резистора в цій компонуванні?

Конденсатор - це свого роду «контейнер», який повинен «заповнюватися» «рідиною»; тому його вхідна кількість є потокоподібним (струмовим) ... а його вихідна кількість - тисковим (напруга) ... це пристрій із вхідним струмом та вихідним напругою ... ідеальний (лінійний через час) інтегратор. .. інтегратор струму до напруги . Ви повинні загнати ("заповнити") його джерелом струму ... але у вас є джерело напруги. Тож вам доведеться перетворити напругу в струм ... і це роль резистора ... він виступає як перетворювач напруги в струм ...

Якщо ви поєднуєте джерело вхідної напруги та резистор, ви можете вважати це поєднання простим (недосконалим) джерелом струму, що приводить в рух інтегратор струму.

Я створив багато розповідей про ці схеми (деякі з них - анімовані). Ось декілька з них; можливо, вони можуть допомогти вашому інтуїтивному розумінню:

Як зробити ідеального інтегратора RC - Wikibooks

Класна вправа - мої учні, 2004 р

RC-інтегратор Op-amp - circuit-fantasia.com (схематичні історії на дошці)

Генератор пандусів - схеми історії на дошці

Чому в конденсаторі є зсув фази між струмом і напругою - Вікіпедія

Створення інтегратора з інвертуванням підсилювача - флеш-анімаційна історія

Зробимо простіший, ефективніший підхід ...

Але спочатку:

Що, до біса, той резистор робить там? Безумовно, все, що робиться, це коротке замикання всієї потужності, так що жоден струм взагалі не доходить до іншої сторони.

У двох основних пунктах це неправильно:

• Замикання означає прийняття двох точок того ж напруги (по відношенню до землі), що явно не той випадок: Припустимо , що значення цього резистора не дорівнює нулю, то напруга через резистор не дорівнює нулю .. якщо струм через резистор є. Оскільки напруга на резисторі V = R * i. Якщо одна з двох дорівнює нулю, то напруга дорівнює нулю.

• Навіть якби це було коротке замикання, все одно був би струм (але напруги немає, оскільки напруга на "короткий / провідний" дорівнює нулю. Отже, V = R * i. Припустимо, що це коротке (R = 0), там може бути струм, що протікає, і напруга все одно буде нульовою ...

Тепер ...

Дозвольте мені задати вам питання .. У першому ланцюзі (якщо R не дорівнює нулю), що зробить напругу нульовою? Ну, струму немає.

І якщо припустити, що ви подаєте напругу на вході (зліва), чому б не було струму?

Тому що конденсатор перешкоджає протіканню струму.

І в якому випадку конденсатор зробив би це? У якому випадку будь-який компонент запобігає протіканню струму?

Відповідь: Коли компонент має імпеданс нескінченності.

Дивіться: V = Z * I .. Отже, I = V / Z, правда?

Отже, якщо Z = нескінченність, то у вас є нульовий струм ... Іншими словами, ваш компонент стає еквівалентним відкритим комутатором ..

Тепер: коли конденсатор так поводиться? Іншими словами, коли опір нескінченності капітана? Ну Zc = 1 / (jwC) ..

Припустимо, що C не дорівнює нулю. Це залишає омега = 0 ... Іншими словами, те, що ви називаєте "DC". Частота нульова.

Отже, давайте назвемо коефіцієнт "посилення" між напругою на виході та входом.

G = Voutput / Vinput ..

Коли омега = 0, конденсатор поводиться як розімкнутий ланцюг, тобто ваш струм навіть не "встигає" на ваш резистор, тобто волат через R (який є Voutput) дорівнює 0.

Що означає G = 0 / Vinput = 0.

Гаразд .. Ми бачили випадок для омеги = 0 ..

А як щодо омеги = нескінченності?

Ну, тоді конденсатор поводиться як замкнутий вимикач .. Що означає: Vinput = R * I = Voutput.

Що означає G = 1.

Отже .. Коефіцієнт посилення нашої схеми становить 0 на низьких частотах і 1 на високих частотах ... Іншими словами, він дозволяє пропускати високі частоти і блокує низькі частоти. Іншими словами: Фільтр високих частот.

Чи можемо ми зробити свій другий ланцюг?

Omega -> 0 ===> Конденсатор - це розімкнутий контур (видаліть його зі схеми). Все, що вам залишається, - Vout = Vin. Отже, виграйте G = 1.

Омега -> Нескінченність ==> Конденсатор - це коротке замикання, а Vout = 0, тому G = 0.

Іншими словами, ця схема дозволяє пропускати сигнали низьких частот і блокує високочастотні сигнали ..

Це фільтр низьких частот ..

Деякі зауваження:

Я пропоную вам спочатку добре зрозуміти основи. Дійсно зрозуміти, як кожен з цих компонентів працює індивідуально.

Глава 1 (Основи) мистецтва електроніки пояснила б це. Є також безкоштовні книги Тоні Куфальдта "Уроки електричних ланцюгів".

Я не можу наголосити на важливості основ: Якщо ти пропустиш, ти отримаєш знання, схожі на швейцарський сир, із роззявленими отворами і ти пізніше будеш боротися. Ви будуватимете на хитких основах і неминуче не зможете обмотати голову навколо порівняно складніших речей.