Що означає "стрибок конденсатора вгору і вниз" і яку роботу він виконує?

Під час вивчення конденсаторів я зіткнувся з поясненням про "стрибки вгору і вниз, коли конденсатор розділяє дві ступені". З кількох статей тут я зрозумів, що конденсатори блокують постійний струм, коли він повністю заряджений, і що ідея «зарядки та розрядки» конденсатора.

" Ця сторінка " пояснює
1. Якщо конденсатор має від'ємний провід, підключений до шини 0 В, він заряджатиметься і розряджається
2. Якщо конденсатор НЕ підключений безпосередньо до 0V-рейкової шини, він підскочить і вниз.

і з наступною цифрою, говорить

конденсатор "впаде", а напруга на від'ємному відведенні може фактично опуститися нижче 0V

де я повністю втратив розуміння.

шапка для стрибків http://www.talkingelectronics.com/projects/Capacitor%20-%20How%20A%20Capacitor%20Works/images/Cap-TwoStages-Anim.gif

(див. "4. Конденсатор розділяє два етапи" на " пов'язаній сторінці ".)

Сторінки це пояснюють

Знаючи, скільки конденсатор підскакує вгору-вниз, ви можете "побачити", як працює схема. і ось прийшли мої запитання.

1. Я не можу зрозуміти різницю між "зарядкою / розрядом" та "стрибком вгору / вниз". Я подумав, що хоча він безпосередньо не підключений до 0В-рейки, все ж залежно від його опорної напруги, він може бути заряджений і розряджений. Яка різниця в цих двох виразах, щоб осягнути їх значення?
2. Що відбувається, коли конденсатор стрибає вгору і вниз?
3. Як я можу обчислити суму "стрибків"?

Те, що автор описує у цій схемі, це те, що якщо напруга в лівій частині конденсатора раптом зміниться рівень, напруга на правій стороні зміниться на стільки ж.

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

Малюнок 1. Квадратна хвиля, що пройшла через конденсатор. (Вибачте, будь ласка, стрілки як криві розряду RC.)

З схемою, показаною вище:

• Спочатку "A" є високим, а "B" - 0 В.
• Коли Q1 увімкнено, "A" витягується ("стрибає" в авторській мові) до 0 В.
• У момент перемикання напруга через C1 дорівнює V +, тому, коли значення "A" низько витягнуте, "B" також знижується. тобто обидві сторони "стрибають" разом, оскільки жодна сторона не заземлена.

У випадку конденсатора фільтра одна сторона зазвичай заземлена, тому такого ефекту не спостерігається.

Мені здається корисним при аналізі схем думати про дію конденсатора таким чином. Я з'ясовую, яка напруга в стаціонарному стані знаходиться поперек конденсатора і що буде з правою стороною, коли ліва сторона раптово змінить напругу.

Моделі хвиль моделювання

^{моделювати цю схему}

Малюнок 2. Схематичне тестування.

Малюнок 3. 500 Гц, 1 мкФ, 100 кОм.

На малюнку 3 показано, що відбувається, коли конденсатор подає навантаження високого опору.

• На першому висхідному краї вводу вихід "підскакує" вгору. Однак R1 починає розряджати правий бік, і наприкінці цього півциклу напруга трохи знизилася.
• На першому падаючому краї вхід падає на 1 В, а також і вихід. Оскільки початкова точка становить приблизно +0,9 В, вихід падає до -0,1 В.
• Цей процес триває і через деякий час форма хвилі осідає в центрі навколо нульової напруги.

Малюнок 4. 500 Гц, 1 мкФ, 1 кОм.

• Зниження R1 до 1 кОм призводить до більш вираженого ефекту, оскільки конденсатор швидше розряджається і заряджається. Зауважте, як форма хвилі осіла через кілька циклів.

Малюнок 5. 500 Гц, 1 мкФ, 100 Ом.

• На малюнку 5 R1 було зменшено до 100 Ом, і ми можемо побачити, що вихідна хвиля стала набагато більшою. Ми також можемо побачити, що він більше не досягає рівня +1 V, оскільки резистор навантаження такий низький.

Це пояснення навмисно нематематичне і покликане дати вам уявну картину того, що насправді відбувається. Якщо ви вивчите математику ще раз і з'ясуєте, де протікає струм, ви повинні мати можливість зрозуміти, як це працює.

Моделювання

У лінійній технології (виробник мікросхем) є безкоштовний тренажер LT Spice . Рекомендую спробувати це, щоб допомогти в навчанні та розумінні.

Забути про це. Рухайся. Автор цього веб-сайту, здається, бореться з тим, яким є сам конденсатор. Він сформував маленькі психічні суті, намагаючись демістифікувати собі ці конденсаторні речі, подібно до того, як ранні люди створювали різні міфи для пояснення речей, які вони теж не розуміли. Потім він намагається пояснити вам таємничого звіра, використовуючи його особисті міфи. Це не добре працює. Як я вже сказав, забудь про це і рухайся далі.

Я думаю, що його бачення "стрибків навколо" насправді має на увазі загальну напругу в режимі, наприклад, коли використовується для передачі сигналу, який для нього відрізняється, ніж коли використовується для згладжування живлення. Не зациклюйтеся на персональній міфології цього хлопця.

Я думаю, що автор хоче візуалізувати - це з’єднання двох вузлів у ланцюзі конденсатором.

Для зміни напруги на конденсаторі необхідний струм через конденсатор. Якщо конденсатор великий або струм малий, зміна напруги буде повільною.

У цьому випадку, якщо напруга одного з вузлів зміниться, конденсатор буде виконувати роль джерела напруги, і те саме зміна можна побачити на другому вузлі.

Ситуація, яку, напевно, уявляє автор, - це раптове падіння напруги на одному клемі конденсатора, яке може підштовхнути інше нижче 0В.

Я все ще намагаюся обернути голову навколо конденсаторів, але якщо моє напіврозуміння стоїть на шляху, то, можливо, я можу допомогти комусь у тому ж човні.

Основна угода з конденсаторами полягає в тому, що вони торгують струмом для напруги: струм спочатку може протікати "через" конденсатор (насправді справа в зборі заряду на одній пластині і відсуванні заряду від іншої пластини), але струм відпадає як заряд збирається на пластинах, і врешті-решт у вас залишається перепад напруги, але без струму. Ось тоді конденсатор повністю заряджений. Наприклад, скажімо, у вас є конденсатор, що з'єднує два контури, один у точці 5В, а другий у точці 2В. Це означає, що коли конденсатор повністю заряджений, заряд на пластинах конденсатора становить падіння 3В через конденсатор.

Я думаю - думаю - стрибки - це з цього приводу. Скажімо, що перша схема швидко рухається від 5В до 10В. Напруга в конденсаторі все ще -3 В, тому інша сторона конденсатора також збільшується з 2 В до 7 В, як мінімум, спочатку. Параметри вашого ланцюга можуть призвести до того, що заряд на тарілках буде витікати або виходити і змінювати напругу по конденсатору, тому 5В «стрибок» може бути дуже тимчасовим. Можливо, вийде, що другий ланцюг поступово відводить свою сторону конденсатора назад до рівня 2В, тож коли справи знову впорядковуються, у нас падіння напруги становить 8В. І тоді я припускаю, що напруга в першому ланцюзі може раптово знизитися до 5В, посилаючи напругу праворуч до -3В, поки все знову не вщухне.

Це звучить як шалений результат, але ви знаєте, що це ідеально пояснює? Стабільний мультивібратор. Однією з особливостей стійкого мультивібратора є те, що коли один транзистор нарешті проводить, він кидає велику негативну напругу на базу другого транзистора, і єдиний спосіб, який я зміг зрозуміти, це через те, що я описав вище. Це все ще є контрінтуїтивним, як усе, що бідує для мене, але я намагаюся з цим погодитися.

Мені здається корисним думати про конденсатор зв'язку як спосіб виділення ступенів, щоб зміщення (постійного струму) однієї стадії не впливало на (DC) зміщення іншого, а також як на "коротке" для сигналів (змінного струму).
Якби конденсатор був справді коротким, повинно бути очевидним, що коли одна "сторона" короткої зміни, інша "сторона" також зміниться на стільки ж. Це означає, що якщо ліва частина конденсатора «стрибне» на + 1В, права також «стрибне» на стільки ж (+ 1В). Якщо лівий бік "опуститься" на -1v, правий - "-1v".