Я задал относительно простой вопрос . К сожалению, ответы вызывают гораздо больше вопросов! :-(
Кажется, я вообще не разбираюсь в RC-цепях. В частности, почему там есть буква R. Это кажется совершенно ненужным. Наверняка конденсатор делает всю работу? На кой черт вам нужен резистор?
Очевидно, моя ментальная модель того, как все это работает, в чем-то неверна. Итак, позвольте мне попытаться объяснить мою ментальную модель:
Если вы попытаетесь пропустить постоянный ток через конденсатор, вы просто зарядите две пластины. Ток будет продолжать течь до тех пор, пока конденсатор полностью не зарядится, после чего ток больше не может течь. В этот момент два конца провода могут быть даже не соединены.
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 конденсатор снова становится полностью заряженным, и дальше ток течь не может.
Мне кажется, что если пропустить через конденсатор переменный ток, произойдет одно из двух. Если период волны больше, чем время полной зарядки конденсатора, конденсатор большую часть времени будет 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 будет проходить через него.
Согласно этой логике, один конденсатор сам по себе является отличным фильтром верхних частот.
Итак... почему все настаивают на том, что у вас должен быть резистор , чтобы сделать работающий фильтр? Что мне не хватает?
Рассмотрим, например, эту схему из Википедии:
Что, черт возьми , этот резистор там делает? Конечно, все, что нужно сделать, это замкнуть накоротко всю мощность, так что ток вообще не достигнет другой стороны.
Далее рассмотрим это:
Это немного странно. Конденсатор параллельно? Ну... я полагаю, если вы считаете, что конденсатор блокирует постоянный ток и пропускает переменный, это будет означать, что на высоких частотах конденсатор закорачивает цепь, предотвращая прохождение энергии, в то время как на низких частотах конденсатор ведет себя так, как будто он не там. Так что это будет фильтр нижних частот. Все еще не объясняет случайный резистор, бесполезно блокирующий почти всю мощность на этой шине ...
Очевидно, что люди, которые на самом деле разрабатывают этот материал, знают что-то, чего не знаю я! Кто-нибудь может просветить меня? Я попробовал статью в Википедии о RC-цепях, но там говорится только о куче вещей, связанных с преобразованием Лапласа. Это здорово, что вы можете это сделать, я пытаюсь понять основную физику. И провал!
(Аргументы, подобные приведенным выше, предполагают, что катушка индуктивности сама по себе должна быть хорошим фильтром нижних частот — но опять же, вся литература, кажется, не согласна со мной. Я не знаю, заслуживает ли это отдельного вопроса или нет.)
Давайте попробуем этот стиль лестницы Витгенштейна .
Сначала рассмотрим это:
смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab
Мы можем рассчитать ток через R1 по закону Ома:
Мы также знаем, что напряжение на резисторе R1 равно 1 В. Если мы используем землю в качестве точки отсчета, то как 1 В в верхней части резистора становится 0 В в нижней части резистора? Если бы мы могли воткнуть щуп где-то в середине R1, мы должны были бы измерить напряжение где-то между 1 В и 0 В, верно?
Резистор с щупом, который мы можем перемещать по нему… звучит как потенциометр, верно?
Регулируя ручку на потенциометре, мы можем измерить любое напряжение в диапазоне от 0 В до 1 В.
А что, если вместо горшка использовать два дискретных резистора?
По сути, это то же самое, за исключением того, что мы не можем двигать дворник на потенциометре: он застрял в положении 3/4 сверху. Если мы получим 1 В вверху и 0 В внизу, то на 3/4 пути вверх мы должны ожидать 3/4 напряжения или 0,75 В.
Мы сделали резистивный делитель напряжения . Его поведение формально описывается уравнением:
А что, если бы у нас был резистор, сопротивление которого менялось бы в зависимости от частоты? Мы могли бы сделать некоторые аккуратные вещи. Вот что такое конденсаторы.
На низкой частоте (самая низкая частота при постоянном токе) конденсатор выглядит как большой резистор (бесконечный при постоянном токе). На более высоких частотах конденсатор выглядит как резистор меньшего размера. На бесконечной частоте конденсатор вообще должен иметь сопротивление: он похож на провод.
Так:
Для высоких частот (вверху справа) конденсатор выглядит как небольшой резистор. R3 намного меньше, чем R2, поэтому здесь мы будем измерять очень маленькое напряжение. Можно сказать, что вход сильно ослаблен.
Для низких частот (внизу справа) 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.
Так что высокие частоты затухают, а низкие нет. Похоже на фильтр нижних частот.
А если поменять местами конденсатор и резистор, то эффект будет обратным, и мы получим ФВЧ.
Однако конденсаторы на самом деле не являются резисторами. Тем не менее, они являются импедансами . Импеданс конденсатора равен:
Где:
Заметьте, потому что находится в знаменателе, импеданс уменьшается с увеличением частоты.
Импедансы являются комплексными числами , потому что они содержат . Если вы знаете, как работают арифметические операции с комплексными числами, вы все равно можете использовать уравнение делителя напряжения, за исключением того, что мы будем использовать вместо предложить использовать импедансы вместо простых сопротивлений:
Исходя из этого, вы можете рассчитать поведение любой RC-цепи и многое другое.
EMF creates voltage or voltage creates EMF
, потому что, честно говоря, ЭДС - это напряжение, и его можно рассматривать как таковое, а не ньютоновскую силу. Я заявил, что «сила» создает напряжение только по аналогии с «силой»; в системе аналогии с водой можно визуализировать давление (напряжение) как приложение силы (Н) к диаметру трубы (м ^ 2), что приводит к (Н / м ^ 2); по аналогии, существование силы, пытающейся переместить электроны с одной клеммы на другую, создает напряжение.Я думаю, что некоторые ответы слишком усложняют ситуацию. Единственное physics
, что вам действительно нужно знать, это то, что «сопротивление» конденсатора обратно пропорционально частоте, и знаменитая формула для 3 дБ:
Фильтр нижних частот
Так тебе не нравится R, а? Ну, скажем, резистора там нет...
Ой, мы не можем! Всегда есть какое-то сопротивление. Вы не можете себе представить, что происходит без него. У провода будут миллиомы или микроомы, но некоторое сопротивление все же есть. Чем он меньше, тем дальше ваша точка 3 дБ, согласно нашей удобной формуле 3 дБ, и тем менее «низкочастотным» она становится. Добавление дискретного резистора позволяет вам выбрать точку 3 дБ вместо того, чтобы определять ее по небольшому сопротивлению проводов или дорожек, которое в большинстве случаев вы не знаете (и даже не можете измерить!).
Фильтр верхних частот
Здесь мы можем представить себе жизнь без R. Однажды ночью вы поссорились с ним и в порыве ярости вытащили его. Теперь допустим, что его нет.
Но теперь посмотрите, что у нас есть; конденсатор — это просто большой тупой резистор, сопротивление которого, как вы знаете, обратно пропорционально частоте.
Это все еще фильтр в том смысле, что он будет ослаблять напряжения определенных частот. Конечно, это 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, какой ток вы тянете, это означает, что низкие частоты будут несколько ослаблены: как вы знаете, чем больше ток вы тянете через импеданс, тем больше на нем падает напряжение.
Но, как и в случае с фильтром нижних частот, когда вы удалили R, ваша схема теперь зависит от того, что вы обычно не контролируете: от тока. Если этот фильтр подключен к нагрузке с высоким импедансом (т. е. мегаомной), будет потребляться очень небольшой ток; конденсатор не будет сильно падать по напряжению для большинства частот, поэтому его может и не быть. Вы хотите иметь возможность разместить этот фильтр в любом месте и заставить его работать каким-то заранее определенным образом.
Давайте посмотрим на некоторые симуляции. Скажем, у вас есть крышка 1 мкФ, а ваша нагрузка составляет 1 кОм:
(Игнорируйте фазовый сюжет, так как он не имеет отношения к этому посту). Хорошо, у нас есть спад, начинающийся примерно с 200 Гц. Думаю, это нормально, если ты этого хочешь. Но что происходит, когда резистор меняется? То есть, что происходит, когда ваша схема требует другой величины тока?
Боже! Наша точка 3 дБ теперь составляет около 1 Гц. Таким образом, наш «фильтр» перемещается повсюду, когда что-то в вашей цепи требует изменения тока! Это совершенно непредсказуемо.
Итак, вы исправляете резистор, кладете его обратно, и он исправляет ваш фильтр за вас.
Подождите, как R исправляет ваш фильтр высоких частот, спросите вы? Ну а с ним и конденсатором он действует как делитель напряжения! Если он достаточно жесткий, то есть если его выходной импеданс намного ниже, чем входной импеданс остальной части вашей схемы, он изолирует ваш фильтр от изменений потребляемого тока.
Я знаю, что у вас уже есть много ответов. Позвольте мне попробовать мой собственный путь.
То, что я должен разработать, это фильтр. И низкочастотный, и высокочастотный. У меня только конденсатор.
Рассмотрим первую реализацию, где все компоненты идеальны.
Когда Vout измеряется с помощью идеального осциллографа, мы получаем Vout = Vin.
Так что эта схема не может работать как фильтр.
Учитывая вторую реализацию,
Здесь ток через C отсутствует, и, следовательно, здесь также Vout есть Vin.
Так что второй контур тоже не может работать как фильтр.
Таким образом, нельзя реализовать фильтр только с конденсатором (по крайней мере, в идеальном случае).
Теперь перейдем к вашей ментальной модели, как вы сказали, что «ток будет продолжать течь, пока конденсатор не будет полностью заряжен».
Но задумывались ли вы когда-нибудь о том, сколько времени потребуется для полной зарядки конденсатора?
Время зарядки конденсатора определяется значением емкости C и протекающим через него током (которым можно управлять, поместив резистор соответствующего номинала последовательно с C).
Короче говоря, время зарядки определяется продуктом RC.
Теперь, поместив конечное сопротивление последовательно с C, мы можем контролировать время, необходимое конденсатору для полной зарядки. Таким образом, с последовательным сопротивлением R первая цепь может действовать как фильтр нижних частот, а вторая цепь может действовать как фильтр верхних частот, как показано в вашем вопросе.
Если R = 0 (короткое замыкание), то конденсатор мгновенно заряжается и действует как разомкнутая цепь для каждой частоты. Именно это и произошло в первом круге.
Если R = бесконечность (разомкнутая цепь), то конденсатор никогда не начнет заряжаться или ток через конденсатор не течет. И это происходит во втором цикле.
Забудьте об идее « проникновения силы »; мощность — это произведение тока и напряжения, и приложения, в которых вы увидите такую конфигурацию компонентов, не имеют ничего общего с передачей мощности.
В простой цепи переменного тока (начнем хотя бы здесь) конденсатор имеет характеристику, называемую реактивным сопротивлением . Реактивное сопротивление - это, по сути, соотношение между емкостью и частотой задействованного сигнала. Он рассчитывается по печально известной формуле 1/2πfC, где f — частота в герцах , C — емкость в фарадах, а реактивное сопротивление измеряется в омах. По сути, конденсатор - это частотно-зависимый резистор.
Для реактивных компонентов, т. е. конденсаторов и катушек индуктивности, их частотно-зависимое сопротивление часто называют импедансом . Вы часто найдете схемы или устройства с «входным импедансом», а не с сопротивлением, подразумевая, что оно может варьироваться в зависимости от частоты входного сигнала, но обычно должно быть плоским в диапазоне частот, для которого предназначена схема/устройство.
Вернемся к загадочному включению резистора; вспомните мой предыдущий комментарий о том, что колпачок является частотно-регулируемым резистором. Это означает, что для данной частоты теперь у вас есть два резистора, образующих делитель потенциала. Если вы знаете R и C, вы можете построить график зависимости Vout от частоты.
Чаще всего эти фильтры можно найти в схемах базовой/пассивной обработки сигналов. Можно было бы ожидать увидеть конфигурацию верхних частот на входе операционного усилителя (чтобы не усиливать неприятные низкие частоты). Операционные усилители выигрывают от того, что имеют ОГРОМНЫЕ входные импедансы - обычно терраомы - поэтому вы не можете сказать, что параллельный резистор откачивает ток, потому что это точная цель: почти никакой ток не попадет в операционный усилитель, так что конденсатор последовательно сам по себе будет бесполезен.
Да, все немного меняется, когда вы переходите на современные усилители, но это совсем другая тема. Транзисторные усилители находятся в своей собственной лиге и немного вне этого вопроса.
Тем не менее, для получения дополнительной информации, существуют ситуации, когда питаниепередается через конфигурацию последовательного резистора/параллельного конденсатора. Победителем в этой категории, как следует из названия, являются линии электропередач (проводящие электроэнергию по всей стране и т. д.). Анализ линии электропередачи выполняется путем моделирования линии электропередачи как последовательного сопротивления плюс параллельная крышка и индуктор, представляя сопротивление медного провода, паразитную емкость между медным проводником и его внешней «заземляющей» оболочкой, а также напряжение, наведенное от внешнего источника. факторы соответственно. В таком случае эти компоненты представляют собой несовершенства реального мира, поэтому сила действительно теряется. Модель сосредоточенной передачи (название может варьироваться) будет использовать эту схему LRC на основе «на единицу расстояния», так что несколько из этих цепей объединяются вместе, одна за другой, для представления линии электропередач определенной длины.
Резистор сделан для контроля тока. Вы, кажется, забываете, что напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно, это результат накопления отрицательных зарядов на одной пластине и ухода с другой, что в конечном итоге приводит к созданию электрического поля, эквивалентного его напряжению. Если это напряжение не может измениться мгновенно, и вы прикладываете к нему другое напряжение, провода должны сбрасывать эту разницу напряжений, а их сопротивление крошечное, что приведет к протеканию огромного тока (U = RI). По сути, ничто не замедляет электроны, кроме проводов. Неконтролируемый очень высокий ток мгновенно зарядит конденсатор, если он не повредит его, что делает фильтр бесполезным, поскольку он должен поглощать и отдавать ток по мере необходимости.
Иногда требуется высокая реактивность , например, для развязывающих конденсаторов, не имеющих ограничительных резисторов, но не в фильтрах.
Обратите внимание, что если вы подаете ток , вам не нужен токоограничивающий резистор, однако вам нужен ограничитель напряжения, потому что напряжение на конденсаторе будет увеличиваться линейно и в конечном итоге превысит напряжение пробоя. Но это все равно не фильтр; вы бы использовали индуктор для фильтрации тока.
В фильтре верхних частот/детекторе фронта (первая схема) резистор образует делитель напряжения с конденсатором. Грубо говоря, конденсаторы действуют как частотно-зависимые резисторы (они также сдвигают сигналы по фазе, но давайте оставим это без внимания). Резистор предназначен для создания напряжения, зависящего от частоты, без потребления тока: на высоких частотах импеданс конденсатора будет уменьшаться, и вы получите больше входного сигнала (и наоборот). Таким образом, без этого резистора, если ток не потребляется, вход будет отражаться на выходе (без падения напряжения).
В фильтре нижних частот резистор также используется для формирования делителя напряжения, за исключением того, что на этот раз интерес представляет напряжение на конденсаторе («становится сильнее со временем» => фильтр нижних частот), а не изображение тока (« со временем становится слабее" => высокие частоты). Если вы замкнете резистор накоротко, конденсатор среагирует слишком быстро и будет бесполезен в качестве фильтра, как я уже упоминал в начале этого поста.
Отличный вопрос.
Мне кажется, что если пропустить через конденсатор переменный ток, произойдет одно из двух. Если время полной зарядки конденсатора больше, чем период волны, конденсатор большую часть времени будет 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 будет проходить через него.
Я согласен с частью этого анализа. Если вы подаете ток в конденсатор, вы можете довольно легко определить напряжение на нем, используя
Однако затем вы начинаете говорить о конденсаторе, который «полностью заряжен». При каком напряжении конденсатор полностью заряжен? Есть напряжение, при котором конденсатор может развалиться, но я не думаю, что это то, о чем вы думаете.
Это все равно не имеет смысла. Откуда этот ток? Обычно легче работать с напряжениями - мне гораздо проще подать синусоидальное напряжение на конденсатор, чем синусоидальный ток.
Итак, вот моя интуиция:
PS: вы правы насчет «блокировки питания» - если вы хотите передать ток, протекающий через этот фильтр, во что-то еще дальше по линии, он будет вести себя по-другому.
Для случая фильтра нижних частот: резистор предназначен для ограничения тока от источника входного напряжения. Теоретически используются идеальные компоненты, поэтому этот источник напряжения может обеспечивать бесконечный ток. Если мы уберем резистор, то фильтрации вообще не будет, конденсатор будет заряжаться до входного напряжения мгновенно (поскольку может быть подан любой ток, необходимый для соответствия скорости изменения напряжения), независимо от частоты сигнала. Вот где сопротивление вступает в игру. При любом ненулевом значении напряжение на конденсаторе начинает отставать от входного, и создается эффект фильтрации. И если идеальный источник тока подключен к низкочастотному RC-фильтру, резистор R МОЖЕТ быть удален, так как он не влияет на втекающий ток.
Если вы попытаетесь пропустить постоянный ток через конденсатор, вы просто зарядите две пластины. Ток будет продолжать течь до тех пор, пока конденсатор полностью не зарядится, после чего ток больше не может течь.
Резистор отвечает на вопрос «сколько тока?» и, следовательно, на вопрос, как долго будет течь ток.
В любом случае, «ток будет продолжать течь до тех пор, пока конденсатор полностью не зарядится» вводит в заблуждение. Если речь идет о «постоянном токе», то ток будет продолжать течь до тех пор, пока конденсатор не подаст в отставку. Для электролитического конденсатора это может быть удивительно вонючим.
Теперь обычно у нас нет идеального источника тока. Чаще используется источник напряжения и резистор (подсказка), и ток через резистор будет уменьшаться, пока напряжение на конденсаторе приближается к напряжению на другой стороне резистора. Соотношение между этой разностью напряжений и зарядным током определяется резистором.
Если вы подаете ТОК, то резистор ничего не делает, и напряжение на крышке будет линейно увеличиваться до бесконечности. Однако, если вы подадите НАПРЯЖЕНИЕ, то резистор будет «сопротивляться» потоку тока и создавать противоположное падение напряжения. Конденсатор увидит только часть напряжения и любой ток, который пропускает резистор. Когда крышка заряжается, напряжение на крышке увеличивается, и резистор пропускает все меньше и меньше тока. Напряжение на резисторе будет асимптотически приближаться к нулю.
Конденсатор без нагрузки фактически будет пропускать сколь угодно низкие частоты, поскольку не будет пути тока для зарядки или разрядки.
Если время полной зарядки конденсатора больше, чем период волны,
Но как долго это время? оказывается взять секунд для зарядки примерно до 2/3 (зарядка асимптотическая). Это называется постоянной времени RC .
Если вы вынете резистор из первой цепи и ничего не имеете на Vout, то у вас нет цепи - нет петли, по которой может течь ток. На самом деле, если вы поместите туда, скажем, метр или аудиовход, он будет выглядеть как резистор в несколько мегаом. Ток течет через конденсатор, через счетчик и обратно на отрицательную шину. Установка определенного резистора дает вам предсказуемое сопротивление разумного размера для расчета. Он не отводит мощность - фактически, по закону Ома, он создает напряжение, пропорциональное протекающему переменному току.
В другом примере присутствует последовательный резистор, иначе Vout всегда будет равен Vin; он задерживает зарядку конденсатора до определенной постоянной времени.
Катушка индуктивности сама по себе называется «дросселем» и действительно является эффективным фильтром нижних частот. Он никогда не бывает полностью сам по себе, всегда есть несколько пикофарад емкости проводов.
(Ваш вопрос небрежно объединяет напряжение, ток и мощность, что может сбить вас с толку)
Если в вашей цепи нет фактического или неявного резистора, вы управляете конденсатором либо с идеальным источником напряжения, либо с идеальным источником тока. Соединять резистор последовательно с идеальным источником тока бессмысленно, поэтому интересен только случай с идеальным источником напряжения.
Смысл идеального источника напряжения в том, что конденсатор будет следовать за напряжением немедленно. А это значит, что ток в конденсаторе будет . Скачок напряжения приведет к бесконечным скачкам тока.
Однако RC-элемент обычно используется не как дифференциатор, а как элемент задержки. Последовательное подключение резистора ограничит ток и, таким образом, не позволит конденсатору немедленно отслеживать напряжение.
@MathematicalOrchid, спасибо за прекрасный вопрос и интуитивный способ рассуждения. Я восхищаюсь вами, потому что сам всегда пытался ответить на эти вопросы таким образом. Поделюсь лишь несколькими мыслями, которые бы добавили что-то новое к уже сказанному.
Действительно, в случае дифференциальной схемы CR, приведенной ниже, резистор можно не использовать, если вы замените его самой нагрузкой... но нагрузка должна быть достаточно низкоомной. Здесь это возможно, так как нагрузка подключена последовательно к конденсатору.
В случае интегрирующей RC-цепи, приведенной ниже, ее нельзя исключить, поскольку нагрузка подключается параллельно конденсатору. Тогда какова роль резистора в этой схеме?
Конденсатор — это своего рода «контейнер», который должен быть «наполнен» «жидкостью»; поэтому его входная величина подобна потоку (ток) ... а его выходная величина подобна давлению (напряжение) ... это устройство с токовым входом и выходом напряжения ... идеальный (линейный во времени) интегратор. .. интегратор тока к напряжению . Вы должны управлять («заполнять») его источником тока... но у вас есть источник напряжения. Таким образом, вы должны преобразовать напряжение в ток... и это роль резистора... он действует как преобразователь напряжения в ток ...
Если вы комбинируете 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 - анимационные). Вот несколько из них; возможно, они могут помочь вашему интуитивному пониманию:
Как сделать идеальный радиоуправляемый интегратор — Викиучебник
Классное упражнение - мои ученики, 2004 г.
RC-интегратор операционного усилителя - Circuit-fantasia.com (Схемные истории на доске)
Генератор рампы - Схемы на доске
Почему существует фазовый сдвиг между током и напряжением в конденсаторе — страница обсуждения в Википедии
Сборка инвертирующего интегратора на операционном усилителе - Flash-анимация
Давайте сделаем более простой и эффективный подход...
Но сначала:
Что, черт возьми, этот резистор там делает? Конечно, все, что нужно сделать, это замкнуть накоротко всю мощность, так что ток вообще не достигнет другой стороны.
Это неверно в двух основных моментах:
Замыкание означает создание двух точек с одинаковым напряжением (по отношению к земле), что явно не так: если предположить, что значение резистора не равно нулю, напряжение на резисторе не равно нулю ... если только ток через резистор не равен нулю . Поскольку напряжение на резисторе равно V=R*i. Если один из двух равен нулю, то напряжение равно нулю.
Даже если бы это было короткое замыкание, все равно был бы ток (но не напряжение, поскольку напряжение на «коротком замыкании/проводе» равно нулю. Таким образом, V=R*i. Предполагая, что это короткое замыкание (R=0), может течь ток, а напряжение все равно было бы равно нулю...
В настоящее время...
Позвольте мне задать вам вопрос. В первой схеме (при условии, что R не равно нулю), что сделает напряжение равным нулю? Ну тока нет.
И если вы подаете напряжение на свой вход (слева от вас), почему не будет тока?
Потому что конденсатор препятствует протеканию тока.
И в каком случае конденсатор будет делать это? В каком случае любой компонент будет препятствовать протеканию тока?
Ответ: Когда компонент имеет импеданс бесконечности.
См.: V=Z*I.. Итак, I = V/Z, верно?
Итак, если Z = бесконечность, то у вас нулевой ток... Другими словами, ваш компонент становится эквивалентным открытому выключателю.
Теперь: когда конденсатор ведет себя таким образом? Другими словами, когда импеданс конденсатора равен бесконечности? Хорошо Zc=1/(jwC)..
Предполагая, что C не равен нулю. Остается омега = 0... Другими словами, то, что вы называете «DC». Нулевая частота.
Итак, давайте назовем «усилением» соотношение между напряжением на вашем выходе и входе.
G= Vвыход/Vвход..
Когда омега = 0, конденсатор ведет себя как разомкнутая цепь, то есть ваш ток даже не «доходит» до вашего резистора, а это означает, что напряжение на резисторе R (которое является выходным напряжением) равно 0..
Что означает G=0/Vinput=0.
Хорошо.. Мы видели случай для омега = 0..
Как насчет омега = бесконечность?
Тогда конденсатор ведет себя как замкнутый переключатель. Это означает: Vinput=R*I=Voutput.
Что означает G=1.
Итак... Коэффициент усиления нашей схемы равен 0 на низких частотах и 1 на высоких частотах... Другими словами, он пропускает высокие частоты и блокирует низкие... Другими словами: фильтр высоких частот.
Можем ли мы сделать наш второй круг?
Омега --> 0 ===> Конденсатор разомкнут (удалите его из схемы). Все, что у вас осталось, это Vout = Vin. Итак, получите G = 1.
Омега --> Бесконечность ==> Конденсатор - это короткое замыкание, и Vout = 0, поэтому G = 0.
Другими словами, эта схема пропускает сигналы низких частот и блокирует сигналы высоких частот.
Это фильтр нижних частот..
Некоторые замечания:
Я предлагаю вам сначала получить четкое представление об основах. На самом деле понять, как каждый из этих компонентов работает в отдельности.
Глава 1 (Основы) книги The Art of Electronics объясняет это. Есть также бесплатные книги Тони Купхалдта «Уроки электрических цепей».
Я не могу не подчеркнуть важность основ: если вы пропустите, вы получите знание, похожее на швейцарский сыр, с зияющими дырами, и позже вы будете бороться. Вы будете строить на шатком фундаменте и неизбежно не сможете понять относительно более сложные вещи.
Теоретически резистор не нужен. Если вы нарисуете обе схемы HPF и LPF только с конденсатором, вы получите эффект фильтрации. Причина, по которой фильтры добавляют резистор, заключается в том, чтобы контролировать частоту среза:
Евгений Ш.
Владимир Краверо
пользователь16222
Самуэль
Джон Д
Самуэль
Мистер Мистер
Фил Фрост
пользователь 20088
Фил Фрост
пользователь 20088
Санчизес
ахмед