Un condensatore è un filtro passa-alto o un filtro passa-banda?

Questo mi infastidisce da un po 'di tempo ... Un singolo condensatore, da solo, si comporta come un filtro passa-alto o un filtro passa-banda?

In un apparecchio radio a cristallo, si utilizza un singolo condensatore come elemento di sintonizzazione, per selezionare la frequenza radio che la radio riceverà. Ciò implica fortemente che un condensatore è un filtro passa-banda.

Ma leggendo Wikipedia, si suggerisce che un condensatore sia in realtà un filtro passa-alto a 1 polo.

Beh, ovviamente non può essere entrambi. Quindi che cos'è?

(Punti bonus per chiunque possa indicare una curva di risposta in frequenza effettiva.)

capacitor filter

— MathematicalOrchid
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Penso che nei set radio di cristallo si sintonizzi il condensatore di un serbatoio LC, il condensatore non è l'unico elemento.

— Samuel,

Sarebbe un passaggio basso se abbinassi il segnale a terra con il condensatore; sarebbe un passaggio alto se il condensatore fosse in serie con il segnale. Quindi immagino che con una combinazione dei due immagino che saresti in grado di creare un filtro passa-banda.

— Nick Williams,

Un condensatore ideale con un conduttore come ingresso e l'altro come uscita è un filtro passa-alto poiché la sua impedenza è

. Con

l'impedenza è

(ovvero circuito aperto = guadagno di 0). Come

l'impedenza va a 0 (ovvero corto circuito = guadagno di 1). Ma i condensatori reali non hanno questa risposta in frequenza ideale a causa dei parassiti .

Z_{C} = 1 / (j ω C)

$Z_C = 1/(j\omega C)$

ω = 0

$\omega = 0$

\infty

$\infty$

ω \to \infty

$\omega \to \infty$

— Null il

Di per sé un condensatore non fa nulla. Come parte di un circuito (cioè con altri componenti) può far parte di un filtro passa-basso, un filtro passa-alto, un filtro notch, un filtro passa-banda o altro, a seconda del resto del circuito.

— Pete Becker,

Sebbene pertinente solo a domande sostanzialmente diverse che potrebbero condividere il tuo titolo, l'induttanza se un condensatore pratico gli conferisce una frequenza auto risonante.

— Chris Stratton,

Risposte:

Un condensatore da solo non è affatto un filtro, né passa alto, passa basso, né altro.

Un condensatore può essere utilizzato come parte di un filtro passa-alto, passa-basso o passa-banda, a seconda di come è collegato ad altre parti . Ad esempio, un condensatore con un resistore può essere un filtro passa-alto:

o un filtro passa basso:

Insieme a un induttore e un'impedenza aggiuntiva (rappresentata dal resistore), può essere un filtro passa banda:

O un filtro di rifiuto banda:

Una radio a cristallo funziona come il filtro passa banda sinistro. C1 e L1 formano un serbatoio risonante che ha un'alta impedenza alla frequenza di risonanza e una bassa impedenza ad altre frequenze. Anche questo da solo non è un filtro, poiché solo un'impedenza variabile non è un filtro. È l'impedenza mutevole che lavora contro qualche altra impedenza che forma un divisore di tensione che quindi crea un filtro. Nell'esempio sopra, R1 è quell'altra impedenza. In una radio a cristallo, è l'impedenza del segnale accoppiata magneticamente a L1 dalla bobina dell'antenna. In tal caso, la bobina dell'antenna è il principale di un trasformatore e L1 è il secondario, che risuona a una frequenza particolare in base al valore su cui è sintonizzato C1.

Aggiunto sulla radio di cristallo:

Vedo dai commenti che c'è un po 'di confusione su come funziona il condensatore in una radio a cristallo e su come tale radio è sintonizzata. Esistono diversi modi in cui è possibile creare una radio a cristallo, ma mi atterrò alla configurazione molto comune che puoi trovare in tutto il web e che è implementata dalla maggior parte dei kit radio a cristallo:

L'induttore è una bobina singola, solitamente un filo magnetico avvolto attorno a qualcosa come un rotolo di carta igienica in cartone. La bobina è essenzialmente un trasformatore. Il primario del trasformatore è la sezione sinistra tra l'antenna e il rubinetto. Poiché il rubinetto è collegato a terra, non c'è flusso diretto di corrente tra le due sezioni della bobina. La tensione viene indotta nella parte destra della bobina dall'azione del trasformatore. L' unico modo per ottenere il segnale dalla parte sinistra della bobina (primario del trasformatore) alla parte destra (secondario del trasformatore) è mediante l'accoppiamento magnetico tra le due parti della bobina.

Il trasformatore crea una tensione più elevata alla sua estremità destra, sebbene a un'impedenza più elevata. Le antenne tipiche hanno impedenza nell'intervallo 50-300 Ω, mentre la radio a cristallo è progettata per pilotare cuffie vecchio stile con impedenza di pochi kΩ. La tensione più elevata a un'impedenza più elevata si adatta meglio alle cuffie e consente di utilizzare in modo più efficiente la potenza molto limitata dell'antenna.

L'induttanza della bobina insieme alla capacità formano un circuito di serbatoio Q elevato. La radio raccoglie una stazione quando il condensatore viene regolato in modo che il serbatoio risuoni alla frequenza portante della stazione. A causa dell'impedenza finita dell'antenna che guida il serbatoio vista attraverso il trasformatore e dell'impedenza delle cuffie che caricano l'uscita, il condensatore e la bobina formano insieme un filtro passa-banda stretto.

— Olin Lathrop
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Ho cliccato su questo come risposta, ma volevo aggiungere il seguente link, come qualcosa che l'assassino potrebbe voler guardare per aiutare a capire i circuiti analogici passivi: falstad.com/circuit

— Jotorious

In sintesi, quindi, è la combinazione di un condensatore e un induttore che lo rende passa-banda piuttosto che passa-alto. Questo risponde alla mia domanda letterale - eppure allo stesso tempo, sembra che ci sia qualcosa di drasticamente sbagliato nella mia comprensione di queste cose. Proverò a individuare dove sbaglio e farò una domanda separata ...

— MathematicalOrchid

Nell'esempio che hai fornito, c'è poco o nessun reciproco accoppiamento induttivo tra l'antenna [a filo lungo] e la bobina del serbatoio, quindi qualsiasi azione del trasformatore tra l'antenna e la bobina del serbatoio sarà banale. In realtà, a seconda della lunghezza dell'antenna e della lunghezza d'onda della RF che intercetta, sembrerà una sorgente di tensione collegata in serie al serbatoio attraverso un'impedenza che è resistiva, capacitiva o induttiva.

— EM Fields,

@EMFi: ho ripristinato la modifica per i motivi di cui abbiamo discusso in precedenza. Ho quindi corretto l'errore di battitura in "resistore", ma "filtro di rifiuto banda" ha più senso di "filtro di rifiuto banda". Per quanto riguarda la radio di cristallo, la versione tipica ha una bobina avvolta attorno a un tubo di carta con un rubinetto vicino a un'estremità. L'antenna è collegata all'estremità vicino al rubinetto e il rubinetto a terra. La bobina risonante è dal rubinetto all'altra estremità. L' unico modo per RF di raggiungere la bobina risonante è mediante accoppiamento del trasformatore tra le due parti della bobina.

— Olin Lathrop il

@Doombot: ho deliberatamente tenuto lontano da tali problemi. L'OP ha abbastanza confusione solo nel capire come funzionano i condensatori ideali che pensavo non fosse il momento di introdurre le caratteristiche non ideali dei componenti reali. Sono d'accordo con te sul fatto che questi effetti sono reali, ma che sono un argomento troppo avanzato per questa domanda.

— Olin Lathrop,

Un condensatore da solo non è di solito un filtro.

Può formare un filtro passa-alto o passa-basso, in combinazione con un resistore, oppure può formare uno di questi o un filtro passa-banda, in combinazione con un induttore.

Nel set di cristalli, se lo schema che stai osservando è abbastanza vecchio, potrebbe non esserci alcun induttore visibile e nessuna buona spiegazione del perché il condensatore funziona come un elemento di sintonizzazione.

Qui, il fatto mancante è che l'antenna stessa agiva da induttore, e le spiegazioni potrebbero non essere chiare perché potrebbe non essere stato ben compreso dagli scrittori prima della metà degli anni '20.

— Brian Drummond
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