Che cosa significa "condensatore che salta su e giù" e che lavoro fa?

Mentre studiavo i condensatori, mi sono imbattuto in una spiegazione che parlava di "saltare su e giù quando un condensatore separa due stadi". Ho capito da diversi articoli qui che i condensatori bloccano la corrente continua quando è completamente carica e che l'idea di "caricare e scaricare" il condensatore.

" Questa pagina " spiega
1. Se un condensatore ha il cavo negativo collegato alla guida 0v, si caricherà e scaricherà
2. Se un condensatore NON è collegato direttamente alla guida 0v, salterà su e giù.

e con la figura seguente, dice

il condensatore "cadrà" e la tensione sul cavo negativo può effettivamente andare al di sotto della guida 0V

dove ho perso totalmente la mia comprensione.

berretto da salto http://www.talkingelectronics.com/projects/Capacitor%20-%20How%20A%20Capacitor%20Works/images/Cap-TwoStages-Anim.gif

(fare riferimento a "4. Un condensatore separa due stadi" nella " pagina collegata ").

Le pagine lo spiegano

Sapendo quanto un condensatore salta su e giù, puoi "vedere" un circuito che funziona. e qui sono arrivate le mie domande.

1. Non riesco a capire la differenza tra "carica / scarica" ​​e "salta su / giù". Ho pensato che anche se non è direttamente collegato alla guida a 0 V, a seconda della sua tensione di riferimento, può essere caricato e scaricato. Qual è la differenza tra queste due espressioni nel comprendere il loro significato?
2. Cosa succede quando il condensatore salta su e giù?
3. Come posso calcolare l'ammontare dei "salti"?

Ciò che l'autore sta descrivendo in quel circuito è che se la tensione sul lato sinistro del condensatore cambia improvvisamente livello, la tensione sul lato destro cambierà della stessa quantità.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Figura 1. Onda quadra passata attraverso un condensatore. (Scusa le frecce come curve di scarica RC.)

Con lo schema circuitale mostrato sopra:

• Inizialmente 'A' è alto e 'B' è a 0 V.
• Quando Q1 attiva 'A' viene tirato ("salti" nel linguaggio dell'autore) su 0 V.
• Nel momento in cui si commuta la tensione su C1 è V +, quindi quando 'A' viene abbassato anche 'B' viene abbassato. cioè, entrambe le parti "saltano" insieme poiché nessuna delle due parti è messa a terra.

Nel caso di un condensatore di filtro di solito un lato è messo a terra, quindi questo effetto non è visibile.

Trovo utile nell'analisi dei circuiti pensare all'azione del condensatore in questo modo. Capisco quale sia la tensione di stato stazionario attraverso il condensatore e cosa accadrà alla parte destra quando la parte sinistra cambia improvvisamente la tensione.

Forme d'onda di simulazione

^{simula questo circuito}

Figura 2. Schema di prova.

Figura 3. 500 Hz, 1 µF, 100 kΩ.

La Figura 3 mostra cosa succede quando il condensatore sta alimentando un carico ad alta resistenza.

• Sul primo fronte di salita dell'ingresso l'uscita "salta" su di essa. R1 inizia a scaricare il lato destro, tuttavia, e alla fine di quel mezzo ciclo la tensione è leggermente diminuita.
• Sul primo fronte di discesa l'ingresso scende di 1 V, così come l'uscita. Poiché il punto iniziale è di circa +0,9 V, l'uscita scende a -0,1 V.
• Questo processo continua e dopo un po 'la forma d'onda si assesta centrata attorno alla linea zero volt.

Figura 4. 500 Hz, 1 µF, 1 kΩ.

• Diminuendo R1 a 1 kΩ, l'effetto si accentua quando il condensatore si scarica e si carica più rapidamente. Notare come la forma d'onda si è stabilizzata dopo alcuni cicli.

Figura 5. 500 Hz, 1 µF, 100 Ω.

• Nella Figura 5 R1 è stato ridotto a 100 Ω e possiamo vedere che la forma d'onda di uscita è diventata molto più acuminata. Possiamo anche vedere che non raggiunge più il livello di +1 V perché la resistenza di carico è così bassa.

Questa spiegazione è volutamente non matematica e ha lo scopo di darti un quadro mentale di ciò che sta realmente accadendo. Se studi ancora un po 'la matematica e scopri dove scorre la corrente, dovresti essere in grado di capire bene come funziona.

Simulazione

La tecnologia lineare (produttore di chip) ha il suo simulatore LT Spice disponibile come download gratuito. Ti consiglio di provare questo per aiutarti nell'apprendimento e nella comprensione.

Dimenticalo. Vai avanti. L'autore di quel sito sembra essere alle prese con ciò che un condensatore è lui stesso. Ha formato piccoli problemi mentali nel tentativo di demistificare queste cose capacitatrici, proprio come le prime persone hanno creato vari miti per spiegare cose che non capivano neanche. Quindi cerca di spiegarti la misteriosa bestia usando i suoi miti personali. Non funziona bene Come ho detto, dimenticalo e vai avanti.

Penso che la sua visione di "saltare in giro" si riferisca realmente alla tensione di modo comune, come quando viene utilizzato per trasmettere un segnale, che è diverso da lui rispetto a quando viene utilizzato per il livellamento dell'alimentazione. Non lasciarti coinvolgere dalla mitologia personale di questo ragazzo.

Penso che ciò che l'autore vuole visualizzare sia l'accoppiamento di due nodi in un circuito da un condensatore.

Per cambiare la tensione attraverso un condensatore è necessaria una corrente attraverso il condensatore. Se il condensatore è grande o la corrente piccola, la variazione di tensione sarà lenta.

In questo caso, se la tensione di uno dei nodi cambia, il condensatore fungerà da sorgente di tensione e la stessa modifica può essere vista sul secondo nodo.

La situazione che l'autore probabilmente immagina è una caduta improvvisa della tensione su un terminale del condensatore che potrebbe spingere l'altro al di sotto di 0 V.

Sto ancora cercando di avvolgere la mia testa attorno ai condensatori, ma se la mia mezza comprensione è sulla buona strada, allora forse posso aiutare qualcuno nella stessa barca.

L'accordo di base con i condensatori sembra essere, scambiano corrente per tensione: la corrente può fluire inizialmente "attraverso" un condensatore (in realtà è una questione di raccolta di carica su una piastra e di allontanamento della carica dall'altra piastra), ma la corrente scende mentre la carica si raccoglie sulle piastre e alla fine ti rimane un differenziale di tensione ma nessuna corrente. Questo è quando il condensatore è completamente carico. Ad esempio, supponiamo che tu abbia un condensatore che accoppia due circuiti, uno in un punto 5V e l'altro in un punto 2V. Ciò significa che, quando il condensatore è completamente carico, la carica sulle piastre del condensatore equivale a una caduta di 3 V attraverso il condensatore.

Penso - penso - il salto riguarda questo. Diciamo che il primo circuito si sposta rapidamente da 5 V a 10 V. La tensione attraverso il condensatore è ancora -3V, quindi anche l'altro lato del condensatore aumenta da 2V a 7V, almeno inizialmente. I parametri del circuito potrebbero quindi far fluire o scaricare la carica sulle piastre e modificare la tensione attraverso il condensatore, quindi il "salto" a 5 V potrebbe essere molto temporaneo. Forse risolverà che il secondo circuito tira gradualmente il suo lato del condensatore al livello di 2 V, quindi quando le cose si sistemano di nuovo abbiamo una caduta di tensione di 8 V. E quindi suppongo che la tensione sul primo circuito potrebbe improvvisamente ridursi a 5 V, inviando la tensione a destra a -3 V fino a quando le cose non si riposizionano di nuovo.

Sembra un risultato folle, ma sai cosa spiega perfettamente? Il multivibratore astable. Una delle caratteristiche del multivibratore astable è che, quando un transistor conduce infine, getta una grande tensione negativa alla base dell'altro transistor, e l'unico modo in cui sono stato in grado di capire è attraverso ciò che ho descritto sopra. È ancora controintuitivo come diamine a me, ma sto cercando di venire a patti.

Trovo utile pensare a un condensatore di accoppiamento come un modo per isolare gli stadi in modo che il bias (DC) di uno stadio non influenzi il bias (DC) di un altro e come "corto" per i segnali (AC).
Se il condensatore fosse un vero corto, dovrebbe essere ovvio che quando un "lato" di un corto cambia, anche l'altro "lato" cambierà della stessa quantità. Ciò significa che se il lato sinistro del condensatore "salta" di + 1v, anche il lato destro "salterà" della stessa quantità (+ 1v). Se il lato sinistro "scende" di -1v, il lato destro diminuirà "di -1v.