Come posso calcolare il valore corretto per un blocco condensatore CC?


15

I valori del condensatore sono importanti per un blocco condensatore CC?

Ho bisogno di un blocco DC per trasformare un segnale iniziale di 1,98 V pp (da 1 kHz a 100 kHz) con una tensione compresa tra 0 e +1,98 V:

Inserisci qui la descrizione dell'immagine

Per un segnale di 1,98 V pp (da 1 kHz a 100 kHz) con una tensione compresa tra -0,99 V e +0,99 V:

Inserisci qui la descrizione dell'immagine

Quale sarebbe il valore più appropriato per il mio caso? E perché?


6
Sì, il valore è importante. Il condensatore (insieme ad altri componenti) crea un filtro passa-alto per bloccare la corrente continua e è necessario che la frequenza d'angolo del filtro sia inferiore alla frequenza più bassa del segnale. Devi mostrare il tuo circuito, tuttavia, affinché chiunque ti aiuti a determinare il valore corretto.
Null il

Risposte:


14

Se si desidera utilizzare un condensatore come elemento di blocco CC (ovvero, in serie con la sorgente del segnale), è necessario scegliere il valore della sua capacità in base a:

  • Frequenza del segnale AC f ;
  • Resistenza equivalente Req vista da "NODE A" (vedi figura sotto) a GND.

schematico

simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab

Perché quel? Come già affermato da qualcun altro, il ruolo del condensatore è quello di implementare un filtro passa- alto, il che significa che i componenti ad alta frequenza vengono passati e quelli a bassa frequenza (come il DC) vengono bloccati.

Sfortunatamente, questo filtro non è limitato al componente DC (0Hz), poiché nella maggior parte dei casi hai un carico di valore finito da guidare (resistenza Req nello schema), quindi anche i componenti AC a bassa frequenza saranno attenuati in una certa misura. Ricorda che la frequenza di -3dB di un filtro RC (passa alto o passa basso) è: . Ciò significa che a quella frequenza il tuo segnale viene attenuato di 3dB (e alle frequenze più basse l'attenuazione sarà ancora più forte). Pertanto, il valore del condensatore dovrebbe essere scelto abbastanza grande da non tagliare la componente di frequenza più bassa di interesse (1 kHz nel tuo esempio). In altre parole, devi finire con una frequenza di -3dB sufficientemente inferiore a 1 kHz

f3dB=12πCReq
, in modo che questa frequenza non sia troppo attenuata.

Un buon modo per dare un senso a questo è considerare come è costruito un condensatore: in sostanza, ci sono due piastre conduttive separate da un dielettrico. È semplice capire che una corrente CC non passerà mai attraverso di essa ... Piuttosto, la corrente attraverso un condensatore è possibile se la tensione attraverso di essa cambia nel tempo (e questo è il caso dei segnali a frequenza più alta). All'incirca, maggiore è la frequenza e il valore di capacità , maggiore è la corrente del condensatore, quindi minore è la capacità di blocco del segnale.


Perché implementare un filtro passa-alto? Un solo condensatore come elemento di blocco CC non è buono? Se ho capito bene, l'HPF attenua le frequenze che sono al di sotto della frequenza di taglio e il componente CC è 0Hz, cioè verrà rimosso in qualsiasi filtro passa alto, indipendentemente dalla frequenza di taglio, giusto? Voglio "ridurre" il valore della tensione sinusoidale, da 0 a 1,98 V a -0,99 V a + 0,99 V. Questo -0,99 V è il componente CC?
VF35468,

1
Ok capito :) hai ragione nel dire che qualsiasi condensatore blocca il DC (ed è quello che ho sottolineato nella mia risposta). Tuttavia, non si verificheranno problemi solo se si misura l'uscita SENZA CARICO (ovvero con resistenza infinita ----> frequenza di taglio zero). Tuttavia, se stai guidando un carico reale hai una resistenza finita che può causare un aumento della frequenza di taglio ..... e non vorrai uccidere la sinusoide da 1 kHz ..
Notumber

1
Quindi .... diciamo che se hai un'impedenza di carico infinita, beh ... non devi preoccuparti del valore del condensatore: anche un 1pF funzionerà bene senza deteriorare il tuo segnale AC. Tuttavia, la presenza di un carico (è stato desiderato o no) rende le cose un po 'più complicate
NotANumber

Ok, capisco la frequenza di taglio, ma qual è esattamente il componente DC nella mia onda sinusoidale iniziale (da 0 a 1,98 V)? Il condensatore rimuove il componente CC, ovvero "Diminuisce" 0,99 V dall'ampiezza iniziale. In che modo il condensatore seleziona esattamente lo 0,99 V, che corrisponde esattamente alla metà dell'ampiezza, e trasforma il segnale in 2 parti, positivo (+ 0,99 V) e negativo (-0,99 V)?
VF35468,

2
Il componente CC è il valore medio temporale di un segnale, quindi 0,99 V. Qualsiasi segnale di energia finita può essere rappresentato come una somma di diverse oscillazioni sinusoidali e cosinusoidali (serie di Fourier / integrale). Si parte da 0Hz + 1kHz ... come ho sottolineato, il condensatore è un CIRCUITO APERTO per DC, quindi nessuna corrente costante scorrerà attraverso il carico causando la comparsa di una tensione costante. Pertanto, nel nodo A si possono osservare solo segnali variabili nel tempo. Ciò è dovuto alla fisica di base, ovvero al mirroring della carica sulle piastre del condensatore
NotANumber

5

Il condensatore di blocco CC funge da filtro passa-alto se combinato con un'impedenza di sorgente (serie) e un'impedenza di carico (parallela). Usa queste resistenze e le tue frequenze di interesse per scegliere un valore di condensatore.

Utilizzando il nostro sito, riconosci di aver letto e compreso le nostre Informativa sui cookie e Informativa sulla privacy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.