Perché usare i condensatori?

Perché è necessario conservare la tensione per qualche tempo in un condensatore? Ho sempre pensato che i circuiti funzionassero quando lo accendi e ti fermi quando lo spegni.

Perché non è possibile liberare l'intero condensatore dall'intero circuito? Se è pensato per l'archiviazione, perché non usare semplicemente un flip-flop?

Se tutto ciò che volevi costruire era un circuito digitale e le tue fonti di tensione mantenevano davvero una tensione costante, indipendentemente da quanta corrente ne fosse derivata e nulla produceva rumore elettrico, non avresti bisogno di condensatori.

Ma le fonti di tensione si abbassano quando si assorbe corrente da loro. Le spazzole motore (e molti altri componenti) producono picchi di tensione orrendi che si desidera filtrare dai circuiti digitali. Alcune persone si occupano anche di circuiti analogici, in cui i segnali di tensione e corrente variano continuamente in un ampio intervallo. Per quel tipo di circuiti che variano nel tempo, sono necessari condensatori.

I circuiti digitali possono essere particolarmente dannosi, ma in generale si sta tentando di rendere la barra di alimentazione una fonte di alimentazione CC. la maggior parte dei circuiti quando improvvisamente assorbono energia dalla power rail non sarebbe troppo felice se la power rail reagisse immergendosi.

Man mano che si procede a velocità più elevata, l'induttanza causa un problema più grande della resistenza. Il condensatore agisce come una fonte molto vicina di energia. Estrai l'energia ad alta velocità dal condensatore e la fonte di alimentazione carica lentamente il condensatore.

Se fatto correttamente, tutto funziona secondo le specifiche. Quando si realizza un prodotto commerciale e lo si fa in modo improprio, si ottiene un prodotto che presenta bug molto strani, normalmente legati a un carico elevato poiché la tensione diminuisce davvero (diminuisce = scende al di sotto di quello che deve essere). Nel peggiore dei casi, i segnali ad alta velocità attraversano le linee elettriche e FCC non approva il prodotto in quanto irradia energia ad alta frequenza.

I condensatori sono anche ampiamente utilizzati nei circuiti di oscillazione , filtro e temporizzazione , poiché la loro velocità di carica e scarica può essere calcolata con precisione.

In un circuito RC , il valore della costante di tempo (in secondi) è uguale al prodotto della resistenza del circuito (in ohm) e alla capacità del circuito (in farad), ovvero R × C. È il tempo necessario per caricare condensatore, attraverso la resistenza, al 63,2% della carica completa; o per scaricarlo al 36,8% della sua tensione iniziale. Queste percentuali dall'aspetto strano sono derivate dalla costante matematica e (2.71828, la base per i logaritmi naturali), in particolare rispettivamente 1 - 1 / e e 1 / e.

I circuiti di oscillazione e temporizzazione sono comunemente utilizzati nei sistemi digitali per fornire generatori di frequenza e temporizzazione. Oscillatori e filtri si trovano in genere nei circuiti analogici, ovvero audio o radiofrequenza (RF).

Una delle applicazioni più popolari dei condensatori nell'ingegneria elettrica industriale è quella di fornire la correzione del fattore di potenza. I condensatori immagazzinano energia e la rilasciano ogni ciclo su una rete di distribuzione dell'alimentazione CA per compensare il fatto che carichi altamente induttivi come i motori elettrici assorbono una corrente che "ritarda" dietro la tensione applicata. Ciò si traduce in uno scarso fattore di potenza sulla rete di distribuzione elettrica, il che significa in genere che le risorse di rete non possono essere utilizzate per la loro potenza apparente.

Utilizzando la correzione del fattore di potenza, che per i carichi induttivi significa passare i condensatori nella rete di alimentazione, il fattore di potenza può essere aumentato vicino all'unità, il che significa che le risorse di rete come i trasformatori di grandi dimensioni non devono essere inutilmente sovradimensionate.

Inoltre, la maggior parte delle autorità di approvvigionamento elettrico penalizzerà gli utenti con un fattore di potenza molto scarso, poiché di solito sostengono il costo aggiuntivo di asset di distribuzione sovradimensionati e sottoutilizzati. Vi è quindi un incentivo finanziario per i grandi utenti industriali di installare apparecchiature di correzione del fattore di potenza.

I condensatori vengono anche utilizzati per filtrare l'ondulazione durante la rettifica dell'alimentazione CA a CC (ad es .: nello stadio di ingresso di un variatore di velocità o di un circuito inverter).

Inoltre, i condensatori vengono utilizzati per "amplificare" gli alimentatori CC (ad esempio: per convertire un alimentatore da 5 V CC in uscita 9 V CC). Questi sono chiamati circuiti 'chopper'.

Ciao user1424 Sembra che tu stia facendo molte domande su molte cose elettroniche. Ti consiglio di trovare un buon libro come "L'arte dell'elettronica" di Horowitz e Hill, e di leggere bene tutto ciò.

Perché non è possibile liberare l'intero condensatore dall'intero circuito?

I circuiti vengono occasionalmente disegnati senza condensatori, poiché è implicito che saranno inclusi in ogni pin di alimentazione logico. Ovviamente se si utilizza uno strumento EDA, devono essere sullo schema da qualche parte (solitamente disincarnati in qualche angolo), ma è implicito che ce ne sarà almeno uno su ciascun pin (più tappi possono coprire una gamma più ampia di frequenze), e come il più vicino possibile.

Per i prototipi, in particolare per i prototipi, i condensatori di bypass sono ancora più importanti. Ci sarà spesso molta più induttanza nella sfera dei fili rispetto al normale. Anche se la frequenza di commutazione è bassa, il contenuto spettrale dei bordi può essere estremamente elevato.

Vedi questa domanda: che
cos'è un condensatore di disaccoppiamento e come faccio a sapere se ne ho bisogno?

Il disaccoppiamento dei condensatori ha diversi scopi. Innanzitutto sono una protezione contro le variazioni dell'alimentazione. Se il condensatore non fosse presente, un calo potrebbe ripristinare l'intero circuito. Allo stesso modo, alcune parti del circuito che richiedono molta energia possono accendersi e spegnersi durante il funzionamento. L'accensione crea anche un calo; molta corrente improvvisamente necessaria in un posto significa che non è più disponibile altrove. Il condensatore è una memoria buffer che assicura che ci sia abbastanza corrente per tutti i componenti in questi momenti di commutazione.

Un buon esempio sono i touchscreen capacitivi (ad es. Touchscreen in iPhone).

I touchscreen capacitivi utilizzano uno strato di materiale capacitivo per contenere una carica elettrica. Toccando la superficie dello schermo si ottiene una distorsione del campo elettrostatico dello schermo creando una caduta di tensione, che è misurabile come un cambiamento di capacità. Questa posizione esatta della caduta di tensione viene rilevata da un controller e trasmessa al processore.