Что означает «конденсатор прыгает вверх и вниз» и какую работу он выполняет?

При изучении конденсаторов я натолкнулся на объяснение, говорящее о «прыжках вверх и вниз, когда конденсатор разделяет две ступени». Из нескольких статей я понял, что конденсаторы блокируют постоянный ток, когда он полностью заряжен, и что идея «зарядки и разрядки» конденсатора.

« Эта страница » объясняет
1. Если конденсатор имеет отрицательный вывод, подключенный к шине 0 В, он будет заряжаться и разряжаться.
2. Если конденсатор НЕ подключен напрямую к шине 0 В, он НАЧНИТСЯ И ВНИЗ.

и со следующей фигурой, говорит

конденсатор «упадет», и напряжение на отрицательном выводе может фактически опуститься ниже уровня 0 В

где я полностью потерял свое понимание

кепка для прыжков http://www.talkingelectronics.com/projects/Capacitor%20-%20How%20A%20Capacitor%20Works/images/Cap-TwoStages-Anim.gif

(см. «4. Конденсатор разделяет две ступени» на « связанной странице». )

На страницах объясняется, что

Зная, как сильно скачет конденсатор, вы можете «увидеть» работающую цепь. и вот мои вопросы пришли.

1. Я не могу понять разницу между «зарядкой / разрядкой» и «прыжком вверх / вниз». Я думал, что даже если он не подключен непосредственно к 0В железной дороге, по-прежнему в зависимости от опорного напряжения, он может заряжаться и разряжаться. Какая разница в этих двух выражениях, чтобы понять их значение?
2. Что происходит, когда конденсатор прыгает вверх и вниз?
3. Как я могу рассчитать количество «прыжков»?

Автор описывает в этой схеме то, что если напряжение на левой стороне конденсатора внезапно изменит уровень, напряжение на правой стороне изменится на ту же величину.

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Рисунок 1. Прямоугольная волна, прошедшая через конденсатор. (Пожалуйста, извините стрелки как кривые разряда RC.)

С принципиальной схемой, показанной выше:

• Первоначально «А» высокий, а «В» на 0 В.
• Когда Q1 включается, «А» тянет («прыгает» на языке автора) до 0 В.
• В момент переключения напряжение на С1 равно V +, поэтому, когда «А» понижается, «В» также понижается. то есть обе стороны «перепрыгивают» вместе, поскольку ни одна из сторон не заземлена.

В случае конденсатора фильтра одна сторона обычно заземлена, поэтому этот эффект не виден.

Я считаю полезным в анализе цепей думать о действии конденсатора таким образом. Я выясняю, какое постоянное напряжение на конденсаторе и что произойдет с правой стороны, когда левая сторона внезапно изменит напряжение.

Моделирование сигналов

^{смоделировать эту схему}

Рисунок 2. Схема испытаний.

Рисунок 3. 500 Гц, 1 мкФ, 100 кОм.

На рисунке 3 показано, что происходит, когда на конденсатор подается нагрузка с высоким сопротивлением.

• На первом переднем фронте входа выход «подпрыгивает» вместе с ним. Однако R1 начинает разряжать правую сторону, и в конце этого полупериода напряжение немного падает.
• При первом падении входной сигнал падает на 1 В, как и выходной. Поскольку начальная точка составляет около +0,9 В, выход падает до -0,1 В.
• Этот процесс продолжается, и через некоторое время осциллограмма располагается по центру линии нулевого напряжения.

Рисунок 4. 500 Гц, 1 мкФ, 1 кОм.

• Уменьшение R1 до 1 кОм приводит к тому, что эффект становится более выраженным, когда конденсатор разряжается и заряжается быстрее. Обратите внимание, как осциллограмма установилась после нескольких циклов.

Рисунок 5. 500 Гц, 1 мкФ, 100 Ом.

• На рисунке 5 R1 было уменьшено до 100 Ом, и мы можем видеть, что выходной сигнал стал намного более резким. Мы также видим, что он больше не достигает уровня +1 В, потому что нагрузочный резистор слишком низкий.

Это объяснение намеренно нематематично и призвано дать вам представление о том, что на самом деле происходит. Если вы еще немного изучите математику и выясните, куда течет ток, вы сможете понять, как он работает.

моделирование

Компания Linear Technology (производитель чипов) может бесплатно загрузить симулятор LT Spice . Я рекомендую вам попробовать это, чтобы помочь в вашем обучении и понимании.

Забудь об этом. Двигаться дальше. Автор этого веб-сайта, похоже, борется с тем, что собой представляет конденсатор. Он сформировал небольшие умственные затруднения в попытке демистифицировать эти вещи конденсатора для себя, так же, как ранние люди создавали различные мифы, чтобы объяснить вещи, которые они не понимали. Затем он пытается объяснить вам загадочного зверя, используя свои личные мифы. Это не работает хорошо. Как я уже сказал, забудьте об этом и двигайтесь дальше.

Я думаю, что его видение «прыжков вокруг» действительно относится к синфазному напряжению, например, когда используется для передачи сигнала, который отличается от него, чем когда используется для сглаживания источника питания. Не зацикливайтесь на личной мифологии этого парня.

Я думаю, что автор хочет визуализировать это соединение двух узлов в цепи с помощью конденсатора.

Чтобы изменить напряжение на конденсаторе, требуется ток через конденсатор. Если конденсатор большой или ток мал, изменение напряжения будет медленным.

В этом случае, если напряжение одного из узлов изменяется, конденсатор будет действовать как источник напряжения, и такое же изменение можно увидеть на втором узле.

Ситуация, которую, вероятно, воображает автор, представляет собой внезапное падение напряжения на одной клемме конденсатора, которое может толкнуть другую ниже 0В.

Я все еще пытаюсь обернуть голову вокруг конденсаторов, но если мое недопонимание на верном пути, то, возможно, я смогу помочь кому-то в той же лодке.

Похоже, основная проблема с конденсаторами заключается в том, что они обменивают ток на напряжение: ток может протекать «через» конденсатор вначале (на самом деле это вопрос накопления заряда на одной пластине и отталкивания заряда от другой пластины), но ток падает так как заряд накапливается на пластинах, и в конце концов вы остаетесь с разницей напряжения, но без тока. Вот тогда конденсатор полностью заряжен. Например, предположим, что у вас есть конденсатор, соединяющий две цепи, одна в точке 5 В, а другая в точке 2 В. Это означает, что, когда конденсатор полностью заряжен, заряд на пластинах конденсатора составляет 3 В падение на конденсаторе.

Я думаю - я думаю - прыжки об этом. Допустим, первая цепь быстро перемещается с 5 до 10 В. Напряжение на конденсаторе все еще равно -3 В, поэтому другая сторона конденсатора также увеличивается с 2 В до 7 В, по крайней мере, первоначально. Параметры вашей схемы могут затем привести к тому, что заряд на пластинах попадет или изменится, и изменит напряжение на конденсаторе, поэтому «скачок» 5 В может быть очень и очень временным. Возможно, сработает, что вторая цепь постепенно отводит свою сторону конденсатора обратно до уровня 2 В, поэтому, когда все восстановится, у нас будет падение напряжения на 8 В. И затем я полагаю, что напряжение в первой цепи может внезапно упасть до 5 В, посылая напряжение справа до -3 В, пока все не восстановится.

Это звучит как сумасшедший результат, но вы знаете, что это прекрасно объясняет? Нестабильный мультивибратор. Одна из особенностей нестабильного мультивибратора заключается в том, что, когда один транзистор, наконец, проводит, он создает большое отрицательное напряжение на базе другого транзистора, и единственный способ, который я смог понять, это через то, что я описал выше. Это все еще нелогично для меня, но я пытаюсь с этим смириться.

Я считаю полезным рассматривать конденсатор связи как способ изолировать ступени, чтобы смещение (DC) одной ступени не влияло на смещение (DC) другой, и как «короткое замыкание» для сигналов (AC).
Если конденсатор был очень коротким, должно быть очевидно, что когда одна «сторона» короткого замыкания меняется, другая «сторона» также изменяется на ту же величину. Это означает, что если левая сторона конденсатора «подпрыгнет» на + 1 В, то правая сторона также «прыгнет» на ту же величину (+ 1 В). Если левая сторона «падает» на -1v, правая сторона «падает» на -1v.