Was bedeutet "Kondensator springt auf und ab" und welche Arbeit leistet er?

Während des Studiums über Kondensatoren stieß ich auf eine Erklärung zum Thema "Auf- und Abspringen, wenn ein Kondensator zwei Stufen trennt". Ich habe aus mehreren Artikeln hier verstanden, dass Kondensatoren Gleichstrom sperren, wenn er vollständig geladen ist, und dass die Idee des „Ladens und Entladens“ des Kondensators.

Auf dieser Seite wird
Folgendes erklärt: 1. Wenn ein Kondensator mit dem Minuskabel an die 0-V-Schiene angeschlossen ist, wird er geladen und entladen.
2. Wenn ein Kondensator NICHT direkt an die 0-V-Schiene angeschlossen ist, springt er nach oben und unten.

und mit der folgenden Abbildung, sagt

Der Kondensator wird "abfallen" und die Spannung an der negativen Leitung kann tatsächlich unter die 0-V-Schiene fallen

wo ich total mein verständnis verloren habe.

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

(Siehe "4. Ein Kondensator trennt zwei Stufen" auf der verknüpften Seite. )

Die Seiten erklären das

Wenn Sie wissen, um wie viel ein Kondensator auf- und abspringt, können Sie eine funktionierende Schaltung "sehen". und hier kamen meine fragen.

1. Ich kann den Unterschied zwischen 'Laden / Entladen' und 'Hoch / Runter springen' nicht verstehen. Ich dachte, obwohl es nicht direkt an die 0-V-Schiene angeschlossen ist, kann es je nach Referenzspannung geladen und entladen werden. Was ist der Unterschied zwischen diesen beiden Ausdrücken, um ihre Bedeutung zu verstehen?
2. Was passiert, wenn der Kondensator auf und ab springt?
3. Wie kann ich die Anzahl der Sprünge berechnen?

Was der Autor in dieser Schaltung beschreibt, ist, dass sich die Spannung auf der rechten Seite um den gleichen Betrag ändert, wenn sich die Spannung auf der linken Seite des Kondensators plötzlich ändert.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

Abbildung 1. Rechteckwelle durch einen Kondensator. (Bitte entschuldigen Sie die Pfeile als RC-Entladungskurven.)

Mit dem oben gezeigten Schaltplan:

• Anfangs ist 'A' hoch und 'B' ist auf 0 V.
• Wenn Q1 einschaltet, wird 'A' gezogen ("springt" in der Umgangssprache des Autors) auf 0 V.
• Zum Zeitpunkt des Umschaltens beträgt die Spannung an C1 V +. Wenn also 'A' auf LOW gezogen wird, wird auch 'B' auf LOW gezogen. dh beide Seiten "springen" zusammen, da keine Seite geerdet ist.

Im Falle eines Filterkondensators ist normalerweise eine Seite geerdet, so dass dieser Effekt nicht sichtbar ist.

In der Schaltungsanalyse finde ich es nützlich, über die Wirkung des Kondensators auf diese Weise nachzudenken. Ich finde heraus, wie hoch die Steady-State-Spannung am Kondensator ist und was auf der rechten Seite passiert, wenn die linke Seite plötzlich die Spannung ändert.

Simulationswellenformen

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Abbildung 2. Testschema.

Abbildung 3. 500 Hz, 1 µF, 100 kΩ.

Abbildung 3 zeigt, was passiert, wenn der Kondensator eine hochohmige Last speist.

• Bei der ersten steigenden Flanke des Eingangs "springt" der Ausgang mit. R1 beginnt sich jedoch auf der rechten Seite zu entladen und am Ende dieser Halbwelle ist die Spannung ein wenig gesunken.
• Bei der ersten fallenden Flanke sinkt der Eingang um 1 V und der Ausgang ebenfalls. Da der Startpunkt bei +0,9 V liegt, sinkt der Ausgang auf -0,1 V.
• Dieser Vorgang wird fortgesetzt und nach einer Weile setzt sich die Wellenform zentriert um die Null-Volt-Linie ab.

Abbildung 4. 500 Hz, 1 µF, 1 kΩ.

• Wenn Sie R1 auf 1 kΩ verringern, wird der Effekt stärker, wenn sich der Kondensator schneller entlädt und auflädt. Beachten Sie, wie sich die Wellenform nach einigen Zyklen beruhigt hat.

Abbildung 5. 500 Hz, 1 µF, 100 Ω.

• In Abbildung 5 wurde R1 auf 100 Ω verringert, und wir können sehen, dass die Ausgangswellenform wesentlich stacheliger geworden ist. Wir können auch sehen, dass es den +1 V-Pegel nicht mehr erreicht, weil der Lastwiderstand so niedrig ist.

Diese Erklärung ist absichtlich nicht mathematisch und soll Ihnen ein Bild davon geben, was wirklich passiert. Wenn Sie mehr in Mathematik lernen und herausfinden, wo der Strom fließt, sollten Sie in der Lage sein, einen guten Einblick in die Funktionsweise zu bekommen.

Simulation

Linear Technology (Chiphersteller) stellt ihren LT Spice- Simulator zum kostenlosen Download bereit. Ich empfehle Ihnen, dies zu versuchen, um Ihr Lernen und Verstehen zu unterstützen.

Vergiss es. Mach weiter. Der Autor dieser Website scheint damit zu kämpfen, was für ein Kondensator er selbst ist. Er hat kleine mentale Kruxe gebildet, um diese Kondensator-Dinger für sich selbst zu demystifizieren, so wie die frühen Menschen verschiedene Mythen erschaffen haben, um Dinge zu erklären, die sie auch nicht verstanden haben. Dann versucht er, Ihnen das mysteriöse Biest anhand seiner persönlichen Mythen zu erklären. Das funktioniert nicht gut. Wie gesagt, vergiss es und mach weiter.

Ich denke, seine Vision vom "Herumspringen" bezieht sich wirklich auf die Gleichtaktspannung, zum Beispiel wenn ein Signal durchgelassen wird, was sich von der für die Glättung der Stromversorgung unterscheidet. Lass dich nicht auf die persönliche Mythologie dieses Typen ein.

Ich denke, was der Autor visualisieren möchte, ist die Kopplung zweier Knoten in einer Schaltung durch einen Kondensator.

Um die Spannung an einem Kondensator zu ändern, ist ein Strom durch den Kondensator erforderlich. Wenn der Kondensator groß oder der Strom klein ist, ist die Spannungsänderung langsam.

In diesem Fall wirkt der Kondensator als Spannungsquelle, wenn sich die Spannung eines der Knoten ändert, und die gleiche Änderung ist am zweiten Knoten zu sehen.

Die Situation, die sich der Autor wahrscheinlich vorstellt, ist ein plötzlicher Spannungsabfall an einem Anschluss des Kondensators, der den anderen unter 0 V drücken könnte.

Ich versuche immer noch, den Kopf um Kondensatoren zu wickeln, aber wenn mein halbherziges Verständnis auf dem richtigen Weg ist, kann ich vielleicht jemandem im selben Boot helfen.

Das grundlegende Geschäft mit Kondensatoren scheint zu sein, sie tauschen Strom gegen Spannung: Strom kann anfangs "durch" einen Kondensator fließen (es geht wirklich darum, Ladung auf einer Platte zu sammeln und Ladung von der anderen Platte wegzuschieben), aber der Strom fällt ab Wenn sich Ladung auf den Platten sammelt, bleibt am Ende eine Spannungsdifferenz, aber kein Strom. Dann ist der Kondensator voll aufgeladen. Nehmen wir zum Beispiel an, Sie haben einen Kondensator, der zwei Stromkreise verbindet, einen an einem 5-V-Punkt und einen anderen an einem 2-V-Punkt. Das heißt, wenn der Kondensator voll aufgeladen ist, beträgt die Ladung auf den Kondensatorplatten einen Abfall von 3 V über den Kondensator.

Ich denke - ich denke - beim Springen geht es darum. Angenommen, der erste Stromkreis bewegt sich schnell von 5 V auf 10 V. Die Spannung am Kondensator beträgt immer noch -3V, so dass die andere Seite des Kondensators zunächst ebenfalls mindestens von 2V auf 7V ansteigt. Die Parameter Ihrer Schaltung können dann dazu führen, dass die Ladung auf den Platten ein- oder ausfließt und die Spannung über dem Kondensator ändert, so dass der 5-V-"Sprung" sehr, sehr vorübergehend sein kann. Vielleicht wird es klappen, dass der zweite Stromkreis seine Seite des Kondensators allmählich auf den 2-V-Pegel zurückzieht. Wenn sich die Dinge also wieder beruhigen, haben wir einen Spannungsabfall von 8 V. Und dann, nehme ich an, könnte die Spannung im ersten Stromkreis plötzlich wieder auf 5 V abfallen und die Spannung rechts auf -3 V sinken, bis sich die Situation wieder einstellt.

Das klingt nach einem verrückten Ergebnis, aber wissen Sie, was es perfekt erklärt? Der astabile Multivibrator. Eines der Merkmale des astabilen Multivibrators ist, dass, wenn der eine Transistor schließlich leitet, eine große negative Spannung an die Basis des anderen Transistors angelegt wird, und der einzige Weg, wie ich dies verstehen konnte, ist der oben beschriebene. Es ist zwar immer noch nicht intuitiv, aber ich versuche, mich damit abzufinden.

Ich finde es nützlich, über einen Koppelkondensator nachzudenken, um Stufen zu isolieren , so dass die (DC) Vorspannung einer Stufe die (DC) Vorspannung einer anderen nicht beeinflusst, und als "Kurzschluss" für die (AC) Signale.
Wenn der Kondensator ein echter Kurzschluss wäre, sollte es offensichtlich sein, dass, wenn sich eine "Seite" eines Kurzschlusses ändert, sich auch die andere "Seite" um den gleichen Betrag ändert. Dies bedeutet, dass, wenn die linke Seite des Kondensators um + 1 V "springt", die rechte Seite ebenfalls um denselben Betrag "springt" (+ 1 V). Wenn die linke Seite um -1V "fällt", fällt die rechte Seite um -1V ".