Il condensatore non "va in corto", si è caricato fino a una tensione costante immagazzinando energia come carica elettrica, e se qualcosa di esterno cerca di cambiare la tensione sul condensatore, significa che è necessaria più o meno carica percambiare la tensione del condensatore verso l'alto o verso il basso, e il mezzo di carica mobile è corrente.

Quindi, in breve, un condensatore vuole mantenere la tensione su di esso costante e resiste a qualsiasi variazione di tensione combattendola con la corrente.Quindi i picchi di tensione vengono attenuati perché il condensatore utilizza l'energia del picco per cambiare la carica, e maggiore è la capacità, minore è il picco può cambiare la tensione del condensatore.

La natura fondamentale di un condensatore è che carica immagazzinata = capacità x tensione: - $$ Q = CV $$

Sappiamo anche che la corrente è il tasso di cambio di carica con il tempo quindi, se la formula è differenziata rispetto al tempo otteniamo questo: -

$$ I = C \ cdot \ dfrac {dV} {dt} $$

L'impatto di questa formula è che se viene iniettata una corrente, la tensione del terminale del condensatore aumenterà o diminuirà a seconda che la corrente sia positiva o negativa.

Se quella corrente fosse applicata a un resistore, ci sarebbe un cambiamento graduale nella tensione ma, per un condensatore, c'è una rampa di salita o di discesa e non un'improvvisa perdita di tensione del terminale.

Guardandolo da un'angolazione diversa, se una rampa di tensione viene applicata al condensatore, ci sarà un flusso di corrente costante in entrata e in uscita dal condensatore.

Nessuno di questi scenari implica che il condensatore si trasformi in un cortocircuito se non per cercare di contrastare le modifiche alla sua tensione ai terminali; non può esserci una caduta improvvisa a zero volt perché ciò implicherebbe un aumento di corrente infinito nel condensatore.

Immagina il condensatore come un volano che ruota a velocità costante; qualsiasi azione che tenti di accelerare o rallentare il volano richiede una coppia elevata e si traduce solo in un aumento o in una diminuzione della velocità e non in un cambio improvviso della velocità a zero.

Il condensatore non diventa un vero e proprio cortocircuito.

Quando diciamo che un condensatore è un cortocircuito ad alte frequenze, stiamo parlando dell'impedenza di un condensatore quando viene applicata una tensione sinusoidale. L'impedenza è la tensione divisa per la corrente (simile alla resistenza).

$$ Z_C = \ frac {V} I = \ frac {1} {2 \ pi jfC} $$

È un numero immaginario, il che significa che la corrente e la tensione sono fuori fase. A parte questo, l'impedenza è molto simile alla resistenza.

Supponiamo che tu abbia un condensatore da 1uF e un'onda sinusoidale da 1V (rms), 10kHz. La matematica dice che l'impedenza è di 15,9 ohm immaginari. Pertanto l'attuale è \ $ \ frac {1V} {15.9 \ Omega} = 0.063A \ $ . Ora calcola la corrente a 100kHz. L'attuale è \ $ 0.63A \ $ . Ora prova a 10 MHz. L'attuale è \ $ 63A \ $ . Molta corrente!

Un vero cortocircuito consentirebbe ovviamente il flusso di infiniti amplificatori. Man mano che aumentiamo la frequenza, l'impedenza si avvicina a 0 e la corrente si avvicina all'infinito. Questo è ciò che significa "i condensatori sono come i cortocircuiti alle alte frequenze". Un segnale di tensione ad alta frequenza farà fluire una grande corrente. (Oppure, in modo equivalente, un segnale di corrente ad alta frequenza creerà solo una piccola tensione)

Allora cosa succede se hai un segnale composto da più frequenze? I condensatori sono chiamati elementi lineari , il che significa che possiamo analizzare ogni frequenza in modo indipendente. Se si dispone di una tensione CC (0 Hz) e una tensione di rumore ad alta frequenza, il segnale CC non creerà alcuna corrente attraverso il condensatore (l'impedenza è infinita), ma la tensione di rumore ad alta frequenza creerà un grande rumore ad alta frequenza corrente attraverso il condensatore che agisce per annullare la tensione di rumore.

se un picco di rumore casuale viene introdotto nel sistema dalla fonte di alimentazione o da una fonte esterna tramite accoppiamento capacitivo, cosa succede alla carica già immagazzinata sul condensatore?

Diventa più facile capire se si modella l'alimentatore rumoroso come una sorgente di tensione di rumore CC + CA con un'impedenza di uscita "Z":

Questo crea un semplice divisore di tensione tra l'impedenza di alimentazione Z e l'impedenza del condensatore \ $ Z_c = \ frac {1} {2 j \ pi f C} \ $ span>.

Se C è un vero condensatore, avrà anche un po 'di resistenza in serie (ESR) e induttanza in serie (ESL).

Se modelliamo la sorgente di rumore con un po 'di impedenza in serie, diciamo un po' di induttanza e resistenza del filo, e il tappo ha ESR ed ESL, questo è di nuovo un semplice partitore di tensione e puoi calcolarlo usando le solite equazioni del partitore di tensione (utilizzando impedenze complesse). Il grafico in alto è il rapporto Vout / Vin e il grafico in basso è l'impedenza del condensatore (rosso) e la sorgente di rumore (verde):

Un condensatore ideale ha un'impedenza infinita a CC e un'impedenza zero a frequenza infinitamente alta, quindi puoi dire che "blocca CC e cortocircuiti CA". Ma nella vita reale la sua impedenza non sarà mai zero in "AC" poiché la frequenza non è infinita. Sarà \ $ Z_c = \ frac {1} {2 j \ pi f C} \ $ più il suo ESR, più \ $ 2 j \ pi L f \ $ impedenza per la sua induttanza, che fa aumentare l'impedenza totale ad alta frequenza.

cosa succede alla carica già immagazzinata nel condensatore?

Puoi calcolare il ripple di tensione sul tappo utilizzando la formula del partitore di tensione e conoscendo q = Cv sai cosa succede alla carica. Si muove in base alla corrente che scorre nel tappo.

Il condensatore agisce più brevemente per il rumore e non per il segnale, mantenendo così il valore totale del segnale a una tensione costante che è l'intento dell'alimentatore.
Se è presente un segnale di rumore o interferenza accoppiato all'alimentazione alla frequenza \ $ \ omega \ $ , la tensione di alimentazione totale diventa: $$ v_ {in} (t) = V_O + A_nsin (\ omega t) $$ Qui, \ $ A_n \ $ è l'ampiezza della tensione di interferenza.
Dopo aver attraversato il condensatore (assumendo un condensatore sufficientemente grande) diventa: $$ v_ {out} (t) \ approx V_O + \ frac {A_ {n}} {\ omega CR_ {in}} sin (\ omega t) \ approx V_O + 0$$ per condensatori di disaccoppiamento di grandi dimensioni, dove 0 è il cortocircuito alle alte frequenze.
Spero sia chiaro.

I condensatori e gli induttori utilizzati per il disaccoppiamento sono chiamati filtri per una buona ragione.

Confronta un filtro da caffè: a meno che tu non applichi troppa pressione (sarebbe il caso di un condensatore se superi grossolanamente il suo voltaggio!) o lasci che il filtro marcisca e si rompa (alcuni condensatori invecchiano!), mette l'acqua in cortocircuito e il caffè disciolto (AC, Actual Coffee) nella caffettiera senza che ciò abbia alcuna incidenza sulla quantità di fondi di caffè (DC) passati attraverso.

A proposito, i condensatori di disaccoppiamento non solo cortocircuitano il rumore ad alta frequenza, ma lo FORNISCONO quando la richiesta di corrente dinamica del carico lo richiede. Un'improvvisa richiesta di corrente viene prelevata dal condensatore di disaccoppiamento anziché dall'alimentatore (poiché i fili più lunghi dell'alimentatore agiscono come un induttore), rendendo il flusso di corrente RF piuttosto locale (questa è la chiave per non interferire con altri circuiti, non interferire con il carico stesso (!!) e non essere irradiato come rumore!) al circuito formato dal disaccoppiamento di condensatore e carico. Il "disturbo con il carico stesso" si verifica quando l'induttanza del cablaggio di alimentazione provoca una caduta di tensione in caso di improvvisa richiesta di corrente.