Domanda:
Comprensione della carica e scarica di un condensatore
Leoc
2018-10-23 09:20:32 UTC
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Mi sento male a questo punto. Questo sarà il mio ultimo post a riguardo, tuttavia, mi spiegherò in modo più chiaro e trasparente in modo che tutti non debbano indovinare i miei problemi.

Mai stato così confuso con un circuito prima d'ora.

Sto cercando di analizzare un circuito Rectifier di precisione con un condensatore al suo carico / uscita.

L'obiettivo finale è: cercare di prevedere l'output del circuito e vedere anche il comportamento del circuito per vedere se necessita di ulteriori miglioramenti.

Seguirò questo circuito passo dopo passo e il mio processo di pensiero e spero che tu possa dirmi dove ho sbagliato e mostrarti dove sono rimasto bloccato.

schematic

simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab

  • Il modo in cui intendo affrontare questo circuito è: Presupposti

    1. Analisi DC perché a causa del diodo che cambia la topologia o lo stato del circuito a seconda della salita o discesa dell'onda.

    2. Costante - Stato. Presumo che il condensatore sarà notevolmente carico

    3. Dobbiamo sapere in quale stato si trova il diodo (polarizzazione diretta o polarizzazione inversa).

    4. La corrente viaggia da potenziale elettrico alto a potenziale elettrico basso

    Avvio dell'analisi:

Dato che stiamo lavorando con un diodo, presumo che dovrai fare i conti con ogni "ciclo positivo" e "ciclo negativo" dell'onda. enter image description here

schematic

simula questo circuito

Per scoprire se la corrente è positiva in uscita dall'OP-AMP, dobbiamo trovare tutte le tensioni mancanti (Vout). In effetti per trovare la corrente dei componenti, dobbiamo comunque trovare le tensioni mancanti.

$$ \ text {Node "0V"}: \ frac {0-5} {2k \ Omega} + \ frac {0-V_ {out}} {2k \ Omega} = 0 $$

$$ \ frac {-5} {2k \ Omega} - \ frac {V_ {out}} {2k \ Omega} = 0 $$

$$ \ frac {-5} {2k \ Omega} = \ frac {V_ {out}} {2k \ Omega} $$

$$ V_ {out} = -5 $$

Concludendo tutte le nostre tensioni mancanti, rimettendole nello schema.

schematic

simula questo circuito


A questo punto rimango bloccato qui

Quello che sto pensando a me stesso in questo momento: è che voglio fare la legge attuale in cui In = Iout, tuttavia, ho solo una corrente che va in un nodo quindi non riesco a trovare il resto come mostrato

\ $ I_ {n} = I_ {out} \ $

\ $ 2.5 \ text {mA} + ??? = ??? \ $

e non so come ottenere il resto della corrente, se sapessi come estrarre almeno la corrente dal condensatore sarei in grado di scoprire la corrente dell'amplificatore operazionale collegandolo all'equazione sopra .

Il fatto è che ho detto di assumere uno stato stazionario quindi immagino di poter far diventare corto il condensatore, tuttavia, un altro problema è che non mi dice se il condensatore li sta caricando o scaricando.


schematic

simula questo circuito

Stessa strategia qui, trovare il voltaggio, tuttavia questa volta la topologia del circuito cambia poiché l'amplificatore operazionale non è più collegato tramite feedback. Quindi possiamo supporre che questo sia solo un semplice circuito RC (semplificato).

\ $ H (s) = \ dfrac {1} {0.0004 * s + 1} \ $

Prendiamo \ $ \ lim_ \ limits {s \ to0} \ $ otteniamo: \ $ H ( 0) = 5 \ $

Rimettendolo nello schema:

schematic

simula questo circuito

Sembra che la nostra ipotesi di diodo abbia funzionato, quindi quando l'onda sinusoidale si alza (0-90 gradi) il diodo è in R.B.


A questo punto rimango bloccato qui

Quello che sto pensando a me stesso in questo momento: non so ancora se il condensatore è in uno stato di carica o di scarica.

Se dovessi indovinare il condensatore è solo un corto e la corrente non scorre attraverso di esso, ma tutto ciò è dovuto al presupposto dello stato stazionario. Ancora una volta mi dà il problema se non so se il condensatore si sta caricando o scaricando durante il periodo di (0-90 gradi) durante l'innalzamento dell'onda sinusoidale.


schematic

simula questo circuito


A questo punto rimango bloccato qui

Quello che sto pensando a me stesso in questo momento: è che voglio fare la legge attuale in cui In = Iout, tuttavia, ho solo una corrente che va in un nodo quindi non riesco a trovare il resto come mostrato

\ $ I_n = I_ {out} \ $

\ $ 2.5 \ text {mA} + ??? = ??? \ $

e non so come ottenere il resto della corrente, se sapessi come estrarre almeno la corrente dal condensatore sarei in grado di scoprire la corrente dell'amplificatore operazionale collegandolo all'equazione sopra .

Il fatto è che ho detto di assumere uno stato stazionario quindi immagino di poter far diventare corto il condensatore, tuttavia, un altro problema è che non mi dice se il condensatore li sta caricando o scaricando.


schematic

simula questo circuito

Stessa cosa trovando tutte le tensioni, ma questa volta tutte le tensioni si trovano a causa della precedente onda ascendente che carica il condensatore. Applicandolo allo schema.

schematic

simula questo circuito


Quello che sto pensando a me stesso in questo momento: questa è l'unica cosa che ha senso poiché immagino che il condensatore ora si comporti come una sorgente di tensione, quindi è evidente che la corrente fluisce dal condensatore e si scarica. Tuttavia, sono confuso sull'ipotesi che il diodo non sarebbe sempre aperto per qualsiasi \ $ V_ {out} > 0 \ $ ? e input> 0?


Questo è abbastanza lungo e si spera che spieghi i miei punti, non entrerò nei cicli negativi, poiché si spera che sia la stessa cosa del positivo.Scusa se sono diventato più disordinato verso la fine, è arrivato piuttosto tardi a scrivere questo.

Ho provato a ripulire, ma poi ho notato che ci sono alcune sezioni duplicate come: "Quello che sto pensando a me stesso in questo momento: è che voglio fare la legge attuale dove In = Iout" che rendono questo post inutilmente lungo.Potresti prima ripulire il post?(inoltre, l'introduzione di "Questo sarà il mio ultimo post a riguardo" è inutile, non dovrebbe essere nel post né da nessuna parte, considera di rimuoverlo)
Per una tensione CC positiva all'ingresso, il diodo bloccherà l'opamp dal resto di un circuito.Quindi finirai con un semplice circuito RC.La costante di tempo del circuito è RC = 4kΩ x 100nF = 0.4ms.Quindi dopo 5RC = 2ms la tensione del condensatore raggiungerà il valore di una tensione di ingresso (fine fase di carica).E non sta succedendo niente di interessante in questo circuito.
Sì, lo capisco molto, ma sto parlando di più in quale stato si trova il diodo e come trovare la corrente del ramo del condensatore per verificare che la mia ipotesi di diodo sia corretta
Una risposta:
The Photon
2018-10-23 09:40:28 UTC
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Quello che sto pensando a me stesso in questo momento: è che voglio fare la legge attuale in cui In = Iout, tuttavia, ho solo una corrente che va in un nodo quindi non riesco a trovare il resto come mostrato

A questo punto sei già fuori strada.

Non è necessario risolvere KCL per comprendere il circuito. Fondamentalmente l'hai già risolto. La tensione di ingresso è +5 V e l'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale è la terra virtuale. Quindi 2,5 mA tramite R1, quindi 2,5 mA tramite R2. Pertanto il nodo del condensatore è a -5 V. Questo è tutto.

Sai per arrivare a -5 V, quindi 0,5 uC devono ad un certo punto fuoriuscire dal condensatore per caricarlo a quella tensione.

Ma aspetta, il diodo ha il suo anodo all'uscita dell'amplificatore operazionale e il suo catodo al condensatore. Quindi l'amplificatore operazionale non avrebbe potuto scaricare la carica dal condensatore in questo modo. Avresti dovuto modellare il diodo come un open e non un short per questa parte del ciclo di input.

Quindi ora torna indietro e analizza questa parte del ciclo con il diodo aperto. E ricorda che quando il circuito di feedback negativo viene interrotto, l'ingresso invertente non funge più da terra virtuale.

1. Voglio dire, voglio ancora sapere se il condensatore si sta scaricando o caricando, e non posso saperlo se non conosco la corrente proveniente dal ramo del condensatore 2. Non lo so, puoi spiegarmi in dettaglio come mai 3. Anche questo non lo capisco, ma ho fatto un'analisi di un diodo R.B se continui a leggere
@Pilsz, sai in che direzione sta andando la corrente da come cambia la tensione.E puoi scoprire come cambia la tensione senza usare KCL (per il caso in cui il diodo è polarizzato in avanti).
Sono d'accordo che puoi scoprire che la corrente sta andando dal cambiamento di tensione, ma la corrente non "si divide" una volta che colpisce un ramo (quando più di un filo si incontra).Quindi non saprei da che parte sta andando la corrente dopo quel ramo
i = CdV / dt.Questo è tutto quello che avete bisogno di sapere.
Sarebbe i = 100nF (5 / 0,002)?
Voglio dire, poiché questa è un'analisi CC, la corrente CC può passare anche attraverso un condensatore?e Dato che è ancora un'ipotesi, è necessario controllare i segni della corrente proveniente dall'amplificatore operazionale perché possono essere modificati dal suo ingresso nell'amplificatore operazionale
@Pilsz, se vuoi solo un'analisi DC, puoi rimuovere il condensatore.Ma poiché hai parlato di una sorgente CA con una tensione variabile nel tempo, abbiamo assunto che non volessi solo un'analisi CC.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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