ฉันจะคำนวณค่าที่ถูกต้องสำหรับตัวเก็บประจุบล็อก DC ได้อย่างไร


15

ค่าตัวเก็บประจุมีความสำคัญสำหรับตัวเก็บประจุบล็อก DC หรือไม่

ฉันต้องการบล็อก DC เพื่อแปลงสัญญาณเริ่มต้นที่ 1.98 V pp (1 kHz ถึง 100 kHz) ด้วยแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 0 ถึง +1.98 V:

ป้อนคำอธิบายภาพที่นี่

สำหรับสัญญาณ 1.98 V pp (1 kHz ถึง 100 kHz) ที่มีแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ -0.99 V ถึง +0.99 V:

ป้อนคำอธิบายภาพที่นี่

มูลค่าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับคดีของฉันคืออะไร และทำไม?


6
ใช่ค่าเป็นสิ่งสำคัญ ตัวเก็บประจุ (รวมถึงส่วนประกอบอื่น ๆ ) สร้างตัวกรองความถี่สูงเพื่อปิดกั้น DC และคุณต้องการความถี่มุมของตัวกรองให้ต่ำกว่าความถี่ต่ำสุดของสัญญาณของคุณ อย่างไรก็ตามคุณต้องแสดงวงจรของคุณเพื่อให้ทุกคนช่วยคุณกำหนดค่าที่ถูกต้อง
Null

คำตอบ:


14

หากคุณต้องการใช้ตัวเก็บประจุเป็นองค์ประกอบบล็อก DC (เช่นในชุดที่มีแหล่งสัญญาณ) คุณควรเลือกค่าความจุตาม:

  • ความถี่ สัญญาณ AC f ;
  • การต่อต้านความต้องการเทียบเท่าที่มองเห็นได้จาก "NODE A" (ดูรูปด้านล่าง) ถึง GND

แผนผัง

จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab

ทำไมล่ะ ในฐานะที่เป็นคนอื่นใส่มันแล้วบทบาทของตัวเก็บประจุคือการดำเนินการสูงผ่านตัวกรองหมายความว่าส่วนประกอบความถี่สูงจะถูกส่งผ่านและคนที่ความถี่ต่ำ (เช่น DC) จะถูกบล็อก

น่าเสียดายที่การกรองนี้ไม่ได้ จำกัด อยู่ที่ส่วนประกอบ DC (0Hz) เนื่องจากในกรณีส่วนใหญ่คุณมีค่า จำกัด สำหรับการขับ (ความต้านทาน Req ในแผนผัง) ดังนั้นส่วนประกอบ AC ความถี่ต่ำจึงจะถูกลดทอนลงบ้าง โปรดจำไว้ว่าความถี่ -3dB ของตัวกรอง RC (สูงผ่านหรือ low-pass) คือ {EQ}} ซึ่งหมายความว่าที่ความถี่ของสัญญาณของคุณได้รับการลดทอนโดย 3dB (และที่ความถี่ต่ำกว่าการลดทอนจะยิ่งแข็งแกร่ง) ดังนั้นควรเลือกค่าตัวเก็บประจุที่มีขนาดใหญ่พอที่จะไม่ตัดองค์ประกอบความถี่ต่ำสุดที่น่าสนใจ ( ตัวอย่างของคุณ1 kHz ) กล่าวอีกนัยหนึ่งคุณจะต้องจบด้วยความถี่ -3dB ต่ำกว่า 1 kHzอย่างเพียงพอ

f3dB=12πCReq
ดังนั้นความถี่นี้จะไม่ลดทอนมากเกินไป

วิธีที่ดีในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับเรื่องนี้คือการพิจารณาว่าตัวเก็บประจุถูกสร้างขึ้น: โดยทั่วไปมีแผ่นนำไฟฟ้าสองแผ่นคั่นด้วยไดอิเล็กทริก มันเป็นเรื่องตรงไปตรงมาที่จะเข้าใจว่ากระแสตรงจะไม่ไหลผ่านมันไม่ได้ ... กระแสผ่านตัวเก็บประจุเป็นไปได้ถ้าแรงดันไฟฟ้าผ่านมันเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา (และเป็นกรณีของสัญญาณความถี่สูง) ความถี่และค่าความจุที่สูงขึ้นจะทำให้ตัวเก็บประจุมีขนาดใหญ่ขึ้นดังนั้นความสามารถในการบล็อกสัญญาณจึงมีขนาดเล็กลง


เหตุใดจึงต้องใช้ตัวกรอง High-Pass ตัวเก็บประจุเพียงอย่างเดียวในฐานะที่เป็นองค์ประกอบบล็อก DC ไม่ดี? หากฉันเข้าใจอย่างถูกต้อง HPF จะลดทอนความถี่ที่ต่ำกว่าความถี่คัตออฟและส่วนประกอบ DC คือ 0Hz นั่นคือมันจะถูกลบออกในตัวกรอง High Pass ใด ๆ โดยไม่คำนึงถึงความถี่คัทออฟใช่ไหม? ฉันต้องการ "ลด" ค่าของแรงดันไฟฟ้าไซน์จาก 0 ถึง 1.98V ถึง -0.99V ถึง + 0.99V นี่คือ -0.99V ส่วนประกอบ DC หรือไม่
VF35468

1
เอาล่ะ :) คุณพูดถูก ๆ ว่าตัวเก็บประจุบล็อก DC (และนั่นคือสิ่งที่ฉันชี้ให้เห็นในคำตอบของฉัน) อย่างไรก็ตามคุณจะไม่ประสบปัญหาเฉพาะในกรณีที่คุณวัดเอาท์พุทที่ไม่มีโหลด (เช่นด้วยความต้านทานไม่มีที่สิ้นสุด ----> ความถี่คัตออฟศูนย์) อย่างไรก็ตามหากคุณกำลังขับรถบรรทุกของจริงคุณจะมีความต้านทาน จำกัด ซึ่งอาจทำให้ความถี่การตัดเพิ่มขึ้น ..... และคุณไม่ต้องการที่จะฆ่าไซนัส 1kHz ของคุณ ..
NotANumber

1
ดังนั้น .... สมมติว่าถ้าคุณมีโหลดอิมพีแดนซ์ไม่สิ้นสุดดี ... ไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับค่าตัวเก็บประจุ: แม้แต่ 1pF ก็ยังทำงานได้ดีโดยไม่ลดทอนสัญญาณ AC ของคุณ อย่างไรก็ตามการปรากฏตัวของภาระ (เป็นที่ต้องการหรือไม่) ทำให้สิ่งที่เล็กน้อย
เล่ห์เหลี่ยม

โอเคฉันเข้าใจความถี่คัตออฟ แต่ส่วนประกอบ DC ในคลื่นไซน์เริ่มต้นของฉันคืออะไร (0 ถึง 1.98V) ตัวเก็บประจุจะลบส่วนประกอบ DC เช่น "ลดลง" 0.99V จากแอมพลิจูดเริ่มต้น ตัวเก็บประจุเลือกอย่างไรที่ 0.99V ซึ่งครึ่งหนึ่งของแอมพลิจูดและแปลงสัญญาณเป็น 2 ส่วน, บวก (+ 0.99V) และลบ (-0.99V)?
VF35468

2
ส่วนประกอบ DC คือค่าเฉลี่ยเวลาของสัญญาณดังนั้น 0.99V สัญญาณไฟไนต์ - พลังงานใด ๆ สามารถแสดงเป็นผลรวมของความผันผวนของไซนัสและ Cosinusoidal ได้หลายชุด (ฟูริเยร์ซีรีย์ / อินทิกรัล) คุณเริ่มต้นจาก 0Hz + 1kHz ... เนื่องจากฉันชี้ให้เห็นว่าตัวเก็บประจุเป็นวงจรเปิดสำหรับ DC ดังนั้นจึงไม่มีกระแสคงที่จะไหลผ่านโหลดทำให้เกิดแรงดันคงที่ปรากฏขึ้น ดังนั้นสัญญาณที่เปลี่ยนแปลงเวลาเท่านั้นที่สามารถสังเกตได้ที่โหนด A นี่คือสาเหตุของฟิสิกส์พื้นฐานเช่นการชาร์จมิเรอร์ที่แผ่นตัวเก็บประจุ
NotANumber

5

ตัวเก็บประจุ DC- บล็อกทำหน้าที่เป็นตัวกรองสูงผ่านเมื่อรวมกับความต้านทานแหล่งที่มา (ชุด) และความต้านทานโหลด (ขนาน) ใช้ความต้านทานเหล่านี้และความถี่ที่คุณสนใจเพื่อเลือกค่าตัวเก็บประจุ

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.