RC 회로에 대한 나의 이해가 깨졌습니다

나는 비교적 간단한 질문을했다 . 불행히도 대답은 훨씬 더 많은 질문을 유발합니다! :-(

실제로 RC 회로를 전혀 이해하지 못하는 것 같습니다. 특히 R이있는 이유는 무엇입니까? 완전히 불필요한 것 같습니다. 분명히 커패시터가 모든 작업을 수행하고 있습니까? 도대체 무슨 저항이 필요합니까?

분명히이 물건이 어떻게 작동하는지에 대한 내 정신 모델은 어떻게 든 잘못되었습니다. 내 정신 모델을 설명하려고 노력하겠습니다.

커패시터를 통해 직류를 통과하려고하면 두 판을 충전하는 것입니다. 커패시터가 완전히 충전 될 때까지 전류가 계속 흐르기 때문에 더 이상 전류가 흐를 수 없습니다. 이 시점에서 전선의 두 끝이 연결되지 않았을 수도 있습니다.

즉, 전류의 방향을 반대로 할 때까지. 이제 커패시터가 방전되는 동안 전류가 흐르고 커패시터가 반대 극성으로 재충전되는 동안 계속 흐릅니다. 그러나 그 후에 커패시터가 다시 완전히 충전되어 더 이상 전류가 흐를 수 없습니다.

커패시터를 통해 교류를 통과하면 두 가지 중 하나가 발생하는 것으로 보입니다. 웨이브주기가 커패시터를 완전히 충전하는 시간보다 긴 경우 커패시터는 대부분의 시간이 완전히 충전되므로 대부분의 전류가 차단됩니다. 그러나 웨이브주기가 더 짧으면 커패시터는 완전히 충전 된 상태에 도달하지 않으며 대부분의 전류가 통과합니다.

이 논리에 따르면 자체적으로 단일 커패시터가 완벽하게 우수한 고역 통과 필터입니다.

그렇다면 ... 왜 모든 사람들 이 기능 필터를 만들려면 저항 이 있어야한다고 주장 합니까? 내가 무엇을 놓치고 있습니까?

예를 들어 Wikipedia의 회로를 고려하십시오.

저 저항 이 대체 뭐하는거야? 분명히 모든 것이 단락되어 모든 전력이 다른쪽에 전혀 도달하지 않도록합니다.

다음으로 이것을 고려하십시오 :

조금 이상합니다. 병렬 커패시터? 글쎄 ... 커패시터가 DC를 차단하고 AC를 통과한다고 생각한다면, 고주파에서 커패시터가 회로를 단락시켜 전원이 통과하지 못하도록하고 저주파에서는 커패시터가 마치 마치 마치 거기에 없습니다. 이것은 저역 통과 필터입니다. 여전히 임의의 저항을 설명하지 않고 해당 레일의 거의 모든 전원을 쓸데없이 차단합니다 ...

분명히이 물건을 실제로 디자인하는 사람들은 내가 모르는 것을 알고 있습니다! 누구든지 나를 밝힐 수 있습니까? RC 회로에 대한 Wikipedia 기사를 시도했지만 Laplace 변형에 대해 이야기합니다. 당신이 할 수있는 것은 깔끔합니다. 나는 기본 물리학을 이해하려고 노력하고 있습니다. 그리고 실패!

(위에 대한 비슷한 주장은 인덕터 자체가 좋은 저역 통과 필터를 만들어야한다는 것을 암시하지만 모든 문헌은 저와 의견이 맞지 않는 것 같습니다. 별도의 질문에 합당한 지 아닌지는 모르겠습니다.)

이 Wittgenstein의 사다리 스타일을 사용해 봅시다 .

먼저 이것을 고려하자 :

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

옴의 법칙으로 R1을 통해 전류를 계산할 수 있습니다.

또한 R1의 전압은 1V라는 것을 알고 있습니다. 접지를 기준으로 사용하는 경우 저항 상단의 1V가 저항 하단의 0V가되는 방법은 무엇입니까? R1 중간에 프로브를 붙일 수 있다면 1V와 0V 사이의 전압을 측정해야합니다.

우리가 움직일 수있는 프로브가있는 저항 ... 포텐쇼미터처럼 들리 죠?

^{이 회로를 시뮬레이션}

전위차계의 노브를 조정하여 0V와 1V 사이의 전압을 측정 할 수 있습니다.

냄비 대신에 두 개의 개별 저항을 사용한다면 어떨까요?

^{이 회로를 시뮬레이션}

전위차계에서 와이퍼를 움직일 수 없다는 점을 제외하고는 본질적으로 동일합니다. 위에서 3/4 위치에 붙어 있습니다. 상단에 1V, 하단에 0V를 얻으면 3/4의 전압이 나타나고 전압의 3/4, 즉 0.75V가 나타납니다.

우리가 만든 것은 저항 분압기 입니다. 동작은 공식적으로 다음 공식으로 설명됩니다.

주파수에 따라 저항이 변하는 저항이 있다면 어떨까요? 우리는 깔끔한 일을 할 수있었습니다. 이것이 바로 커패시터입니다.

저주파 (최저 주파수는 DC 임)에서 커패시터는 큰 저항 (DC에서 무한대)처럼 보입니다. 더 높은 주파수에서 커패시터는 더 작은 저항처럼 보입니다. 무한 주파수에서 커패시터는 전혀 저항해야합니다. 전선처럼 보입니다.

그래서:

^{이 회로를 시뮬레이션}

고주파수 (오른쪽 상단)의 경우 커패시터는 작은 저항처럼 보입니다. R3은 R2보다 훨씬 작으므로 여기서는 매우 작은 전압을 측정합니다. 입력이 많이 감쇠되었다고 말할 수 있습니다.

낮은 주파수 (오른쪽 아래)의 경우 커패시터는 큰 저항처럼 보입니다. R5는 R4보다 훨씬 크므로 여기서는 거의 모든 입력 전압, 즉 입력 전압이 거의 감쇠되지 않은 매우 큰 전압을 측정합니다.

따라서 높은 주파수는 감쇠되고 낮은 주파수는 감쇠되지 않습니다. 저역 통과 필터처럼 들립니다.

커패시터와 저항의 위치를 ​​바꾸면 그 효과가 역전되며 고역 통과 필터가 있습니다.

그러나 커패시터는 실제로 저항 이 아닙니다 . 그들이하는 것은 임피던스 입니다. 커패시터의 임피던스는 다음과 같습니다.

어디:

• $C$ 는 커패시턴스 용량입니다
• $f$ 는 주파수 (Hz)입니다
• $j$ 는 가상의 단위입니다 .$\sqrt{-1}$

가 분모에 있기 때문에 주파수가 증가함에 따라 임피던스가 감소합니다.$f$

임피던스는 를 포함하기 때문에 복소수입니다 . 산술 연산이 복소수에서 어떻게 작동하는지 알고 있다면 대신 를 사용하여 단순한 저항 대신 임피던스를 사용하는 것을 제외하고 전압 분배기 방정식을 계속 사용할 수 있습니다 .Z $j$$Z$$R$

그리고 이것으로 RC 회로의 동작을 계산할 수 있습니다.

나는 그 대답 중 일부가 지나치게 복잡하다고 생각합니다. 유일한 physics당신이 정말로 알 필요는 커패시터의 "저항"주파수 역으로가는 것을, 그리고 유명한 3dB 공식 : 그래서, 당신을 추정 그것들에 익숙합니다. 이것처럼 봅시다.

저역 통과 필터

그래서 당신은 R을 좋아하지 않습니까? 글쎄, 저항이 없다고 가정 해 봅시다.

죄송합니다! 이 항상 약간의 저항은. 그것 없이는 어떤 일이 일어날 지 상상할 수 없습니다. 와이어에는 밀리 옴 또는 마이크로 옴이 있지만 여전히 약간의 저항이 있습니다. 편리한 3dB 공식에 따르면 작을수록 3dB 포인트가 더 멀어지고 "로우 패스"가 줄어 듭니다. 불연속 저항을 추가하면 작은 와이어 또는 트레이스 저항에 의해 결정되는 대신 3dB 포인트 를 선택할 수 있습니다.

하이 패스 필터

여기서 우리 는 R이없는 삶을 상상할 수 있습니다 . 어느 날 밤, 당신은 그것에 대해 논쟁에 들어갔고, 분노에 사로 잡혔습니다. 이제 결석했다고 가정 해 봅시다.

그러나 이제 우리가 가진 것을보십시오. 커패시터는 크기에 따라 저항이 변하는 크고 멍청한 저항입니다.

특정 주파수의 전압을 감쇠 시킨다는 점에서 여전히 필터입니다. 확실히 DC를 차단할 것입니다. 그런 의미에서 "로우 패스"입니다. 그러나 지금은 끔찍합니다! 왜?

내가 말했듯이 저주파의 경우 이제는 "큰"저항기 일 뿐이다. 당기는 전류의 양에 따라 낮은 주파수가 다소 감쇠됩니다. 아시다시피 임피던스를 끌어 당기는 전류가 많을수록 전압이 더 많이 떨어집니다.

그러나 R을 제거했을 때 저역 통과 필터 케이스에서와 같이 회로는 이제 일반적으로 제어하지 않는 전류에 의존합니다. 이 필터가 고 임피던스 (즉, 메가 옴) 부하에 연결되면 전류가 거의 흐르지 않습니다. 커패시터는 대부분의 주파수에서 많은 전압을 떨어 뜨리지 않으므로 거기에 없을 수도 있습니다. 당신이 원하는 어느 곳이 필터를 넣을 수 있도록하고 어떤 미리 정해진 방식으로 작동합니다.

몇 가지 시뮬레이션을 살펴 보겠습니다. 1uF 캡이 있고로드가 1k라고 가정하십시오.

(이 게시물과 관련이 없으므로 단계 그림을 무시하십시오). 좋아, 우리는 약 200Hz에서 시작하는 롤오프가 있습니다. 괜찮아요, 그게 당신이 원하는 것 같아요. 그러나 저항이 바뀌면 어떻게됩니까? 즉, 회로에서 다른 양의 전류를 원할 경우 어떻게됩니까?

선량! 우리의 3dB 포인트는 이제 약 1Hz입니다. 따라서 우리의 "필터"는 회로의 무언가가 전류를 변경하기를 원할 때마다 모든 곳에서 움직입니다! 완전히 예측할 수 없습니다.

따라서 저항으로 수정하고 다시 넣고 필터를 수정합니다.

잠깐만-R은 어떻게 고역 통과 필터를 고치나요? 글쎄, 그것과 커패시터로 전압 분배기 역할을합니다! 충분히 단단하면 (즉, 출력 임피던스가 회로의 나머지 부분을 구동하는 입력 임피던스보다 훨씬 낮은 경우) 전류 인출의 변화로부터 필터를 절연시킵니다.

이미 많은 답변을 받았습니다. 나만의 방식으로 시도해 보자.

내가 디자인해야 할 것은 필터입니다. 저역 통과 및 고역 통과. 내가 가진 것은 커패시터 만입니다.

모든 구성 요소가 이상적인 첫 번째 구현을 고려하십시오.

이상적인 오실로스코프를 사용하여 Vout을 측정하면 Vout = Vin이됩니다.

따라서이 회로는 어떤 필터로도 작동하지 않습니다.

두 번째 구현을 고려하면

여기에는 C를 통한 전류가 없으므로 Vout은 Vin입니다.

따라서 두 번째 회로도 필터로 작동 할 수 없습니다.

따라서 커패시터로만 필터를 구현할 수는 없습니다 (적어도 이상적인 경우).

"커패시터가 완전히 충전 될 때까지 전류가 계속 흐릅니다."

그러나 커패시터가 완전히 충전되는 데 시간이 얼마나 걸릴지 생각해 본 적이 있습니까?

커패시터의 충전 시간은 커패시턴스 값 C와이를 통과하는 전류에 의해 결정됩니다 (C와 직렬로 적절한 값의 저항을 배치하여 제어 할 수 있음).

⇒t=V×

즉, 충전 시간은 제품 RC에 의해 결정됩니다.

이제 C와 직렬로 유한 저항을 배치하면 커패시터가 완전히 충전되는 데 걸리는 시간을 제어 할 수 있습니다. 따라서 직렬 저항 R을 사용하면 첫 번째 회로는 저역 통과 필터로 작동하고 두 번째 회로는 질문에 표시된 것처럼 고역 통과 필터로 작동 할 수 있습니다.

R = 0 (단락)이면 커패시터가 즉시 충전되고 모든 주파수에 대해 개방 회로로 작동합니다. 그것이 첫 번째 회로에서 일어난 일입니다.

R = 무한대 (개방 회로)이면 커패시터가 충전을 시작하지 않거나 커패시터를 통해 전류가 흐르지 않습니다. 그리고 그것은 두 번째 회로에서 발생합니다.

" 파워 스루" 라는 생각을 잊어 버리십시오 . 전력은 전류와 전압의 산물이며 이러한 구성 요소 구성이 전력 전송과는 아무런 관련이없는 애플리케이션의 종류입니다.

간단한 AC 회로에서 (적어도 여기서 시작하자) 커패시터는 리액턴스 (reactance) 라는 특성을 가지고있다 . 리액턴스는 본질적으로 커패시턴스와 관련된 신호의 주파수 사이의 관계입니다. 이것은 1 / 2πfC라는 악명 높은 공식을 사용하여 계산되며, 여기서 f 는 헤르츠 단위의 주파수이고 C 는 패럿 단위의 정전 용량이며 옴 단위로 측정됩니다. 기본적으로 커패시터는 주파수 종속 저항입니다.

반응성 부품, 즉 캡 및 인덕터의 경우 주파수 기반 저항을 종종 임피던스 라고합니다 . 입력 신호 주파수에 따라 달라질 수 있지만 일반적으로 회로 / 장치가 의도 한 주파수 범위에서 평평해야한다는 것을 암시하는 저항 대신 "입력 임피던스"를 갖는 회로 나 장치를 찾을 수 있습니다.

저항의 신비한 포함으로 돌아갑니다. 캡이 주파수 제어 저항이라는 것에 대한 이전 의견을 다시 생각해보십시오. 즉, 주어진 주파수에 대해 전위 분배기를 형성하는 두 개의 저항이 있습니다. R과 C를 알고 있다면 Vout과 주파수의 그래프를 그릴 수 있습니다.

이 필터를 찾을 수있는 가장 일반적인 장소는 기본 / 수동 신호 처리 회로입니다. 연산 증폭기에 대한 입력에서 고역 통과 구성을 볼 수있을 것으로 기대할 수있다 (확실한 저주파 증폭을 방지하기 위해). 연산 증폭기는 MASSIVE 입력 임피던스 (일반적으로 테라 옴)의 이점을 제공하므로 병렬 저항기가 전류를 소거한다고 말할 수는 없습니다. 정확한 목적이기 때문입니다. 그 자체로는 쓸모가 없습니다.

그렇습니다. 전류 증폭기로 옮길 때 상황이 약간 바뀌지 만 실제로는 다른 주제입니다. 트랜지스터 증폭기는 자체 리그에 있으며이 질문을 약간 뛰어 넘습니다.

그러나 일부 추가 정보의 경우 전원 이 공급되는 상황 이 있습니다.직렬 저항 / 병렬 커패시터 구성을 통해 전송됩니다. 그 범주의 승자는 이름에서 알 수 있듯이 전력선 (전국에 전기를 운반하는 등)입니다. 송전선 분석은 동선의 저항, 구리 도체와 외부 "접지"피복 사이의 기생 용량 및 외부로부터 유도 된 전압을 나타내는 직렬 저항 + 병렬 캡 및 인덕터로 전력선을 모델링하여 수행됩니다. 요인. 이러한 경우 이러한 구성 요소는 실제 결함을 나타내므로 실제로 전력이 손실됩니다. Lumped Transmission Model (이름이 다를 수 있음)은이 LRC 회로를 '단위 거리 당'기준으로 사용하므로 이러한 회로 중 일부는 특정 길이의 전력선을 나타 내기 위해 서로 묶여 있습니다.

저항은 전류를 제어하기 위해 만들어집니다. 커패시터를 가로 지르는 전압은 즉시 변경 될 수 없다는 것을 잊어 버린 것 같습니다. 한 판에 음전하가 축적되어 다른 판을 떠나 결과적으로 전압과 동등한 전기장을 만듭니다. 이 전압이 즉시 변할 수없고 전압을 가로 질러 다른 전압을 적용하는 경우 와이어는 전압 차이를 떨어 뜨려야하고 저항이 작아 전류 흐름이 매우 커집니다 (U = RI). 기본적으로 전선을 제외하고 전자를 늦추는 것은 없습니다. 제어 할 수없는 매우 높은 전류는 커패시터를 손상시키지 않으면 곧바로 커패시터를 충전하여 필요에 따라 전류를 흡수 및 전달해야하므로 필터를 쓸모 없게 만듭니다.

제한 저항이 없지만 필터에는없는 커패시터를 분리하기 위해 때때로 반응성이 높은 것이 바람직 합니다.

전류를 공급 하는 경우 전류 제한 저항이 필요하지 않지만 커패시터 전압이 선형으로 증가하고 결국 항복 전압을 초과하기 때문에 전압 제한 기가 필요합니다. 그러나 어쨌든 필터는 아닙니다. 인덕터를 사용하여 전류를 필터링합니다.

고역 통과 필터 / 에지 검출기 (제 1 회로)에서, 저항기는 커패시터와 전압 분배기를 형성하기 위해 존재한다. 커패시터는 주파수 의존형 저항처럼 작동한다고한다 (또한 신호를 위상 편이하지만 슬라이드하자). 저항은 전류를 소비하지 않고 주파수에 의존하는 전압을 생성하기 위해 존재합니다. 고주파에서는 커패시터의 임피던스가 감소하고 더 ​​많은 입력을 얻습니다 (그 반대도 마찬가지). 따라서 저항이 없으면 전류가 흐르지 않으면 입력에서 출력이 미러링됩니다 (전압 강하 없음).

저역 통과 필터에서 , 저항기는 또한 이번에는 전압 분배기를 형성하기 위해 존재하며, 여기서 관심있는 전압은 전류 이미지 ( "" 시간이 지남에 따라 약해집니다 "=> 높은 통과). 저항을 단락 시키면 커패시터가 너무 빨리 반응하여이 글의 시작 부분에서 언급 한 것처럼 필터로 쓸모 없게됩니다.

좋은 질문입니다.

커패시터를 통해 교류를 통과하면 두 가지 중 하나가 발생하는 것으로 보입니다. 커패시터를 완전히 충전하는 시간이 파장보다 길면 커패시터는 대부분 완전히 충전 된 시간을 소비하므로 대부분의 전류가 차단됩니다. 그러나 웨이브주기가 더 짧으면 커패시터는 완전히 충전 된 상태에 도달하지 않으며 대부분의 전류가 통과합니다.

이 분석의 일부에 동의합니다. 커패시터에 전류를 넣으면 다음을 사용하여 쉽게 전압을 파악할 수 있습니다.

$V = \frac{1}{C}\int i(t)dt$

그러나 "완전히 충전 된"커패시터에 대해 이야기하기 시작합니다. 커패시터는 어느 전압에서 완전히 충전됩니까? 커패시터가 떨어질 수있는 전압이 있지만 그게 당신이 생각하는 것이라고 생각하지 않습니다.

어쨌든 이것은 실제로 의미가 없습니다. 이 전류는 어디에서 오는가? 일반적으로 전압으로 작업하는 것이 더 쉽습니다. 사인파 전류보다 사인파 전압을 커패시터에 적용하는 것이 훨씬 쉽습니다.

자, 여기 직감이 있습니다.

• 저항을 통과하는 전류는 입니다.$I = \frac{V}{R}$
• 커패시터를 통과하는 전류는 입니다.$I = C\frac{dV}{dt}$
• 낮은 주파수에서 는 작으므로 커패시터를 통해 흐르는 전류가 많지 않습니다. 낮은 전류가 있기 때문에 저항 양단의 전압이 거의 없으며 대부분의 전압은 커패시터 양단입니다.$\frac{dV}{dt}$
• 고주파에서는 가 크기 때문에 커패시터는 원하는만큼 많은 전류를 전달할 수 있습니다. 저항은 회로의 전류에 대한 제한 요소이므로 대부분의 전압 강하가 저항을 가로 지 릅니다.$\frac{dV}{dt}$
• 중간 주파수에서는 저주파수 케이스에서 고주파수 케이스로 전환됩니다. 이것은 주위에서 발생합니다 .$f = \frac{1}{2\pi RC}$
• 저항이 없으면 저주파와 고주파가 교차하는 곳을 알 수 없습니다.

추신 : 당신은 "전력 차단"에 대해 맞습니다.이 필터를 통해 흐르는 전류를 다른 라인으로 옮기려면 다르게 행동하게됩니다.

저역 통과 필터의 경우 : 입력 전압 소스의 전류를 제한하기 위해 저항이 있습니다. 이론적으로 이상적인 구성 요소가 사용 되므로이 전압 소스는 무한한 전류를 공급할 수 있습니다. 저항을 꺼내면 필터링이 전혀 없으며 주파수 신호가 무엇이든 상관없이 커패시터가 입력 전압을 즉시 충전하여 입력 전압을 충전합니다 (전압 변화율과 일치하는 데 필요한 전류가 공급 될 수 있음). 그것이 저항이 작용하는 곳입니다. 값이 0이 아닌 경우 커패시터 전압이 입력보다 뒤쳐지기 시작하여 필터링 효과가 발생합니다. 만약 저역 통과 RC 필터에 이상적인 전류 소스가 연결되어 있다면, R은 실제로 유입되는 전류에 영향을 미치지 않기 때문에 꺼낼 수 있습니다.

커패시터를 통해 직류를 통과하려고하면 두 판을 충전하는 것입니다. 커패시터가 완전히 충전 될 때까지 전류가 계속 흐르기 때문에 더 이상 전류가 흐를 수 없습니다.

저항은 "얼마나 많은 전류?"라는 질문에 답하며, 결과적으로 얼마나 오랫동안 전류가 계속 흐를 것인지에 대한 질문입니다.

어쨌든 "콘덴서가 완전히 충전 될 때까지 전류가 계속 흐릅니다"는 잘못된 것입니다. 우리가 "직류"에 관해 이야기하고 있다면, 커패시터가 그의 사임을 맡을 때까지 전류가 계속 흐를 것이다. 전해 콘덴서의 경우, 그것은 놀랍게도 냄새가 날 수 있습니다.

현재는 이상적인 전류원을 가지고 있지 않습니다. 전압 소스와 저항 (힌트 힌트)을 사용하는 것이 더 일반적이며, 저항을 통과하는 전류는 감소하지만 커패시터 양단의 전압은 저항의 다른 쪽의 전압에 접근합니다. 이 전압 차와 충전 전류의 비율은 저항에 의해 결정됩니다.

CURRENT를 적용하면 저항이 아무 것도하지 않고 캡의 전압이 선형으로 무한대로 증가합니다. 그러나 VOLTAGE를 적용하면 저항이 전류 흐름을 '저항'하고 반대 전압 강하를 생성합니다. 커패시터는 전압의 일부와 저항이 통과하는 전류 만 볼 수 있습니다. 캡이 충전됨에 따라 캡의 전압이 증가하고 저항으로 인해 전류가 점점 줄어 듭니다. 저항의 전압은 무의미하게 0에 접근합니다.

충전 또는 방전을위한 전류 경로가 없기 때문에 커패시터는 실제로 임의의 저주파수를 통과하지 않습니다.

커패시터를 완전히 충전하는 시간이 파장보다 길면

그러나 그 시간이 얼마나 걸립니까? 약 2/3 충전 하는 데 초가 걸립니다 (충전은 점근 적입니다). 이를 RC 시상수 라고합니다 .$R \cdot C$

첫 번째 회로에서 저항을 꺼내고 Vout에 아무것도 없으면 회로 가 없습니다. 전류가 흐를 수있는 루프 라운드가 없습니다. 실제로 미터 또는 오디오 입력을 넣으면 몇 메가 옴의 저항처럼 보일 것입니다. 전류는 커패시터를 통해 미터를 통과하여 네거티브 레일로 다시 흐릅니다. 거기에 특정 저항을 넣으면 예측 가능한 크기의 저항을 계산할 수 있습니다. 전력을 전환하지 않습니다-실제로 옴의 법칙에 따라 교류 전류 흐름에 비례하여 전압을 생성합니다.

다른 예에서, 직렬 저항은 그렇지 않으면 Vout은 항상 Vin과 동일 할 것이다. 커패시터의 충전을 특정 시간 상수로 지연시킵니다.

인덕터 자체는 "초크"라고하며 실제로 효과적인 저역 통과 필터입니다. 그것은 절대적으로 그 자체로 결코 존재하지 않으며, 항상 몇 피코 파라 드의 와이어 커패시턴스가 있습니다.

(질문은 전압, 전류 및 전력을 부주의하게 부풀려 혼란스럽게 할 수 있습니다)

회로에 실제 또는 암시 적 저항이 없으면 이상적인 전압 소스 또는 이상적인 전류 소스로 커패시터를 구동하는 것입니다. 이상적인 전류 소스와 저항을 직렬로 연결하는 것은 의미가 없으므로 이상적인 전압 소스를 가진 것이 가장 흥미로운 사례입니다.

이상적인 전압원의 요점은 커패시터가 전압을 즉시 따르게된다는 것입니다. 이는 커패시터로의 전류가 가됨을 의미합니다 . 전압이 급상승하면 무한한 전류 스파이크가 발생합니다.$d/dt U * C$

그러나 RC 요소의 일반적인 목적은 차별화 요소가 아니라 지연 요소입니다. 저항을 직렬로 연결하면 전류가 제한되어 커패시터가 전압을 즉시 추적하지 못하게됩니다.

@MathematicalOrchid, 멋진 질문과 직관적 인 추론 방법에 감사드립니다. 나는 항상 이런 식으로 질문에 답하려고 노력했기 때문에 당신을 존경합니다. 나는 이미 말한 것에 새로운 것을 추가 할 몇 가지 생각 만 공유 할 것입니다.

실제로 아래의 차동 CR 회로의 경우 저항을 부하 자체로 교체하면 저항을 생략 할 수 있지만 부하는 충분히 저항력이 낮아야합니다. 부하가 커패시터에 직렬로 연결되어 있기 때문에 가능합니다.

아래의 적분 RC 회로의 경우 부하가 커패시터에 병렬로 연결되어 있으므로 생략 할 수 없습니다. 그렇다면이 배열에서 저항의 역할은 무엇입니까?

커패시터는 "유체"로 "채워야"하는 일종의 "컨테이너"입니다. 입력량은 흐름과 같고 (전류) ... 출력량은 압력과 같고 (전압) ... 전류 입력과 전압 출력을 갖춘 장치입니다. .. 전류-전압 적분기 . 전류 소스로 구동 ( "채우기")해야하지만 전압 소스가 있습니다. 따라서 전압을 전류로 변환해야합니다 ... 이것은 저항의 역할입니다 ... 전압-전류 변환기 역할을합니다 ...

입력 전압 소스와 저항을 결합하면이 조합을 전류 통합기를 구동하는 단순 (불완전한) 전류 소스로 생각할 수 있습니다.

나는이 회로들에 대해 많은 이야기를 만들었습니다 (일부는 애니메이션). 여기에 몇 가지가 있습니다; 아마도 그들은 당신의 직관적 인 이해를 도울 수 있습니다 :

완벽한 RC 통합 기를 만드는 방법 -Wikibooks

수업 운동 -2004 년 학생들

연산 증폭기 RC 인티 그레이터 -circuit-fantasia.com (화이트 보드의 회로 스토리)

램프 생성기 -화이트 보드의 회로 스토리

커패시터에서 전류와 전압 사이에 위상 변이가 발생하는 이유 -Wikipedia Talk Page

연산 증폭기 반전 적분기 구축-Flash 애니메이션 스토리

더 간단하고 효과적인 접근을하겠습니다.

그러나 먼저 :

저 저항이 대체 뭐하는거야? 분명히 모든 것은 모든 전력을 단락시켜 전류가 다른쪽에 전혀 도달하지 않도록합니다.

이것은 두 가지 요점에서 올바르지 않습니다.

• 단락 여기 명확하게 그렇지 않은 두 점 (접지 참조)에 동일한 전압 결정 수단은, 레지스터의 값을 가정하면 0이 아닌 전압 에 걸쳐 저항 현재 영이 아닌 .. 않는 것이다 관통 저항이다. 저항 양단의 전압이 V = R * i이기 때문에. 둘 중 하나가 0이면 전압은 0입니다.

• 단락 된 경우에도 여전히 전류가 있습니다 (단, "단락 / 와이어"양단의 전압이 0이므로 전압이 없습니다. 따라서 V = R * i. 단락이라고 가정하면 (R = 0) 전류가 흐르고 전압은 여전히 ​​제로가 될 것입니다 ...

지금...

질문을하겠습니다. 첫 번째 회로 (R이 0이 아니라고 가정)에서 전압을 0으로 만드는 것은 무엇입니까? 글쎄요, 현재는 없습니다.

그리고 입력 (왼쪽)에 전압을 적용한다고 가정하면 왜 전류가 없을까요?

커패시터가 전류가 흐르는 것을 방지하기 때문입니다.

그리고 어떤 경우에 커패시터는 그렇게 할 것입니까? 어떤 구성 요소가 전류가 흐르지 못하게합니까?

답변 : 구성 요소의 임피던스가 무한대 인 경우.

참조 : V = Z * I. 그래서 I = V / Z, 맞습니까?

따라서 Z = Infinity이면 널 전류가 발생합니다. 즉, 구성 요소는 개방 스위치와 같습니다.

커패시터는 언제 그런 식으로 작동합니까? 다시 말해, 커패시터의 임피던스는 언제 무한대입니까? 음 Zc = 1 / (jwC) ..

C가 0이 아니라고 가정하면 omega = 0으로 남습니다. 다시 말해, "DC"라고 부르는 것입니다. 주파수 영점.

출력과 입력 전압의 비율을 "이득"이라고하겠습니다.

G = 출력 / 입력

오메가 = 0 인 경우 커패시터는 개방 회로로 작동하므로 전류가 저항에 "만들어지지"않습니다. 즉, R (Voutput)의 전압은 0입니다.

이는 G = 0 / Vinput = 0을 의미합니다.

우리는 오메가 = 0 인 경우를 보았습니다.

오메가 = 무한대는 어떻습니까?

그러면 커패시터는 닫힌 스위치처럼 동작합니다. 이는 Vinput = R * I = Voutput을 의미합니다.

이는 G = 1을 의미합니다.

우리의 회로 이득은 저주파수에서 0이고 고주파수에서 1입니다. 다시 말해, 고주파수를 통과시키고 저주파를 차단합니다. 즉, 고역 통과 필터.

우리는 두 번째 회로를 할 수 있습니까?

오메가-> 0 ===> 커패시터는 개방 회로입니다 (도식에서 제거). 남은 건 Vout = Vin입니다. 따라서 G = 1을 얻습니다.

오메가-> 무한대 ==> 커패시터는 단락 회로이며 Vout = 0이므로 G = 0입니다.

즉,이 회로는 저주파 신호를 통과시키고 고주파 신호를 차단합니다.

저역 통과 필터입니다 ..

일부 비고 :

먼저 기초에 대해 제대로 이해하는 것이 좋습니다. 이러한 각 구성 요소가 개별적으로 작동하는 방식을 이해하십시오.

전자 기술의 1 장 (기초)이 이것을 설명 할 것입니다. Tony Kuphaldt의 무료 서적 "Lessons in Electric Circuits"도 있습니다.

기본의 중요성에 대해 충분히 강조 할 수는 없습니다. 건너 뛰면 구멍이 뚫린 스위스 치즈와 같은 지식을 얻게되고 나중에 어려움을 겪게됩니다. 흔들리는 기초를 쌓을 수밖에 없으며, 비교적 복잡한 것들로 머리를 감쌀 수밖에 없습니다.