“电容器上下跳动”是什么意思,它有什么作用?

电器工程 电容器 电容充电
2022-01-25 05:33:22

在研究电容器时,我遇到了一个解释,说“当电容器分离两个阶段时会上下跳跃”。我从这里的几篇文章中了解到,电容器在充满电时会阻挡直流电,以及电容器“充电和放电”的概念。

本页”解释

  1. 如果电容器的负极引线连接到 0v 电源轨,它将充电和放电
  2. 如果电容器未直接连接到 0v 电源轨,它将上下跳跃。

并用下图说

电容器将“下降”,负极引线上的电压实际上可以低于 0V 电压轨

我完全失去了理解。

在此处输入图像描述 跳帽
(来源:talkelectronics.com

(请参阅'链接页面'上的'4.电容器将两个阶段分开')

这些页面解释说

通过了解电容器上下跳动的程度,您可以“看到”电路工作。我的问题来了。

  1. 我无法理解“充电/放电”和“跳上/下”之间的区别。我想即使它没有直接连接到 0V 轨,仍然取决于它的参考电压,它可以充电和放电。这两种表达方式有什么区别来理解它们的含义?
  2. 电容器上下跳动会发生什么?
  3. 我如何计算“跳跃”的数量?
4个回答

忘掉它。继续。该网站的作者似乎在为自己的电容器是什么而苦苦挣扎。他已经形成了一些小的心理症结,试图为自己揭开这些电容器的神秘面纱,就像早期的人创造了各种神话来解释他们也不理解的事情一样。然后他试图用他的个人神话向你解释神秘的野兽。效果不好。就像我说的,忘记它并继续前进。

我觉得他所谓的“跳来跳去”的设想,其实是指共模电压,比如用来传递信号的时候,和用来做电源平滑的时候是不一样的。不要沉迷于这个人的个人神话。

作者在该电路中描述的是,如果电容器左侧的电压突然改变电平,则右侧的电压将改变相同的量。

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

图 1. 通过电容器的方波。(请原谅箭头作为 RC 放电曲线。)

使用上图所示的电路原理图:

  • 最初“A”为高电平,“B”为 0 V。
  • 当 Q1 开启时,“A”被拉(作者用语“跳跃”)至 0 V。
  • 在切换 C1 两端的电压为 V+ 的瞬间,因此当“A”被拉低时,“B”也被拉低。即,双方都“跳”在一起,因为双方都没有接地。

在滤波电容器的情况下,一侧通常接地,因此看不到这种效果。

我发现以这种方式考虑电容器的作用在电路分析中很有用。我弄清楚电容器两端的稳态电压是多少,以及当左侧突然改变电压时右侧会发生什么。

仿真波形

示意图

模拟这个电路

图 2. 测试示意图。

在此处输入图像描述

图 3. 500 Hz、1 µF、100 kΩ。

图 3 显示了当电容器为高电阻负载供电时会发生什么。

  • 在输入的第一个上升沿,输出“跳”起来。然而,R1 开始对右侧放电,在该半周期结束时,电压略有下降。
  • 在第一个下降沿,输入下降 1 V,输出也下降。由于起点约为 +0.9 V,输出降至 -0.1 V。
  • 这个过程继续进行,一段时间后,波形以零伏线为中心稳定下来。

在此处输入图像描述

图 4. 500 Hz、1 µF、1 kΩ。

  • 将 R1 减小到 1 kΩ 会使该效应更加明显,因为电容器放电和充电速度更快。请注意波形在几个周期后如何稳定下来。

在此处输入图像描述

图 5. 500 Hz、1 µF、100 Ω。

  • 在图 5 中,R1 已降至 100 Ω,我们可以看到输出波形变得更加尖峰。我们还可以看到,由于负载电阻太低,它不再达到 +1 V 电平。

这种解释是故意非数学的,旨在让您对实际发生的事情有所了解。如果你多研究数学并弄清楚电流在哪里流动,你应该能够很好地掌握它是如何工作的。

模拟

凌力尔特公司(芯片制造商)提供免费下载的LT Spice仿真器。我建议你试试这个来帮助你的学习和理解。

我想作者想要形象化的是一个电路中两个节点通过一个电容器的耦合。

为了改变电容器两端的电压,需要通过电容器的电流。如果电容大或电流小,电压变化会很慢。

在这种情况下,如果其中一个节点的电压发生变化,则电容器将充当电压源,并且在第二个节点上可以看到相同的变化。

作者可能想象的情况是电容器一个端子上的电压突然下降,可能会将另一个端子压低至 0V 以下。

我仍在尝试将头绕在电容器上,但如果我的半理解是正确的,那么也许我可以帮助同一条船上的人。

与电容器的基本处理似乎是,它们用电流换取电压:电流最初可以“流过”电容器(实际上是在一个板上收集电荷并将电荷从另一个板上推开),但电流下降当电荷聚集在板上时,最后你会留下电压差但没有电流。那是电容器充满电的时候。例如,假设您有一个电容器耦合两个电路,一个在 5V 点,另一个在 2V 点。这意味着,当电容器完全充电时,电容器板上的电荷相当于电容器两端的 3V 压降。

我认为 - 我认为 - 跳跃是关于这个的。假设第一个电路从 5V 快速移动到 10V。电容器两端的电压仍然是-3V,因此电容器的另一侧同样从2V增加到7V,至少最初是这样。然后,您的电路参数可能会导致板上的电荷流入或流出并改变电容器两端的电压,因此 5V“跳跃”可能非常非常短暂。也许它会解决第二个电路逐渐将其一侧的电容器拉回 2V 电平,所以当事情再次稳定时,我们会得到 8V 的电压降。然后我想第一个电路上的电压可能会突然回落到 5V,将右边的电压发送到 -3V,直到事情再次恢复。

这听起来像是一个疯狂的结果,但你知道它完美地解释了什么吗?非稳态多谐振荡器。非稳态多谐振荡器的特点之一是,当一个晶体管最终导通时,它会在另一个晶体管的基极上产生一个很大的负电压,而我能够理解的唯一方法是通过我上面描述的内容。这对我来说仍然是违反直觉的,但我正在努力接受它。