Filtre devrelerinde neden direnç kullanılır?

14

Kapasitörler ve indüktörler kendi başlarına filtre edebilirler. Neden ayrı dirençlere ihtiyaç duyulmaktadır? Örneğin bir RC devresinde, sadece kapasitör kullanmak hangi açıdan farklı olabilir?

resistors filter

— 1p2r3k4t
kaynak

1

R sıfırsa RC sabiti nedir? R sonsuz ise?

— Kaz

14

Kapasitörler ve indüktörler kendi başlarına filtre edebilirler.

Tek başına bir kapasitör içeren aşağıdaki "filtreyi" düşünün :

şematik

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

İnceleme yoluyla , kapasitörün varlığına bakılmaksızın ; filtreleme yapılmaz. $V_{out} = V_{in}$

Bunun nedeni, çıkış bağlantı noktasının giriş bağlantı noktası ile aynı olmasıdır .

Şimdi bir direnç ekleyin:

şematik

^{bu devreyi simüle et}

Şimdi farklı giriş ve çıkış bağlantı noktalarına sahip olduğumuzu ve şimdi 1. derece filtremiz olduğunu unutmayın. Bir direnç yerine indüktör ekleyebilir ve 2. dereceden bir filtre yaratabilirdik.

V_{o u t} = V_{i n} \frac{1}{1 + j ω C_{1} R_{1}}

$V_{out}= V_{in}\frac{1}{1+j\omega C_1 R_1}$

— Alfred Centauri
kaynak

Sinyal kaynağı (Vin) ideal değilse de, çıkış empedansı / dahili direnci nedeniyle bir kapasitör varlığında toprağa istenilen voltajı sağlayamayabilir. Örneğin , lm4549b için bu veri sayfasının 4. sayfasını göz önünde bulundurun . Analog çıkış bölümü için Zout'a bakın. Diyelim ki çıkıştan 16KHz 1Vpp ses sinyali alıyoruz. Eğer toprağa çıkışta bir kondansatör takılırsam, bu "Vin" den 220 Ohm çıkış çıkış empedansı ile bir RC filtresi oluşturduğumu söylemek makul olur mu?

— jjmilburn

2

V_{i n}

$V_{in}$

V_{s}

$V_s$

V_{i n} = V_{s}

$V_{in} = V_s$

V_{i n} \neq V_{s}

$V_{in} \ne V_s$

\frac{V_{o u t}}{V_{i n}}

$\frac{V_{out}}{V_{in}}$

\frac{V_{o u t}}{V_{s}}

$\frac{V_{out}}{V_s}$

Ah evet, iyi yakalama ve açıklama.

— jjmilburn

6

Kendi başlarına, bir kapasitör veya bir indüktör sadece basit bir tek portlu bileşendir. Diğer yandan filtreler, bir giriş ve bir çıkışa sahiptir, bu da iki portlu cihazlar oldukları anlamına gelir.

İki portlu basit bir filtre elde etmek için direnç, kapasitör ve indüktör kombinasyonlarını kullanarak yüksek geçiş ve düşük geçiş gibi çeşitli filtre türleri oluşturabilirsiniz. Her biri birden kullanmak bant geçirme ve çentik filtresi (bant reddetme filtresi) alabilirsiniz.

Bir direnç ve bir kapasitör / indüktör kullanarak 1. dereceden filtreler alabilirsiniz. Kapasitörler ve indüktörler kullanarak 2. dereceden filtreler alabilirsiniz. 2. dereceden filtreler daha belirgin bir filtreleme özelliğine sahiptir.

Tek bir direnciniz varsa ona zayıflatıcı diyemezsiniz - zayıflatıcı oluşturmak için seri olarak iki direnç gerekir; basit bir iki telli bileşen, bir giriş, bir çıkış ve ortak bir bağlantı ile daha karmaşık bir üç telli cihaza dönüşür, yani iki bağlantı noktalı bir ağ.

— Andy aka
kaynak

5

Hayır, indüktörler ve kapasitörler "kendi başlarına" filtre yapmazlar.

Örneğin, sinyalli seri bir kapasitör, diğer uçtaki empedans sonsuzsa filtreleme yapmaz. Benzer şekilde, bir sinyal voltajı karşısındaki bir kapasitör, bu voltajın empedansı sıfır olduğunda filtreleme yapmaz.

Bir kapasitörün kendi başına filtreleme yaptığını düşündüğünüz bir devreyi gösterin. Dikkatlice baktıktan sonra, yüksek geçişli veya düşük geçişli filtre yapmak için üzerinde çalıştığı bir yerde empedans bulacağız.

Kaçak, zımni veya iç empedansa karşı çalışmasına izin vermek yerine bir kapasitör veya indüktör ile açık bir direnç kullanmak, işleri öngörülebilir hale getirmeye yardımcı olur.

— Olin Lathrop
kaynak

Kesinlikle teorik olarak bırakıp bırakmamam gerektiğinden emin değildim ya da her zaman filtre benzeri bir etki yaratacağınızdan bahsetmedim, çünkü gerçek dünyada her zaman bir R olacak. İyi dedi.

— Bob

@Olin Lanthrop Empedans bölümünü biraz daha açıklayabilir misiniz? Bunu seri veya paralel direnç olarak düşünebilir miyim?

— 1p2r3k4t

@ 1p2r: Direnç, filtrenin devreye nasıl bağlandığına ve yüksek geçişli mi yoksa düşük geçişli olması mı gerektiğine bağlı olarak indüktörler veya kapasitörlerle paralel veya seri olabilir. Ancak, bu el sallama sadece karışıklığı besliyor. Konuşmak için somut bir şeyimiz olması için bir şematik gösterin.

— Olin Lathrop

@Olin Diğer paragraftaki empedans ve bir voltaj empedansından bahsettiğiniz ikinci paragrafa başvuruyordum.

— 1p2r3k4t

Sadece kapasitörlü bir filtrenin neden çalışamayacağını anlamanın basit bir yolunun, ilk önce sadece dirençli bir filtrenin neden çalışmadığını düşünmek olduğunu düşünüyorum: Bir direnç ağındaki tahrik edilmeyen düğümdeki voltaj, doğrusal bir fonksiyon olacaktır. tahrik edilen düğümlerdeki voltajlar. Olduğu gibi, sadece ideal kapaklardan veya sadece ideal indüktörlerden oluşan herhangi bir ağ aynı şekilde çalışır. Bir kapağın veya indüktörün etkili empedansı çok sık olacaktır, ancak her kapak, her indüktörde olduğu gibi aynı şekilde değişecektir. Sadece kapaklar ve indüktörlerden oluşan bir ağda ...

— supercat

1

$R*C$ $R = 0$

$R$

Not: Andy aka'nın önerileri / tavsiyeleri doğrultusunda düzenlenmiştir.

— şilin
kaynak

Frekans ne kadar büyük olursa, kapasitör için zayıflama o kadar az olur, değil mi? Ancak sınır değeri de zayıflamayı etkilemez mi? Parametreleri sadece kapasite değeriyle ayarlamak mümkün olmaz mıydı?

— 1p2r3k4t

Matematiğe bakın: "mükemmel" bir kondansatör ve indüktörde (mevcut değil, ama burada teoriyi konuşuyorum) R = 0, bu yüzden matematik sonsuza veya 0'a gidiyor. Hiçbir şey yok, çünkü zaten bir parametreyi 0 olarak ayarlayın, böylece 0 ile çarpıldığında çok çok büyük bir C bile 0'dır ve 0'a bölündüğünde çok küçük bir L sonsuza gider.

— Bob

3

@Bir indüktör (dirençli veya dirençsiz) endüktansı sonsuz olmadığı sürece tüm ac sinyallerini engellemez. Benzer şekilde, bir kapasitör sonsuz olmadıkça tüm ac sinyalleri için ölü bir kısa devre olmayacaktır.

— Andy aka

@Andy aka, bunu düşünmeye çalışıyorum ve doğru olduğundan emin değilim. Örneğin bir RL devresini modelleyip tüm R = 0'ı (gerçek dünya indüktörünün iç direnci = 0 dahil) kabul ettiyseniz, küçük bir endüktans bile sinyal kaynağı dışında devredeki tek şey olacaktır. Üniversiteden beri düşünmediğim o kadar teorik ve bir tür köşe vakası, ama beni ikna etmek için f = 0 veya sonsuzluk R = 0'dan başka bir şey olan bir frekans tepki denklemi sağlamanız gerekir. yanılıyorum ...

— Bob

| w L |

$|wL|$

\frac{1}{| w c |}

$\frac{1}{|wc|}$

1

$\ I = \ C \frac {dv}{dt}$
$\ V = A \sin \omega t$
$\ I$ $\ I = \ C \frac {d {A \sin \omega t}}{dt}$
$\ I$ $\ I = \omega\ C \ * \ A \cos \omega t$

$\omega\ C \ * \ A$

— Idmond
kaynak

Bu hangi sorunun cevabı?

— 1p2r3k4t

1

Çünkü, direnç olmadan, bu devrenin üretebileceği enerji sonsuz olacaktır ve hiç kapasitöre bağlı olmayacaktır.

Bu şekilde düşünün:

$Vin$ $Vout$ $Vin$ $Vout$ $Vin$ $Vout$ $Vin$

$Vin$ $Vout$ $Vin$ $Vout$

$Vout$

$Vin$

$Vin$ $Vout$

$Vin$ $Vin$ $Vin$

— ravingraven
kaynak