Paano Gumagana ang RC Circuits

Sa isang RC circuit, isang kumbinasyon o R (risistor) at C (capacitor) ay ginagamit sa mga tiyak na pagsasaayos upang makontrol ang daloy ng kasalukuyang, para sa pagpapatupad ng isang nais na kondisyon.

Isa sa mga pangunahing paggamit ng isang kapasitor ay nasa anyo ng isang unit ng pagkabit na nagpapahintulot sa AC na pumasa ngunit hinaharangan ang DC. Sa halos anumang praktikal na circuit, makikita mo ang ilang mga resistensya na sumali sa serye gamit ang kapasitor.

Pinipigilan ng paglaban ang daloy ng kasalukuyang at sanhi ng ilang pagkaantala sa kabuuan ng boltahe ng suplay na pinapakain sa kapasitor sa pamamagitan ng pagdudulot ng isang pagsingil na bumuo sa kapasitor, na katimbang sa boltahe na pinakain.

Patuloy na Oras ng RC

Ang formula para sa pagtukoy ng oras ng RC (T) ay napaka prangka:

T = RC kung saan T = oras pare-pareho sa segundo R = paglaban sa megohms C = capacitance sa microfarads.

(Maaaring napansin na ang parehong halaga na bilang para sa T ay ibinibigay kung ang R ay nasa ohms at C sa mga farad, ngunit sa kasanayan ang mga megohm at microfarad ay mas madalas na mas madaling mga yunit.)

Sa isang RC circuit, ang RC time pare-pareho ay maaaring tinukoy bilang ang oras na kinuha ng inilapat na boltahe sa buong capacitor upang makamit ang 63% ng inilapat na boltahe.

(ang 63% na lakas na ito ay talagang ginustong para sa kadalian ng pagkalkula). Sa totoong buhay, ang boltahe sa kabuuan ng capacitor ay maaaring magpatuloy na makaipon sa praktikal (ngunit hindi kailanman) 100% ng inilapat na boltahe, tulad ng ipinahiwatig sa pigura sa ibaba.

Ang elemento ng pare-pareho ng oras ay nangangahulugang ang haba ng oras sa anyo ng time factor, halimbawa sa 1 time factor ng RC network, 63% kabuuang boltahe ang naipon, sa isang panahon pagkatapos ng 2X oras na pare-pareho, 80% kabuuang boltahe ay naitayo sa loob ang capacitor at iba pa.

Pagkatapos ng isang oras na pare-pareho ng 5 halos (ngunit hindi masyadong) 100% boltahe ay maaaring bumuo sa kabuuan ng kapasitor. Ang mga kadahilanan ng paglabas ng isang kapasitor ay nagaganap sa parehong pangunahing pamamaraan ngunit sa kabaligtaran na pagkakasunud-sunod.

Ibig sabihin, pagkatapos ng isang agwat ng oras na katumbas ng pare-pareho ng oras na 5, ang boltahe na inilapat sa kapasitor ay makakamit ang isang drop ng 100 - 63 = 37% ng buong boltahe at iba pa.

Ang mga Capacitor ay Hindi Kailangang Ganap na Siningil o naihatid

Sa teoretikal, sa pinakamaliit, ang isang kapasitor ay maaaring hindi maningil na kahit paano hanggang sa ganap na inilapat na antas ng boltahe at hindi rin ito ganap na mapapalabas.

Sa katotohanan, ang buong singil, o kabuuang paglabas, ay maaaring ituring na natapos sa loob ng isang tagal ng panahon na tumutugma sa 5 oras na pare-pareho.

Samakatuwid, sa circuit tulad ng ipinakita sa ibaba, ang powering switch 1 ay magdudulot ng isang 'buong' pagsingil sa capacitor sa 5 x oras na pare-pareho segundo.

Susunod, kapag binuksan ang switch 1, ang capacitor ay maaaring nasa isang sitwasyon kung saan itatago ang isang boltahe na katumbas ng aktwal na inilapat na boltahe. At hahawak ito sa singil na ito para sa isang hindi natukoy na tagal ng panahon na ibinigay ang kapasitor ay may zero na panloob na pagtagas.

Ang proseso ng pagkawala ng singil na ito ay talagang sobrang tamad, dahil sa totoong mundo walang capacitor ang maaaring maging perpekto, subalit para sa ilang mga makabuluhang tagal ng panahon ang nakaimbak na singil na ito ay maaaring magpatuloy na isang mabisang mapagkukunan ng orihinal na boltahe na 'buong singil'.

Kapag ang capacitor ay inilapat na may isang mataas na boltahe, maaari itong mabilis na sa isang posisyon ng paghahatid ng isang de-kuryenteng pagkabigla kung sakaling hinawakan kahit na ang circuit ay pinalakas.

Upang maisagawa ang siklo ng pagsingil / paglabas tulad ng ipinapakita sa pangalawang grapiko na diagram sa itaas, kapag ang sarado 2 ay sarado, ang kapasitor ay nagsisimula sa pagpapalabas sa pamamagitan ng konektadong paglaban, at tumatagal ng ilang oras ng oras upang magawa ang proseso ng paglabas nito.

RC Combination sa Relaxation Oscillator

Ang pigura sa itaas ay isang napaka-pangunahing relaxation oscillator circuit na tumatakbo gamit ang pangunahing teorya ng paglabas ng singil ng isang kapasitor.

Kabilang dito ang isang risistor (R) at capacitor (C) na naka-wire sa serye sa isang mapagkukunan ng boltahe dc. Upang ma-makita ang pagtatrabaho ng circuit ng pisikal, a neon lampara ay ginagamit nang kahanay sa capacitor.

Ang lampara ay kumikilos ng halos tulad ng isang bukas na circuit hanggang sa maabot ng boltahe ang limitasyon ng boltahe ng threshold, kapag agad itong lumipat at nagsasagawa ng kasalukuyang kagaya ng isang konduktor at nagsimulang kuminang. Ang mapagkukunan ng boltahe ng supply para sa kasalukuyang ito kaya't dapat na mas mataas kaysa sa neon na nagpapalitaw na boltahe.

Paano ito gumagana

Kapag ang circuit ay pinapagana ON, ang capacitor ay dahan-dahang nagsisimulang singilin na natutukoy ng pare-pareho ang oras ng RC. Ang lampara ay nagsisimulang makatanggap ng isang tumataas na boltahe na binuo sa buong kapasitor.

Sa sandaling ang singil na ito sa kabila ng capacitor ay nakakakuha ng isang halaga na maaaring katumbas ng boltahe ng pagpapaputok ng neon, nagsasagawa ang neon lampara at nagsisimulang mag-iilaw.

Kapag nangyari ito ang neon ay lumilikha ng isang path ng paglabas para sa capacitor at ngayon ang capacitor ay nagsisimulang maglabas. Ito naman ay sanhi ng pagbagsak ng boltahe sa kabuuan ng neon at kapag ang antas na ito ay napupunta sa ibaba ng boltahe ng pagpapaputok ng neon, ang ilaw ay papatayin at papatayin.

Ang proseso ay nagpatuloy ngayon na nagiging sanhi ng neon na mag-flash ON OFF. Ang flashing rate o dalas ay nakasalalay sa pare-pareho ang halaga ng oras ng RC, na maaaring maiakma upang paganahin ang isang mabagal na flashing o mabilis na flashing rate.

Kung isasaalang-alang namin ang mga halaga ng sangkap tulad ng ipinakita sa diagram, pare-pareho ang oras para sa circuit T = 5 (megohms) x 0.1 (microfarads) = 0.5 segundo.

Ipinapahiwatig nito na sa pamamagitan ng pagbabago ng mga halaga ng RC, ang flashing rate ng neon ay maaaring mabago nang naaayon, ayon sa bawat kagustuhan ng indibidwal.

Pag-configure ng RC sa AC Circuits

Kapag ang isang AC ay ginagamit sa isang pagsasaayos ng RC, dahil sa alternating likas na katangian ng kasalukuyang, ang isang kalahating ikot ng AC ay singilin ang capacitor nang epektibo, at gayun din ay pinalabas ito sa susunod na negatibong kalahating siklo. Ito ay sanhi ng capacitor na halili na singilin at ilabas bilang tugon sa iba't ibang polarity ng AC cycle waveform.

Dahil dito, sa epekto, ang mga voltages ng AC ay hindi maiimbak sa capacitor sa halip ay pinapayagan na dumaan sa capacitor. Gayunpaman, ang daanan na ito ng kasalukuyang ay napipigilan ng isang umiiral na oras ng RC na pare-pareho sa landas ng circuit.

Ang mga bahagi ng RC ay nagpapasya sa kung magkano porsyento ng inilapat na boltahe ang capacitor ay sisingilin at pinalabas. Nang sabay-sabay, ang capacitor ay maaari ring magbigay ng isang bahagyang paglaban sa pagpasa ng AC sa pamamagitan ng paraan ng reaktibo, kahit na ang reaktibo na ito ay karaniwang hindi kumakain ng anumang lakas. Ang pangunahing epekto nito ay sa tugon ng dalas na kasangkot sa RC circuit.

RC COUPLING sa AC CIRCUITS

Ang pagkabit ng isang partikular na yugto ng isang audio circuit sa isa pang yugto sa pamamagitan ng isang kapasitor ay isang pangkaraniwan at malawak na pagpapatupad. Habang ang capacitance ay lilitaw upang magamit nang nakapag-iisa, talagang maaaring kasangkot ito sa isang integral na paglaban ng serye na sinisimbolo ng term na 'load' tulad ng ipinakita sa ibaba.

Ang pagtutol na ito, na tinutulungan ng capacitor, ay nagbibigay ng isang kombinasyon ng RC na maaaring responsable ng pagbuo ng isang tiyak na oras na pare-pareho.

Ito ay mahalaga na ang oras na ito pare-pareho ang pampuno sa detalye ng input AC signal dalas na kung saan ay inililipat mula sa isang yugto sa isa pa.

Kung ipinapalagay natin ang halimbawa ng isang circuit ng audio amplifier, ang pinakamataas na saklaw ng dalas ng pag-input ay maaaring humigit-kumulang na 10 kHz. Ang siklo ng tagal ng panahon ng ganitong uri ng dalas ay magiging 1 / 10,000 = 0.1 milliseconds.

Sinabi nito, upang pahintulutan ang dalas na ito, ang bawat pag-ikot ay nagpapatupad ng dalawang mga katangian ng pagsingil / paglabas patungkol sa pagpapaandar ng capacitor ng pagkabit, na kung saan ay positibo at isang negatibo.

Samakatuwid ang tagal ng oras para sa isang nag-iisa na pag-andar / paglabas ng pagpapaandar ay magiging 0.05 milliseconds.

Ang kinakailangang oras ng RC na kinakailangan upang paganahin ang paggana na ito ay dapat masiyahan ang halaga ng 0.05 milliseconds upang maabot ang 63% ng antas ng pinakainitang boltahe ac, at mahalagang medyo mas mababa upang payagan ang daanan na mas mataas sa 63 porsyento ng inilapat na boltahe.

Pag-optimize ng RC Time Constant

Ang mga istatistika sa itaas ay nagbibigay sa amin ng isang ideya tungkol sa pinakamahusay na posibleng halaga ng capacitor ng pagkabit na gagamitin.

Upang ilarawan ito, sabihin nating ang normal na paglaban sa input ng isang mababang power transistor ay maaaring humigit-kumulang na 1 k. Ang oras na pare-pareho ng isang pinaka-mabisang pagkabit ng RC ay maaaring 0.05 milliseconds (tingnan sa itaas), na maaaring makamit sa mga sumusunod na kalkulasyon:

0.05 x 10 = 1,000 x C o C = 0.05 x 10^-9farads = 0.50 pF (o posibleng bahagyang mas mababa, dahil papayagan nito ang mas mataas sa 63% na boltahe na dumaan sa capacitor).

Sa praktikal na pagsasalita, ang isang mas malaking halaga ng capacitance ay maaaring ipatupad sa pangkalahatan na maaaring kasing laki ng 1µF o higit pa. Maaari itong karaniwang magbigay ng pinabuting mga resulta, ngunit sa kabaligtaran ay maaaring maging sanhi ng pagbawas sa kahusayan ng conduction ng pagkabit ng AC.

Gayundin, iminumungkahi ng mga kalkulasyon na ang capacitive coupling ay nakakakuha ng higit at mas mahusay habang tumataas ang dalas ng AC, kapag ipinatupad ang mga totoong capacitor sa mga circuit ng pagkabit.

Paggamit ng RC network sa FILTER CIRCUITS

Ang isang karaniwang pag-aayos ng RC na ipinatupad bilang a filter circuit ay ipinakita sa figure sa ibaba.

Kung titingnan natin ang bahagi ng pag-input, makakahanap kami ng isang risistor na nakakabit sa serye na may capacitive reactance, na nagiging sanhi ng pagbagsak ng boltahe sa dalawang elemento.

Sakaling ang capacitor reactance (Xc) ay mangyari na mas mataas kaysa sa R, halos lahat ng input boltahe ay bumubuo sa buong capacitor at samakatuwid ang output boltahe ay nakakakuha ng antas na katumbas ng input boltahe.

Alam namin na ang reaktibo ng capacitor ay baligtad na proporsyonal sa dalas, Ipinapahiwatig nito, kung ang pagtaas ng dalas ng AC ay magdudulot ng pagbawas ng reaktibo, na magreresulta sa output boltahe upang madagdagan ang proporsyonalidad (ngunit ang isang makabuluhang bahagi ng input boltahe ay mahuhulog ng risistor ).

Ano ang Kritikal na Dalas

Upang matiyak ang isang mahusay na pagkabit ng AC signal, dapat nating isaalang-alang ang salik na tinatawag na kritikal na dalas.

Sa dalas na ito, ang elemento ng halaga ng reaktibo ay may kaugaliang naapektuhan na sa ganoong kalagayan ang pagkabit ng capacitor ay nagsisimulang hadlangan ang signal sa halip na mahusay na pagsasagawa.

Sa ganitong sitwasyon, ang ratio ng volts (out) / volts (in) ay nagsisimulang mabilis na bumababa. Ito ay ipinakita sa ibaba sa pangunahing form ng diagrammatic.

Ang kritikal na punto, na tinawag na roll-off point o cut-off frequency (f) ay sinusuri bilang:

fc = 1 / 2πRC

kung saan ang R ay nasa ohms, ang C ay nasa mga farad, at Pi = 3.1416

Ngunit mula sa nakaraang talakayan alam natin na ang RC = time pare-pareho ang T, samakatuwid ang equation ay nagiging:

fc = 1 / 2πT

kung saan ang T ay ang oras na pare-pareho sa segundo.

Ang kahusayan sa pagtatrabaho ng ganitong uri ng filter ay nailalarawan sa pamamagitan ng kanilang cut-off frequency at ng rate kung saan nagsisimulang bumaba ang ratio ng volts (in) / volts (out) sa itaas ng threshold ng dalas ng cut-off.

Ang huli ay pangkalahatang kinakatawan bilang (ilang) dB bawat oktaba (para sa bawat dalas na dinoble), tulad ng ipinahiwatig sa sumusunod na pigura na nagpapakita ng ugnayan sa pagitan ng dB at volts (in) / volts (out) na ratio, at nagbibigay din ng tumpak na tugon sa dalas kurba.

RC LOW-PASS FILTERS

Tulad ng ipinahihiwatig ng pangalan, mga filter na low-pass ay idinisenyo upang pumasa sa mga signal ng ac sa ibaba ng dalas ng cut-off na may pinakamaliit na pagkawala o pagpapalambing ng lakas ng signal. Para sa mga signal na nasa itaas ng cut-off frequency, ang mababang pass filter ay bumubuo ng isang nadagdagang pagpapalambing.

Posibleng makalkula ang eksaktong mga halaga ng sangkap para sa mga filter na ito. Bilang isang halimbawa, ang isang karaniwang gasgas na pansala na karaniwang ginagamit sa mga amplifier ay maaaring itayo upang makapagpahina ng mga frequency sa paglipas ng, sabihin nating 10 kHz. Ang tiyak na halagang ito ay nangangahulugan ng inilaan na dalas ng cut-off ng filter.

Mga Filter ng RC HIGH-PASS

Ang mga high-pass filter ay idinisenyo upang mapatakbo ang iba pang paraan sa paligid. Pinapagaan nila ang mga frequency na lumilitaw sa ibaba ng cut-off na dalas, ngunit pinapayagan ang lahat ng mga frequency sa o sa itaas ng itinakdang dalas ng cut-off nang walang pagpapalambing.

Upang maisagawa ang pagpapatupad ng mataas na pass filter na ito, ang mga sangkap ng RC sa circuit ay ipinagpapalit lamang sa bawat isa tulad ng ipinahiwatig sa ibaba.

Ang isang mataas na filter ng pass ay katulad ng mababa nitong counterpart. Pangkalahatan ang mga ito ay nagtatrabaho sa mga amplifier at audio device, upang mapupuksa ang ingay o 'rumble' na binuo ng likas, hindi ginustong mababang mga frequency.

Ang napiling dalas ng cut-off na kung saan ay aalisin ay dapat na sapat na mababa upang hindi ito sumasalungat sa 'mahusay' na tugon ng bass. Samakatuwid, ang napagpasyahang lakas ay karaniwang nasa saklaw na 15 hanggang 20 Hz.

Kinakalkula ang Frequency ng cut-off na RC

Tiyak na, ang parehong formula ay kinakailangan upang makalkula ang cut-off na dalas na ito, sa gayon, na may 20 Hz bilang cut off threshold na mayroon kami:

20 = 1/2 x 3.14 x RC

RC = 125.

Ipinapahiwatig nito na hangga't napili ang network ng RC na ang kanilang produkto ay 125 ay magpapagana ng inilaan na high pass cut-off sa ibaba ng 20 Hz signal.

Sa mga praktikal na circuit, ang mga naturang filter ay karaniwang ipinakilala sa yugto ng preamplifier , o sa amplifier kaagad bago ang isang umiiral na circuit ng tone control.

Para kay Mga aparatong Hi-Fi , ang mga putol na filter na circuit na ito ay kadalasang mas sopistikado kaysa sa ipinaliwanag dito, upang paganahin ang mga putol na puntos na may mas mataas na kahusayan at kawastuhan ng pin point.

.