Կոնդենսատոր, կոնդենսատորի միացում, RC միացում: Սերիայի RC շղթա Շրջանակային շղթայի բանաձևերի զուգահեռ միացում

Ժամանակի հաստատունը որոշվում է բանաձևով

Որտեղ τ - ժամանակի հաստատուն վայրկյաններով, Ռ- դիմադրություն ohms-ում և Գ- հզորությունը ֆարադներով: RC շղթայի ժամանակի հաստատունը սահմանվում է որպես կոնդենսատորի առավելագույն հնարավոր լիցքի 63,2%-ը լիցքավորելու ժամանակ՝ ենթադրելով, որ սկզբնական լիցքը զրոյական է: Նշենք, որ ընթացքում կոնդենսատորը լիցքավորվելու է մինչև 63,2% τ և գրեթե ամբողջությամբ (մինչև 99,3%) կգանձվի 5 րոպեում τ .

Էներգիա Ե, որը պահվում է ամբողջությամբ լիցքավորված լարման վրա Վկոնդենսատոր, պայմանով, որ լիցքավորման ժամանակը T ≫ τ, որոշվում է բանաձևով

Որտեղ Գ- հզորությունը ֆարադներով և Վ- լարումը վոլտերով:

Առավելագույն հոսանք Իորոշվում է Օհմի օրենքով.

Առավելագույն լիցքավորում Քորոշվում է բանաձևով

Որտեղ Գ- հզորությունը ֆարադներով և Վ- լարումը վոլտերով:

Դիմում

Կոնդենսատորները հաճախ օգտագործվում են տարբեր էլեկտրական և էլեկտրոնային սարքերում և համակարգերում: Դուք հավանաբար չեք գտնի որևէ էլեկտրոնային սարք, որը չի պարունակում առնվազն մեկ կոնդենսատոր: Կոնդենսատորներն օգտագործվում են էներգիայի կուտակման, էներգիայի իմպուլսներ ապահովելու, սնուցման լարման զտման, հզորության գործոնի շտկման, DC անջատման, էլեկտրոնային հաճախականության ֆիլտրերի, աղմուկի զտման, էլեկտրական շարժիչների գործարկման, տեղեկատվության պահպանման, տատանվող սխեմաների թյունինգի համար, սենսորներ, բջջային հեռախոսների կոնդենսիվ էկրաններում... Ցուցակը անվերջ շարունակվում է։

Դիմադրության հզորության (RC) սխեմաները սովորաբար օգտագործվում են որպես պարզ ցածրանցումային և բարձր անցումային զտիչներ, ինչպես նաև պարզ ինտեգրող և տարբերակող սխեմաներ։

RC ցածր անցումային զտիչներ

Ցածրանցիկ ֆիլտրերը անցնում են միայն ցածր հաճախականության ազդանշաններ և մերժում են բարձր հաճախականության ազդանշանները: Անջատման հաճախականությունը որոշվում է ֆիլտրի բաղադրիչներով:

Նման ֆիլտրերը լայնորեն կիրառվում են էլեկտրոնիկայի մեջ։ Օրինակ, դրանք օգտագործվում են սուբվուֆերներում, որպեսզի կանխեն բարձր հաճախականության ձայները, որոնք նրանք չեն կարող վերարտադրել: Ցածրանցիկ զտիչներ օգտագործվում են նաև ռադիոհաղորդիչների մեջ՝ հաղորդվող ազդանշանի մեջ անցանկալի բարձր հաճախականության բաղադրիչները արգելափակելու համար: Նրանք, ովքեր օգտվում են ADSL ինտերնետ կապից, միշտ ունեն հաճախականության բաժանարարներ՝ տեղադրված ցածր անցումային զտիչներով, որոնք թույլ չեն տալիս DSL ազդանշանները խանգարել անալոգային սարքերին (հեռախոսներին) և կանխել անալոգային սարքերի միջամտությունը սովորական հեռախոսագծին միացված DSL սարքավորումների վրա:

Ցածրանցիկ ֆիլտրերը օգտագործվում են ազդանշանների մշակման համար՝ նախքան անալոգային թվային փոխարկումը: Նման ֆիլտրերը բարելավում են անալոգային ազդանշանների որակը, երբ դրանք նմուշառվում են, և անհրաժեշտ են Նիկվիստի հաճախականությունից բարձր ազդանշանի բարձր հաճախականության բաղադրիչները ճնշելու համար, որպեսզի այն բավարարի Կոտելնիկովի թեորեմի պահանջները տվյալ նմուշառման հաճախականության համար, այսինքն՝ առավելագույն հաճախականությունը պետք է լինի: ոչ ավելի, քան նմուշառման հաճախականությունը:

Վերևի նկարը ցույց է տալիս պարզ ցածր անցումային զտիչ: Այն օգտագործում է միայն պասիվ բաղադրիչներ, այդ իսկ պատճառով այն կոչվում է պասիվ ցածր անցումային զտիչ (LPF): Ավելի բարդ պասիվ ցածր անցումային ֆիլտրերը նույնպես օգտագործում են ինդուկտորներ:

Ի տարբերություն պասիվ ցածր անցումային ֆիլտրերի, ակտիվ զտիչներն օգտագործում են ուժեղացուցիչ սարքեր, ինչպիսիք են տրանզիստորները կամ գործառնական ուժեղացուցիչները: Պասիվ ֆիլտրերը հաճախ ունեն նաև գործառնական ուժեղացուցիչներ, որոնք օգտագործվում են անջատման համար: Կախված կոնդենսատորների և ինդուկտորների քանակից, որոնք ազդում են ֆիլտրի հաճախականության արձագանքման թեքության վրա, դրանք սովորաբար կոչվում են «առաջին կարգի», «երկրորդ կարգի» ֆիլտրեր և այլն: Միայն մեկ ռեզիստորից և մեկ կոնդենսատորից բաղկացած ֆիլտրը կոչվում է առաջին կարգի ֆիլտր:

RC High Pass զտիչներ

Բարձր անցումային ֆիլտրերը անցնում են ազդանշանների միայն բարձր հաճախականության բաղադրիչները և թուլացնում ցածր հաճախականության բաղադրիչները: Բարձր անցումային զտիչներ օգտագործվում են, օրինակ, աուդիո քրոսովերում՝ ցածր հաճախականության բաղադրիչները ճնշելու համար, որոնք սնվում են բարձր հաճախականության բարձրախոսներին («թվիթեր»), որոնք չեն կարող վերարտադրել նման ազդանշանները և ունեն նաև ցածր հզորություն՝ համեմատած ցածր հաճախականության հզորության հետ։ հաճախականության բարձրախոսներ, ազդանշաններ.

Բարձր անցումային զտիչներ հաճախ օգտագործվում են ազդանշանների DC բաղադրիչը արգելափակելու համար, որտեղ դա անցանկալի է: Օրինակ, պրոֆեսիոնալ խոսափողները հաճախ օգտագործում են DC ֆանտոմային էներգիա, որը մատակարարվում է խոսափողի մալուխի միջոցով: Միևնույն ժամանակ, խոսափողը ձայնագրում է փոփոխական ազդանշաններ, ինչպիսիք են մարդու ձայնը կամ երաժշտությունը: DC լարումը չպետք է հայտնվի խոսափողի ելքում և չպետք է մտնի խոսափողի ուժեղացուցիչի մուտքը, ուստի այն արգելափակելու համար օգտագործվում է բարձր անցումային ֆիլտր:

Եթե ​​ցածր անցումային ֆիլտրը և բարձր անցումային զտիչը տեղադրվում են միմյանց կողքին, դրանք ձևավորվում են band pass filter, որը թույլ է տալիս անցնել միայն որոշակի հաճախականության տիրույթում գտնվող հաճախականություններին և թույլ չի տալիս այդ գոտուց դուրս գտնվող հաճախականություններին անցնել: Նման ֆիլտրերը լայնորեն կիրառվում են ռադիոընդունիչների և ռադիոհաղորդիչների մեջ: Ընդունիչներում տիրույթի ֆիլտրերը օգտագործվում են միայն անհրաժեշտ նեղ հաճախականության տիրույթում ռադիոկայանի ազդանշանները ընտրողաբար փոխանցելու և ուժեղացնելու համար: Միևնույն ժամանակ, այս խմբից դուրս այլ ռադիոկայանների ազդանշանները ճնշվում են: Հաղորդիչները կարող են ռադիոազդանշաններ փոխանցել միայն որոշակի հաճախականության տիրույթում, որը լիազորված է նրանց համար: Հետևաբար, նրանք օգտագործում են անցանցային զտիչներ՝ սահմանափակելու փոխանցվող ազդանշանի թողունակությունը, որպեսզի այն տեղավորվի ընդունելի սահմաններում:

) և այսօր մենք կանդրադառնանք մեկ այլ հիմնարար տարրի, այն է կոնդենսատոր. Նաև այս հոդվածում մենք կանդրադառնանք տարբերակող և ինտեգրող RC միացում:

Պարզ ասած, կարող ենք ասել, որ կոնդենսատորը ռեզիստոր է, բայց ոչ սովորական, այլ այն, որը կախված է հաճախականությունից: Եվ եթե ռեզիստորի մեջ հոսանքը համաչափ է լարմանը, ապա կոնդենսատորում հոսանքը համաչափ է ոչ միայն լարման, այլև դրա փոփոխման արագությանը: Կոնդենսատորները բնութագրվում են այնպիսի ֆիզիկական քանակով, ինչպիսին է հզորությունը, որը չափվում է Ֆարադներով: Ճիշտ է, 1 Ֆարադը անիծյալ մեծ հզորություն է, հզորությունները սովորաբար չափվում են նանոֆարադներով (nF), միկրոֆարադներով (μF), պիկոֆարադներով (pF) և այլն:

Ինչպես ռեզիստորների մասին հոդվածում, եկեք նախ նայենք կոնդենսատորների զուգահեռ և սերիական միացումներ. Եվ եթե մենք կրկին համեմատենք կոնդենսատորների միացումները ռեզիստորների միացումների հետ, ապա ամեն ինչ ճիշտ հակառակն է)

Ընդհանուր հզորությունը դեպքում կոնդենսատորների զուգահեռ միացումհավասար կլինի.

Ընդհանուր հզորությունը դեպքում կոնդենսատորների սերիական միացումկլինի այսպես.

Սկզբունքորեն ամեն ինչ պարզ է կոնդենսատորների միմյանց հետ կապերով, բացատրելու առանձնահատուկ բան չկա, այնպես որ անցնենք առաջ 😉

Եթե ​​այս շղթայում գրենք հոսանքի և լարման հետ կապված դիֆերենցիալ հավասարումը, այնուհետև լուծենք այն, ապա կստանանք արտահայտություն, որով կոնդենսատորը լիցքավորվում և լիցքաթափվում է: Այստեղ ես ձեզ չեմ ձանձրացնի ավելորդ մաթեմատիկայով, եկեք պարզապես նայենք վերջնական արդյունքին.

Այսինքն, կոնդենսատորի լիցքաթափումը և լիցքը տեղի է ունենում ըստ էքսպոնենցիալ օրենքի, նայեք գրաֆիկներին.

Ինչպես տեսնում եք, այստեղ τ ժամանակի արժեքը առանձին է նշված: Համոզվեք, որ հիշեք այս արժեքը. սա RC շղթայի ժամանակի հաստատունն է և այն հավասար է՝ τ = R*C: Գրաֆիկները, սկզբունքորեն, ցույց են տալիս, թե որքան է կոնդենսատորը լիցքավորվում / լիցքաթափվում այս ընթացքում, ուստի մենք այլևս չենք անդրադառնա դրա վրա: Ի դեպ, կա մի օգտակար կանոն. RC շղթայի հինգ ժամանակային հաստատուններին հավասար ժամանակում, կոնդենսատորը լիցքավորվում կամ լիցքաթափվում է 99%, այսինքն, կարելի է ենթադրել, որ այն ամբողջությամբ)

Ի՞նչ է նշանակում այս ամենը և ո՞րն է կոնդենսատորների իմաստը:

Բայց ամեն ինչ պարզ է, փաստն այն է, որ եթե կոնդենսատորին կիրառվի մշտական ​​լարում, ապա այն պարզապես լիցքավորվի և վերջ, բայց եթե կիրառվող լարումը փոփոխական է, ապա ամեն ինչ կսկսվի: Կոնդենսատորը կա՛մ լիցքաթափվելու է, կա՛մ լիցքավորվելու, և, համապատասխանաբար, հոսանքը կհոսի միացումում: Բայց վերջում մենք կարևոր եզրակացություն ենք ստանում՝ փոփոխական հոսանքը հեշտությամբ հոսում է կոնդենսատորի միջով, իսկ ուղղակի հոսանքը չի կարող: Հետևաբար, կոնդենսատորի ամենակարևոր նպատակներից մեկը շղթայում ուղղակի և փոփոխական հոսանքի բաղադրիչներն առանձնացնելն է:

Մենք դա պարզեցինք, և հիմա ես ձեզ կասեմ դրա մասին RC սխեմաների տարբերակում և ինտեգրում:

ՏարբերակողRC միացում.

Տարբերակիչ շղթան կոչվում է նաև բարձր անցումային ֆիլտր՝ բարձր անցումային ֆիլտր, որի դիագրամը ներկայացված է ստորև.

Ինչպես անունն է հուշում, այո, իրականում դա երևում է դիագրամից. RC միացումթույլ չի տալիս մշտական ​​բաղադրիչին անցնել, և փոփոխականը հեշտությամբ անցնում է կոնդենսատորով դեպի ելք: Կրկին անունը հուշում է, որ ելքում մենք կստանանք մուտքային ֆունկցիայի դիֆերենցիալը։ Փորձենք ուղղանկյուն ազդանշան կիրառել տարբերակիչ շղթայի մուտքի վրա և տեսնել, թե ինչ է տեղի ունենում ելքի վրա.

Երբ մուտքի լարումը չի փոխվում, ելքը զրո է, քանի որ դիֆերենցիալը ոչ այլ ինչ է, քան ֆունկցիայի փոփոխության արագությունը: Մուտքի վրա լարման ալիքների ժամանակ ածանցյալը մեծ է, և մենք դիտում ենք ելքի բարձրացումներ: Ամեն ինչ տրամաբանական է 😉

Ի՞նչ պետք է ներկայացնենք այս մուտքագրման համար: rc միացում, եթե ուզում ենք ելքի վրա ուղղանկյուն իմպուլսներ ստանալ։ Ճիշտ է, սղոցային լարումը: Քանի որ սղոցը բաղկացած է գծային հատվածներից, որոնցից յուրաքանչյուրը ելքի վրա մեզ կտա լարման փոփոխության արագությանը համապատասխանող հաստատուն մակարդակ, ապա ընդհանուր առմամբ ելքը. տարբերակիչ RC շղթամենք կստանանք ուղղանկյուն իմպուլսներ։

ԻնտեգրումRC միացում.

Հիմա եկել է ինտեգրվող շղթայի ժամանակը: Այն նաև կոչվում է ցածր անցումային ֆիլտր: Ըստ անալոգիայի, հեշտ է կռահել, որ ինտեգրացիոն սխեման անցնում է հաստատուն բաղադրիչը, բայց փոփոխականն անցնում է կոնդենսատորի միջով և չի անցնում դեպի ելք: Դիագրամն այսպիսի տեսք ունի.

Եթե ​​հիշեք մի փոքր մաթեմատիկա և գրեք արտահայտություններ լարումների և հոսանքների համար, կստացվի, որ ելքային լարումը մուտքային լարման ինտեգրալն է։ Դրա պատճառով շղթան ստացել է իր անունը)

Այսպիսով, մենք դիտարկել ենք շատ կարևոր, թեև առաջին հայացքից պարզ սխեմաներ: Կարևոր է անմիջապես հասկանալ, թե ինչպես է այդ ամենն աշխատում և ինչու է այդ ամենն ընդհանրապես անհրաժեշտ, որպեսզի հետագայում, կոնկրետ խնդիրներ լուծելիս, անմիջապես տեսնեք համապատասխան շրջանային լուծում: Ընդհանրապես շուտով կհանդիպենք հաջորդ հոդվածներում, եթե հարցեր ունեք, անպայման տվեք 😉

Եվ միասին նրանք կազմում են RC շղթա, այսինքն, դա մի շղթա է, որը բաղկացած է կոնդենսատորից և ռեզիստորից: Պարզ է ;-)

Ինչպես հիշում եք, կոնդենսատորը բաղկացած է երկու թիթեղներից, որոնք գտնվում են միմյանցից որոշ հեռավորության վրա:

Հավանաբար հիշում եք, որ դրա հզորությունը կախված է թիթեղների տարածքից, նրանց միջև հեռավորությունից, ինչպես նաև այն նյութից, որը գտնվում է թիթեղների միջև: Կամ հարթ կոնդենսատորի բանաձևը.

Որտեղ

Լավ, անցնենք բուն կետին: Եկեք ունենանք կոնդենսատոր: ինչ կարող ենք անել նրա հետ Ճիշտ է, լիցքավորեք այն;-) Դա անելու համար վերցրեք մշտական ​​լարման աղբյուր և լիցքավորեք կոնդենսատորին, դրանով իսկ լիցքավորելով այն.

Արդյունքում մեր կոնդենսատորը լիցքավորվելու է: Մի ափսեը կունենա դրական լիցք, իսկ մյուս ափսեը կունենա բացասական լիցք.

Եթե ​​անգամ մարտկոցը հանենք, մի որոշ ժամանակ դեռ լիցքավորում կունենանք կոնդենսատորի վրա։

Լիցքավորման պահպանումը կախված է թիթեղների միջև եղած նյութի դիմադրությունից: Որքան փոքր է, այնքան ավելի արագ է կոնդենսատորը լիցքաթափվելու ժամանակի ընթացքում՝ ստեղծելով արտահոսքի հոսանք. Հետևաբար, լիցքի պահպանման առումով ամենավատը էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորներն են կամ հանրաճանաչ էլեկտրոլիտները.

Բայց ի՞նչ կլինի, եթե դիմադրիչը միացնենք կոնդենսատորին:

Կոնդենսատորը լիցքաթափվելու է, երբ միացումը փակվում է:

RC միացման ժամանակի հաստատուն

Ով թեկուզ մի քիչ գիտի էլեկտրոնիկայի մասին, հիանալի հասկանում է այս գործընթացները: Այս ամենը բանականություն է։ Բայց փաստն այն է, որ մենք չենք կարող դիտարկել կոնդենսատորի լիցքաթափման գործընթացը միայն միացումին նայելով: Դրա համար մեզ անհրաժեշտ է ազդանշանի ձայնագրման գործառույթ: Բարեբախտաբար, ես արդեն տեղ ունեմ այս սարքի համար իմ աշխատասեղանին.

Այսպիսով, գործողությունների պլանը կլինի հետևյալը. մենք կլիցքավորենք կոնդենսատորը էլեկտրամատակարարման միջոցով, այնուհետև այն լիցքաթափենք ռեզիստորի միջոցով և կդիտենք օքսիլոգրամը, թե ինչպես է կոնդենսատորը լիցքաթափվում: Եկեք հավաքենք դասական միացում, որը կարելի է գտնել ցանկացած էլեկտրոնիկայի դասագրքում.

այս պահին մենք լիցքավորում ենք կոնդենսատորը

այնուհետև փոխարկիչ S-ը միացնում ենք այլ դիրքի և լիցքաթափում ենք կոնդենսատորը՝ դիտելով կոնդենսատորի լիցքաթափման գործընթացը օսցիլոսկոպի վրա։

Կարծում եմ՝ այս ամենը պարզ է։ Դե, եկեք սկսենք հավաքել:

Մենք վերցնում ենք հացի տախտակ և հավաքում շղթան: Ես վերցրեցի 100 μF հզորությամբ կոնդենսատոր և 1 կիլոՕհմ դիմադրություն:

S անջատիչի փոխարեն, ես ձեռքով կնետեմ դեղին մետաղալարը:

Դե, վերջ, մենք ամրացնում ենք օսցիլոսկոպի զոնդը ռեզիստորին

և դիտեք օսցիլոգրամը, թե ինչպես է կոնդենսատորը լիցքաթափվում:

Նրանք, ովքեր առաջին անգամ են կարդում RC սխեմաների մասին, կարծում եմ, մի քիչ զարմացած են։ Տրամաբանական է, որ արտանետումը պետք է ընթանա ուղիղ գծով, բայց այստեղ մենք խնդիր ենք տեսնում. Արտահոսքը տեղի է ունենում ըստ այսպես կոչված էքսպոնենցիալ . Քանի որ հանրահաշիվ ու մաթեմատիկական վերլուծություն չեմ սիրում, տարբեր մաթեմատիկական հաշվարկներ չեմ տա։ Ի դեպ, ի՞նչ է ցուցիչը։ Դե, էքսպոնենցիալը «e» ֆունկցիայի գրաֆիկն է՝ x-ի հզորությամբ: Մի խոսքով, բոլորը դպրոց գնացին, դուք ավելի լավ գիտեք ;-)

Քանի որ երբ մենք փակում ենք անջատիչի անջատիչը, մենք ունենք RC միացում, այն ունի այնպիսի պարամետր, ինչպիսին է RC միացման ժամանակի հաստատուն. RC շղթայի ժամանակի հաստատունը նշանակվում է t տառով, այլ գրականության մեջ այն նշվում է մեծատառով T: Որպեսզի ավելի հեշտ ըմբռնվի, եկեք նաև նշանակենք RC շղթայի ժամանակի հաստատունը մեծատառ T-ով:

Այսպիսով, կարծում եմ, հարկ է հիշել, որ RC շղթայի ժամանակի հաստատունը հավասար է դիմադրության և հզորության ցուցանիշների արտադրյալին և արտահայտվում է վայրկյաններով կամ բանաձևով.

T=RC

Որտեղ Տ- ժամանակի հաստատուն, վայրկյաններ

Ռ- դիմադրություն, Օմ

ՀԵՏ– հզորություն, Ֆարադներ

Եկեք հաշվարկենք, թե որքան է մեր շղթայի ժամանակի հաստատունը։ Քանի որ ես ունեմ 100 μF հզորությամբ կոնդենսատոր և 1 կՕհմ դիմադրություն, ժամանակի հաստատունը T = 100 x 10 -6 x 1 x 10 3 = 100 x 10 -3 = 100 միլիվայրկյան է:

Նրանց համար, ովքեր սիրում են հաշվել իրենց աչքերով, կարող եք գծագրել ազդանշանի ամպլիտուդի 37%-ի մակարդակը և այն մոտավորել ժամանակի առանցքին: Սա կլինի RC շղթայի ժամանակի հաստատունը: Ինչպես տեսնում եք, մեր հանրահաշվական հաշվարկները գրեթե ամբողջությամբ համընկնում էին երկրաչափականների հետ, քանի որ մեկ քառակուսի կողմը ժամանակին բաժանելու արժեքը 50 միլիվայրկյան է։

Իդեալում, կոնդենսատորը լիցքավորվում է անմիջապես, երբ դրա վրա լարում է կիրառվում: Բայց իրականում ոտքերից դեռ որոշակի դիմադրություն կա, բայց մենք դեռ կարող ենք ենթադրել, որ լիցքը տեղի է ունենում գրեթե ակնթարթորեն: Բայց ի՞նչ կլինի, եթե կոնդենսատորը լիցքավորեք ռեզիստորի միջոցով: Եկեք ապամոնտաժենք նախորդ սխեման և պատրաստենք նորը.

նախնական դիրքը

հենց որ փակենք S ստեղնը, մեր կոնդենսատորը սկսում է լիցքավորվել զրոյից մինչև 10 վոլտ արժեք, այսինքն՝ այն արժեքին, որը մենք սահմանել ենք էլեկտրամատակարարման վրա։

Դիտարկում ենք կոնդենսատորից վերցված օսցիլոգրամը

Դուք որևէ ընդհանրություն տեսե՞լ եք նախորդ օսցիլոգրամի հետ, որտեղ մենք կոնդենսատորը լիցքաթափում էինք դիմադրության մեջ: Այո դա ճիշտ է. Լիցքավորումը նույնպես ընթանում է էքսպոնենցիալ ;-): Քանի որ մեր ռադիո բաղադրիչները նույնն են, ժամանակի հաստատունը նույնպես նույնն է: Գրաֆիկորեն այն հաշվարկվում է որպես ազդանշանի ամպլիտուդի 63%

Ինչպես տեսնում եք, մենք ստացել ենք նույն 100 միլիվայրկյանները:

Օգտագործելով RC շղթայի ժամանակի հաստատունի բանաձևը, հեշտ է կռահել, որ դիմադրության և կոնդենսատորի արժեքների փոփոխությունը կհանգեցնի ժամանակի հաստատունի փոփոխությանը: Հետևաբար, որքան փոքր է հզորությունը և դիմադրությունը, այնքան կարճ է ժամանակի հաստատունը: Հետևաբար, լիցքավորումը կամ լիցքաթափումը տեղի կունենա ավելի արագ:

Օրինակ, եկեք փոխենք կոնդենսատորի հզորության արժեքը դեպի ներքև: Այսպիսով, մենք ունեինք 100 μF անվանական արժեքով կոնդենսատոր, և մենք կդնենք 10 μF, թողնելով նույն անվանական արժեքով դիմադրություն 1 կՕհմ: Եկեք նորից նայենք լիցքավորման և լիցքաթափման գրաֆիկներին:

Ահա թե ինչպես է լիցքավորվում մեր 10 µF կոնդենսատորը

Եվ այսպես է լիցքաթափվում

Ինչպես տեսնում եք, շղթայի ժամանակային հաստատունը զգալիորեն նվազել է: Դատելով իմ հաշվարկներից՝ այն հավասարվեց T=10 x 10 -6 x 1000 = 10 x 10 -3 = 10 միլիվայրկյան: Եկեք ստուգենք գրաֆիկա-վերլուծական եղանակով, սա ճի՞շտ է։

Մենք լիցքի կամ լիցքաթափման գրաֆիկի վրա կառուցում ենք ուղիղ գիծ՝ համապատասխան մակարդակով և այն մոտեցնում ժամանակի առանցքին։ Լիցքաթափման գրաֆիկի վրա ավելի հեշտ կլինի ;-)

Ժամանակի առանցքի երկայնքով քառակուսու մի կողմը 10 միլիվայրկյան է (աշխատանքային դաշտի տակ գրված է M:10 ms), այնպես որ հեշտ է հաշվարկել, որ մեր ժամանակի հաստատունը 10 միլիվայրկյան է ;-): Ամեն ինչ տարրական է և պարզ:

Նույնը կարելի է ասել դիմադրության մասին։ Ես թողնում եմ հզորությունը նույնը, այսինքն ՝ 10 μF, և ռեզիստորը փոխում եմ 1 կՕմ-ից մինչև 10 կՕմ: Տեսնենք, թե ինչ եղավ.

Ըստ հաշվարկների՝ ժամանակային հաստատունը պետք է լինի T=10 x 10 -6 x 10 x 10 3 = 10 x 10 -2 = 0,1 վայրկյան կամ 100 միլիվայրկյան: Դիտարկենք գրաֆիկական և վերլուծական.

100 միլիվայրկյան ;-)

Եզրակացություն. որքան մեծ է կոնդենսատորի և դիմադրության արժեքը, այնքան մեծ է ժամանակի հաստատունը և հակառակը, որքան ցածր է այս ռադիոտարրերի արժեքը, այնքան քիչ է ժամանակի հաստատունը: Պարզ է ;-)

Լավ, ես կարծում եմ, որ այս ամենը պարզ է: Բայց որտե՞ղ կարող է կիրառվել կոնդենսատորի լիցքավորման և լիցքաթափման այս սկզբունքը: Պարզվում է՝ կիրառություն է հայտնաբերվել...

Ինտեգրող միացում

Իրականում սխեման ինքնին.

Ի՞նչ կլինի, եթե նրան ուղղանկյուն ազդանշան տանք տարբեր հաճախականություններով: Գործում է չինական գործառույթների գեներատորը.

Մենք դրա վրա դրեցինք հաճախականությունը 1 Հերց և 5 վոլտ ճոճանակ

Դեղին օսցիլոգրամը ազդանշան է ֆունկցիայի գեներատորից, որը սնվում է ինտեգրացիոն սխեմայի մուտքին X1, X2 տերմինալներում, իսկ ելքից մենք հեռացնում ենք կարմիր օսցիլոգրամը, այսինքն՝ X3, X4 տերմինալներից.

Ինչպես նկատել եք, կոնդենսատորը գրեթե ամբողջությամբ ժամանակ ունի լիցքավորվելու և լիցքաթափվելու:

Բայց ի՞նչ կլինի, եթե ավելացնենք հաճախականությունը: Ես գեներատորի հաճախականությունը դրեցի 10 Հերց: Տեսնենք, թե ինչ ենք ստացել.

Կոնդենսատորը ժամանակ չունի լիցքավորելու և լիցքաթափվելու մինչև նոր ուղղանկյուն զարկերակի գալը: Ինչպես տեսնում ենք, ելքային ազդանշանի ամպլիտուդը շատ է իջել, կարելի է ասել՝ այն փոքրացել է զրոյի մոտ։

Եվ 100 Հերց ազդանշանն ընդհանրապես ոչինչ չթողեց ազդանշանից, բացի նուրբ ալիքներից

Ելքի վրա 1 կիլոհերց ազդանշանն ընդհանրապես ոչինչ չի արտադրել...

Դեռ կուզե՜ Փորձեք վերալիցքավորել կոնդենսատորը նման հաճախականությամբ :-)

Նույնը վերաբերում է այլ ազդանշաններին՝ սինուսոիդ և եռանկյուն: ամենուր ելքային ազդանշանը գրեթե զրոյական է 1 Կիլոհերց և ավելի հաճախականությամբ:

«Արդյո՞ք դա այն ամենն է, ինչ կարող է անել ինտեգրացիոն սխեման»: -հարցնում ես։ Իհարկե ոչ! Սա դեռ սկիզբն էր։

Եկեք պարզենք... Ինչու՞ մեր ազդանշանը սկսեց մոտենալ զրոյին, քանի որ հաճախականությունը մեծացավ, իսկ հետո ընդհանրապես անհետացավ:

Այսպիսով, նախ, մենք ստանում ենք այս միացումը որպես լարման բաժանարար, և երկրորդը, կոնդենսատորը հաճախականությունից կախված ռադիոտարր է: Դրա դիմադրությունը կախված է հաճախականությունից: Այս մասին կարող եք կարդալ հոդվածում կոնդենսատորը ուղղակի և փոփոխական հոսանքի սխեմաներում: Հետևաբար, եթե ուղղակի հոսանք մատակարարեինք մուտքին (ուղղակի հոսանքն ունի 0 Հերց հաճախականություն), ապա ելքի վրա մենք նույնպես կստանայինք նույն արժեքի նույն ուղիղ հոսանքը, որը մղվում էր դեպի մուտք: Այս դեպքում կոնդենսատորին չի հետաքրքրում: Այն ամենը, ինչ նա կարող է անել այս իրավիճակում, հիմարորեն էքսպոնենցիալ լիցքավորումն է և վերջ: Այստեղ ավարտվում է նրա ճակատագիրը ուղղակի հոսանքի միացումում, և այն դառնում է ուղիղ հոսանքի դիէլեկտրիկ:

Բայց հենց որ AC ազդանշանը կիրառվում է շղթայի վրա, կոնդենսատորը գործում է: Այստեղ նրա դիմադրությունն արդեն կախված է հաճախականությունից։ Եվ որքան մեծ է այն, այնքան քիչ դիմադրություն ունի կոնդենսատորը: Կոնդենսատորի դիմադրության բանաձևն ընդդեմ հաճախության.

Որտեղ

X Գկոնդենսատորի դիմադրությունն է՝ Օհմ

Պ– հաստատուն և հավասար է մոտավորապես 3.14

Ֆ- հաճախականություն, Հերց

ՀԵՏ– կոնդենսատորի հզորություն, Ֆարադ

Այսպիսով, ո՞րն է արդյունքը: Այն, ինչ տեղի է ունենում, այն է, որ որքան բարձր է հաճախականությունը, այնքան ցածր է կոնդենսատորի դիմադրությունը: Զրոյական հաճախականության դեպքում կոնդենսատորի դիմադրությունը իդեալականորեն հավասար է անսահմանության (բանաձևի մեջ դրեք հաճախականությունը 0 Հերց): Եվ քանի որ մենք ունենք լարման բաժանարար

հետևաբար, ավելի քիչ լարման նվազում է ավելի քիչ դիմադրության վրա: Երբ հաճախականությունը մեծանում է, կոնդենսատորի դիմադրությունը մեծապես նվազում է, և, հետևաբար, դրա վրայով լարման անկումը դառնում է գրեթե 0 վոլտ, ինչը մենք նկատեցինք օսցիլոգրամի վրա:

Բայց լավ բաները դրանով չեն ավարտվում:

Հիշենք, թե ինչ է ազդանշանը հաստատուն բաղադրիչով։ Սա ոչ այլ ինչ է, քան փոփոխական ազդանշանի և հաստատուն լարման գումարը: Նայելով ստորև ներկայացված նկարին՝ ձեզ համար ամեն ինչ պարզ կդառնա։

Այսինքն՝ մեր դեպքում կարելի է ասել, որ այս ազդանշանը (ներքևում նկարում) պարունակում է հաստատուն բաղադրիչ, այլ կերպ ասած՝ հաստատուն լարում.

Որպեսզի մեկուսացնենք մշտական ​​բաղադրիչը այս ազդանշանից, մենք պարզապես պետք է այն քշենք մեր ինտեգրացիոն սխեմայի միջով: Այս ամենին նայենք օրինակով. Օգտագործելով մեր ֆունկցիայի գեներատորը, մենք կբարձրացնենք մեր սինուսոիդը «հատակից վեր», այսինքն՝ մենք դա կանենք այսպես.

Այսպիսով, ամեն ինչ սովորական է, դեղինը շղթայի մուտքային ազդանշանն է, կարմիրը ելքային ազդանշանն է: Պարզ երկբևեռ սինուսային ալիքը մեզ տալիս է 0 վոլտ RC ինտեգրացիոն սխեմայի ելքում.

Հասկանալու համար, թե որտեղ է ազդանշանի զրոյական մակարդակը, ես դրանք քառակուսիով նշեցի.

Հիմա թույլ տվեք ավելացնել սինուսային ալիքին հաստատուն բաղադրիչ, ավելի ճիշտ՝ հաստատուն լարում, քանի որ ֆունկցիայի գեներատորն ինձ թույլ է տալիս դա անել.

Ինչպես տեսնում եք, հենց որ ես բարձրացրի սինուսը «հատակից վերև», շղթայի ելքի վրա ես ստացա 5 վոլտ հաստատուն լարում: 5 վոլտով էր, որ ազդանշանը բարձրացրի ֆունկցիայի գեներատորում ;-): Շղթան առանց խնդիրների արդյունահանեց DC բաղադրիչը սինուսոիդային բարձրացված ազդանշանից: Հրաշքներ։

Բայց մենք դեռ չենք հասկացել, թե ինչու է շղթան կոչվում ինտեգրում: Ամեն ոք, ով լավ է սովորել դպրոցում՝ 8-9-րդ դասարաններում, հավանաբար հիշում է ինտեգրալի երկրաչափական նշանակությունը՝ սա ոչ այլ ինչ է, քան կորի տակ գտնվող տարածքը:

Եկեք նայենք սառույցի խորանարդների գավաթին երկչափ հարթության մեջ.

Ի՞նչ կլինի, եթե ամբողջ սառույցը հալվի և վերածվի ջրի: Ճիշտ է, ջուրը հավասարապես ծածկելու է ավազանը մեկ հարթության մեջ.

Բայց ինչպիսի՞ն կլինի այս ջրի մակարդակը: Ճիշտ է, միջին: Սա այս սառցե խորանարդի աշտարակների միջինն է: Այսպիսով, ինտեգրվող շղթան նույն բանն է անում: Հիմարորեն միջինացնում է ազդանշանի արժեքը մեկ հաստատուն մակարդակի: Կարելի է ասել, որ տարածքը միջինացնում է մեկ հաստատուն մակարդակ:

Բայց լավագույն փորձը գալիս է, երբ մուտքի վրա ուղղանկյուն ազդանշան ենք կիրառում: Եկեք հենց դա անենք: Եկեք կիրառենք դրական քառակուսի ալիք RC ինտեգրող սխեմայի վրա:

Ինչպես տեսնում եք, ոլորապտույտի հաստատուն բաղադրիչը հավասար է նրա ամպլիտուդի կեսին: Կարծում եմ՝ դուք ինքներդ արդեն կռահեիք, եթե պատկերացնեիք սառցաբեկորներով գավաթ): Կամ պարզապես հաշվարկեք յուրաքանչյուր զարկերակի մակերեսը և հավասարաչափ տարածեք օքսիլոգրամի վրա, ինչպես gov... ինչպես կարագը հացի վրա;-)

Դե, հիմա գալիս է զվարճալի մասը: Այժմ ես կփոխեմ մեր ուղղանկյուն ազդանշանի աշխատանքային ցիկլը, քանի որ աշխատանքային ցիկլը ոչ այլ ինչ է, քան ժամանակահատվածի հարաբերակցությունը իմպուլսի տեւողությանը, հետեւաբար, մենք կփոխենք իմպուլսների տեւողությունը:

Զարկերակային տևողության կրճատում

Ես մեծացնում եմ իմպուլսների տեւողությունը

Եթե ​​դեռ ոչ ոք ոչինչ չի նկատել, պարզապես նայեք կարմիր օսցիլոգրամի մակարդակին, և ամեն ինչ պարզ կդառնա։ Եզրակացություն. վերահսկելով աշխատանքային ցիկլը, մենք կարող ենք փոխել DC բաղադրիչի մակարդակը: Սա հենց այն սկզբունքն է, որի հիմքում ընկած է PWM (Զարկերակային լայնության մոդուլյացիա): Մենք դրա մասին մի օր կխոսենք առանձին հոդվածում:

Տարբերակման շղթա

Մեկ այլ կեղտոտ բառ, որը գալիս է մաթեմատիկայից, տարբերակումն է։ Գլուխը անմիջապես սկսում է ցավել հենց նրանց արտասանությունից։ Բայց ո՞ւր գնալ: Էլեկտրոնիկան և մաթեմատիկան անբաժան ընկերներ են։

Եվ ահա ինքնին դիֆերենցիալ շղթան

Շրջանակում մենք միայն տեղ-տեղ փոխարինեցինք դիմադրիչը և կոնդենսատորը

Դե, հիմա մենք նույնպես կիրականացնենք բոլոր փորձերը, ինչպես արեցինք ինտեգրացիոն սխեմայի դեպքում։ Սկզբից մենք կիրառում ենք ցածր հաճախականության երկբևեռ քառակուսի ալիք 1,5 Հերց հաճախականությամբ և 5 վոլտ տատանումով դիֆերենցիալ շղթայի մուտքի վրա: Դեղին ազդանշանը ազդանշան է հաճախականության գեներատորից, կարմիր ազդանշանը դիֆերենցիալ շղթայի ելքից է.

Ինչպես տեսնում եք, կոնդենսատորը կարողանում է գրեթե ամբողջությամբ լիցքաթափվել, այնպես որ մենք ստացանք այսպիսի գեղեցիկ օսցիլոգրամ:

Եկեք ավելացնենք հաճախականությունը մինչև 10 Հերց

Ինչպես տեսնում եք, կոնդենսատորը ժամանակ չունի լիցքաթափվելու մինչև նոր իմպուլսի ժամանումը:

100 Հերց ազդանշանն էլ ավելի քիչ նկատելի դարձրեց լիցքաթափման կորը:

Դե, եկեք ավելացնենք հաճախականությունը 1 Կիլոհերցին

Ո՞վ է մուտքի մոտ, նույնն էլ ելքի վրա է;-) Նման հաճախականությամբ կոնդենսատորն ընդհանրապես ժամանակ չի ունենում լիցքաթափվելու, ուստի ելքային իմպուլսների ծայրերը հարթ են և հարթ։

Բայց լավ բաները նույնպես դրանով չեն ավարտվում:

Թույլ տվեք մուտքային ազդանշանը բարձրացնել «ծովի մակարդակից», այսինքն՝ ամբողջությամբ կբերեմ դրական մասի։ Տեսնենք, թե ինչ է տեղի ունենում ելքի վրա (կարմիր ազդանշան)

Վա՜յ, կարմիր ազդանշանը ձևով և դիրքով մնում է նույնը, տեսեք, դրանում մշտական ​​բաղադրիչ չկա, ինչպես դեղին ազդանշանում, որը մենք մատակարարել ենք մեր ֆունկցիաների գեներատորից:

Ես նույնիսկ կարող եմ դուրս բերել դեղին ազդանշան դեպի բացասական շրջան, բայց ելքի ժամանակ մենք դեռ կստանանք ազդանշանի փոփոխական բաղադրիչը առանց որևէ դժվարության.

Եվ ընդհանրապես, նույնիսկ եթե ազդանշանն ունի փոքր բացասական հաստատուն բաղադրիչ, մենք դեռ ելքում կստանանք փոփոխական բաղադրիչ.

Նույնը վերաբերում է ցանկացած այլ ազդանշանների.

Փորձերի արդյունքում մենք տեսնում ենք, որ դիֆերենցիալ շղթայի հիմնական գործառույթը փոփոխական բաղադրիչն անջատելն է ազդանշանից, որը պարունակում է ինչպես փոփոխական, այնպես էլ հաստատուն բաղադրիչներ։ Այլ կերպ ասած, դա այլընտրանքային հոսանքի անջատումն է ազդանշանից, որը բաղկացած է փոփոխական հոսանքի և ուղղակի հոսանքի գումարից:

Ինչու է դա տեղի ունենում: Եկեք պարզենք այն: Դիտարկենք մեր դիֆերենցիալ սխեման.

Եթե ​​ուշադիր նայենք այս շղթային, ապա կարող ենք տեսնել նույն լարման բաժանարարը, ինչ ինտեգրացիոն շղթայում: Կոնդենսատորը հաճախականությունից կախված ռադիոտարր է: Այսպիսով, եթե մենք կիրառենք ազդանշան 0 Հերց հաճախականությամբ (ուղղակի հոսանք), ապա մեր կոնդենսատորը հիմարաբար կլիցքավորվի, այնուհետև ամբողջովին կդադարեցնի հոսանքի անցումը իր միջով: Շղթան կկոտրվի. Բայց եթե մենք մատակարարենք փոփոխական հոսանք, ապա այն նույնպես կսկսի անցնել կոնդենսատորով: Որքան բարձր է հաճախականությունը, այնքան ցածր է կոնդենսատորի դիմադրությունը: Հետևաբար, ամբողջ փոփոխական ազդանշանը կիջնի դիմադրության միջով, որից մենք պարզապես հեռացնում ենք ազդանշանը:

Բայց եթե մենք տրամադրում ենք խառը ազդանշան, այսինքն՝ փոփոխական հոսանք + ուղղակի հոսանք, ապա ելքում մենք պարզապես կստանանք փոփոխական հոսանք։ Սա մենք արդեն տեսել ենք փորձից։ Ինչու՞ դա տեղի ունեցավ: Այո, քանի որ կոնդենսատորը թույլ չի տալիս ուղիղ հոսանքն ինքն իրեն անցնել:

Եզրակացություն

Ինտեգրող սխեման կոչվում է նաև ցածր անցումային զտիչ (LPF), իսկ տարբերակիչ սխեման կոչվում է նաև բարձր անցումային զտիչ (HPF): Լրացուցիչ մանրամասներ ֆիլտրերի մասին: Դրանք ավելի ճշգրիտ դարձնելու համար դուք պետք է հաշվարկ կատարեք ձեզ անհրաժեշտ հաճախականության համար: RC սխեմաները օգտագործվում են ամենուր, որտեղ անհրաժեշտ է մեկուսացնել ուղղակի բաղադրիչը (PWM), փոփոխական բաղադրիչը (ուժեղացուցիչների միջփուլային միացում), մեկուսացնել ազդանշանի առջևը, հետաձգել և այլն: Երբ ավելի խորանաք էլեկտրոնիկայի մեջ, դուք հաճախ հանդիպել նրանց.

RC շղթայի հաշվարկ, կոնդենսատորի վրա լարման փոփոխություններ՝ կախված ժամանակից։ Ժամանակի հաստատուն. (10+)

RC - միացում: Ժամանակի հաստատուն. Կոնդենսատորի լիցքավորում և լիցքաթափում

Եկեք միացնենք կոնդենսատորը, ռեզիստորը և լարման աղբյուրը, ինչպես ցույց է տրված դիագրամում.

Եթե ​​սկզբնական պահին կոնդենսատորի լարումը տարբերվում է հոսանքի աղբյուրի լարումից, ապա հոսանք կհոսի դիմադրության միջով, իսկ կոնդենսատորի լարումը ժամանակի ընթացքում կփոխվի՝ մոտենալով հոսանքի աղբյուրի լարմանը։ Օգտակար է կարողանալ հաշվարկել այն ժամանակը, որի ընթացքում լարումը կփոխվի տվյալ սկզբնական արժեքից մինչև տվյալ վերջնական արժեք: Նման հաշվարկներն անհրաժեշտ են հետաձգման սխեմաների, թուլացման գեներատորների և սղոցային լարման աղբյուրների նախագծման համար:

Ցավոք, հոդվածներում պարբերաբար հայտնաբերվում են սխալներ, դրանք ուղղվում են, հոդվածները լրացվում, մշակվում և պատրաստվում են նորերը։ Բաժանորդագրվեք նորություններին տեղեկացված լինելու համար:

Եթե ​​ինչ-որ բան անհասկանալի է, անպայման հարցրեք:
Հարց տվեք. Հոդվածի քննարկում.

Ավելի շատ հոդվածներ

RC - բարձր, ցածր անցումային զտիչ: Բարձր հաճախականություն, ցածր հաճախականություն: Ռ...
RC բարձր և ցածր անցումային ֆիլտրերի առցանց հաշվարկ: Ազդանշանի փուլի որոշում...

Էլեկտրոնային շղթայի նախագծման պրակտիկա. Էլեկտրոնիկայի դասընթաց....
Սարքի մշակման արվեստը. Ռադիոէլեկտրոնիկայի տարրերի հիմքը: Տիպիկ սխեմաներ....

Առանց տրանսֆորմատորային սնուցման սխեմաների վերանայում...

Անջատիչ էլեկտրամատակարարման միացում: Տարբեր լարումների և հոսանքների հաշվարկ....

Ինդուկտիվություն. Հենրի. Հենրի. Պրն. Միավորներ. Բաժնետոմսեր, հազարամյակներ, ...
Ինդուկտիվության հայեցակարգը. Միավորներ. Ինդուկտորներ....

Առանց տրանսֆորմատորային սնուցման սարքի մարման կոնդենսատորի առցանց հաշվարկ...

Դետեկտոր, սենսոր, թաքնված լարերի դետեկտոր, ընդմիջումներ, ընդմիջումներ: Շ...
Թաքնված լարերը և դրանց ընդմիջումները հայտնաբերող սարքի դիագրամ անկախ...

Ինքնուրույն լուսային և երաժշտական ​​վահանակ: Սխեման, դիզայն...
Ինչպես ինքներդ հավաքել լույսն ու երաժշտությունը: Լույսի և երաժշտական ​​համակարգի օրիգինալ դիզայնը...

Լարման և հոսանքի հաշվարկներ RC և L/R սխեմաներում

Կա մի պարզ միջոց՝ ցանկացած պահի DC ռեակտիվ շղթայի ցանկացած արժեք հաշվարկելու համար: Այս մեթոդի առաջին քայլն այն քանակությունների սկզբնական և վերջնական արժեքների որոշումն է, որոնց փոփոխությանը դեմ է կոնդենսատորը կամ ինդուկտորը (որոնք նրանք փորձում են պահել կայուն մակարդակում՝ անկախ ռեակտիվ բաղադրիչից): Կոնդենսատորների համար այս արժեքը կլինի լարման, իսկ ինդուկտորների համար՝ ընթացիկ: Սկզբնական արժեքն այն արժեքն է, որը եղել էմինչև անջատիչի կոնտակտները փակելու (բացելու) պահը, և որըռեակտիվ բաղադրիչը կոնտակտները փակելուց (բացելուց) փորձում է պահել կայուն մակարդակում: Վերջնական արժեքը այն արժեքն է, որը սահմանվում է անորոշ ժամանակի ավարտից հետո: Այն կարելի է որոշել՝ վերլուծելով կոնդենսիվ միացում, որտեղ կոնդենսատորը գործում է որպես բաց միացում, և ինդուկտիվ միացում, որտեղ ինդուկտորը գործում է որպես կարճ միացում, քանի որ այսպես են վարվում այս տարրերը, երբ հասնում են «լիարժեք լիցքավորման» անորոշ ժամանակից հետո։ ժամանակահատվածը.

Հաջորդ քայլը հաշվարկ է ժամանակի հաստատուն շղթաներ. Ժամանակի հաստատունը ներկայացնում է այն ժամանակահատվածը, որի ընթացքում անցողիկ գործընթացում լարման կամ հոսանքի մեծությունը նախնական արժեքից մինչև վերջնական արժեքը կփոխվի մոտավորապես 63%-ով: Հերթական կարգով RC սխեմաներ , ժամանակի հաստատունհավասար է ընդհանուր դիմադրություն(Օմահայում) բազմապատկած ընդհանուրի վրահզորություն (Ֆարադում) . Հերթական կարգով L/R շղթան այն հավասար է ընդհանուր ինդուկտիվություն(Հենրիում) բաժանված է ընդհանուրի վրադիմադրություն (Օմ) . Երկու դեպքում էլ ժամանակի հաստատունն արտահայտվում է վայրկյաններով և նշվում է հունարեն տառ (τ) տառով.

Անցումային գործընթացներում ընթացիկ և լարման արժեքների աճ և նվազում, ինչպես նշվեց ավելի վաղ, տեղի է ունենում ասիմպտոտիկ բնույթ. Սա նշանակում է, որ դրանք սկսում են արագ փոխվել սկզբնական պահին և գործնականում չեն փոխվում հետագայում: Գրաֆիկի վրա այս փոփոխությունները ցուցադրվում են էքսպոնենցիալ կորերի տեսքով։

Ինչպես նշվեց վերևում, Ժամանակի հաստատունը այն ժամանակաշրջանն է, որի ընթացքում անցողիկ գործընթացում լարման կամ հոսանքի մեծությունը նախնական արժեքից մինչև վերջնական կփոխվի մոտավորապես 63%-ով: Յուրաքանչյուր հաջորդ ժամանակային հաստատուն մոտ 63%-ով մոտեցնում է այս արժեքները վերջնական արժեքին: Մաթեմատիկական բանաձեւ ճշգրիտ որոշելու համարտոկոսը բավականին պարզ.

e տառը այստեղ իռացիոնալ հաստատուն է, որը հավասար է մոտավորապես 2,718281 8-ի: Ժամանակի ընթացքում τ, սկզբնական արժեքից վերջնական արժեքի տոկոսային փոփոխությունը կլինի.

2τ ժամանակի ընթացքում սկզբնական արժեքից վերջնական արժեքի տոկոսային փոփոխությունը կլինի.

10տ ժամանակի ընթացքում տոկոսային փոփոխությունը կլինի.

Ռեակտիվ սխեմաներում լարումները և հոսանքները հաշվարկելու համար այս բանաձևը կարելի է ավելի ունիվերսալ դարձնել.

Եկեք վերլուծենք այս բաժնի առաջին հոդվածում ցուցադրված RC շղթայում լարման բարձրացումը.

Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ մենք ընտրեցինք լարումը վերլուծության համար, քանի որ սա այն արժեքն է, որը կոնդենսատորը փորձում է պահպանել կայուն մակարդակում: Իմանալով ռեզիստորի դիմադրությունը (10 կՕմ) և կոնդենսատորի հզորությունը (100 μF), մենք կարող ենք հաշվարկել այս շղթայի ժամանակային հաստատունը.

Քանի որ անջատիչի կոնտակտների փակման պահին, կոնդենսատորի վրա լարումը 0 վոլտ է, մենք կօգտագործենք այս արժեքը որպես սկզբնական արժեք: Վերջնական արժեքը, իհարկե, կլինի էներգիայի աղբյուրի լարումը (15 վոլտ): Հաշվի առնելով այս բոլոր թվերը՝ մեր հավասարումը կստանա հետևյալ ձևը.

Այսպիսով, միջոցով 7,25 վայրկյան (օրինակ)հետո մատակարարման լարումըգծապատկերին փակ կոնտակտների միջոցովանջատիչ, կոնդենսատորի լարումըկավելանա՝

Այս հաշվարկներից կարելի է անել հետևյալ եզրակացությունը՝ եթե կոնդենսատորի սկզբնական լարումը եղել է 0 վոլտ, ապա անջատիչի կոնտակտները փակելուց 7,25 վայրկյան հետո այն հավասար կլինի 14,989 վոլտի։

Օգտագործելով նույն բանաձևը, կարող եք հաշվարկել հոսանքը կոնդենսատորի միջոցով: Քանի որ լիցքաթափված կոնդենսատորը սկզբում գործում է որպես կարճ միացված jumper, դրա միջով հոսանքը կլինի առավելագույնը: Այս հոսանքը կարելի է հաշվարկել՝ սնուցման լարումը (15 վոլտ) բաժանելով միակ դիմադրության (10 կՕհմ).

Հայտնի է նաև, որվերջնական հոսանքը հավասար կլինի զրոյի, քանի որ կոնդենսատորը, ի վերջո, իրեն նման է պահում բաց միացում. Այժմ մենք կարող ենք փոխարինել այս արժեքները մեր ունիվերսալ բանաձևի մեջ՝ ընթացիկ արժեքը հաշվարկելու համար անջատիչի կոնտակտները փակելուց 7,25 վայրկյան հետո.

նշեք, որստացված արժեքը բացասական է և ոչ դրական! Սա ցույց է տալիս հոսանքի նվազումՀետ ժամանակի ընթացքում. Քանի որ հոսանքի սկզբնական արժեքը 1,5 մԱ է, ապա 7,25 վայրկյանում այն ​​1,4989 մԱ-ով նվազեցնելը, ի վերջո, կտա. 0,001065 մԱ (1,065 մԱ):

Նույն արժեքը կարելի է ստանալ՝ օգտագործելով Օհմի օրենքը՝ հանելով կոնդենսատորի լարումը (14,989 վոլտ)էլեկտրամատակարարման լարումից (15 վոլտ) և ստացված արժեքը բաժանելով դիմադրության (10 կՕհմ).

Վերևում քննարկված ունիվերսալ բանաձևը նույնպես հարմար է L/R շղթայի վերլուծության համար: Եկեք կիրառենք այն այս բաժնի երկրորդ հոդվածում քննարկված շղթայի վրա.

1 Հենրի ինդուկտիվությամբ և 1 Օմ շարքի դիմադրությամբ ժամանակի հաստատունը հավասար կլինի 1 վայրկյանի.

Քանի որ այս շղթայի ինդուկտորը հակադրվում է հոսանքի փոփոխությանը, հենց այս արժեքն է, որ մենք կընտրենք վերլուծության համար: Այստեղ սկզբնական արժեքը կլինի ինդուկտորով հոսանքի քանակը այն պահին, երբ անջատիչի կոնտակտները փակվում են: Այն հավասար կլինի զրոյի։ Որպես վերջնական արժեք մենք կվերցնենք ընթացիկ արժեքը, որը կստեղծվի ինդուկտորում անորոշ երկար ժամանակից հետո (առավելագույն արժեքը): Այն կարելի է հաշվարկել էլեկտրամատակարարման լարումը բաժանելով շարքի դիմադրության՝ 15 V/1 Ohm = 15 Ա։

Եթե ​​մենք ցանկանում ենք որոշել ընթացիկ արժեքը անջատիչի կոնտակտները փակելուց 3,5 վայրկյան հետո, ապա բանաձևը կստանա հետևյալ ձևը.

Հաշվի առնելով այն հանգամանքը, որ ինդուկտորով նախնական հոսանքը զրոյական էր, անջատիչի կոնտակտների փակման պահից 3,5 վայրկյան հետո դրա արժեքը կկազմի 14,547 ամպեր:

Ինդուկտիվ շղթայում լարումների հաշվարկն իրականացվում է Օհմի օրենքի կիրառմամբ և սկսվում է ռեզիստորներից և ավարտվում ինդուկտորով։ Ներկայությամբմեր օրինակումմիայն մեկ դիմադրություն ( իմաստալից 1 օմ ), կատարեք այս հաշվարկներըբավականին հեշտ.

Ստացված արժեքը հանելով հոսանքի աղբյուրի լարումից (15 Վ), մենք ստանում ենք այն լարումը, որը կլինի ինդուկտորի վրա անջատիչի կոնտակտները փակելուց 3,5 վայրկյան հետո.