Circuito RC Carga y descarga

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Circuito RC Carga y descarga

anjana verma

He estado estudiando sobre el tiempo de respuesta de los circuitos RC. He analizado el siguiente circuito.

La señal de entrada es una señal de pulso de 1,5 segundos de ancho y 3 segundos de período. Alternando entre 0 V y 5 V. Así que aquí está la respuesta transitoria que he obtenido.

La primera cifra es el voltaje en el capacitor C1 y la segunda es el voltaje en C0. Ahora lo que entendí es que cuando la entrada cambia de 0 v a 5 v, los capacitores actúan como un cortocircuito y la resistencia no tiene ninguna acción en este punto. Por lo tanto, ambos capacitores se cargan instantáneamente a 2,5 v como se muestra en la figura. Sin embargo, una vez que el voltaje de entrada se estabiliza en 5 V, la resistencia entra en vigor.

Entonces mi duda es, ¿por qué el capacitor C1 se descarga de 2.5 v a 0 v mientras que el capacitor c0 se carga de 2.5 v a 5 v?

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JGalt · Answer 1

Aquí hay otra forma de ver el problema:

Los condensadores inicialmente están descargados y se cargan instantáneamente al mismo voltaje de 2,5 V (ya que ambos tienen la misma capacitancia) cuando se aplica el pulso. Ahora que hay 2,5 V en C1 (y, por tanto, en R), la resistencia exige una corriente de 2,5 mA en ese momento.

Ahora el único camino para la corriente es a través de C0. Esto carga el capacitor C0. Esto quiere decir que el capacitor C1 se está descargando ya que el voltaje entre C0 y C1 debe sumar 5V.

También puede usar el teorema de Thevenin para obtener una visión adecuada de los circuitos y obtener soluciones más rápidas.

Sin embargo, es más fácil obtener los valores de estado estable de voltajes y corrientes simplificando el circuito usando impedancia compleja. Si el circuito es de primer orden (que suele ser el caso cuando se plantean problemas de este tipo), sabría que la respuesta al escalón sería exponencial Así es como se hace:

La impedancia efectiva de la combinación en paralelo de la resistencia R y 1/sC1 (impedancia del capacitor en el dominio de Laplace) es:

Z 1 = \frac{R * (\frac{1}{s C 1})}{R + \frac{1}{s C 1}} = \frac{R}{1 + s R C 1}

$Z1 = \frac{R*(\frac{1}{sC1})}{R+\frac{1}{sC1}} = \frac{R}{1+sRC1}$ Z2 = 1/sC0

El voltaje de estado estable a través de C1 sería:

V C 1 = \frac{V i norte Z 1}{Z 1 + Z 2}

$Vc1 =\frac{ VinZ1}{Z1+Z2}$ Dado que s=0 para voltajes de CC, la impedancia de estado estable Z2 es infinita y Z1=R.

V C 1 = 0

$Vc1 =0$

V C 0 = \frac{V i norte Z 2}{Z 1 + Z 2} = \frac{V i norte}{\frac{Z 1}{Z 2} + 1} = 5 V

$Vc0 = \frac{ VinZ2}{Z1+Z2} = \frac{Vin}{\frac{Z1}{Z2}+1} = 5V$ Una vez que conozca el valor de estado estable, puede trazar los parámetros del circuito necesarios si conoce los valores iniciales.

En lugar de usar vpulse para trazar los transitorios del circuito, puede usar una fuente de CC (vdc) y establecer el voltaje inicial del capacitor (o la corriente inicial a través del inductor) en cero y ejecutar la simulación. Si no lo hace, el simulador mostrará solo el valor de estado estable.

Transistor · Answer 2

Una forma sencilla de verlo es la siguiente:

Por lo tanto, ambos capacitores se cargan instantáneamente a 2,5 v como se muestra en la figura.

Correcto. A partir de este punto, C1 es descargado por R0 por lo que su voltaje cae. Dado que el voltaje entre C1 y C0 debe sumar 5 V, entonces C0 debe estar cargándose.

Forma alternativa de verlo:

Si C1 no estuviera allí, C0 cargaría hasta 5 V a través de R0. Dado que C1 está allí, da una patada a 5/2 V y la carga RC continúa desde allí.

Lo hace cuando el voltaje de entrada cae a cero. Mi respuesta aborda el ciclo de carga (0 a 5 V), que es lo que preguntaste. Durante ese período, la parte superior de C0 está conectada a +5 V a través de R0, por lo que debe cargarse.
Entonces, ¿qué sucede realmente si la fuente de voltaje se reemplaza por una fuente de corriente de, digamos, pulso que alterna entre 0 A y 5 A?
Si tiene una fuente de corriente de 5A, el voltaje a través del capacitor C0 continuaría aumentando linealmente (rampa) ya que la fuente de corriente está empujando una cantidad definida de cargas a través de C0. Pero dado que hay una resistencia en paralelo con C1, el voltaje a través de ella sigue una curva de carga que decae exponencialmente y finalmente alcanza un valor de estado estable de 5A * 1K = 5KV. Pero, ¿qué sucede cuando la corriente de la fuente es 0? No hay camino para que C0 se descargue. Conservará su voltaje. Pero C1 tiene un camino de descarga a través de R. C1 continúa descargando a través de R hasta que llega el siguiente pulso alto. :)

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