Entendiendo la carga y descarga de un capacitor

Me siento mal en este punto. Esta será mi última publicación al respecto, sin embargo, me explicaré de manera más clara y transparente para que nadie tenga que adivinar mis problemas.

Nunca antes había estado tan confundido con un circuito.

Estoy tratando de analizar un circuito rectificador de precisión con un condensador en su carga/salida.

El objetivo final es: tratar de predecir la salida del circuito y ver el comportamiento del circuito para ver si necesita mejoras adicionales.

Voy a pasar por este circuito paso a paso y mi proceso de pensamiento y espero que me puedas decir dónde me equivoqué y mostrarte dónde me quedé atascado.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

• Cómo voy a abordar este circuito es: Suposiciones

  1. Análisis de CC debido a que el diodo cambia la topología o el estado del circuito según el aumento o la disminución de la onda.

  2. Estado estable. Voy a suponer que el capacitor estará significativamente cargado

  3. Necesitamos saber en qué estado se encuentra el diodo (polarización directa o polarización inversa).

  4. La corriente viaja de alto potencial eléctrico a bajo potencial eléctrico

  Comenzando el análisis:

Dado que estamos trabajando con un diodo, supongo que tendrá que calcular las matemáticas en cada "ciclo positivo" y "ciclo negativo" de la onda.

^{simular este circuito}

Para encontrar si la corriente que sale del OP-AMP es positiva, necesitamos encontrar todos los voltajes que faltan (Vout). De hecho, para encontrar la corriente de los componentes, necesitamos encontrar los voltajes que faltan de todos modos.

$$\text{Node "0V"}: \frac{0-5}{2k\Omega} + \frac{0-V_{out}}{2k\Omega} = 0$$

$$\frac{-5}{2k\Omega} - \frac{V_{out}}{2k\Omega} = 0$$

$$\frac{-5}{2k\Omega} = \frac{V_{out}}{2k\Omega}$$

$$V_{out} = -5$$

Concluyendo todos nuestros voltajes faltantes, volviendo a colocar esto en el esquema.

^{simular este circuito}

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Me quedo atascado aquí en este punto

Lo que estoy pensando ahora mismo es que quiero hacer la ley actual donde In = Iout, sin embargo, solo tengo una corriente que ingresa a un nodo, por lo que no puedo encontrar el resto como se muestra.

$I_{n} = I_{out}$

$2.5\text{ mA} + ??? = ???$

y no sé cómo obtener el resto de la corriente, si supiera cómo obtener al menos la corriente del capacitor, podría encontrar la corriente del amplificador operacional conectándolo a la ecuación anterior.

La cuestión es que dije asumir un estado estable, así que supongo que puedo hacer que el condensador se acorte, sin embargo, otro problema es que no me dice si el condensador se está cargando o descargando.

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^{simular este circuito}

La misma estrategia aquí, encontrar el voltaje, sin embargo, esta vez la topología del circuito cambia ya que el amplificador operacional ya no está conectado mediante retroalimentación. Por lo tanto, podemos suponer que esto es solo un circuito RC simple (simplificado).

$H(s) = \dfrac{1}{0.0004*s+1}$

tomamos el$\lim_\limits{s\to0}$obtenemos:$H(0) = 5$

Poniéndolo de nuevo en el esquema:

^{simular este circuito}

Parece que nuestra suposición del diodo funcionó, por lo tanto, cuando la onda sinusoidal se eleva (0-90 grados), el diodo está en RB

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Me quedo atascado aquí en este punto

Lo que estoy pensando ahora mismo: todavía no sé si el capacitor está en estado de carga o descarga.

Si tuviera que adivinar, el capacitor es solo un cortocircuito y la corriente no fluye a través de él, pero todo esto se debe a la suposición de estado estable. Una vez más me da el problema de no saber si el condensador se está cargando o descargando durante el período de (0-90 grados) durante la subida de la onda sinusoidal.

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^{simular este circuito}

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Me quedo atascado aquí en este punto

Lo que estoy pensando ahora mismo es que quiero hacer la ley actual donde In = Iout, sin embargo, solo tengo una corriente que ingresa a un nodo, por lo que no puedo encontrar el resto como se muestra.

$I_n = I_{out}$

$2.5\text{ mA} + ??? = ???$

y no sé cómo obtener el resto de la corriente, si supiera cómo obtener al menos la corriente del capacitor, podría encontrar la corriente del amplificador operacional conectándolo a la ecuación anterior.

La cuestión es que dije asumir un estado estable, así que supongo que puedo hacer que el condensador se acorte, sin embargo, otro problema es que no me dice si el condensador se está cargando o descargando.

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^{simular este circuito}

Lo mismo para encontrar todos los voltajes, pero esta vez todos los voltajes se encuentran debido a la onda ascendente anterior que carga el capacitor. Aplicarlo al esquema.

^{simular este circuito}

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Lo que estoy pensando ahora mismo: esto es lo único que tiene sentido, ya que supongo que el capacitor ahora está actuando como una fuente de voltaje, por lo que es evidente que la corriente está saliendo del capacitor y descargándose. Sin embargo, estoy confundido acerca de la suposición de que el diodo no estaría siempre abierto para cualquier$V_{out} > 0$¿el? y entrada > 0?

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Esto es lo suficientemente largo y espero que explique mis puntos, no entraré en los ciclos negativos, ya que espero que sea lo mismo que el positivo. Lo siento si me volví más desordenado hacia el final, se hizo bastante tarde para escribir esto.