¿Impedancias para simplificar el circuito RC?

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Supongamos que estoy tratando de resolver el siguiente circuito, donde \ $ V_i \ $ es el potencial visto desde la rama superior a la rama inferior (que está 'conectado a tierra') y \ $ V_o \ $ es el potencial en \ $ C_2 \ $:

Si quiero encontrar la función de transferencia \ $ \ frac {V_o (t)} {V_i (t)} \ $, por supuesto, puedo usar el método laborioso para obtener la caída de voltaje en la rama superior y llamar it \ $ V (s) \ $ y luego sustituyendo esto en una ecuación en términos de \ $ V_i \ $ y \ $ V_o \ $, respectivo de todo el circuito, obteniendo finalmente la función de transferencia laplaciana:

$$ \ frac {V_o [s]} {V_i [s]} = \ frac {RC_1s + 1} {RC_2s + RC_1s + 1} \ \ \ \ \ (\ text {Eq 1}) $$

¿Me han dicho que también puedo hacer esto considerando las impedancias?

¿Cómo haría esto?

Supongo que consideraría la combinación paralela superior de R y C como:

$$ Z_ \ text {total} = (1 / R + 1 / X_c) ^ {- 1} \ equiv (1 / R + j \ omega C_1) ^ {- 1} = \ frac {R} { 1 + j \ omega RC_1} $$ ¿Y luego considerar esto en serie con el segundo condensador?

Trabajo adicional:

La caída de voltaje de la rama superior debe ser: $$ V_s (t) = i (t) \ times \ frac {R} {1 + j \ omega RC_1} $$ La transformada de Laplace da: $$ V_s (s) = I (s) \ times \ frac {R} {1 + j \ omega RC_1} $$

\ $ V_i (s) = V_s (s) + V_o (s) \ $, solo por KVL. Sabemos que \ $ V_o (t) = i (t) \ times1 / j \ omega C_2 \ $ y Laplace transforming natürlich da: \ $ V_o (s) = I (s) \ times1 / j \ omega C_2 \ $. Por lo tanto, la función de transferencia es algo así como:

$$ \ frac {V_o} {V_i} (s) = \ frac {\ frac {I (s)} {j \ omega C_2}} {\ frac {I (s) R} {1 + j \ omega R C_1} + \ frac {I (s)} {j \ omega C_2}} $$

¿Esto está en algún lugar a lo largo de las líneas correctas? No creo que pueda ser, porque para mí, no hay forma de cancelar ahora \ $ j \ $ y dejarme con \ $ \ text {Eq 1} \ $?

    
pregunta lmsavk

1 respuesta

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Estás mezclando transformadas de Laplace (\ $ s \ $ - variable) con fasores (\ $ j \ omega \ $ - variable). Consulte: ¿En qué condiciones jw es igual a la variable laplace s en un circuito eléctrico? . Ambas se denominan impedancias, pero puede usar una u otra al mismo tiempo.

Comparto lo que consideraría la manera fácil de resolver ese circuito. Si llamamos \ $ Z_1 \ $ a la impedancia paralela de \ $ R \ $ y \ $ C_1 \ $, y \ $ Z_2 \ $ a la impedancia de \ $ C_2 \ $, obtenemos un simple divisor de voltaje con la siguiente función de transferencia:

$$ H (s) = \ frac {V_o} {V_i} = \ frac {Z_2} {Z_1 + Z_2} $$

Las impedancias son: $$ Z_1 = R \ paralelo (C_1s) ^ {- 1} = \ frac {R \ times \ frac {1} {C_1s}} {R + \ frac {1} {C_1s}} = \ frac {R} { 1 + RC_1s} $$ $$ Z_2 = (C_2s) ^ {- 1} $$

Resultando en: $$ H (s) = \ frac {\ frac {1} {C_2s}} {\ frac {R} {1 + RC_1s} + \ frac {1} {C_2s}} $$

Como ves, esta ecuación es idéntica a la última que escribiste, pero con \ $ s = j \ omega \ $ \ $ (I (s) \ $ se puede cancelar \ $) \ $.

Simplificando obtenemos: $$ \ en caja {H (s) = \ frac {RC_1s + 1} {R (C_1 + C_2) s + 1}} $$ y, en función de la ROC de la función de transferencia: $$ \ en caja {H (j \ omega) = \ frac {RC_1j \ omega + 1} {R (C_1 + C_2) j \ omega + 1}} $$

Editar: Todo esto es válido si el circuito está inicialmente relajado. En este caso si los condensadores se descargan inicialmente. Consulte circuitos e impedancias equivalentes de dominio s .

    
respondido por el Paulie

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