entendimientos del circuito RC

La clave es la constante de tiempo RC. Este es el producto de la resistencia y capacitancia en serie. Para su ejemplo, eso sería 3,300 ohms * 0,0000001 faradios, lo que resulta en 0,00033 segundos. Para que el condensador se cargue o descargue por completo, debe esperar 5 constantes de tiempo. En su ejemplo, el condensador alcanzará solo aproximadamente el 75% de la carga / descarga completa durante el semestre de la onda cuadrada de 1 kHz. Considere disminuir su frecuencia o usar un capacitor o resistencia más pequeño.

Otros problemas posibles pueden incluir:

• Conectando incorrectamente el circuito. El condensador, la resistencia y el generador de funciones deben estar en serie.
• Usando la herramienta incorrecta para medir el voltaje. Para los resultados que está esperando, necesita un osciloscopio. Un multímetro no le dará los mismos resultados a menos que su constante de tiempo esté cerca de un segundo en magnitud.
• El generador de patrones tiene una alta impedancia de salida. Esto es improbable, pero si la impedancia está cerca del valor de su resistencia, eso eliminará sus cálculos.

1. Cuando está cargando, la diferencia de voltaje en la resistencia es de 5V (cap = 0V, salida = 5V). Cuando cambia la salida a 0V, la tapa tenía un poco de voltaje X que era inferior a 5V.

   Durante la descarga, el voltaje a través de la resistencia es inferior a 5 V, la corriente también es menor y, por lo tanto, se elimina menos carga del condensador.

   Por lo tanto, las tasas de carga y descarga no son las mismas.

2. ¿Cuándo serán iguales? Cuando los voltajes a través de la resistencia son los mismos. Esto sucede cuando el voltaje promedio en el capacitor es Vcc / 2, que es lo que usted ha medido.

3. La regla general es que la tensión en el capacitor es igual a la tensión de entrada promediada. Si usa un capacitor y / o resistencia más grande, más tardará en establecerse el promedio (el circuito tendrá más "inercia" o "memoria").

Si su frecuencia de onda cuadrada es lo suficientemente baja, la señal filtrada RC seguirá de cerca la onda cuadrada, aunque con bordes menos pronunciados. Pero esto necesita 5T (constantes de tiempo RC) para alcanzar más o menos 5V o 0V; después de 5T se alcanza aproximadamente el 99% del valor final.

En nuestro caso

  

\ $ 1T = RC = 3300 \ Omega \ times 100nF = 330 \ mu s \ $

y un período es \ $ 1000 \ mu s \ $, por lo que un período medio es solo 1.5T. Eso significa que la señal no tiene el tiempo para alcanzar 5V cuando sube, o 0V cuando baja:

mientrasqueparaunaconstantedetiempomáscorta,laseñalseveríaasí:

Tenga en cuenta que en el segundo caso (esto es para una constante de tiempo \ $ T = 33 \ mu s \ $) la señal llega a 5V y 0V, mientras que no lo hace para nuestro caso; el tiempo es simplemente demasiado corto.

Ahora sobre el 2V que estás midiendo. Si mide esto con un DMM, es fácil de explicar: el DMM promedia el valor medido. Si realmente lo ves en un alcance, probablemente se vea un poco así:

Esto muestra el mismo efecto que vimos anteriormente: la constante de tiempo es demasiado larga, y el condensador apenas tiene tiempo para comenzar a cargar y descargar. Aquí \ $ T = 3.3ms \ $.
Si esto es lo que ve, podría haber algún problema con sus componentes; verifique si realmente son \ $ 3300 \ Omega \ $ y \ $ 100nF \ $. Si los valores son correctos, es posible que tenga una impedancia adicional en serie con la resistencia.

¿Cómo estás midiendo este 2V? Desde el contexto, suena como si estuvieras usando un multímetro en lugar de un osciloscopio. Para ver realmente lo que está pasando en un circuito como este, el osciloscopio es el instrumento de elección. Podrías ver en la simetría de las curvas de carga y descarga que las tasas son las mismas.

Pero suena como si estuvieras usando un medidor, y con un dispositivo que solo te da un número, entender lo que está pasando requiere cierta interpretación.

Parece razonable interpretar la señal de entrada que describió como una onda cuadrada pico a pico de 5 V en un desplazamiento de 2,5 V CC. Por lo tanto, si utiliza un dispositivo de medición de CC, es posible que tenga que medir este nivel de 2.5 VCC a través del condensador.

Si su dispositivo de medición es un DVM, puede ignorar razonablemente los efectos del medidor en el circuito. Incluso los medidores digitales baratos tienen megohms de impedancia y no cargarán el circuito de escala de k-ohm bajo prueba. Sin embargo, este tipo de medidores varía ampliamente en su capacidad para dar sentido a las entradas que varían en el tiempo. Algunos son buenos sólo para revisar las baterías. Algunos le darán una lectura de DC justa en presencia de CA sinusoidal, pero no con CA más compleja. Algunos le darán verdadero RMS sin importar la forma de la forma de onda.

Y si está midiendo con un medidor de tipo de movimiento mecánico antiguo, debe tener en cuenta que, como voltímetros, estos medidores son equivalentes a unos pocos k-ohmios, tal vez de 10 k-ohmios en el mejor de los casos. Conectar este tipo de medidor en el circuito que usted describe cargará el circuito y cambiará su comportamiento significativamente. Obtendrá lecturas para estar seguro, pero debe interpretarlas sabiendo cómo se ve afectado el circuito. En el caso de la configuración de R-C que usted describe, este tipo de medidor leería más bajo que un DVM, sobre la base de que su resistencia ayudaría a descargar la tapa sin contribuir a cargarla.

Supongo que su circuito tiene la resistencia en serie con la tapa y la tapa está conectada a tierra, es decir, que ha construido un filtro de paso bajo de un solo polo.

Con R = 3.3k y C = 100nF, el punto de -3db será ~ 482Hz. A 1kHz, la respuesta será ~ -6dB.

Con esa constante de tiempo, esperaría que el voltaje a través de la tapa fuera una sinusoide aproximada con un nivel bajo de pico a pico (¿0.5-1.0v quizás?) y una desviación de CC de 2-2.5V, dependiendo de la calidad y tipo de condensador.

En cuanto a por qué sucede esto ....

Cuando la entrada es alta, la tapa se está cargando pero nunca alcanza los 5 V debido a la constante de tiempo que ha elegido. Cuando la entrada baja, la tapa comienza a descargarse, pero de nuevo nunca se descarga completamente.

Mueva el punto -3db hasta tal vez 9kHz y probablemente verá más de lo que espera, que es una cosa de onda cuadrada con carga y descarga de colas en lugar de bordes afilados.

Puedes pensar en esto en el dominio de la frecuencia si quieres que sea más fácil de pensar. Una onda cuadrada está hecha de su frecuencia fundamental + solo armónicos impares. Para conservar la forma de la señal, querrá que su fundamental (1kHz en su caso) y al menos sus primeros armónicos (3k, 5k, 7k, 9k, etc.) estén intactos. Los armónicos de orden superior dan a la señal sus bordes cuadrados nítidos, por lo que si los filtra, obtendrá las colas de carga / descarga que esperaba.