Aquí está mi intento de analizar esto, pero no estoy haciendo una solución muy teórica:
Rediseñé el circuito, y eso hizo que la estructura y el principio de funcionamiento para mí fueran mucho más claros:
simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab
Así que puedo dividir ese circuito básicamente en dos partes:
- un filtro de paso bajo formado por R1 y C1
- un circuito detector de picos formado por D1 C2 y R2
El filtro de paso bajo tiene una constante de tiempo de \ $ \ tau = R_1 \ veces C_1 \ $. Como C1 y R1 no son demasiado grandes, no obtendrá suficiente filtrado de la onda cuadrada de entrada para obtener un voltaje de CC limpio y agradable. Tau es del orden de 1 µs, por lo que está cerca de la frecuencia de entrada y no es mucho mayor. Esto da como resultado una salida con ondulación de alto voltaje.
Ahí es donde entra en juego el segundo circuito. Es un circuito detector de pico, por lo que mantendrá el voltaje máximo de la ondulación menos la caída de voltaje del diodo.
Tenga en cuenta que el tamaño de C2 probablemente se elija de una manera que permita que un ADC obtenga una muestra de él, desde un punto de vista teórico, podría ser mucho más pequeño, pero la electrónica posterior puede generar algo de corriente y no No quiero que el voltaje caiga demasiado lejos.
Entonces, ¿cuál es la relación de la capacitancia de entrada y la tensión del detector de pico?
Hagamos un pequeño experimento mental y consideremos dos casos extremos:
- C1 es 0 pF
La salida del filtro de paso bajo obviamente será solo el voltaje de entrada, ya que el filtro de paso bajo es efectivamente solo la resistencia. Por lo tanto, la salida en el nodo 3 será la tensión pico de onda cuadrada menos la tensión del diodo (alrededor de 2.4 V).
- C1 es muy grande
Ahora el filtro de paso bajo tiene una constante de tiempo muy grande. A largo plazo, se asentará a la tensión media de la señal de entrada. Alrededor de 1.64 V en este ejemplo (54,7% de 3V). Y la salida será esta menos la caída del diodo, por lo que alrededor de 0.9 V a 1 V (depende en gran medida del diodo).
Entonces, ¿qué hemos aprendido de esto?
El voltaje de salida es inversamente proporcional a la capacitancia de C1, mientras más pequeño sea C1, mayor será el voltaje de salida.
Para obtener la relación exacta, debe calcular la tensión máxima de la tensión de ondulación del filtro de paso bajo en función de la capacidad de C1. Supongo que hay una fórmula por ahí, pero no la tengo en este momento y no tengo tiempo para investigar más sobre esto actualmente.
Todavía creo que esto podría ayudarte en tu camino hacia la respuesta.
