Cálculo de constante de tiempo RC

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Tengo un circuito y necesito calcular la constante de tiempo RC. Aquí está el circuito y cómo simplifiqué algunas de las resistencias:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

donde

R2//R4 = R2*R4/(R2+R4)
R3//R5 = R3*R5/(R3+R5)

Como tenemos múltiples resistencias y solo un condensador, lo primero que pensé fue calcular el equivalente de Thevenin a través del capacitor C y decir τ=RC=RTH*C . Primero calculé RTH :

RTH = R2//R4 = R2*R4/(R2+R4)

Y luego calculé VTH (usando el divisor de voltaje):

Vo = (R1/(R1+R2//R4)) * VTH => VTH = (Vo*(R1+R2//R4))/R1

Ahora tengo 2 preguntas:

  1. ¿Es esta la forma correcta de calcular la constante de tiempo (RC)?

  2. ¿Qué haría si hay más de un condensador?

pregunta DimChtz

2 respuestas

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Has recibido muy buenos consejos bastante rápido. Mario y FakeMoustache tienen puntos de vista correctos. Pero me temo que puede que no entiendas completamente el razonamiento detallado de por qué. (Ya sea que esto te ayude o no directamente, puede que aún ayude a otros. Por lo tanto, también puedo pasar por un proceso posible).

Una fuente de voltaje ideal ya que, en efecto, no hay impedancia. Es capaz de cualquier corriente y no ofrece resistencia al flujo de corriente. Por lo que puede tratarlo mentalmente como un resumen, para ciertas consideraciones. Mirando su circuito, puede ver fácilmente que el nodo superior de \ $ R_1 \ $ siempre tiene el voltaje de \ $ V_o \ $ sin importar qué corrientes estén entrando o saliendo de ese nodo. Supongamos que mágicamente podría inyectar algo de corriente en ese nodo. ¿A dónde iría esa corriente para ir? ¿A través de \ $ R_1 \ $, \ $ R_2 \ $, o \ $ R_4 \ $? No. Porque sería más fácil pasar por \ $ V_1 \ $, ya que no ofrece impedancia alguna.

Sin embargo,

pensar en \ $ V_1 \ $ como corto no significa que no haya voltaje en él. Esa es la magia de una fuente de voltaje. es un cortocircuito, pero es un cortocircuito con un voltaje a través de él. Es un tipo especial de corto.

Entonces, una cosa es segura: \ $ R_1 \ $ se omite en \ $ V_1 \ $. A los efectos de calcular una impedancia de Thévenin, no tendrá ningún efecto.

Se puede hacer una declaración similar con respecto a la fuente actual, \ $ I_o \ $, que en cambio puede tratarse como si tuviera una impedancia infinita. De esa manera, debería poder ver que, desde el punto de vista del capacitor, mirando hacia la fuente actual, los valores de \ $ R_5 \ $ y \ $ R_3 \ $ no tendrán un impacto significativo. La impedancia de la fuente actual es infinita y los abruma, haciendo que esa parte parezca un "circuito abierto".

Pensar en \ $ I_o \ $ como abierto no significa que no haya corriente a través de él. Esa es la magia de una fuente actual. Es una impedancia infinita con una corriente que lo atraviesa, por lo que es un tipo especial de circuito abierto.

Comencemos por definir estas dos resistencias, igual que usted también comenzó a hacer: \ $ R_x = R_2 \ vert \ vert R_4 \ $ y \ $ R_y = R_3 \ vert \ vert R_5 \ $. El siguiente circuito muestra el resultado y comienza por eliminar \ $ C \ $ con el propósito de averiguar \ $ V_ {th} \ $:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Para calcular el voltaje de Thévenin, elimine \ $ C \ $ como se muestra arriba y observe el voltaje en los nodos a los que solía conectarse. El voltaje en el nodo unido por \ $ V_o \ $, \ $ R_1 \ $, \ $ R_2 \ $, y \ $ R_4 \ $ se encuentra en el voltaje determinado por \ $ V_o \ $. Eso es un hecho. La corriente de \ $ I_o \ $ ahora debe fluir a través de \ $ R_y \ $ y luego a través de \ $ R_x \ $ antes de llegar al nodo donde están \ $ R_1 \ $ y \ $ V_o \ $. Esto significa que el nodo que se une a \ $ R_x \ $ y \ $ R_y \ $ debe estar en este voltaje: \ $ V_ {th} = V_ {abierto} = V_o + I_o \ cdot R_x \ $.

Eso es todo por esa parte.

Para obtener \ $ R_ {th} \ $ queremos reducir ahora \ $ C \ $ y buscar el actual, \ $ I_ {short} \ $. Luego podemos obtener \ $ R_ {th} = \ frac {V_ {abrir}} {I_ {corto}} \ $. Así que echemos un vistazo a ese circuito:

simular este circuito

Aquí, he puesto en cortocircuito en \ $ C \ $ usando una fuente de voltaje \ $ 0V \ $. La razón principal por la que lo hice es para poder hablar sobre la corriente a través de \ $ V_1 \ $.

Antes de continuar, hagamos una pausa por un momento y veamos el último esquema aquí. Sabemos que \ $ I_o \ $ tiene una impedancia infinita. Por lo tanto, claramente el valor de \ $ R_y \ $ podría no tener ningún impacto en \ $ R_ {th} \ $ cuando todo está dicho y hecho. Es como si esa rama en el circuito no pudiera tener ningún impacto en el \ $ R_ {th} \ $ resultante. Además, puede ver fácilmente que \ $ R_1 \ $ tampoco tiene impacto. Esto deja solo \ $ R_x \ $ como la única cosa en el circuito que ahora parece tener algún impacto en \ $ R_ {th} \ $. Oh bien. Afortunadamente, el análisis mostrará que no estamos tan equivocados al pensar así.

Está bien. Volver a averiguar \ $ I_ {corto} = I \ left (V_1 \ right) \ $. Esto solo será la suma de la corriente a través de \ $ R_x \ $ y \ $ I_o \ $. Bueno. Eso es fácil: \ $ I_ {corto} = I_o + \ frac {V_o} {R_x} \ $. Ahora, hagamos un seguimiento y calculemos \ $ R_ {th} = \ frac {V_ {abrir}} {I_ {corto}} = \ frac {V_o + I_o \ cdot R_x} {I_o + \ frac {V_o} {R_x} } = \ frac {V_o + I_o \ cdot R_x} {\ frac {V_o + I_o \ cdot R_x} {R_x}} = R_x \ $!

¡Ah, jah! Así que realmente fue tan fácil.

A partir de esto, asumo que puedes calcular la constante de tiempo.

    
respondido por el jonk
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La constante de tiempo dependerá de la resistencia entre los terminales del capacitor. Tu idea es correcta, pero debes tener en cuenta el hecho de que R1 está cortocircuitado por la fuente de voltaje y R3 y R5 están efectivamente abiertos debido a Io.

Para un sistema con más capacitores que son linealmente independientes, no hay una solución simple que yo sepa. Sin embargo, una aproximación como el "Método de constante de tiempo de circuito abierto" podría ser útil.

    
respondido por el Mario

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