Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Wzmacniacze operacyjne, kondensatory

16 Wrz 2011 16:16 2598 5
  • Poziom 2  
    Witam!

    Mam wielką prośbę o rozwianie moich wątpliwości co do pewnego rodzaju zadań. Widziałem już sporo różnych rozwiązań i jednak są dość spore różnice.

    Poniżej rysunek do pierwszego z nich:

    Wzmacniacze operacyjne, kondensatory

    Fragment treści zadania jaki budzi moje wątpliwości to obliczenie wartości k1, k2 i k3. Oczywiście wszelkie wartości oporników, pojemności kondensatorów i wartość Usat jest podane. Jest także pewnie kluczowa informacja, że C1 >> C2 więc f1 << f2.

    I teraz najtrudniejsze:
    pomocniczy wykres należy podzielić niejako na trzy części (jak na rysunku) żeby łatwo policzyć k1, k2 i k3.
    W jednym z rozwiązań do tego zadania spotkałem się z czymś takim:
    We fragmencie nr1: C1 zostaje, C2 działa jak przerwa
    We fragmencie nr2: C1 działa jak drut, C2 działa jak przerwa
    We fragmencie nr3: C1 działa jak drut, C2 zostaje

    Moje rozumowanie jest mniej więcej takie, że we fragmencie nr 1 C1 się ładuje dlatego zostaje, a później jak już jest naładowany to działa jak drut, natomiast dlaczego w dwóch pierwszych fragmentach C2 działa jak przerwa, a dopiero w trzecim jest normalnym kondensatorem?


    I jeszcze drugie podobne zadanko:
    Wzmacniacze operacyjne, kondensatory

    tutaj C1>>C2>>C3 czyli f1<<f2<<f3

    Standardowo wykresik został podzielony na trzy części i:
    We fragmencie nr1: C1 drut, C2 przerwa, C4 przerwa
    We fragmencie nr2: C1 drut, C2 drut, C3 przerwa
    We fragmencie nr3: C1 drut, C2 drut, C3 drut

    po zobaczeniu takiego rozwiązania nie umiem już w tym znaleźć jakiejś konkretnej logiki dlatego proszę o pomoc!

    Zauważyłem, że w obydwu zadaniach wybrane fragmenty wykresów to te, w których wartość k jest stała - nie rośnie ani nie maleje. Ale co dalej?

    Pozdrawiam!
  • Pomocny post
    Pomocny dla użytkowników
    Z tym drutem zamiast kondensatora, to jest takie uproszczenie myślowe, z którym trzeba uważać, bo można w niektórych przypadkach zgubić informację o przesunięciu fazowym wnoszonym przez elementy reaktancyjne.

    W języku bardziej formalnym, mówi się, że reaktancja kondensatora bocznikuje dla pewnego zakresu częstotliwości elementy podłączone równolegle do zacisków kondensatora. Dla małych częstotliwości reaktancja (co można uznać za małe częstotliwości jest oczywiście rzeczą względną zależną od konkretnej pojemnosci kondensatora) jest bardzo duża w stosunku do impedancji elementów równoległych i można dla uproszczenia przyjąć, że kondensatora nie ma w obwodzie (stanowi przerwę).

    Dla bardzo wysokich częstotliwości reaktancja jest bardzo mała i praktycznie stanowi zwarcie dla prądów zmiennych.

    Pomiędzy tymi obszarami jest stan przejściowy. Zastrzeżenie C1>>C2 oznacza, że obszary przejściowe obu kondensatorów nie zachodzą na siebie i można wpływ obu kondensatorów rozpatrywać oddzielnie, co ułatwia analizę czy projektowanie układu.

    Cytat:
    Moje rozumowanie jest mniej więcej takie, że we fragmencie nr 1 C1 się ładuje dlatego zostaje, a później jak już jest naładowany to działa jak drut, natomiast dlaczego w dwóch pierwszych fragmentach C2 działa jak przerwa, a dopiero w trzecim jest normalnym kondensatorem?


    To nie jest poprawny tok, myślenia w obwodach prądu zmiennego. Powyższe rozumowanie można stosować przy analizie stanów przejściowych w układzie (tj. włączasz zasilanie prądem stałym i patrzysz co się dzieje w obwodzie - kondensatory ładują się - prąd płynie, naładowały się - prąd nie płynie).

    Dla prądu zmiennego rozpatrujesz reaktancje kondensatorów zmieniające się z częstotliwością prądu płynącego przez nie.

    Ogólnie stany przejściowe pomiędzy wartościami krańcowymi rekatancji kondensatorów odpowiadają na wykresie przejściom pomiędzy poszczególnymi obszarami stałego wzmocnienia (oczywiście nie jest ono idealnie stałe, bo reaktancje zmieniają się w sposób ciągły)

    W zadaniu 2 idąc od najmniejszych częstotliwości, najpierw widać działanie członu górnoprzepustowego R1C1 - wzmocnienie rośnie. Potem kolejno ujawnia się wpływ pojemności C2 i C3 zmniejszając wzmocnienie przez bocznikowanie rezystorów R2 i R3
  • Poziom 2  
    bardzo dziękuję za wyczerpującą odpowiedź.
    Czyli sedno całego problemu zawiera się w tym:

    Dla małych częstotliwości reaktancja jest bardzo duża (co by było logiczne bo xc=-1/wC jesli o to chodzi) i dlatego kondensator jest traktowany jako przerwa.
    oraz
    Dla bardzo wysokich częstotliwości reaktancja jest bardzo mała i stanowi zwarcie dla prądów zmiennych.

    Idąc tym tokiem rozumowania i analizując rozwiązanie zadania 2, wszystko się zgadza w trzecim fragmencie wykresu - mamy do czynienia z bardzo dużą częstotliwością i wszystkie kondensatory traktujemy jako drut - ale co z pierwszym i drugim fragmentem?

    Jesli dobrze rozumiem to w pierwszym fragmencie C1 jest drutem gdyz ma najwieksza pojemnosc i jego reaktancja jest bardzo mala i mozemy go zewrzec, a dla C2 i C3 rozpatrywana czestotliwosc jest na tyle mała że możemy je potraktować jako przerwę?

    Czy moje rozumowanie jest OK?

    I jeszcze pytanie apropo problemu 1 - tam w niektorych przypadkach kondensator zostaje kondensatorem - nie jest ani przerwą ani drutem, skąd ta różnica w porownaniu z zadaniem2?
  • Pomocny dla użytkowników
    W obu zadaniach układy RC mają różne struktury.

    W układzie pierwszym masz cały czas przejście dla prądu stałego, bo na wejściu nie ma kondensatora, więc dla f=0 masz wzmocnienie k1

    $$k1=\frac{R6+R5+\frac{R3*R4}{R3+R4}}{R6}$$

    W układzie 2, wzmocnienie dla f=0 wynosi 0, bo kondensator nijak nie chce przenosić prądu stałego. W miarę wzrostu częstotliwości kondensatorowi maleje reaktancja i wzmocnienie układu rośnie do wartości k1 wyznaczonej przez rezystory w obwodzie sprzężenia (chwilowo nie niepokojone przez reaktancję C2 i C3).

    Przy dalszym wzroście f, reaktancja C2 zaczyna bocznikować R2 i eliminować go z wpływu na wzmocnienie układu (to jest odcinek spadku pomiędzy 1a a 2a).
    W obszarze 2a wzmocnienie wyznaczają R3 i R4.

    Przy dalszym wzroście częstotliwości zaczyna swoją krecią robotę C3 zamieniając układ we wtórnik napięciowy, bo praktycznie całe napięcie z wyjścia wzmacniacza jest podawane na wejście odwracające wzmacniacza i masz moduł wzmocnienia wynoszący 1 (wzmocnienie, tu jest opisane liczbą zespoloną, bo kondensatory wprowadzają urojenia do układu ;))


    Przy rozpatrywaniu takich układów musisz patrzyć co zmieniają elementy reaktancyjne w obwodzie sprzężenia wzmacniacza a co w torze głównym (czyli tym, z którego sygnał obrabia wzmacniacz)
  • Poziom 2  
    Myślę, że temat coraz bardziej ogarniam :)
    Mam jeszcze takie pytanie "co by było gdyby":

    Czy jest jakaś możliwość, żeby w pierwszym zadaniu C1 dla pewnych częstotliwości był przerwą? Czy ze względu na budowę układu po prostu nie może nią być?

    I chyba ważniejsze dla mnie pytanie: Dlaczego w zadaniu pierwszym we fragmencie nr 3, C2 nie jest drutem tylko zostaje kondensatorem? Przecież częstotliwość jest już większa niż f2, a więc powinien się zachowywać jak drut, za to powinien być kondensatorem we fragmencie nr 2 czy dobrze myślę?

    oraz: w zadaniu nr2 gdzie dokładnie znajduje się u_ ? To jest po prostu spadek na pięcia na R4?