Electronics Components Distributor

การวิเคราะห์โดยละเอียดของวงจร RC Series
2024-05-08 20563

วงจร RC Series ซึ่งประกอบด้วยตัวต้านทานและตัวเก็บประจุทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบพื้นฐานในการออกแบบระบบอิเล็กทรอนิกส์พื้นฐานและขั้นสูงช่วยให้เข้าใจหลักการสำคัญเช่นการตอบสนองความถี่การเปลี่ยนแปลงเฟสและการกรองสัญญาณซึ่งมีบทบาทสำคัญในการออกแบบวงจรและการประมวลผลสัญญาณการสำรวจนี้ครอบคลุมพื้นฐานทางทฤษฎีและขยายไปสู่การใช้งานจริงผ่านการทดลองและการจำลองโดยการประกอบวงจรหรือการสร้างแบบจำลองทางกายภาพผู้เรียนสามารถเข้าใจกระบวนการชาร์จและผลกระทบของส่วนประกอบ v ariat ไอออนทำให้แนวคิดที่ซับซ้อนเข้าถึงได้และน่าจดจำมากขึ้น

แคตตาล็อก

1. บทนำสู่วงจร RC

2. วงจรซีรีย์ RC

3. สมการพื้นฐานของวงจรซีรีย์ RC

4. อิมพีแดนซ์ของวงจรซีรีย์ RC

5. ขั้นตอนการเข้าและการวิเคราะห์ของวงจร RC Series

6. ไดอะแกรม Phasor ของวงจร RC Series

7. ประเด็นสำคัญในการวิเคราะห์วงจร RC Series

8. บทสรุป

Different Output Voltages of RC Circuits

รูปที่ 1: แรงดันเอาต์พุตที่แตกต่างกันของวงจร RC

บทนำสู่วงจร RC

วงจร RC สั้นสำหรับวงจรความต้านทานความแปรปรวนเป็นพื้นฐานในการใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการจัดการสัญญาณผ่านตัวต้านทานและตัวเก็บประจุวงจรเหล่านี้เป็นที่รู้จักโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับความสามารถในการเปลี่ยนเฟสและสัญญาณกรองโดยใช้การจัดเรียงอย่างง่ายของส่วนประกอบเหล่านี้วงจร RC พื้นฐานมักเรียกว่าวงจร RC ลำดับแรกโดยทั่วไปจะมีตัวต้านทานเพียงตัวเดียวและตัวเก็บประจุหนึ่งตัว

ในการตั้งค่าทั่วไปแรงดันไฟฟ้าอินพุตจะถูกนำไปใช้กับการจัดเรียงซีรีย์ของตัวต้านทานและตัวเก็บประจุเอาต์พุตสามารถวาดได้ทั้งในตัวต้านทานหรือตัวเก็บประจุแต่ละตัวให้การตอบสนองที่แตกต่างกันกับความถี่ของสัญญาณเนื่องจากลักษณะเฉพาะของตัวเก็บประจุความเก่งกาจนี้ช่วยให้วงจร RC สามารถทำหน้าที่ได้หลากหลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เช่นการมีเพศสัมพันธ์และสัญญาณการกรองหรือแม้แต่การแปลงรูปคลื่นเมื่ออยู่ภายใต้แรงดันไฟฟ้าขั้นตอน

วงจร RC สามารถกำหนดค่าได้หลายวิธี-อนุกรมขนานหรือการรวมกันของทั้งสองหรือที่รู้จักกันในชื่อชุดขนานการกำหนดค่าแต่ละครั้งมีผลต่อความถี่ของสัญญาณที่แตกต่างกัน: การเชื่อมต่อแบบอนุกรมมีแนวโน้มที่จะลดทอนความถี่ต่ำในขณะที่การเชื่อมต่อแบบขนานถูกใช้เพื่อลดความถี่ที่สูงขึ้นความแตกต่างนี้ส่วนใหญ่เกิดจากวิธีที่ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุโต้ตอบกับวงจร;ตัวต้านทานตรงข้ามกระแสไฟฟ้าโดยตรงในขณะที่ตัวเก็บประจุเก็บและปล่อยมันส่งผลกระทบต่อการที่วงจรตอบสนองต่อความถี่ที่แตกต่างกัน

ซึ่งแตกต่างจากวงจรที่มีตัวเหนี่ยวนำเช่นวงจร LC วงจร RC ที่เรียบง่ายไม่สามารถสะท้อนได้เนื่องจากตัวต้านทานไม่เก็บพลังงานคุณลักษณะนี้มีอิทธิพลอย่างชัดเจนถึงวิธีการใช้วงจร RC โดยมุ่งเน้นไปที่ความสามารถในการกรองมากกว่าการจัดเก็บพลังงานหรือเสียงสะท้อนการกำหนดค่าแต่ละครั้งมีวัตถุประสงค์เฉพาะทำให้วงจร RC มีเครื่องมืออเนกประสงค์ในการศึกษาเชิงทฤษฎีและการใช้งานจริงในการออกแบบอิเล็กทรอนิกส์

วงจรซีรีย์ RC

วงจร RC ซีรี่ส์ประกอบด้วยตัวต้านทาน (R) และตัวเก็บประจุ (C) ในซีรีส์ดำเนินการตามหลักการที่ตรงไปตรงมาเมื่อสวิตช์ของวงจรถูกปิดตัวเก็บประจุจะเริ่มชาร์จจากแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ (V) เริ่มต้นการไหลของกระแสผ่านวงจรในขณะที่ตัวเก็บประจุเรียกเก็บเงินกระแสค่อยๆเพิ่มขึ้นจนตัวเก็บประจุถึงกำลังการผลิต ณ จุดนั้นจะหยุดรับประจุและปัจจุบันมีความเสถียรที่ค่าสูงสุดของมันคำนวณเป็น -

กระบวนการชาร์จของตัวเก็บประจุสามารถอธิบายได้ทางคณิตศาสตร์โดยสมการ ฉันอยู่ที่ไหนในปัจจุบัน V คือแรงดันไฟฟ้า R คือความต้านทาน C คือความจุ T เป็นเวลาและ อี เป็นฐานของลอการิทึมธรรมชาติสูตรนี้สะท้อนให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบันเมื่อเวลาผ่านไปเมื่อค่าตัวเก็บประจุคิดค่ากับผลิตภัณฑ์ของค่าความต้านทานและค่าตัวเก็บประจุ (RC) ที่กำหนดค่าคงที่เวลาของวงจรซึ่งบ่งบอกถึงความเร็วที่ตัวเก็บประจุคิดค่าใช้จ่าย

รูปที่ 2: วงจรซีรีย์ RC

การปลดปล่อยเกิดขึ้นเมื่อเปิดสวิตช์กลับกระบวนการ: พลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุจะถูกปล่อยออกมาทำให้กระแสไหลไปในทิศทางตรงกันข้ามจนกว่าตัวเก็บประจุจะถูกระบายออกวงจรการชาร์จและการปลดปล่อยนี้มีความสำคัญในแอปพลิเคชันเช่นการแปลงสัญญาณการกรองและวงจรกำหนดเวลาเนื่องจากลักษณะที่คาดการณ์ได้ซึ่งการเปลี่ยนแปลงปัจจุบันและแรงดันไฟฟ้า

รูปที่ 3: RC Series Short Circuit

พฤติกรรมของวงจร RC Series นั้นแตกต่างกันไปตามความถี่ที่ความถี่ต่ำตัวเก็บประจุทำหน้าที่เหมือนวงจรเปิดมากขึ้นขัดขวางการไหลของกระแสอย่างมากเมื่อความถี่เพิ่มขึ้นปฏิกิริยา capacitive จะลดลงทำให้กระแสผ่านผ่านได้ง่ายขึ้นการเปลี่ยนแปลงความต้านทานด้วยความถี่นี้ช่วยให้วงจร RC ซีรี่ส์ทำหน้าที่เป็นตัวกรองโดยเลือกลดความถี่ต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนด (ความถี่การเลี้ยว -

Charging and Discharging of RC Series Circuits

รูปที่ 4: การชาร์จและการปลดปล่อยของวงจร RC Series

นอกเหนือจากการดำเนินการคงที่แล้ววงจร RC ยังได้รับการศึกษาสำหรับการตอบสนองชั่วคราวเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าอย่างฉับพลันเช่นเมื่อแหล่งจ่ายไฟ DC เปิดหรือปิดสถานการณ์นี้เรียกว่ากระบวนการชั่วคราวซึ่งวงจรเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปยังอีกรัฐหนึ่งพลวัตของกระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับค่าคงที่เวลา RC อย่างมีนัยสำคัญซึ่งควบคุมวงจรที่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงได้เร็วแค่ไหน

ในที่สุดวงจร RC Series ให้บริการหลายฟังก์ชั่นทั้งในแอปพลิเคชัน DC และ AC การจัดการงานตั้งแต่การล่าช้าไปจนถึงการรวมหรือเชื่อมต่อองค์ประกอบวงจรต่างๆความเก่งกาจนี้เกิดจากการโต้ตอบที่ไม่ซ้ำกันระหว่างตัวต้านทานและตัวเก็บประจุซึ่งร่วมกันกำหนดการตอบสนองโดยรวมของวงจรไปสู่การเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าและความถี่

RC Series Circuit Diagram and Frequency Formula

รูปที่ 5: ไดอะแกรมวงจร RC Series และสูตรความถี่

ในวงจรซีรีย์ RC การทำงานร่วมกันระหว่างตัวต้านทาน (r) และตัวเก็บประจุ (c) มีอิทธิพลต่อการไหลของกระแสและการกระจายแรงดันไฟฟ้าบทบาทหลักของตัวต้านทานคือการควบคุมการไหลของกระแสความสัมพันธ์นี้ถูกหาปริมาณตามกฎหมายของโอห์มซึ่งระบุว่า , ที่ไหน V เป็นแรงดันไฟฟ้าและ ฉัน เป็นปัจจุบันโดยพื้นฐานแล้วตัวต้านทานทำหน้าที่เป็นคอขวดควบคุมปริมาณไฟฟ้าที่สามารถผ่านได้ในเวลาใดก็ตาม

ฟังก์ชั่นของตัวเก็บประจุมีความซับซ้อนมากขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากเก็บพลังงานไฟฟ้าชั่วคราวแล้วปล่อยกลับเข้าไปในวงจรแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุ (VC) มีความสัมพันธ์กับค่าใช้จ่ายที่เก็บไว้ (ถาม) และคำนวณโดยใช้สูตร -ความสัมพันธ์นี้เน้นความสามารถของตัวเก็บประจุในการเก็บประจุส่งผลกระทบโดยตรงต่อแรงดันไฟฟ้าที่จัดแสดงในระหว่างการดำเนินการพลวัตของการชาร์จและการปลดปล่อยตัวเก็บประจุมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจวงจร RCเวลาคงที่ (li), นิยามเป็น , มาตรการว่าตัวเก็บประจุเข้าถึงได้เร็วแค่ไหนประมาณ 63.2% ของแรงดันไฟฟ้าเต็มรูปแบบที่มาจากแหล่งที่มา (V₀-ค่าคงที่เวลานี้บ่งบอกว่าวงจรปรับเปลี่ยนการเปลี่ยนแปลงอินพุตได้อย่างไรด้วยคุณสมบัติตัวต้านทานและตัวเก็บประจุที่กำหนดความเร็วของการปรับเหล่านี้

แรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุในช่วงเวลาใดก็ตามในระหว่างการชาร์จจะได้รับจากแสดงให้เห็นถึงการเพิ่มขึ้นแบบไม่เป็นเชิงเส้นเมื่อตัวเก็บประจุเติมเต็มสมการนี้อธิบายว่าอัตราการชาร์จช้าลงเมื่อตัวเก็บประจุเข้าใกล้กำลังการผลิตเต็มรูปแบบ

ในทางกลับกันในระหว่างการคายประจุแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุจะลดลงตาม แสดงให้เห็นถึงการลดลงเชิงเส้นของพลังงานที่เก็บไว้เมื่อเวลาผ่านไปกระบวนการนี้ให้ภาพที่ชัดเจนว่าพลังงานถูกปล่อยออกมาจากตัวเก็บประจุกลับเข้าไปในวงจรอย่างไรในแอปพลิเคชัน AC ความแตกต่างของเฟสระหว่างแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า φกลายเป็นสิ่งสำคัญความแตกต่างนี้คำนวณเป็น ที่ไหน Ω แสดงถึงความถี่เชิงมุมแสดงความล่าช้าที่เกิดจากตัวเก็บประจุซึ่งมีผลต่อเวลาระหว่างเมื่อกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไปทั่วส่วนประกอบ

โดยรวมแล้วตัวต้านทาน จำกัด และนำการไหลของกระแสในขณะที่ตัวเก็บประจุเก็บและปรับแรงดันไฟฟ้าพวกเขากำหนดลักษณะการตอบสนองของวงจรเช่นการชาร์จและการปล่อยและการเลื่อนเฟสที่เกิดขึ้นเร็วแค่ไหนในสถานการณ์ปัจจุบันพฤติกรรมรวมนี้เป็นรากฐานของการดำเนินงานพื้นฐานของวงจร RC ซีรีส์ทำให้พวกเขาเป็นส่วนประกอบสำคัญในการใช้งานทางอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ

สมการพื้นฐานของวงจรซีรีย์ RC

เพื่อให้เข้าใจถึงพฤติกรรมของวงจรซีรีย์ RC มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเริ่มต้นด้วยสมการพื้นฐานที่อธิบายการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าอินพุตสมมติว่าเรามีแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงซึ่งแสดงเป็น Vin (t)ด้วยแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทานที่ระบุว่าเป็น VR (t) และข้ามตัวเก็บประจุเป็น VC (t)-ในวงจรซีรีส์กระแสเดียวกัน มัน) ไหลผ่านทั้งตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ

การใช้กฎหมายแรงดันไฟฟ้าของ Kirchhoff (KVL) ซึ่งระบุว่าแรงดันไฟฟ้ารวมรอบ ๆ วงปิดใด ๆ ในวงจรจะต้องเท่ากับศูนย์เราพบว่าแรงดันไฟฟ้าอินพุตเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าทั่วตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ:

แรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทานสามารถคำนวณได้โดยใช้กฎของโอห์ม:

สำหรับตัวเก็บประจุแรงดันไฟฟ้า VC (T) เกี่ยวข้องกับประจุ q (t) ที่เก็บไว้โดย:

เนื่องจากกระแสถูกกำหนดเป็นอัตราการไหลของประจุเราจึงมี:

โดยการแทนที่ Q (t) ในสมการสำหรับ VC (t)และการใช้อนุพันธ์ของค่าใช้จ่าย มัน)เราได้รับสมการเชิงอนุพันธ์หลักสำหรับวงจร RC Series:

เปลี่ยนเพิ่มเติม Q (t) ด้วยอินทิกรัลของ มัน)เราได้รับ:

สำหรับปัจจุบัน I (t) โดยพิจารณาจากอัตราการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าทั่วตัวเก็บประจุเราใช้:

การรวมความสัมพันธ์เหล่านี้ทั้งหมดทำให้เรามีสมการเชิงอนุพันธ์ที่อธิบายแรงดันไฟฟ้าทั่วตัวเก็บประจุ:

นี่เป็นสมการเชิงเส้นเชิงเส้นลำดับแรกที่จับการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าขึ้นอยู่กับตัวเก็บประจุการแก้สมการนี้ช่วยให้เราสามารถอธิบายได้อย่างแม่นยำว่าแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุวิวัฒนาการอย่างไรความเข้าใจนี้เป็นพื้นฐานสำหรับการวิเคราะห์ทั้งรอบการชาร์จและการปล่อยของตัวเก็บประจุรวมถึงการตอบสนองของวงจรต่อความถี่ที่แตกต่างกันวิธีการที่ครอบคลุมนี้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับลักษณะแบบไดนามิกของวงจร RC Series

รูปที่ 6: สมการเชิงอนุพันธ์แรงดันไฟฟ้า

ความต้านทานของวงจรซีรีย์ RC

ในการเขียนคำอธิบายของวงจร RC ซีรี่ส์ใหม่โดยมุ่งเน้นไปที่การมีปฏิสัมพันธ์ของมนุษย์และคำอธิบายโดยตรงและง่ายขึ้นให้ปรับปรุงประสบการณ์ที่จับต้องได้และการดำเนินการทีละขั้นตอนที่เกี่ยวข้องในขณะที่รักษาข้อความหลักและการเชื่อมโยงกัน:

ในวงจร RC Series ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุทำงานควบคู่ไปกับการควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าที่สำคัญเมื่อต้องรับมือกับกระแสสลับกันความต้านทานรวมของวงจรซึ่งแสดงเป็น รวมความต้านทาน R และ capacitive reactance XCคุณสมบัติที่สำคัญของการตั้งค่านี้คือค่าอิมพีแดนซ์สำหรับทั้งสองส่วนแตกต่างกันไปตามการเปลี่ยนแปลงความถี่เมื่อความถี่เพิ่มขึ้นความต้านทานของตัวเก็บประจุจะลดลงทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านมากขึ้นในขณะที่ความต้านทานยังคงที่

อิมพีแดนซ์แสดงว่าเป็น Z และวัดเป็นโอห์ม (Ω) มีบทบาทสำคัญในการพิจารณาว่าวงจรตอบสนองอย่างไรกับกระแสสลับกันเช่นเดียวกับในวงจร RL Series ความต้านทาน R และ capacitive reactance x_C ของวงจร RC เป็นรูปสามเหลี่ยมที่รู้จักกันในชื่อสามเหลี่ยมอิมพีแดนซ์รูปสามเหลี่ยมนี้เกี่ยวข้องกับสามเหลี่ยมแรงดันไฟฟ้าอย่างใกล้ชิดและโดยการใช้ทฤษฎีบทพีทาโกรัสคุณสามารถคำนวณความต้านทานทั้งหมดของวงจรได้

รูปที่ 7: สูตรการคำนวณวงจรซีรีย์ RC

เมื่อพูดถึงการใช้งานจริงให้พิจารณาหูฟังซึ่งใช้หลักการเหล่านี้หูฟังที่มีความต้านทานสูงมักจะใช้มากกว่า 200 โอห์มมักใช้กับคอมพิวเตอร์เดสก์ท็อปเครื่องขยายเสียงพลังงานและอุปกรณ์เสียงระดับมืออาชีพรุ่นที่มีความต้านทานสูงเหล่านี้เข้ากันได้ดีกับความสามารถในการส่งออกของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เกรดมืออาชีพเมื่อใช้หูฟังเหล่านี้สิ่งสำคัญคือการปรับระดับเสียงค่อยๆเพื่อหลีกเลี่ยงการโอเวอร์โหลดและสร้างความเสียหายต่อส่วนประกอบภายในที่ละเอียดอ่อนเช่นขดลวดเสียง

ในทางกลับกันหูฟังที่มีความต้านทานต่ำซึ่งมักจะต่ำกว่า 50 โอห์มเป็นที่ต้องการสำหรับอุปกรณ์พกพาเช่นเครื่องเล่นซีดีผู้เล่น MD หรือเครื่องเล่น MP3หูฟังเหล่านี้ต้องการพลังงานน้อยกว่าในการส่งมอบเสียงคุณภาพสูงทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานมือถืออย่างไรก็ตามพวกเขายังจำเป็นต้องให้ความสนใจอย่างรอบคอบกับระดับความไวเพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพที่ดีที่สุดและป้องกันความเสียหายต่อหูฟังหรือการได้ยิน

รูปที่ 8: ไดอะแกรมอิมพีแดนซ์ของวงจรซีรีย์ RC

ขั้นตอนการรับเข้าและการวิเคราะห์ของวงจร RC Series

การรับเข้าวัดว่าวงจร RC Series สามารถดำเนินการไฟฟ้าได้อย่างง่ายดายซึ่งคำนวณเป็นค่าผกผันของอิมพีแดนซ์ (-ค่านี้รวมทั้งความต้านทาน (R) และปฏิกิริยา (x) ของวงจรความต้านทานต่อต้านการไหลของกระแสไฟฟ้าโดยการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นความร้อนในขณะที่ปฏิกิริยาเก็บพลังงานชั่วคราวในวงจร

เพื่อคำนวณการอนุรักษ์นิยม

เริ่มต้นด้วยการเขียนความต้านทาน โดยที่ r หมายถึงการต่อต้าน x สำหรับปฏิกิริยาและ J เป็นหน่วยจินตนาการใช้สูตร y = 1/(R - JX-การดำเนินการนี้เกี่ยวข้องกับตัวเลขที่ซับซ้อนและให้เรา -ที่นี่, ก เป็นตัวนำ (ความสามารถในการไหลของกระแสจริง) และ ข คือความไว (ความสามารถของวงจรในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบัน)

รูปที่ 9: ชุดเครื่องคำนวณอิมพีแดนซ์วงจร RC ซีรีส์

การคำนวณนี้ไม่เพียง แต่ค่าการนำไฟฟ้าของวงจรเท่านั้น แต่ยังรวมถึงลักษณะการตอบสนองแบบไดนามิกซึ่งมีความสำคัญต่อการวิเคราะห์วงจร ACสื่อกระแสไฟฟ้าและความอ่อนแอนำมารวมกันระบุว่าวงจรผ่านกระแสไฟฟ้าและวิธีการจัดเก็บและปล่อยพลังงานอย่างไร

รูปที่ 10: สูตรมุมเฟส

การใช้งานจริง

วิศวกรใช้ค่าการเข้าเรียนเพื่อปรับปรุงการออกแบบวงจรโดยเฉพาะอย่างยิ่งในแอพพลิเคชั่นความถี่สูงเช่นวงจรความถี่วิทยุการปรับเปลี่ยนช่วยในการจับคู่ความต้านทานลดการสะท้อนสัญญาณและการเพิ่มประสิทธิภาพการส่งสัญญาณ

โดยการศึกษาการตอบสนองการรับสมัครวิศวกรสามารถประเมินและทำนายประสิทธิภาพของวงจรภายใต้เงื่อนไขต่าง ๆ เช่นการตอบสนองความถี่ความเสถียรและความไวติดตั้งออสซิลโลสโคปและเครื่องกำเนิดสัญญาณเพื่อวัดแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าของวงจรที่ความถี่ที่แตกต่างกันมุ่งเน้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในความถี่ cutoff เพื่อทดสอบการทำนายเชิงทฤษฎีและตรวจสอบพวกเขาจากการสังเกตการณ์เชิงปฏิบัติสำหรับวงจร AC เริ่มต้นด้วยการกำหนดปฏิกิริยา (XC) ของตัวเก็บประจุด้วย , ที่ไหน f คือความถี่สัญญาณคำนวณความต้านทานทั้งหมด แล้วอนุรักษ์นิยม -

วิเคราะห์ความแตกต่างของเฟสโดยใช้ เพื่อทำความเข้าใจการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของสัญญาณตรวจสอบว่าวงจรจัดการกับความถี่ที่แตกต่างกันอย่างไรโดยเฉพาะอย่างยิ่งการสังเกตพฤติกรรมที่ความถี่ cutoff ที่วงจรเปลี่ยนจากการส่งไปเป็นบล็อกสัญญาณการประเมินความต้านทานและความแตกต่างของเฟสแตกต่างกันไปตามความถี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการออกแบบตัวกรองที่มีประสิทธิภาพและตัวประมวลผลสัญญาณอภิปรายว่าการเลือกความถี่การเลื่อนเฟสและการลดทอนสัญญาณเนื่องจากคุณสมบัติของวงจรส่งผลกระทบต่อการใช้งานจริงเช่นการกรองและการปรับแต่งอิเล็กทรอนิกส์

วิธีการนี้แบ่งกระบวนการปฏิบัติงานออกเป็นขั้นตอนที่จัดการได้เพิ่มความเข้าใจของผู้ใช้ด้วยข้อมูลเชิงลึกในทางปฏิบัติเกี่ยวกับการจัดการและวิเคราะห์วงจรซีรีย์ RC

รูปที่ 11: ลักษณะของวงจรซีรีย์ RC

ไดอะแกรม Phasor ของวงจร RC Series

ในวงจร RC Series องค์ประกอบทั้งหมดแบ่งปันกระแสเดียวกันเดียวกันเนื่องจากการกำหนดค่าซีรี่ส์ปัจจุบันเครื่องแบบนี้ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับแผนภาพ Phasor ของเราซึ่งช่วยให้เห็นภาพความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าและกระแสที่แตกต่างกันในวงจรมากำหนดกระแสนี้กันเถอะ ฉัน ในฐานะฟาร์เซอร์อ้างอิงวางตำแหน่งที่ศูนย์องศาบนไดอะแกรมในแผนภาพกระแสไฟฟ้า ฉัน ถูกตั้งค่าในแนวนอนไปทางขวาสร้างบรรทัดอ้างอิงแบบศูนย์องศาแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทาน (คุณ_R) อยู่ในเฟสที่มีกระแสเนื่องจากตัวต้านทานไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสใด ๆดังนั้น, คุณ_R ถูกวาดเป็นเวกเตอร์แนวนอนในทิศทางเดียวกับ ฉันขยายจากต้นกำเนิด

รูปที่ 12: ไดอะแกรมวงจรวงจร RC

ในทางตรงกันข้ามแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุ (คุณ_C) นำไปสู่กระแสไฟฟ้า 90 องศาเนื่องจากคุณสมบัติ capacitive ของการชะลอเฟสปัจจุบันแรงดันไฟฟ้านี้แสดงด้วยเวกเตอร์แนวตั้งที่ชี้ขึ้นไปเริ่มต้นจากปลายสุดของ คุณ_R เวกเตอร์แรงดันไฟฟ้าทั้งหมด คุณ ในวงจรคือผลรวมเวกเตอร์ของ คุณ แรน คุณ_C-ผลรวมนี้เป็นรูปสามเหลี่ยมที่ถูกต้องด้วย คุณ_R และ คุณ_C เป็นด้านที่อยู่ติดกันและตรงข้ามตามลำดับHypotenuse ของสามเหลี่ยมนี้ขยายจากต้นกำเนิดไปยังปลายสุดของ คุณ_C เวกเตอร์แทน คุณ-

กระแสไซนัสผ่านวงจรได้รับจากบาป (Ωt) โดยที่ IM คือแอมพลิจูดปัจจุบันสูงสุดและ Ω คือความถี่เชิงมุมดังนั้นแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทานคือ สะท้อนรูปคลื่นปัจจุบันแรงดันไฟฟ้าทั่วตัวเก็บประจุจะได้รับจาก แสดงถึงการเปลี่ยนเฟสของ −90 ° (หรือ 90 องศาก่อนกระแส)รูปสามเหลี่ยมขวาของไดอะแกรมของ Phasor ชี้แจงว่า ไม่เพียง แต่มีขนาด แต่ยังอยู่ในความสัมพันธ์เฟสด้วยเวกเตอร์แรงดันไฟฟ้าเทอร์มินัล (คุณ) เสร็จสิ้นสามเหลี่ยม

Voltage Phasor Diagram of RC Series Circuit

รูปที่ 13: ไดอะแกรมแรงดันไฟฟ้าของวงจร RC Series

ประเด็นสำคัญในการวิเคราะห์วงจร RC Series

อิมพีแดนซ์ในซีรีส์ RC Circuit แสดงเป็น Zรวมความต้านทาน (R) และเอฟเฟกต์ปฏิกิริยาของความจุในการวัดเดียวที่แตกต่างกันไปตามความถี่ของสัญญาณมันแสดงออกทางคณิตศาสตร์เป็น , ที่ไหน Ω เป็นความถี่เชิงมุมและ C คือความจุที่นี่, R ถือเป็นส่วนที่แท้จริงของความต้านทานและ แสดงถึงส่วนของจินตนาการแสดงให้เห็นว่าตัวเก็บประจุมีอิทธิพลต่อวงจรอย่างไร

วิธีการเปลี่ยนแปลงความต้านทานด้วยความถี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้วงจรซีรีย์ RC ในการกรองแอปพลิเคชันที่ความถี่ที่ต่ำกว่าวงจรจะแสดงอิมพีแดนซ์ที่สูงขึ้นการปิดกั้นความถี่เหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพในทางกลับกันที่ความถี่ที่สูงขึ้นความต้านทานลดลงทำให้ความถี่เหล่านี้ผ่านได้อย่างอิสระมากขึ้นพฤติกรรมนี้ทำให้วงจร RC ซีรี่ส์เหมาะสำหรับงานต่าง ๆ เช่นการกรองเสียงรบกวนความถี่ต่ำที่ไม่พึงประสงค์หรือส่งสัญญาณความถี่สูง

Impedance Vector Diagram of RC Series Circuit

รูปที่ 14: ไดอะแกรมเวกเตอร์อิมพีแดนซ์ของวงจรซีรีย์ RC

บทสรุป

ตั้งแต่การกรองความถี่ที่ไม่พึงประสงค์ไปจนถึงการตอบสนองการตอบสนองของสัญญาณวงจร RC Series เป็นเครื่องมือในฟังก์ชั่นอิเล็กทรอนิกส์ที่หลากหลายโดยการทำความเข้าใจหลักการพื้นฐานเช่นอิมพีแดนซ์ความสัมพันธ์ของเฟสเซอร์และพฤติกรรมที่ขึ้นกับความถี่ของวงจรเหล่านี้วิศวกรและนักออกแบบเหล่านี้พร้อมกับโซลูชันงานฝีมือที่จัดการความสมบูรณ์ของสัญญาณในระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพการตรวจสอบอย่างละเอียดของวงจรเหล่านี้ได้รับการสนับสนุนโดยการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์และการแสดงภาพเช่นไดอะแกรม Phasor นำเสนอข้อมูลเชิงลึกที่ครอบคลุมซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับทุกคนที่มองหาการทำความเข้าใจการเปลี่ยนแปลงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ให้ลึกซึ้งยิ่งขึ้นหรือเพื่อเพิ่มทักษะการปฏิบัติในการออกแบบวงจร

คำถามที่พบบ่อย [คำถามที่พบบ่อย]

1. หลักการของวงจร RC คืออะไร?

หลักการของวงจร RC (ตัวต้านทานตัวต้านทาน) หมุนรอบกระบวนการชาร์จและการปลดปล่อยของตัวเก็บประจุผ่านตัวต้านทานในวงจรนี้ความสามารถของตัวเก็บประจุในการจัดเก็บและปลดปล่อยพลังงานไฟฟ้าโต้ตอบกับตัวต้านทานซึ่งควบคุมอัตราที่ตัวเก็บประจุชาร์จหรือปล่อยออกมา

2. เหตุใดวงจร RC จึงเป็นผู้นำในปัจจุบัน?

ในวงจร RC กระแสนำแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุเนื่องจากตัวเก็บประจุจำเป็นต้องเริ่มชาร์จก่อนที่แรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากกระแสไฟฟ้าไหลเข้าสู่ตัวเก็บประจุเพื่อชาร์จยอดเขาปัจจุบันก่อนแรงดันไฟฟ้าทั่วตัวเก็บประจุถึงสูงสุดเอฟเฟกต์นี้ทำให้เกิดการเลื่อนเฟสที่เฟสปัจจุบันนำไปสู่เฟสแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 90 องศาขึ้นอยู่กับความถี่ของสัญญาณอินพุต

3. แรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนไปในวงจร RC อย่างไร

การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าในวงจร RC ระหว่างการชาร์จอธิบายโดยฟังก์ชั่นเลขชี้กำลังเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าทั่วตัวเก็บประจุในขั้นต้นจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจากนั้นจะช้าลงเมื่อเข้าใกล้แรงดันไฟฟ้าในทางคณิตศาสตร์นี้แสดงเป็น , ที่ไหน V_C(t) แรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุในเวลา t, v0 เป็นแรงดันไฟฟ้าและ RC เป็นค่าคงที่เวลาของวงจรโดยพิจารณาว่าค่าตัวเก็บประจุเร็วแค่ไหนในทางกลับกันในระหว่างการปลดปล่อยแรงดันไฟฟ้าทั่วตัวเก็บประจุจะลดลงแบบทวีคูณตามสมการ -

เกี่ยวกับเรา ความพึงพอใจของลูกค้าทุกครั้งความไว้วางใจซึ่งกันและกันและความสนใจร่วมกัน ARIAT Tech ได้สร้างความสัมพันธ์ในระยะยาวและมีเสถียรภาพกับผู้ผลิตและตัวแทนหลายราย "การปฏิบัติต่อลูกค้าด้วยวัสดุจริงและการบริการเป็นหลัก" คุณภาพทั้งหมดจะถูกตรวจสอบโดยไม่มีปัญหาและผ่านมืออาชีพ
การทดสอบฟังก์ชั่นผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดและบริการที่ดีที่สุดคือความมุ่งมั่นนิรันดร์ของเรา