Ma compréhension des circuits RC est cassée

J'ai posé une question relativement simple . Malheureusement, les réponses suscitent beaucoup plus de questions! :-(

Il semble que je ne comprenne pas du tout les circuits RC. En particulier, pourquoi il y a un R ici. Cela semble complètement inutile. Sûrement le condensateur fait tout le travail? Pourquoi avez-vous besoin d'une résistance?

Clairement, mon modèle mental de la façon dont cela fonctionne est en quelque sorte incorrect. Alors laissez-moi essayer d'expliquer mon modèle mental:

Si vous essayez de faire passer un courant continu à travers un condensateur, vous ne faites que charger les deux plaques. Le courant continuera de circuler jusqu'à ce que le condensateur soit complètement chargé, point auquel plus aucun courant ne peut circuler. À ce stade, les deux extrémités du fil pourraient tout aussi bien ne pas être connectées.

Jusqu'à ce que vous inversiez la direction du courant. Le courant peut maintenant circuler pendant que le condensateur se décharge et continue de circuler pendant que le condensateur se recharge dans la polarité opposée. Mais après cela, le condensateur redevient complètement chargé et aucun autre courant ne peut plus circuler.

Il me semble que si vous faites passer un courant alternatif à travers un condensateur, l'une des deux choses va se passer. Si la période de l'onde est plus longue que le temps nécessaire pour charger complètement le condensateur, celui-ci passera le plus clair de son temps en charge complète et, par conséquent, la majeure partie du courant sera bloquée. Mais si la période d'onde est plus courte, le condensateur n'atteindra jamais un état de pleine charge et la majeure partie du courant passera.

Selon cette logique, un seul condensateur constitue à lui seul un filtre passe-haut parfaitement bon.

Alors ... pourquoi tout le monde insiste sur le fait que vous devez également avoir une résistance pour faire un filtre qui fonctionne? Qu'est-ce que je rate?

Considérons, par exemple, ce circuit de Wikipedia:

Ce que l' enfer est que la résistance fait là? Tout ce que cela fait est sûrement de court-circuiter toute l’alimentation, de sorte qu’aucun courant n’atteigne du tout l’autre côté.

Ensuite, considérez ceci:

C'est un peu étrange. Un condensateur en parallèle? Eh bien ... Je suppose que si vous pensez qu’un condensateur bloque le courant continu et passe du courant alternatif, cela signifie que, dans les hautes fréquences, le condensateur coupe le circuit en court-circuit, empêchant ainsi toute alimentation de passer, tandis que dans les basses fréquences, le condensateur se comporte comme si c’était pas ici. Ce serait donc un filtre passe-bas. N'explique toujours pas la résistance aléatoire, bloquant inutilement toute la puissance sur ce rail ...

Évidemment, les personnes qui conçoivent ce genre de choses savent quelque chose que je ne connais pas! Quelqu'un peut-il m'éclairer? J'ai essayé l'article de Wikipedia sur les circuits RC, mais il ne parle que d'un tas de choses à transformer Laplace. C'est bien que vous puissiez le faire, j'essaie de comprendre la physique sous-jacente. Et à défaut!

(Des arguments similaires à ceux mentionnés ci-dessus suggèrent qu'un inducteur à lui seul devrait constituer un bon filtre passe-bas - mais encore une fois, toute la littérature semble être en désaccord avec moi. Je ne sais pas si cela mérite une question distincte ou non.)

Essayons le style d' échelle de ce Wittgenstein .

D'abord, considérons ceci:

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Nous pouvons calculer le courant via R1 avec la loi d'Ohm:

Nous savons également que la tension aux bornes de R1 est de 1V. Si nous utilisons la terre comme référence, alors comment 1V en haut de la résistance devient-il 0V en bas de la résistance? Si nous pouvions coller une sonde quelque part au milieu de R1, nous devrions mesurer une tension entre 1V et 0V, non?

Une résistance avec une sonde sur laquelle on peut se déplacer ... ressemble à un potentiomètre, non?

^{simuler ce circuit}

En ajustant le bouton sur le potentiomètre, nous pouvons mesurer toute tension entre 0V et 1V.

Et si au lieu d'un pot, nous utilisions deux résistances discrètes?

^{simuler ce circuit}

C’est essentiellement la même chose, sauf que nous ne pouvons pas déplacer l’essuie-glace sur le potentiomètre: il est bloqué à une position située à 3/4 du haut. Si nous obtenons 1V en haut et 0V en bas, nous devrions nous attendre à voir 3 / 4ème de la tension, soit 3 / 4ème de la tension, soit 0,75V.

Ce que nous avons fabriqué est un diviseur de tension résistif . Son comportement est formellement décrit par l'équation:

Maintenant, si nous avions une résistance avec une résistance qui change avec la fréquence? Nous pourrions faire des choses intéressantes. C'est ce que sont les condensateurs.

À basse fréquence (la fréquence la plus basse étant le courant continu), un condensateur ressemble à une grande résistance (infinie à courant continu). À des fréquences plus élevées, le condensateur ressemble à une résistance plus petite. À une fréquence infinie, un condensateur doit résister à une résistance: il ressemble à un fil.

Alors:

^{simuler ce circuit}

Pour les hautes fréquences (en haut à droite), le condensateur ressemble à une petite résistance. R3 est très inférieur à R2, nous allons donc mesurer une très petite tension. On pourrait dire que l’entrée a été beaucoup atténuée.

Pour les basses fréquences (en bas à droite), le condensateur ressemble à une grande résistance. R5 étant très supérieur à R4, nous allons donc mesurer une très grande tension, la quasi-totalité de la tension d'entrée, c'est-à-dire que la tension d'entrée a été très peu atténuée.

Les hautes fréquences sont donc atténuées et les basses fréquences ne le sont pas. Cela ressemble à un filtre passe-bas.

Et si nous échangeons les emplacements du condensateur et de la résistance, l’effet est inversé et nous disposons d’un filtre passe-haut.

Cependant, les condensateurs ne sont pas vraiment des résistances. Ce qu'ils sont cependant, ce sont des impédances . L'impédance d'un condensateur est:

Où:

• $C$ est la capacité, en farads
• $f$ est la fréquence, en hertz
• $j$ est l' unité imaginaire ,$\sqrt{-1}$

Notez que, comme est dans le dénominateur, l’impédance décroît à mesure que la fréquence augmente.$f$

Les impédances sont des nombres complexes , car elles contiennent . Si vous savez comment les opérations arithmétiques fonctionnent sur les nombres complexes, vous pouvez toujours utiliser l'équation du diviseur de tension, sauf que nous allons utiliser au lieu de pour suggérer que nous utilisons des impédances au lieu de simples résistances:Z $j$$Z$$R$

Et à partir de là, vous pouvez calculer le comportement de n’importe quel circuit RC, et bien plus encore.

Je pense que certaines des réponses compliquent trop les choses. La seule physicschose que vous devez vraiment savoir, c'est que la "résistance" d'un condensateur est inversement proportionnelle à la fréquence et à la fameuse formule à 3 dB: Donc, vous supposant Connaissez bien ça, regardons ça comme ça.

Filtre passe bas

Donc, tu n'aimes pas R, hein? Eh bien, disons que la résistance n'est pas là ...

Oups, nous ne pouvons pas! Il y a toujours une certaine résistance. Vous ne pouvez pas imaginer ce qui se passe sans elle. Le fil aura des milliohms ou des micro-ohms, mais il y a toujours une certaine résistance. Plus il est petit, plus votre point à 3 dB s'éloigne, selon notre formule pratique à 3 dB - et moins il devient "passe bas". L'ajout d'une résistance discrète vous permet de choisir le point à 3 dB, au lieu de le déterminer pour vous par une petite résistance de câble ou de trace, que la plupart du temps vous ne connaissez pas (et vous ne pouvez même pas mesurer!).

Filtre passe-haut

Ici, nous pouvons imaginer la vie sans R. Une nuit, vous vous êtes disputé avec elle et, dans un accès de colère, vous l'avez éliminée. Alors maintenant, disons qu'il est absent.

Mais maintenant regarde ce que nous avons; le condensateur est juste une grande résistance stupide dont la résistance, comme vous le savez, varie inversement avec la fréquence.

Il s’agit toujours d’un filtre en ce sens qu’il atténuera les tensions de certaines fréquences. Certes, il va bloquer DC; en ce sens, c'est "passe bas". Mais maintenant c'est terrible! Pourquoi?

Comme je l'ai dit, pour les basses fréquences, il ne s'agit plus que d'une "grande" résistance; En fonction de l'intensité du courant que vous tirez, cela signifie que les basses fréquences seront quelque peu atténuées: comme vous le savez, plus vous tirez le courant sur une impédance, plus la tension chute.

Mais, comme dans le cas du filtre passe-bas lorsque vous avez supprimé R, votre circuit dépend maintenant de quelque chose que vous ne contrôlez pas habituellement: le courant. Si ce filtre est connecté à une charge à haute impédance (c.-à-d. Mégaohm), très peu de courant sera tiré; le condensateur ne perdra pas beaucoup de tension pour la plupart des fréquences, et il pourrait donc ne pas en être présent Vous voulez pouvoir mettre ce filtre n'importe où et le faire fonctionner de manière prédéterminée.

Regardons quelques simulations. Supposons que vous ayez un plafond de 1uF et que votre charge soit de 1k:

(Ignorez le diagramme de phase, car ce n'est pas pertinent pour ce post). OK, nous avons un rolloff à partir de 200Hz environ. Ce n'est pas grave, je suppose, si c'est ce que vous voulez. Mais que se passe-t-il lorsque la résistance change? C'est-à-dire que se passe-t-il lorsque votre circuit souhaite une quantité différente de courant?

La bonté! Notre point 3dB est maintenant autour de 1Hz. Ainsi, notre "filtre" se déplace partout lorsque quelque chose dans votre circuit veut que le courant change! C'est totalement imprévisible.

Vous corrigez donc avec la résistance, vous la remettez et le filtre est corrigé pour vous.

Attends, comment R répare-t-il votre filtre passe-haut, demandez-vous? Eh bien, avec lui et le condensateur, il agit comme un diviseur de tension! Si elle est suffisamment rigide - c’est-à-dire si son impédance de sortie est bien inférieure à l’impédance d’entrée alimentant le reste de votre circuit - elle isole votre filtre des changements de consommation de courant.

Je sais que vous avez déjà beaucoup de réponses. Laissez-moi essayer à ma façon.

Ce que je dois concevoir, c'est filtrer. Passe-bas et passe-haut. Ce que j'ai est un condensateur seulement.

Considérez la première mise en œuvre, où tous les composants sont idéaux.

Lorsque Vout est mesuré à l'aide d'un oscilloscope idéal, on obtient Vout = Vin.

Donc, ce circuit ne peut fonctionner comme aucun filtre.

Considérant la deuxième mise en œuvre,

Ici, il n'y a pas de courant à travers C et donc ici aussi Vout est Vin.

Donc, le deuxième circuit ne peut pas non plus fonctionner comme un filtre.

On ne peut donc pas mettre en place un filtre uniquement avec un condensateur (au moins dans le cas idéal).

J'en viens maintenant à votre modèle mental, comme vous l'avez dit: "Le courant continuera de circuler jusqu'à ce que le condensateur soit complètement chargé .."

Mais avez-vous déjà réfléchi au temps requis pour qu'un condensateur soit complètement chargé?

Le temps de charge d'un condensateur est déterminé par la valeur de la capacité C et le courant qui la traverse (ce qui peut être contrôlé en plaçant une résistance de valeur appropriée en série avec C).

⇒t=V×

En bref, le temps de charge est décidé par le produit RC.

En plaçant maintenant une résistance finie en série avec C, nous pouvons contrôler le temps mis par le condensateur pour se charger complètement. Ainsi, avec une résistance série R, le premier circuit peut agir en tant que filtre passe-bas et le second circuit peut agir en tant que filtre passe-haut, comme indiqué dans votre question.

Si R = 0 (court-circuit), le condensateur se charge instantanément et agit comme un circuit ouvert pour chaque fréquence. C'est ce qui s'est passé dans le premier circuit.

Si R = l'infini (circuit ouvert), le condensateur ne commence jamais à se charger ou aucun courant ne circule dans le condensateur. Et cela se passe dans le deuxième circuit.

Oubliez l'idée de " pouvoir passer à travers"; L’alimentation est le produit du courant et de la tension, et le type d’applications dans lesquelles cette configuration de composants apparaît n’a rien à voir avec le transfert de puissance.

Dans un circuit alternatif simple (commençons ici au moins), un condensateur a une caractéristique appelée réactance . La réactance est essentiellement la relation entre la capacité et la fréquence du signal impliqué. Il est calculé en utilisant la formule infâme de 1 / 2πfC, où f est la fréquence en Hertz et C la capacité en Farads, et est mesurée en Ohms. Essentiellement, un condensateur est une résistance dépendante de la fréquence.

Pour les composants réactifs, c'est-à-dire les capuchons et les inductances, leur résistance basée sur la fréquence est souvent appelée impédance . Vous trouverez souvent des circuits ou des appareils avec "impédance d'entrée" plutôt que de résistance, ce qui implique que cela peut varier en fonction de la fréquence du signal d'entrée, mais doit normalement être plat (ish) sur la plage de fréquences pour laquelle le circuit / appareil est destiné.

Retour à l'inclusion mystérieuse de la résistance; repensez à mon commentaire précédent sur le fait que le capuchon est une résistance à fréquence contrôlée. Cela signifie que pour une fréquence donnée, vous avez maintenant deux résistances formant un diviseur de potentiel. Si vous connaissez R et C, vous pouvez tracer un graphique de Vout par rapport à la fréquence.

Les filtres les plus couramment utilisés se trouvent dans les circuits de traitement de signal de base / passif. On pourrait s’attendre à voir la configuration passe-haut à l’entrée d’un amplificateur opérationnel (pour économiser les basses fréquences nauséabondes). Les amplificateurs opérationnels ont l'avantage d'avoir des impédances d'entrée MASSIVES - généralement des terraohms - vous ne pouvez donc pas affirmer que la résistance parallèle siphonne le courant, car c'est précisément son objectif: presque aucun courant ne se retrouvera dans l'amplificateur opérationnel. par lui-même sera inutile.

Oui, les choses changent un peu lorsque vous passez aux amplificateurs actuels, mais le sujet est tout à fait différent. Les amplificateurs à transistor sont dans leur propre ligue et vont un peu au-delà de cette question.

Cependant, pour certaines informations supplémentaires, il existe des situations où le pouvoir esttransféré à travers une configuration de résistance série / parallèle. Le gagnant de cette catégorie est, comme son nom l'indique, les lignes électriques (transportant l'électricité à travers le pays, etc.). L’analyse de la ligne de transmission est réalisée en modélisant une ligne électrique sous la forme d’une résistance en série, d’un capuchon parallèle et d’un inducteur, représentant la résistance du fil de cuivre, la capacité parasite entre le conducteur en cuivre et sa gaine "de mise à la terre", ainsi que la tension induite par l'extérieur facteurs, respectivement. Dans un tel cas, ces composants représentent les imperfections du monde réel, de sorte que le pouvoir est effectivement perdu. Le modèle de transmission en bloc (le nom peut varier) utilisera ce circuit LRC sur une «distance unitaire», de sorte que plusieurs de ces circuits soient regroupés, les uns après les autres, pour représenter une ligne de longueur particulière.

La résistance est faite pour contrôler le courant. Vous semblez oublier que la tension aux bornes d’un condensateur ne peut pas changer instantanément, c’est le résultat de charges négatives qui s’accumulent sur une plaque et laissent l’autre, créant ainsi un champ électrique équivalent à sa tension. Si cette tension ne peut pas changer instantanément et que vous appliquez une tension différente sur celle-ci, les fils doivent abandonner cette différence de tension et leur résistance est infime, ce qui créera un flux de courant massif (U = RI). Fondamentalement, rien ne ralentit les électrons sauf les fils. Le courant très élevé incontrôlable chargera le condensateur en un rien de temps s'il ne l'endommage pas, ce qui rend le filtre inutile, car il est supposé absorber et délivrer le courant requis.

Parfois, une réactivité élevée est souhaitée , par exemple pour le découplage de condensateurs ne comportant pas de résistances limitantes, mais pas dans les filtres.

Notez que si vous fournissez du courant , vous n'avez pas besoin d'une résistance de limitation de courant, mais vous avez besoin d'un limiteur de tension car la tension du condensateur augmentera de manière linéaire et finira par dépasser la tension de claquage. Mais ce n'est pas un filtre de toute façon; vous utiliseriez un inducteur pour filtrer le courant.

Dans le filtre passe-haut / détecteur de bord (premier circuit), la résistance est là pour former un diviseur de tension avec le condensateur. Les condensateurs agissent grossièrement comme des résistances dépendant de la fréquence (ils déphasent également les signaux mais laissons cette diapositive glisser). La résistance est là pour créer une tension qui dépend de la fréquence sans tirer aucun courant: aux hautes fréquences, l'impédance du condensateur diminuera et vous obtiendrez une plus grande partie de l'entrée (et vice-versa). Donc, sans cette résistance, si aucun courant n'est tiré, l'entrée sera reflétée dans la sortie (pas de chute de tension).

Dans le filtre passe-bas, la résistance est également présente pour former un diviseur de tension, sauf que cette fois, la tension d’intérêt est celle à travers le condensateur ("devient plus fort avec le temps" => passe-bas) et non l'image du s'affaiblit avec le temps "=> passe haut). Si vous court-circuitez la résistance, le condensateur réagira trop rapidement et deviendra un filtre inutile, comme je l’ai mentionné au début de cet article.

Excellente question.

Il me semble que si vous faites passer un courant alternatif à travers un condensateur, l'une des deux choses va se passer. Si le temps nécessaire pour charger complètement le condensateur est plus long que la période d'onde, le condensateur passera le plus clair de son temps en charge complète et, par conséquent, la plus grande partie du courant sera bloquée. Mais si la période d'onde est plus courte, le condensateur n'atteindra jamais un état de pleine charge et la majeure partie du courant passera.

Je suis d'accord avec une partie de cette analyse. Si vous mettez un courant dans un condensateur, vous pouvez facilement comprendre la tension qui le traverse en utilisant

$V = \frac{1}{C}\int i(t)dt$

Cependant, vous commencez à parler d'un condensateur qui est "complètement chargé". A quelle tension un condensateur est-il complètement chargé? Il y a une tension où le condensateur peut tomber en morceaux, mais je ne pense pas que ce soit ce à quoi vous pensez.

Cela n'a pas vraiment de sens de toute façon. D'où vient ce courant? Habituellement, il est plus facile de travailler avec des tensions - j'ai beaucoup plus de mal à appliquer une tension sinusoïdale à un condensateur qu'un courant sinusoïdal.

Alors, voici mon intuition:

• Le courant qui traverse une résistance est .$I = \frac{V}{R}$
• Le courant qui traverse un condensateur est .$I = C\frac{dV}{dt}$
• A basses fréquences, est petit, il n’ya donc pas beaucoup de courant dans le condensateur; comme il y a peu de courant, il y a peu de tension aux bornes de la résistance et la plus grande partie de la tension se trouve aux bornes du condensateur.$\frac{dV}{dt}$
• A hautes fréquences, est grand, ainsi le condensateur peut laisser passer autant de courant qu’il le souhaite; la résistance est le facteur limitant pour le courant dans le circuit, de sorte que la chute de tension survient principalement à travers elle.$\frac{dV}{dt}$
• Aux moyennes fréquences, il y a une transition du cas basse fréquence au cas haute fréquence. Cela se produit autour de .$f = \frac{1}{2\pi RC}$
• Sans résistance, vous ne pouvez pas savoir où se croisent les basses fréquences et les hautes fréquences.

PS: vous avez raison de "bloquer le courant" - si vous voulez transférer le courant traversant ce filtre dans quelque chose d’autre plus loin dans la ligne, il se comportera différemment.

Pour les filtres passe-bas: la résistance est là pour limiter le courant de la source de tension d'entrée. En théorie, les composants idéaux utilisés permettent à cette source de tension de fournir un courant infini. Si nous retirons la résistance, il n'y aura pas de filtrage du tout, le condensateur sera chargé pour entrer le volage instantanément (car tout courant nécessaire pour correspondre au taux de variation de la tension peut être fourni), peu importe la fréquence du signal. C'est là que la résistance entre en jeu. Avec toute tension de condensateur différente de zéro, commencez à être en retard par rapport à l’entrée, ce qui crée un effet de filtrage. Et si la source de courant idéale est connectée au filtre RC passe-bas, R peut en fait être retiré, car il n’a aucune influence sur le courant entrant.

Si vous essayez de faire passer un courant continu à travers un condensateur, vous ne faites que charger les deux plaques. Le courant continuera de circuler jusqu'à ce que le condensateur soit complètement chargé, point auquel plus aucun courant ne peut circuler.

La résistance répond à la question "combien de courant?", Et par conséquent à la question de combien de temps le courant continuera de circuler.

Dans tous les cas, "le courant continuera de circuler jusqu'à ce que le condensateur soit complètement chargé" est trompeur. Si nous parlons de "courant continu", le courant continuera de circuler jusqu'à ce que le condensateur donne sa démission. Pour un condensateur électrolytique, cela peut être étonnamment malodorant.

Maintenant, généralement, nous n'avons pas de source de courant idéale en charge. Il est plus courant d'avoir une source de tension et une résistance (indice), et le courant à travers la résistance diminue tandis que la tension aux bornes du condensateur se rapproche de la tension de l'autre côté de la résistance. Le rapport entre cette différence de tension et le courant de charge est déterminé par la résistance.

Si vous appliquez un courant, la résistance ne fait rien et la tension sur le capuchon augmentera linéairement à l'infini. Cependant, si vous appliquez une TENSION, la résistance "résistera" au courant et générera une chute de tension opposée. Le condensateur ne verra qu'une partie de la tension et quel que soit le courant laissé par la résistance. Au fur et à mesure que le capuchon se charge, la tension sur le capuchon augmente et la résistance laisse passer de moins en moins de courant. La tension sur la résistance sera asymptotiquement proche de zéro.

Un condensateur ne chargera aucune charge et passera réellement des fréquences arbitrairement basses car il n’y aura pas de chemin de courant pour charger ou décharger.

Si le temps nécessaire pour charger complètement le condensateur est plus long que la période d'onde,

Mais combien de temps est ce temps? Il s’avère que environ 2 secondes pour se charger (charge asymptotique). C'est ce qu'on appelle la constante de temps RC .$R \cdot C$

Si vous retirez la résistance du premier circuit et que vous n'avez rien à Vout, vous n'avez pas de circuit - il n'y a pas de boucle autour de laquelle le courant peut circuler. En réalité, si vous mettez un compteur ou une entrée audio, cela ressemblera à une résistance de quelques mégaohms. Le courant circule dans le condensateur, dans le compteur et revient au rail négatif. Mettre une résistance spécifique à cet endroit vous donne une résistance prévisible de taille raisonnable à laquelle calculer. Il ne détourne pas le courant électrique - en fait, selon la loi de l'ohm, il développe une tension proportionnellement au flux de courant alternatif.

Dans l'autre exemple, la résistance en série est présente sinon Vout serait toujours égal à Vin; il retarde la charge du condensateur à une constante de temps spécifique.

Un inducteur à lui seul s'appelle un "starter" et est en effet un filtre passe-bas efficace. Ce n'est jamais tout à fait seul, il y a toujours quelques picofarads de capacité filaire autour ..

(Votre question confond négligemment la tension, le courant et l'alimentation, ce qui peut vous dérouter)

S'il n'y a pas de résistance réelle ou implicite dans votre circuit, vous pilotez le condensateur avec une source de tension idéale ou une source de courant idéale. Monter une résistance en série avec une source de courant idéale est inutile, le seul cas intéressant est donc celui avec une source de tension idéale.

L’intérêt de la source de tension idéale est que le condensateur suive immédiatement la tension. Et cela signifie que le courant dans le condensateur sera . Un saut de tension entraînera des pointes de courant infinies.$d/dt U * C$

Toutefois, la fonction habituelle d’un élément RC n’est pas de faire la différence, mais plutôt de retarder. La mise en série d’une résistance limitera le courant et empêchera donc le condensateur de suivre immédiatement la tension.

@ MathematicalOrchid, merci pour la merveilleuse question et le raisonnement intuitif. Je vous admire parce que j'ai moi-même toujours essayé de répondre à ces questions de cette manière. Je ne partagerai que quelques idées qui ajouteraient quelque chose de nouveau à ce qui a déjà été dit.

En effet, dans le cas du circuit CR différentiel ci-dessous, la résistance peut être omise si vous la remplacez par la charge elle-même ... mais la charge doit être suffisamment résistive. C'est possible ici puisque la charge est connectée en série au condensateur.

Dans le cas du circuit RC intégrateur ci-dessous, il ne peut pas être omis car la charge est connectée en parallèle au condensateur. Alors quel est le rôle de la résistance dans cet arrangement?

Le condensateur est une sorte de "conteneur" qui devrait être "rempli" de "fluide"; sa quantité d'entrée est donc semblable à un flux (courant) ... et sa quantité de sortie est semblable à une pression (tension) ... il s'agit d'un appareil avec entrée de courant et sortie de tension ... un intégrateur idéal (linéaire en fonction du temps). .. un intégrateur courant-tension . Vous devez conduire ("remplir") par une source de courant ... mais vous avez une source de tension. Il faut donc convertir la tension en courant ... et c’est le rôle de la résistance ... elle agit comme un convertisseur tension-courant ...

Si vous combinez la source de tension d'entrée et la résistance, vous pouvez considérer cette combinaison comme une source de courant simple (imparfaite) pilotant un intégrateur de courant.

J'ai créé de nombreuses histoires sur ces circuits (certaines animées). En voici quelques uns. peut-être qu’ils peuvent aider votre compréhension intuitive:

Comment faire un intégrateur RC parfait - Wikibooks

Exercice en classe - mes étudiants, 2004

Intégrateur RC op-amp - circuit-fantasia.com (histoires de circuit sur le tableau blanc)

Générateur de rampe - Histoires de circuit sur le tableau blanc

Pourquoi il y a un décalage de phase entre le courant et la tension dans un condensateur - Page de discussion de Wikipedia

Construire un intégrateur inverseur d’op-amp - Histoire animée Flash

Faisons une approche plus simple, plus efficace ...

Mais d'abord:

Qu'est-ce que cette résistance fait là? Tout ce que cela fait est sûrement de court-circuiter toute l’alimentation, de sorte qu’aucun courant n’atteigne du tout l’autre côté.

Ceci est incorrect sur deux points principaux:

• Court-circuiter signifie faire deux points avec la même tension (en référence à la terre), ce qui n’est clairement pas le cas ici: en supposant que la valeur de la résistance n’est pas nulle, la tension aux bornes de la résistance n’est pas nulle .. sauf si le courant à travers la résistance est. Puisque la tension aux bornes de la résistance est V = R * i. Si l'un des deux est égal à zéro, la tension est égale à zéro.

• Même s'il s'agissait d'un court-circuit, il y aurait toujours un courant (mais pas de tension, car la tension à travers un "court-circuit" est égale à zéro. Donc V = R * i. En supposant que c'est un court-circuit (R = 0), peut être un courant qui coule et la tension serait toujours nulle ...

Maintenant...

Laissez-moi vous poser une question. Dans le premier circuit (en supposant que R n’est pas nul), que ferait la tension à zéro? Eh bien, pas de courant.

Et en supposant que vous appliquiez une tension sur votre entrée (à votre gauche), pourquoi n'y aurait-il pas de courant?

Parce que le condensateur empêche le courant de circuler.

Et dans quel cas le condensateur ferait cela? Dans quel cas un composant empêcherait le courant de circuler?

Réponse: Lorsqu'un composant a une impédance infinie.

Voir: V = Z * I .. Donc je = V / Z, non?

Donc si Z = Infini, alors vous avez un courant nul ... En d’autres termes, votre composant devient équivalent à un commutateur ouvert ..

Maintenant: quand un condensateur se comporte-t-il de cette façon? En d'autres termes, quand l'impédance d'un capcitor est-elle infinie? Eh bien Zc = 1 / (jwC) ..

En supposant que C n'est pas nul .. Cela laisse oméga = 0 ... En d'autres termes, ce que vous appelez "DC". Fréquence zéro.

Appelons donc "gain" le rapport entre la tension à votre sortie et votre entrée.

G = Voutput / Vinput ..

Lorsque oméga = 0, le condensateur se comporte comme un circuit ouvert, ce qui signifie que votre courant ne "parvient même pas" à votre résistance, ce qui signifie que le volage sur R (qui est Voutput) est égal à 0 ..

Ce qui signifie que G = 0 / Vinput = 0.

Ok .. Nous avons vu le cas pour oméga = 0 ..

Qu'en est-il d'oméga = infini?

Le condensateur se comporte alors comme un interrupteur fermé. Ce qui signifie: Vinput = R * I = Voutput.

Ce qui signifie G = 1.

Donc .. Le gain de notre circuit est 0 dans les basses fréquences et 1 dans les hautes fréquences ... En d’autres termes, il laisse passer les hautes fréquences et bloque les basses fréquences. En d’autres termes: un filtre passe-haut.

Pouvons-nous faire notre deuxième circuit?

Omega -> 0 ===> Le condensateur est en circuit ouvert (retirez-le de votre schéma). Tout ce qui vous reste, c'est Vout = Vin .. Donc, gagnez G = 1.

Omega -> Infinity ==> Le condensateur est un court-circuit, et Vout = 0, donc G = 0.

En d’autres termes, ce circuit laisse passer les signaux de basses fréquences et bloque les signaux de hautes fréquences.

C'est un filtre passe-bas ..

Quelques remarques:

Je vous suggère d’abord de bien comprendre les bases. Comprenez vraiment comment chacun de ces composants fonctionne individuellement.

Le chapitre 1 (Fondations) de The Art of Electronics expliquerait cela. Il existe également des livres gratuits de Tony Kuphaldt "Lessons in Electric Circuits".

Je ne saurais trop insister sur l’importance de la base: si vous sautez, vous obtiendrez des connaissances qui ressemblent à du fromage suisse, avec des trous béants, et vous aurez du mal à le faire plus tard. Vous construirez sur des fondations fragiles et vous échouerez inévitablement à des choses relativement plus complexes.