Analîzên berbiçav ên rêzika rêzikên RC
2024-05-08 20582

Rêzeya RC ya RC, ku ji berxwedêr û kapasîteyek pêk tê, di her du sêwiranên pergala bingehîn a elektronîkî û pêşkeftî de wekî pêkhateyek bingehîn xizmet dike.Ew ji bo têgihîştina prensîbên sereke wekî bersiva frekansê, guheztina qonaxê, û fîlterkirina nîşanê, ya ku rolek girîng di sêwirana sêwiranê û nîşana nîşankirinê de dileyzin.Ev lêgerîn li ser bingehên teorîk çêdike û bi serîlêdanên pratîkî bi ceribandin û simulasyonan ve dirêj dibe.Ji hêla fîzîkî ve tête civandin an modêla ku ew dîjîtal e, fêrker dikarin bi dîtbarî pêvajoya barkirinê û bandorên pêkhatê v ariat û têgehên tevlihevtir û bîranîn çê dikin.

Circuitek RC, kurt ji bo Circuit-Capacitance kurt, di elektronîkan de ji bo nîşanên manipulasyonê bi riya berxwedêr û kapasîteyan.Van cirkan bi taybetî ji bo şiyana wan ji bo guheztina qonaxan û nîşanên fîlterê têne zanîn, bi karanîna aranjmanên hêsan ên van pêkhateyan.Circuitek RC ya bingehîn, bi gelemperî wekî qonaxa rc ya yekem-fermanê, bi gelemperî tenê yek berxwedan û yek kapasîteyê pêk tê.

Di sazkirina tîpîk de, voltaja input li ser rêkeftina rêzikên berxwedanê û kapasîteyek pêk tê.Derket dikare li seranserê berxwedêr an jî kapasîteyê were derxistin, her yek ji ber ku ji ber taybetmendiyên yekta yên kapasîteyê bersivên cûda dide.Ev versatility destûrê dide ku cûrbecûrên RC di nav amûrên elektronîkî de, wek nîşanên hevgirtî û fîlterkirinê an jî veguherîne pêlên pêlavan.

Circuit RC dikare bi gelek awayan, paralel, paralel, an jî kombînasyona her du jî, wekî series-paralel tê zanîn.Her konfigurasyonek li ser frekansên îşaretê bandor dike: Têkiliyên series bi gelemperî frekansên nizm çêdikin, di heman demê de girêdanên paralel ji bo dampen frekansên bilind têne bikar anîn.Ev cûdahî di serî de ji ber berxwedan û kapasîteyên bi qefesê re têkilî daynin;Reqasên rasterast li dijî niha dijîn dema ku kapasîteyan hilînin û wê berdidin, bandorê li ser ka cerdevan ji frekansên cihêreng bersiv dide.

Berevajî qaydeyên ku di nav deveran de, mîna cirkaniyên LC, cerdevanên RC yên hêsan nekarin ji ber ku berxwedan enerjiyê hilînin, nikarin resonate bikin.Ev taybetmendî bi bandor bandor dike ka meriv çawa rokên RC tê bikar anîn, balê dikişînin ser kapasîteya xwe ji bilî hilanîna enerjiyê an resonance.Her mîhengek ji armancek taybetî re xizmet dike, ku di navbêna teorîk û serîlêdana pratîkî de di sêwirana elektronîkî de alavên serlêdan û serîlêdana pratîkî di navbêna tecrîdîk de amûrên bi piranî ve tê çêkirin.

Rêzek RC ya RC, bi rastî ji berxwedanek pêk tê (R) û kapasîteyek (C) Di rêze de, li ser prensîbek rasterast dixebite.Dema ku guhêrbar a Circuit girtî ye, kapasîteyê ji voltaja pêkanîn dest pê dike (V), destpêkirina rûkek heyî ya bi riya dorpêçê.Wek berdêlên kapasîteyê, heya ku kapasîteya xwe bigihîje asta xwe, di vê astê de ew diqede, û stabîlên heyî di nirxa xwe ya herî zêde de, wekî ku tête hesibandin .

Pêvajoya barkirinê ya kapasîteyê dikare bi matematîkî ve ji hêla hevsengiyê ve were diyar kirin , li ku derê ez niha, V voltaja ye, R berxwedan e, C kapasîteya ye, t dem e, û E bingeha logarithma xwezayî ye.Ev formulan nîşan dide ku bi demê re çawa guhartinên heyî wekî bihayên capacitor, bi nirxên berxwedanê û kapasîteyê (RC) ve diyar dike

Dema ku guhastin tê vekirin, vesazkirina pêvajoyê tê vekirin: Enerjiya hilanînê ya di kapasîteyê de serbest tê berdan, dibe sedema ku di berevajî de diherike heya ku kapasîteya kapasîteyê diherike.Ev cîvak û davêjkirina cycle di serîlêdanên wekî veguherîn, filtering, û cirkan de ji ber sedemên pêşbînîkirî yên ku tê guheztina heyî û voltaja ye.

Behsa behreya rêzika RC jî bi frekansê cûda dibe.Di frekansên kêm de, kapasîteyê bêtir mîna qonaxek vekirî tevdigerin, pir zêde diherikînin.Wekî ku frekansa zêde dibe, reaksiyona kapasîteyê kêm dibe, ew ji bo derbasbûna heyî hêsantir dike.Ev guherîn di berfirehbûna bi frekansê de rêzika rêzika RC dike ku wekî fîlterê tevbigere, bi bijîşkî bi bîhnfirehî li binê bendek diyarkirî (bizivirin ).

Digel karûbarên dewletê yên domdar jî, di derheqê bersivên xwe yên berbiçav de dema ku guheztinên nişkê ve di voltajê de têne xwendin, wek mînak dema ku dc.Ev senaryo pêvajoyek veguhastî tête binav kirin, ku veguheztina qonaxê ji yek dewletek domdar a din.Dînamîkên vê pêvajoyê bi giranî bi giranî ve girêdayî ye, ku hukum dike ku çiqas qasê qayîl dibe ku guhartinan bertek nîşan bide.

Di dawiyê de, rêzikên RC yên RC di derheqê serlêdanên DC û AC-ê de, karên desteserkirinê yên ji nîşanên dereng ên ji bo yekkirina anhevkirina hêmanên cûrbecûr ên dorpêçkirinê xizmet dikin.Ev versatility ji navbeynkariya bêhempa di navbera berxwedanê û kapasîteyê de, ku bi hev re bersivê giştî ya dorpêçê destnîşan dikin ku guhartin di voltaja û frekansê de diyar bikin.

Di rêza rêzek RC de, navbeynkar di navbera berxwedanê de (R) û capacitor (C) hem ji bo belavkirina herdû ya heyî û hem jî voltaja bandor dike.Rola seretayî ya berxwedanê ya berxwedanê ye ku hûn rola heyî rêz bikin.Ev têkilî bi qanûna Ohm, ku dewlet tê hejmartin , li ku V voltaja ye û ez niha ye.Bi rastî, berxwedan wekî şûşek tevdigere, kontrola ka çiqas elektrîkê dikare di her wextê diyarkirî de derbas bibe.

Fonksiyona Capacitor hinekî berbiçavtir e ji ber ku ew bi demkî li enerjiya elektrîkê hilîne û piştre ew vedigire nav qamyonê.Voltaja li seranserê capacitor (VC) Bi berdêla xwe ya hilanînê re têkildar e (Q) û bi karanîna formulê tê hesibandin .Ev têkilî bi kapasîteya kapasîteyê digire ku heqê xwe bigire, rasterast bandorê li voltaja ku ew pêşangeh dike.Di dema operasyonê de, dînamîkên barkirinê û belavkirina kapasîteyê ji bo têgihîştina cûrbecûrên RC girîng in.Dema domdar (en.wiktionary.org er), wekî , pîvandin ka çiqas kapasîteya ku bi qasî 63.2% ji voltaja tevahî ya ku ji hêla çavkaniyê ve hatî peyda kirin (V₀).Vê carê destnîşan dike ku meriv çawa dorpêçê bi guhertinên têketinê ve girêdayî ye, bi taybetmendiyên berxwedanê û Capacitor re diqewimin, bi lezgîniya van sererastkirinan dike.

Voltaja li seranserê kapasîteyê di her kêliyê de di dema drav de tê dayîn, wekî ku kapasîteya tijî ye, zêdebûna ne-linear e.Ev tevlîheviyê diyar dike ka rêjeya dravê çawa hêdî dibe sedema ku kapasîteyê bi tevahî kapasîteyê nêzîk dibe.

Berevajî, di dema veqetandinê de, voltaja kapasîteyê li gorî , di wextê xwe de di enerjiya hilanînê de kêmbûnek linear vedigire.Ev pêvajoyek wêneyek zelal a ku enerjiyê çawa ji kapasîteyê vedigere di qefesê de ye.Di serlêdanên AC de, cûdahiya qonaxa di navbera voltaja û niha, φ, krîtîk dibe.Ev cûdahî, wekî tê hesibandin ko ω Frekansa angular temsîl dike, derengiya ku ji hêla capacitorê ve hatî destnîşan dike, ku li ser dema ku di navbera dem û voltaja heyî de diguhere, di navbera pêkhateyan de diguhere.

Bi tevahî, sînorên berxwedanê dike û dema ku kapacitor voltajê hilîne û diherike.Bi hev re, ew taybetmendiyên bersivê yên circuit diyar dikin, yên ku zû zû dikarin berdêl û berdan û guheztinên qonaxê yên ku di senaryoyên heyî yên alternatîf de çêdibin hene.Ev behreya hevbeş di binî de operasyonên bingehîn ên karên rêzikên RC-ê, ku wan di serîlêdanên cuda yên elektronîkî de yekpare dike.

Ji bo fêmkirina behreya series rêzek RC, girîng e ku meriv bi hevsengiyên bingehîn ên ku bersiva xwe di guhartinên di voltaja input de diyar dike dest pê bikin.Texmîn bikin ku me voltaja têketinê ya guhertinê wekî ku wekî nûnertî ye Vin (T), bi voltaja li seranserê berxwedanê wekî nîşankirin VR (T) û li seranserê capacitorê wekî VC (T).Di rêzek rêzê de, eynî niha, Ew) her du berxwedêr û hem jî kapasîteyê diherike.

Li gorî zagona voltaja Kirchhoff-ê (KVL) pêk tîne ku li dora her devera girtî ya ku li dora zeviyê girtî ye, em dibînin ku voltaja input li seranserê berxwedanê û kapasîteyê wekhev e:

Voltaja li seranserê berxwedanê dikare bi karanîna yasaya Ohm were hesibandin:

Ji bo kapasîteyê, vc vvî (t) bi heqê Q (t) ve girêdayî ye, ji hêla:

Ji ber ku niha wekî rêjeya rêjeya dravê tê destnîşankirin, me heye:

Bi cîbicîkirin Q (T) di wekheviyê de ji bo VC (T), û bikaranîna derûdora dravê Ew), em ji bo rêzika rêzika RC-ê wekheviya core core derdixin:

Bêtir şûna Q (T) bi entegrasyonê Ew), em distînin:

Ji bo i (t) niha, fikra guhertina voltaja li seranserê kapasîteyê, em bikar tînin:

Yekkirina van hemî têkiliyan bi me re wekheviya cihêreng dide ku voltaja li seranserê kapasîteyê diyar dike:

Ev wekheviyek cûda ya linear e ku biguheztina dema guhertina voltaja ya li seranserê kapasîteyê ye.Solandina vê tevlîheviyê dihêle ku em bi rastî diyar bikin ka voltaja kapasîteyê çawa derdikeve.Vê têgihiştinê ji bo analîzkirina hembêzkirina hem ji bo barkirinê û hem jî veqetandina cycles ya kapasîteyê ye, û her weha bersiva circê ya ji bo frekansên cihêreng e.Vê nêzîkatiya berbiçav di taybetmendiyên dînamîkî yên qada rêzika rc de nêrînek kûr peyda dike.

Ji bo danasîna rêza rêzika RC, bi hûrgulî li ser danûstendina mirovî û ravekirinek rasterast, hêsan, bila ezmûnên tewra û operasyonên pêngav û tevgerên gav-gav biparêzin:

Di rêza rêzek RC de, berxwedêr û kapasîteyê li Tandem dixebitin da ku pêlika elektrîkê, girîng gava ku bi rûkên alternatîf re mijûl bibe kontrol bikin.Nerazîbûna tevahî ya Circuit, wekî , berxwedana r û reaksiyona kapasîteyê XC bihev dike.Taybetmendiya sereke ya vê setup ev e ku nirxên berbiçav ji bo her du pêkhatan digel guhertinên frekansê cûda dibin.Her ku zêdebûna frekansê, astengiya kapasîteyê kêm dibe, dihêle ku derbasbûna heyî derbas bibe, dema ku berxwedan bi bingehîn domdar bimîne.

Impedance, wekî nîşankirin Z û di Ohms (ω) de tê pîvandin, di destnîşankirina ka meriv çawa cerdevanan bertek nîşan dide.Mîna di rêzikên rêzikên rl de, berxwedanê R û reaksiyona kapasîteya x_C ya RC Circuit formek ku wekî sêgoşeya impedance tê zanîn tê zanîn.Ev sêgoşe ji nêz ve ji sêgoşeya voltajê re têkildar e, û bi pêkanîna Theorema Pythagorean, hûn dikarin li ser pargîdaniya totalê ya dorpêçê hesab bikin.

Dema ku ew serlêdanên pratîkî tê, guhên xwe wekî van prensîban bikar bînin.Headphonesên bilind-impedance, bi gelemperî 200 ohms pirtir in, bi gelemperî bi komputerên sermaseyê, amplifikatorên hêzê, û alavên dengbêj ên pîşeyî têne bikar anîn.Van modelên bilind-impedance bi kapasîteyên hilberîner ên elektronîkên pîşeyî yên pîşeyî re baş dibin.Dema ku van guhên wan bikar tînin, girîng e ku meriv hêdî hêdî biguhezîne da ku ji barkirina navxweyî ya navxweyî dûr bixe, wek mînak coil dengê.

Berevajî, guhertoyên nizm, bi gelemperî li jêr 50 ohms, ji bo amûrên portable mîna lîstikvanên CD, lîstikvanên MD, an lîstikvanên MD-ê tercîh dikin.Van guhên wan hewceyê hêza kêm-kalîteyê didin da ku ji bo bikaranîna mobîl ji wan re îdeal bikin.Lêbelê, ew jî hewce ne ku baldariya baldarî li astên hişmendiyê bikin da ku performansa çêtirîn bicîh bikin û pêşî li zirarê bidin guhên an bihîstinê.

Temamkirina Pîvandin Temamiqas Series RC Circuit dikare elektrîkê bike, ku wekî berevajî ya bêserûber tê hesibandin ().Vê nirxê hem berxwedanê digire (hem jîR) û reaksiyon (X) of the circuit.Berxwedan dijberiya heyî ya bi veguherîna enerjiya elektrîkê ya germkirinê ve diherike, dema ku ji nû ve enerjiyê di demekê de di demekê de diherike.

Dest bi nivîsandina impedance bikin , li ku derê r berxwedan radiweste, X ji bo reaksiyon, û J yekîneya xeyalî ye.Formula y = 1 / (R + jx).Ev operasyon bi hejmarên tevlihev ve girêdayî ye û me dide me .Vir, G behre ye (kapasîteya rûkê ya rastîn a rastîn) û Bicî gumanbar e (şiyana circuit e ku bertek nîşan bide guhertinên di niha de).

Ev hesabkirin ne tenê behreya cirkê ye lê di heman demê de taybetmendiyên bersiva dînamîkî, ji bo analîzên AC AC-yê girîng e.Conducance û gumanbar, bi hev re hatine girtin, destnîşan dikin ka çawa qasê niha derbas dibe û çawa ew hilîne û enerjiyê azad dike.

Endezyaran nirxên pejirandinê bikar tînin da ku sêwirana Circuit zêde bikin, nemaze di serlêdanên du-dravî yên wekî rêzikên frekansa radyoyê de.Rêzkirina pejirandinê di pêşbaziya berbiçavkirinê de, kêmkirina refleksa nîşankirinê, û karanîna karbidestiya veguhastinê dike.

Bi xwendina bersivdayîna pejirandinê, endezyar dikarin performansa dorpêçê di bin şertên cûda de mîna bersiv, aramî, û hişmendiyê binirxînin.Vebijarkek bi oscilloscope û jeneratorê îşaretê re bibin ku pîvana voltaja circuit û niha li frekansên cihêreng bikin.Bi taybetî li ser frekansa qutkirinê ji bo ceribandina pêşbîniyên teorîk û li hember çavdêriyên pratîkî rast bikin.Ji bo Circuits AC, dest pê bikin ku ji bo destnîşankirina reaksiyonê (XC) ya kapasîteyê bi , li ku F frekansa îşaretê ye.Tevgera tevahî berhev bikin û paşê pejirandin .

Cûdahiya qonaxê bikar bînin analîz bikin ji bo têgihîştina nîşana nîşanê.Vekolîn ka ka qada çawa frekansên cûda digire, nemaze behsê di frekansa qutkirinê de , li ku derê cerdevan ji derbasbûna nîşanên astengiyê vedibe.Nirxandina ka çiqas bandor û qonaxa qonaxê bi frekansê cûda dibe, ji bo sêwirandina fîlterên bandorker û pêvajoyên nîşanker girîng e.Nîqaş bikin ka Hilbijartina Frequency, Shiftên Qonaxê, û Hezkirina Signal ji ber taybetmendiyên circuit bandor li serîlêdanên pratîkî yên mîna filtering û tunekirina elektronîkî bandor dike.

Ev nêzîkatî diqewiminên operasyonê di gavên rêvebirî de vediqetîne, dewlemendkirina têgihiştina bikarhênerê bi çavnebariyên pratîkî re di nav kar û analîzkirina rêzikên rêzikên RC de.

Di rêza rêzika RC de, hemî hêman ji ber konfigurasyona seriesên wan heman heyî parve dikin.Ev yeka yekgirtî wekî bingehek ji bo diyardeya me ya fasor, ku ji bo dîtina têkiliya di navbera voltajên cûda û rûkên di qefesê de ye.Ka em vê yekê niha destnîşan bikin ez Wekî ku fonorên referansê, li qada zero li ser diagram de cih girt.Di diagram de, ya heyî ez li rastê rast tê damezirandin, damezrandina xeta referansa zero-derece.Voltaja li seranserê berxwedanê (U_R) Ma di qonaxa heyî de ye ji ber ku berxwedan sedemek guheztina qonaxê nakin.Ji ber vê yekê, U_R wekî vektorê horizontî di heman rê de wekî tê kişandin ez, dirêjkirina ji eslê xwe.

Berevajî vê, voltaja li seranserê kapasîteyê (U_C) Ji ber 70 dereceyan ji ber milkê kapasîteya derengkirina qonaxa heyî vedike.Vê voltajê ji hêla vektorê vertîkal ve tête destnîşankirin, ku ji jor ve dest pê dike U_R vektorayî.Voltaja total U li Circê sumê vektorê ye U Rand U_C.Ev sur bi sêrek rastê bi U_R û U_C wek aliyên cîran û berevajî, bi rêzdarî.Hîpotenuse ya vê sêgoşe, ku ji eslê xwe dirêjtir e U_C vektor, temsîl dike U.

Niha ya sinusoidal bi riya qonaxê ji hêla guneh ve tê dayîn (t), li ku derê ez ampûla herî niha û ω frekansa angular e.Di encamê de, voltaja li seranserê berxwedanê ye , mirîşka rûkalê ya heyî.Voltaja li seranserê kapasîteyê ji hêla tê dayîn , nîşana qonaxa qonaxa -90 ° (an 90 derece li pêşiya niha) nîşan dide.Triangela rast a Phasor diagram vê yekê diyar dike ne tenê di mezinahî de ye lê di têkiliya qonaxê de, bi vektorê voltaja termînalê (U) Sêwrê temam kirin.

Impedance di rêzika rc ya rc de, wekî Z, berxwedanê bihevre dike (R) û bandora reaktîf a kapasîteya di pîvanek yekane de ku bi frekansa îşaretê cûda dibe.Ew wekî matematîkî tête diyar kirin , li ku ω frekansa angular e û C kapasîteyê ye.Vir, R beşa rastîn a impedance, û beşa xeyalî temsîl dike, nîşan dide ka kapasîteyê çawa bandor dike.

Awayê ku diguheze guherînên bi frekansê re pivotal e ji bo karanîna rêzikên rêzikên RC di serlêdanên filterkirinê de.Di frekansên kêmtir de, qonaxa pêşangehek bilindtir nîşan dide, bi bandorker van frekansan asteng dike.Berevajî, li frekansên bilindtir, davêjên impedance, dihêle ku van frekansan bi azadî derbas bibe.Vê behsê ji bo karên mîna karên xwerû yên kêm-frekuence an derbaskirina nîşanên bilind-frekansê, ji bo peywiran derdikevin.

Ji fîlansên nexwazî ​​yên ji bo bersivên nîşanên îşaretê, Circê rêza RC di nav cûrbecûr fonksiyonên elektronîkî de instrumental e.Bi têgihiştina prensîbên bingehîn ên wekî impedance, têkiliyên fasor, û tevgera fasorê ya van qayîran, endezyar û sêwiran ji bo çareserkirina çareseriyên îngîlîzî yên ku di pergalên elektronîkî yên tevlihev de rêve dibin hene.Ezmûna berfireh ya van qaydeyan, ku ji hêla analîzên matematîkî û nûnerên matematîkî ve têne piştgirî kirin, ji bo her kesê ku li ser dînamîkên çirûskê yên elektronîkî girîng e an jî jêhatîbûna pratîkî ya di sêwirana circîsê de zêde dike.

Prensîba RC (berxwedêr-capacitor) Circuit li dora barkirinê û belavkirina capacitorê di nav berxwedanê de vedişêre.Di vê cirkê de, kapasîteya hilanînê û serbestberdana enerjiya elektrîkê têkilî bi berxwedanê, ku rêjeya ku di derheqê wan de kontrol dike an drav dike kontrol dike.

Di qefesa RC de, niha, voltaja li seranserê capacitorê rêve dibe ji ber ku kapasîteyê hewce dike ku berî ku voltaja wê rabe berdêl dest pê bike.Ji ber ku niha di nav kapasîteyê de diherike ku ew heqê wê bide, pezên heyî berî voltaja li seranserê kapasîteyê herî zêde gihaştin.Ev bandor dibe sedema qonaxek qonaxê ku qonaxa heyî qonaxa voltajê digire heya 90 dereceyan, li gorî berteka nîşana inputê ve girêdayî ye.

Di dema barkirinê de ji hêla fonksiyonek ekstronent ve tê guhertin.Gava ku voltajek tê sepandin, voltaja li seranserê Capacitor di destpêkê de zû zû zêde dibe, dûv re hêdî dibe ku ew nêzîkê voltaja peyda dibe.Matematîkî, ev wekî tête diyar kirin , li ku V_C(t) Voltaja li seranserê Capacitor e, v0 voltaja peydakirinê ye, û RC dema domdariyê ye, diyar dike ku çiqas bihayên kapasîteyê zû zû zû ye.Berevajî, di dema betalkirinê de, voltaja li seranserê kapasîteyê bi rengek berbiçav kêm dibe, li dû hevsengiyê .