Laden und Entladen von Kondensatoren

Ich habe diese Schaltung in TINA-TI simuliert. Ich konnte jedoch die Ausgangswellenform für die negative Hälfte des Zyklus nicht verstehen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wellenform: Grün – Spannung über C2 (10 u-Kappe) Braun – Spannung über C1 (1 u-Kappe) Gelb – die Eingangsrechteckwelle

Für die erste Hälfte bei t = 0 werden beide Kondensatoren sofort aufgeladen. Natürlich lädt sich der Kondensator mit höherer Kapazität im Vergleich zum kleineren Kondensator auf eine niedrigere Spannung auf.

Für t > 0 beginnt sich C1 über den Widerstand R1 zu entladen, was bedeutet, dass C2 mit dem Laden beginnen muss, um eine Gesamtspannung von 1 V am Eingangsanschluss aufrechtzuerhalten.

In der negativen Hälfte des Zyklus bleibt die Spannung für C2 jedoch positiv und für C1 fällt sie auf weniger als -1 Volt ab. Warum ist die Spannung von C2 nicht negativ (ähnlich wie bei C1)? Warum ist die Spannung an C1 nicht größer als –1 Volt und an C2 <0, sodass VC1 + VC2 = –1 Volt?

VC1 + VC2 ist tatsächlich -1 Volt während der gesamten negativen Hälfte des Zyklus, wie in Ihrem Diagramm angezeigt. Zu Beginn des Zyklus sind beispielsweise ca. +0,5 V + -1,5 V -1 V.
Das weiß ich. Aber meine Frage ist, warum ist die Spannung an C2 nicht negativ?

Antworten (1)

Eine Möglichkeit, den Übergang der Spannungsquelle zu modellieren, ist:

Δ v C 1 + Δ v C 2 = 2 v , ist die kombinierte Änderung von C1 und C2 eine Schwingung von -2 V.

Zusammen mit, Δ Q denn sowohl C1 als auch C2 sind gleich. Dies liegt an der Ladungs- oder Stromerhaltung. Obwohl der Übergang augenblicklich erfolgt, wird die Stromspitze unendlich, was als Deltafunktion angesehen werden kann. Außerdem bleibt keine Zeit für Ladung oder Strom, um durch den Widerstand zu fließen.

Q = C v , Deshalb Δ Q = C 1 × Δ v C 1 , ähnlich für C2.

C 1 × Δ v C 1 = C 2 × Δ v C 2 , daher ist die Spannungsänderung über dem Kondensator umgekehrt proportional zu seiner Kapazität.

Für die Schaltung, bei der C2 das 10-fache von C1 ist, Δ v C 1 ist also das 10-fache von Δ v C 2 . Und es ist einfach genug, die obere und untere Gleichung zu kombinieren, um beide zu lösen Δ v .

Nun, wenn Sie das kleine anwenden Δ v C 2 Zu v C 2 (was im Diagramm kurz vor dem ersten Übergang etwa 0,6 V entspricht), ist es nicht nahe genug, um es beim Übergang negativ zu machen.