Ladung und Entladung eines Kondensators verstehen

Ich fühle mich an dieser Stelle schlecht. Dies wird mein letzter Beitrag darüber sein, aber ich werde mich klarer und transparenter erklären, damit nicht jeder meine Probleme erraten muss.

Noch nie zuvor so mit einer Schaltung verwechselt worden.

Ich versuche, eine Präzisionsgleichrichterschaltung mit einem Kondensator an ihrer Last / ihrem Ausgang zu analysieren.

Das Endziel ist: Versuchen Sie, den Ausgang der Schaltung vorherzusagen, und sehen Sie sich das Verhalten der Schaltung an, um zu sehen, ob sie weiter verbessert werden muss.

Ich werde diesen Kreislauf Schritt für Schritt und meinen Denkprozess durchgehen, und hoffentlich können Sie mir sagen, wo ich falsch gelaufen bin, und Ihnen zeigen, wo ich feststecke.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

• Wie ich mich dieser Schaltung nähern werde, ist: Annahmen

  1. DC-Analyse, da sich aufgrund der Diode die Topologie oder der Zustand der Schaltung in Abhängigkeit vom Auf- oder Absteigen der Welle ändert.

  2. Gleichgewichtszustand. Ich gehe davon aus, dass der Kondensator erheblich aufgeladen wird

  3. Wir müssen wissen, in welchem ​​Zustand sich die Diode befindet (Durchlassvorspannung oder Sperrvorspannung).

  4. Strom wandert von hohem elektrischem Potential zu niedrigem elektrischem Potential

  Starten der Analyse:

Da wir mit einer Diode arbeiten, würde ich davon ausgehen, dass Sie die Mathematik bei jedem "positiven Zyklus" und "negativen Zyklus" der Welle ausarbeiten müssen.

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Um herauszufinden, ob der Strom positiv aus dem OP-AMP kommt, müssen wir alle fehlenden Spannungen (Vout) finden. Um den Strom der Komponenten zu finden, müssen wir sowieso die fehlenden Spannungen finden.

$$\text{Node "0V"}: \frac{0-5}{2k\Omega} + \frac{0-V_{out}}{2k\Omega} = 0$$

$$\frac{-5}{2k\Omega} - \frac{V_{out}}{2k\Omega} = 0$$

$$\frac{-5}{2k\Omega} = \frac{V_{out}}{2k\Omega}$$

$$V_{out} = -5$$

Schließen Sie alle unsere fehlenden Spannungen ab und fügen Sie diese wieder in den Schaltplan ein.

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

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An dieser Stelle bleibe ich hier hängen

Was ich mir gerade denke: Ich möchte das aktuelle Gesetz anwenden, bei dem In = Iout ist, aber ich habe nur einen Strom, der in einen Knoten fließt, sodass ich den Rest nicht wie gezeigt finden kann

$I_{n} = I_{out}$

$2.5\text{ mA} + ??? = ???$

und ich weiß nicht, wie ich den Rest des Stroms erhalten soll. Wenn ich wüsste, wie ich zumindest den Strom aus dem Kondensator herausholen kann, könnte ich den Strom des Operationsverstärkers herausfinden, indem ich ihn in die obige Gleichung einfüge.

Die Sache ist, ich sagte, nehmen Sie einen stationären Zustand an, also denke ich, dass ich den Kondensator kurzschließen kann, aber ein weiteres Problem ist, dass es mir nicht sagt, ob der Kondensator sie lädt oder entlädt.

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^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Gleiche Strategie hier, Spannung finden, jedoch ändert sich diesmal die Topologie der Schaltung, da der Operationsverstärker nicht mehr über Feedback verbunden ist. Daher können wir davon ausgehen, dass dies nur eine einfache RC-Schaltung (vereinfacht) ist.

$H(s) = \dfrac{1}{0.0004*s+1}$

Wir nehmen die$\lim_\limits{s\to0}$wir bekommen:$H(0) = 5$

Wiedereinsetzen in den Schaltplan:

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Sieht so aus, als hätte unsere Diodenannahme funktioniert, wenn also die Sinuswelle ansteigt (0-90 Grad), befindet sich die Diode in RB

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An dieser Stelle bleibe ich hier hängen

Was ich mir gerade denke: Ich weiß immer noch nicht, ob sich der Kondensator in einem Lade- oder Entladezustand befindet.

Wenn ich raten würde, ist der Kondensator nur kurz und durch den Strom fließt kein Strom, aber dies ist alles auf die Annahme eines stationären Zustands zurückzuführen. Ich habe erneut das Problem, wenn ich nicht weiß, ob der Kondensator während des Anstiegs der Sinuswelle während des Zeitraums (0-90 Grad) geladen oder entladen wird.

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^{Simulieren Sie diese Schaltung}

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An dieser Stelle bleibe ich hier hängen

Was ich mir gerade denke: Ich möchte das aktuelle Gesetz anwenden, bei dem In = Iout ist, aber ich habe nur einen Strom, der in einen Knoten fließt, sodass ich den Rest nicht wie gezeigt finden kann

$I_n = I_{out}$

$2.5\text{ mA} + ??? = ???$

und ich weiß nicht, wie ich den Rest des Stroms erhalten soll. Wenn ich wüsste, wie ich zumindest den Strom aus dem Kondensator herausholen kann, könnte ich den Strom des Operationsverstärkers herausfinden, indem ich ihn in die obige Gleichung einfüge.

Die Sache ist, ich sagte, nehmen Sie einen stationären Zustand an, also denke ich, dass ich den Kondensator kurzschließen kann, aber ein weiteres Problem ist, dass es mir nicht sagt, ob der Kondensator sie lädt oder entlädt.

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^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Das Gleiche gilt für das Finden aller Spannungen, aber dieses Mal werden alle Spannungen aufgrund der vorherigen ansteigenden Welle gefunden, die den Kondensator auflädt. Anwenden auf den Schaltplan.

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

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Was ich mir gerade denke: Das ist das einzige, was Sinn macht, da ich denke, dass der Kondensator jetzt wie eine Spannungsquelle wirkt, also ist es offensichtlich, dass der Strom aus dem Kondensator fließt und sich entlädt. Ich bin jedoch verwirrt über die Annahme, dass die Diode nicht immer für alle offen wäre$V_{out} > 0$Die? und Eingabe > 0?

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Das ist lang genug und erklärt hoffentlich meine Punkte, ich werde nicht auf die negativen Zyklen eingehen, da es hoffentlich dasselbe ist wie das Positive. Tut mir leid, wenn ich gegen Ende chaotischer geworden bin, es ist ziemlich spät geworden, dies zu schreiben.