फ़िल्टर सर्किट में अवरोधक का उपयोग क्यों करें

Question

चूंकि कैपेसिटर और इंडिकेटर्स अपने दम पर फ़िल्टर कर सकते हैं। अलग प्रतिरोधों की आवश्यकता क्यों है? उदाहरण के लिए, आरसी सर्किट में, केवल संधारित्र का उपयोग करना किस तरीके से अलग होगा?

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यदि R शून्य है तो RC स्थिर क्या है? यदि R अनंत है?

— कज़

Answer 1

चूंकि कैपेसिटर और इंडिकेटर्स अपने दम पर फ़िल्टर कर सकते हैं।

निम्नलिखित "फिल्टर" पर विचार करें जिसमें एक संधारित्र शामिल है :

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

ध्यान दें, निरीक्षण द्वारा, संधारित्र की उपस्थिति की परवाह किए बिना , ; कोई फ़िल्टरिंग नहीं हो रही है।$V_{out} = V_{in}$

ऐसा इसलिए है क्योंकि आउटपुट पोर्ट इनपुट पोर्ट के समान है।

अब, एक रोकनेवाला जोड़ें:

^{इस सर्किट का अनुकरण करें}

ध्यान दें कि अब हमारे पास अलग इनपुट और आउटपुट पोर्ट हैं और अब हमारे पास 1 ऑर्डर फ़िल्टर है। हम एक रोकनेवाला के बजाय प्रारंभ में जोड़ सकते हैं और एक 2 क्रम फ़िल्टर बनाया।

$$V_{out}= V_{in}\frac{1}{1+j\omega C_1 R_1}$$

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यद्यपि, यदि संकेत स्रोत (विन) नॉनडियल है, तो यह अपने आउटपुट प्रतिबाधा / आंतरिक प्रतिरोध के कारण संधारित्र की उपस्थिति में वांछित वोल्टेज को बनाए रखने में सक्षम नहीं हो सकता है। उदाहरण के लिए, lm4549b के लिए इस डेटाशीट के पृष्ठ 4 पर विचार करें । एनालॉग आउटपुट सेक्शन के लिए Zout को देखें। कहते हैं कि हम आउटपुट से 16KHz 1Vpp ऑडियो सिग्नल चला रहे हैं। अगर मैं आउटपुट पर एक संधारित्र को जमीन पर रखता हूं, तो क्या यह कहना उचित होगा कि मैंने इस "विन" से आउटपुट ओहेड के 220 ओम के साथ एक आरसी फिल्टर का गठन किया है?

— jjmilburn

@jjmilburn, आप स्पष्ट रूप से नहीं सोच रहे हैं। वोल्टेज इनपुट पोर्ट अवधि के दौरान वोल्टेज है । यदि स्रोत आदर्श है, तो । यदि स्रोत आदर्श नहीं है, अर्थात, यदि स्रोत में कुछ आंतरिक प्रतिबाधा है, तो BUT , हस्तांतरण फ़ंक्शन , है। इसके बजाय, यह परिवर्तित किया गया है। $V_{in}$$V_s$$V_{in} = V_s$$V_{in} \ne V_s$ $\frac{V_{out}}{V_{in}}$$\frac{V_{out}}{V_s}$

— अल्फ्रेड सेंटॉरी

आह हाँ, अच्छा पकड़ और स्पष्टीकरण।

— jjmilburn

Answer 2

अपने दम पर, एक संधारित्र या एक प्रारंभ करनेवाला सिर्फ एक सरल एकल-पोर्ट घटक है। दूसरी ओर, फिल्टर में एक इनपुट और आउटपुट होता है जिसका अर्थ है कि वे दो-पोर्ट डिवाइस हैं।

एक साधारण दो पोर्ट फ़िल्टर पाने के लिए आप विभिन्न फ़िल्टर प्रकार जैसे हाई पास और लो-पास बनाने के लिए रेसिस्टर्स, कैपेसिटर और इंडिकेटर्स के संयोजन का उपयोग कर सकते हैं। प्रत्येक में से एक का उपयोग करके आप बैंड-पास और नॉच फ़िल्टर (बैंड अस्वीकार फ़िल्टर) प्राप्त कर सकते हैं।

एक रोकनेवाला और एक संधारित्र / प्रारंभ करनेवाला का उपयोग करके आप 1 ऑर्डर फ़िल्टर प्राप्त कर सकते हैं। कैपेसिटर और इंडिकेटर्स का उपयोग करके आप 2 डी फिल्टर प्राप्त कर सकते हैं। 2 डी फिल्टर में अधिक स्पष्ट फ़िल्टरिंग विशेषता होती है।

यदि आपके पास एक एकल रोकनेवाला था, तो आप इसे एक एटेन्यूएटर नहीं कह सकते हैं - एक एटेन्यूएटर बनाने के लिए श्रृंखला में दो प्रतिरोधों की आवश्यकता होती है; एक साधारण दो तार घटक एक इनपुट, आउटपुट और एक सामान्य कनेक्शन यानी दो-पोर्ट नेटवर्क के साथ एक अधिक जटिल तीन-तार डिवाइस में बदल जाता है।

Answer 3

नहीं, प्रेरक और कैपेसिटर "अपने दम पर" फ़िल्टर नहीं करते हैं।

उदाहरण के लिए, सिग्नल के साथ श्रृंखला में एक संधारित्र कोई फ़िल्टरिंग नहीं करता है यदि दूसरे छोर पर प्रतिबाधा अनंत है। इसी तरह, एक सिग्नल वोल्टेज के पार एक संधारित्र यदि कोई वोल्टेज फ़िल्टर नहीं करता है तो उस वोल्टेज का प्रतिबाधा शून्य होता है।

एक सर्किट दिखाएं जहां आपको लगता है कि एक संधारित्र अपने आप फ़िल्टर कर रहा है। ध्यान से देखने के बाद, हम कुछ प्रतिबाधा पाएंगे कि यह हाई पास या लो पास फिल्टर बनाने के खिलाफ काम कर रहा है।

एक संधारित्र या प्रारंभ करनेवाला के साथ एक स्पष्ट अवरोधक का उपयोग करना, बजाय इसे आवारा, निहित या आंतरिक प्रतिबाधा के खिलाफ काम करने की अनुमति देता है, चीजों को पूर्वानुमान लगाने में मदद करता है।

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मुझे यकीन नहीं था कि मुझे इसे कड़ाई से सैद्धांतिक रूप से छोड़ देना चाहिए, या यह उल्लेख करना चाहिए कि आपके पास हमेशा फ़िल्टर जैसा प्रभाव होगा क्योंकि वास्तविक दुनिया में हमेशा कुछ आर होगा। ख़ूब कहा है।

— बॉब

@ ओलिन लैंथ्रोप आप प्रतिबाधा भाग को थोड़ा और समझा सकते हैं? क्या मैं इसे श्रृंखला या समानांतर में प्रतिरोध के रूप में सोच सकता हूं?

— 1p2r3k4t

@ 1p2r: प्रतिरोध या तो इंडेक्सर्स या कैपेसिटर के साथ समानांतर या श्रृंखला में हो सकता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि सर्किट में फ़िल्टर कैसे जुड़ा हुआ है और क्या इसे हाई पास या लो पास माना जाता है। हालांकि, यह हाथ लहराते सिर्फ भ्रम को खिला रहा है। एक योजनाबद्ध प्रदर्शन करें ताकि हमारे पास बात करने के लिए कुछ ठोस हो।

— ओलिन लेथ्रोप

@ ओलिन मैं दूसरे पैराग्राफ पर भरोसा कर रहा था, जहां आप दूसरे छोर पर प्रतिबाधा और एक वोल्टेज के प्रतिबाधा का उल्लेख करते हैं।

— 1p2r3k4t

मुझे लगता है कि यह समझने का एक सरल तरीका है कि संधारित्र-केवल फ़िल्टर काम क्यों नहीं कर सकता है पहले यह सोचें कि एक प्रतिरोधक-केवल फ़िल्टर काम क्यों नहीं करेगा: एक अवरोध नेटवर्क में किसी भी गैर-संचालित नोड पर वोल्टेज एक रैखिक कार्य होगा किसी भी संचालित नोड पर वोल्टेज। जैसा कि होता है, कोई भी नेटवर्क जिसमें केवल आदर्श कैप या केवल आदर्श इंडोर होते हैं, उसी तरह काम करेंगे। एक टोपी या प्रारंभ करनेवाला का प्रभावी प्रतिबाधा आवृत्ति के साथ बहुत होगा, लेकिन हर टोपी बिल्कुल उसी तरह से भिन्न होगी, जैसा कि प्रत्येक प्रारंभ करनेवाला करेगा। केवल कैप और इंडिकेटर्स वाले नेटवर्क में ...

— 16

Answer 4

एक बहुत ही सैद्धांतिक अर्थ में, अगर उदाहरण के लिए एक संधारित्र एक फिल्टर के रूप में मौजूद था, तो समय निरंतर , और , समय स्थिर 0 होगा। $R*C$$R = 0$

$R$ समय निरंतर और कोने आवृत्ति / -3dB फिल्टर में बात करता है।

नोट: प्रति एंडी उर्फ ​​के सुझावों / सलाह को संपादित किया गया।

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आवृत्ति जितनी बड़ी होगी संधारित्र के लिए क्षीणन उतना ही कम होता है? लेकिन क्या कैप मूल्य भी क्षीणन को प्रभावित नहीं करता है? क्या केवल क्षमता मान के साथ पैरामीटर सेट करना संभव नहीं होगा?

— 1p2r3k4t

गणित को देखें: एक "संपूर्ण" संधारित्र और प्रारंभ करनेवाला में (जो मौजूद नहीं है, लेकिन मैं यहां सिद्धांत पर बात कर रहा हूं) आर = 0, इसलिए गणित अनंत तक जाता है या 0. कोई सेटिंग नहीं है, क्योंकि आप पहले से ही एक पैरामीटर को 0 पर सेट करें, तो एक बहुत बड़ा C, जब 0 से गुणा किया जाता है, अभी भी 0 है, और 0 से विभाजित होने पर एक बहुत ही छोटा L, अनंत तक जाता है।

— बॉब

@ एक प्रारंभ करनेवाला (एक अवरोधक के साथ या बिना) सभी एसी संकेतों को ब्लॉक नहीं करेगा जब तक कि उसका अधिष्ठापन अनंत नहीं था। इसी तरह, एक संधारित्र सभी एसी संकेतों के लिए एक मरा छोटा नहीं होगा जब तक कि यह अनंत नहीं था।

— एंडी उर्फ

@ और उर्फ, मैं सोचने की कोशिश कर रहा हूं कि एक के माध्यम से, और मुझे यकीन नहीं है कि आप सही हैं। यदि आपने एक आरएल सर्किट की तरह मॉडलिंग की है, और सभी आर = 0 (एक वास्तविक दुनिया प्रारंभ करनेवाला = 0 के आंतरिक प्रतिरोध सहित) मान लिया है, तो भी एक छोटे से अधिष्ठापन सिग्नल स्रोत के अलावा सर्किट पर केवल एक चीज होगी। यह बहुत सैद्धांतिक और एक कोने का मामला है, जिसके बारे में मैंने कॉलेज के बाद से नहीं सोचा था, लेकिन आपको मुझे एक आवृत्ति प्रतिक्रिया समीकरण प्रदान करना होगा जिसमें f = 0 के अलावा कुछ था या आर = 0 के साथ अनंत मुझे समझाने के लिए। 'एम गलत ...

— बॉब

@ प्रारंभ करनेवाला का प्रतिबाधा है। यदि एल = 0.1 एच और डब्ल्यू 1000 है तो प्रतिबाधा 100 ओम है। कैपेसिटर के लिए एक ही तरह का तर्क; प्रतिबाधा$|wL|$$\frac{1}{|wc|}$

— एंडी उर्फ

Answer 5

यदि हम गणित को देखते हैं: और एक sinusoidal इनपुट वोल्टेज मानकर, तो संधारित्र सर्किट में अनुसरण करने वाला वर्तमान be: और इसलिए बराबर होगा:$\ I = \ C \frac {dv}{dt}$
$\ V = A \sin \omega t$
$\ I$$\ I = \ C \frac {d {A \sin \omega t}}{dt}$
$\ I$$\ I = \omega\ C \ * \ A \cos \omega t$

यह अंतिम समीकरण कहता है कि यदि हम संधारित्र सर्किट में वर्तमान को मापेंगे,
तो हम एक sinusoidal प्रवाह देखेंगे जिसमें का एक आयाम होगा जो इनपुट वोल्टेज की आवृत्ति में परिवर्तन के साथ बदलता है, लेकिन आउटपुट वोल्टेज का आयाम हमेशा इनपुट वोल्टेज के समान ही होगा, इनपुट वोल्टेज की आवृत्ति में होने वाले किसी भी बदलाव की परवाह किए बिना।$\omega\ C \ * \ A$

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यह किस प्रश्न का उत्तर है?

— 1p2r3k4t

Answer 6

क्योंकि, बिना किसी प्रतिरोधक के, इस सर्किट का उत्पादन अनंत हो सकता है और संधारित्र पर निर्भर नहीं होता।

इस तरह से इसके बारे में सोचो:

यदि कोई संधारित्र नहीं था, तो और बीच शून्य प्रतिरोध होगा । शून्य प्रतिरोध का मतलब है कि और बीच अनंत धारा प्रवाहित होगी (रीमर्बर कि एक आदर्श वोल्टेज स्रोत है और इसलिए अनंत ऊर्जा के साथ एक सर्किट प्रदान करने की तरह सामान करने में सक्षम है) जिसका अर्थ है कि हमेशा बराबर होगा (क्योंकि एक विद्युत क्षमता उनके बीच नहीं बन सकती है, इलेक्ट्रॉन पूरी तरह से मुक्त होते हैं)।$Vin$$Vout$$Vin$$Vout$$Vin$$Vout$$Vin$

आपका सर्किट इस अनंत धारा के रूप में अनंत ऊर्जा से भरता है और इससे कोई फर्क नहीं पड़ता है कि संधारित्र के साथ क्या होता है (जो किसी भी ऊर्जा को वैसे भी रिसाव नहीं कर सकता जैसा कि वर्तमान संधारित्र से नहीं गुजर सकता है), आपका आउटपुट हमेशा वही होगा जो आप चाहते हैं यह होना (अनंत तक) है जबकि सकारात्मक है। यदि आप रोकनेवाला जोड़ते हैं तो क्या होता है कि आप और और और संधारित्र के "शीर्ष" छोर के बीच एक क्षमता बनाते हैं । वर्तमान में अनंत मात्रा में प्रवाह नहीं हो सकता है और घटनाओं का निम्नलिखित क्रम होता है:$Vin$$Vout$$Vin$$Vout$

संधारित्र "शीर्ष" छोर पर भरना शुरू करता है (याद रखें कि रोकनेवाला के बिना यह तुरंत हुआ होगा, आपको पर वर्तमान के "अंतर-कम" स्रोत प्रदान करता है )।$Vout$

हालांकि यह "शीर्ष" छोर पर भर जाता है, उस अंत में संग्रहीत इलेक्ट्रॉनों को जमीन से "नीचे" अंत में ऊपर इलेक्ट्रॉनों को "खींचना" शुरू हो जाएगा। यह "चाल" ऊर्जा "शीर्ष" अंत से "नीचे" अंत तक जाती है। यह या तो तब तक होता है जब तक कैपेसिटर पूरा नहीं हो जाता है या जब तक संभावित पलट नहीं जाता है, यही कारण है कि फ़िल्टर का विश्लेषण करते समय दोनों आर (वर्तमान की मात्रा जो कैपेसिटर भरता है) और सी (कितना कैपेसिटर पकड़ सकता है) दोनों मायने रखता है।$Vin$

यदि कैपेसिटर पर से पहले पूरी तरह से पलट जाता है (यह तब होता है जब कैपेसिटर "बड़ा" की तुलना में आवृत्ति "धीमी" होती है), तो इसमें कोई और अधिक प्रवाह नहीं होता है और शेष सभी वर्तमान ओर बहते हैं ।$Vin$$Vout$

यदि संधारित्र पूर्ण होने से पहले पर हो जाता है (संधारित्र "बड़ा है" की तुलना में "आवृत्ति" तेज है) तो में सभी वर्तमान प्रवाह वापस आ जाता है क्योंकि अब जमीन से कम क्षमता में है। इस मामले में संधारित्र के "नीचे" छोर में ऊर्जा वापस जमीन पर चली जाती है क्योंकि कैपैक्टर में रखने के लिए "शीर्ष" छोर पर अधिक चार्ज नहीं होता है। इसका मतलब यह है कि ऊर्जा "शीर्ष" से "नीचे" अंत तक स्थानांतरित हो जाती है अब जमीन पर स्थानांतरित हो जाती है (और सभी व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए खो जाती है)।V i n V i $Vin$$Vin$$Vin$