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电容专题:电容直流充电 及其隔直通交原理(电容等效一个电池)

不愿透露姓名的局内人 2023-04-02 原文

电容直流充、放电

绘制里一个如下的电容充放电电路
充电开关闭合,放电开关断开,对电容进行充电
充电 时间控制开关设置如下 (非周期信号

充电开关断开,放电开关闭合,电容放电
放电 时间控制开关设置如下 (非周期信号

充放电过程电容上的电压、电流随时间变化的曲线如下图所示:
时间常数:τ =RC


可以看到:充电过程和放电过程电阻R1上都有电流流过,只不过方向相反。
充电完成后,电容两端电压为5V, 直流电源电压也为5V,形成了等电位点,中间不再有电流流动。此时可以把充了电的电容理解为一个电池,如下图所示,两边等电位,电阻上无电流。说明电容具有隔开直流电流的作用,即电容器具有隔直的作用

电容交流充、放电

搭建一下电路

正半轴充电过程:
负半轴充电过程:

仿真结果:

隔直通交原理

结合以上两个仿真案例我们来看下
1、现实中 直流电源一旦打开,在很短的时间内电压就维持住了,且保持不变,这时就是给电容充电,电阻上有电流流过,而后电容充满电,电容和直流电源形成等电位,不在有电流流过,
2、由于交流电的电流方向会周期性的发生变化(类似于直流电的一个充放电周期),就使得电容不断的处于充电、放电,在外界看来就像是电流流过了电容,所以理解电容可以允许交流电通过,而隔绝直流电。

我们来做这样一个仿真:

信号源 :50Hz 幅值:2.5V 直流偏置:2.5V

测量下电容上的直流分量

理解电容隔直通交的原理可以把电容等效为一个电池,这个电池的电量就是信号的直流分量

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