Выпрямление напряжения. Что я делаю не так?

Question

[Merzley]

Доброго времени суток. По ходу обучения схемотехники дошел до вопроса выпрямления напряжения. В теории, вроде бы, все понятно. Диодным мостом отрицательные значения напряжения превращаем в положительные и конденсатором все это дело выпрямляем. В Multisim набросал схему, и был немного сбит с толку тем, что кривая напряжения более или менее начинает приближаться к прямой с конденсатором емкостью больше 300mF. Начал подробнее разбираться и наткнулся на вот эту статью. Конденсатор используется на три порядка меньшей емкости. Помогите, пожалуйста, разобраться с тем, что и где я не правильно понимаю. Вот та самая схема из Multisim с конденсатором "всего" 5mF:


UPD: Уточню, что в статье, которую я упомянул, используется конденсатор 300uF, а в моделировании в Multisim у меня кривая сглаживается пр емкости более 300000uF. На схеме из скриншота стоит конденсатор в 5000uF, что в 6 раз больше, чем в статье, а сглаживания не наблюдается даже и близко.

Answer 1

[pi314]

А что конкретно смущает? Все правильно: чем больше емкость конденсатора, тем лучше он сглаживает пульсирующее напряжение, превращая его в "почти постоянное".
В статье вх. сопротивление осцилографа достаточно велико, и емкости 300мкФ достаточно, чтоб этим "почти" можно было пренебречь. Было бы оно меньше, могла бы понадобится бОльшая емкость, чтоб получить ту же самую "прямую".

UPD: https://www.youtube.com/watch?v=ARmNQrwgG0A

Comments

[Merzley]

Видимо, я немножко перемудрил со значениями "микро" и "милли". Добавил в статью еще пояснения вопроса.

[pi314]

Merzley: Каково сопротивление осцилографа? Емкость, необходимая для сглаживания до приемлемого уровня, зависит от сопротивления нагрузки. Чем оно меньше, тем бОльшая емкость нужна, чтоб напряжение оставалось "постоянным".

[Merzley]

Вроде, пишет 2 ГОм.

[pi314]

Merzley: Хорошо... а какова тогда в Мультисиме амплитуда пульсации при емкости 300мкФ (не пиков, а именно от пика до спада)?

[pi314]

Merzley: И, да... конденсатор полярный ивключен правильно?

[Merzley]

pi314: Без конденсатора: макс 13V, мин 0V. Емкость 300uF: макс 13V, мин 97mV. Емкость 5000uF: макс 12.8V, мин 8V.

И, да... конденсатор полярный и включен правильно?

Конденсатор? Полярный? Я где-то чего-то не знаю?

[pi314]

Merzley: Кхе-кхе... в простонародье "электролитом" называется, ибо с оксидным диэлектриком. Плюсик еще на схеме имеет. Если этот плюсик не туда включить, взрывается, или выстреливает в глаз :) для этой схемы как раз такой и нужен.

[Merzley]

pi314:

в простонародье "электролитом" называется

Каюсь, не знал, что они полярные. Вы уж сделайте скидку на то, что я только знакомлюсь со схемотехникой :-)

UPD: https://www.youtube.com/watch?v=ARmNQrwgG0A

Спасибо за ссылку. Сделал все в точности, как там, вплоть до тех же самых диодов, но результат почему-то не поменялся. На видео все нормально, как и должно быть в теории, а у меня что-то не так. Но теперь хоть ясно что дело в самой Multisim. Буду копать.

[Merzley]

Вот ведь и как я после этого смею программистом называться? Забыл золотое правило: "первым делом перезагрузить". Не знаю, что там у него съехало, но после перезапуска Multisim, вариант из видео заработал. Правда изначальный мой вариант оказался не верным. Землю не туда подключил. Теперь все встало на свои места. Спасибо большое, вы мне очень помогли.

[pi314]

Merzley: Рад был помочь. Да и не расстраивайтесь так. Программист (как и любой специалист), это же не тот, кто уже все знает, а тот, кто всегда учится ;)

Answer 2

[Виктор]

Вы просто пока ещё не в курсе, что важны не абсолютные значения, а соотношения. Например, если задать идеальные элементы (идеальный диод с бесконечно большим обратным сопротивлением, идеальный осциллоскоп с бесконечно большим входным сопротивлением), то окажется, что идеальное сглаживание (т.е. полное отсутствие пульсаций) получается при любой ёмкости конденсатора - просто потому, что он будет заряжаться до пиковых значений и вообще не будет разряжаться.
Если элементы не идеальные - значит, конденсатор не только заряжается, но и разряжается. Тогда у конденсатора ёмкостью 10 микрофарад, нагруженного на резистор сопротивлением 10 килоом, пульсации будут точно такие же, как у конденсатора ёмкостью 100 микрофарад, нагруженного на резистор 1 килоом, и такие же, как у конденсатора 1000 микрофарад с резистором 0,1 килоом. Это называется "постоянная времени" - произведение ёмкости конденсатора и сопротивления резистора, одинаковое для всех этих перечисленных вариантов. Если хотим уменьшить пульсации, надо увеличивать эту "постоянную", неважно каким способом - увеличением ёмкости, сопротивления, или того и другого.

Answer 3

[microphone]

Цитата из вашей статьи

Берем наш третий кондер. Его емкость 330 микроФарад. У меня даже LC-метр не сможет ее замерить, так как у меня предел на нем 200 микрофарад.

Comments

[Merzley]

Так то-то и оно, что с 300uF все укладывается в какие-то логические рамки. А в Multisim у меня получается, что требуется конденсатор 300mF (милли, не микро). Я даже не знаю, используются ли где-то вообще конденсаторы с такой огромной емкостью

[microphone]

а если лампочку в цепь добавить? в качестве нагрузки?

[Merzley]

Добавил резистор в качестве нагрузки. Резистор в 1 Ом еще больше увеличивает амплитуду кривой. Но уже начиная со 100 Ом все возвращается к тому, что показано на скриншоте. Еще увеличение сопротивления никакого эффекта не дает.

Answer 4

[Moskus]

nehrung и pi314 все правильно сказали. Но из моей практики объяснения людям электроники на пальцах, я знаю, что очень многих в самом начале смущают слова о входном сопротивлении измерительного прибора. Потому я добавлю кое-что для наглядности.
Во-первых, когда вы моделируете или собираете какую-то схему с источником питания, всегда полезно включать в эту схему потребителя этого питания, то есть нагрузку. Резистор, светодиод, еще что-то. Это и безопаснее (в реальной жизни), а то источник можно, практически, закоротить.
Во-вторых, если вы все же не имеете в схеме никакой нагрузки, нагрузкой выступает измерительный прибор. Соответственно, в ситуации со сглаживающим конденсатором, чем больший ток измерительный прибор может через себя пропустить (чем меньше его входное сопротивление), тем быстрее израсходуется заряд, который накоплен в конденсаторе, тем большая емкость нужна для сглаживания.

Comments

[Merzley]

Moskus: Спасибо большое за пояснения. Не могли бы вы еще немножко добавить как раз про термины входное и выходное сопротивление? Входное сопротивление какого-либо участка цепи, на сколько я понимаю, это просто эквивалентное сопротивление. А вот с что из себя представляет выходное сопротивление пока до меня не доходит.

[Moskus]

Merzley: Вот тут вы как раз касаетесь теоретического вопроса, который является фундаментальным для теории электроцепей. Тут играет роль и то, что это за схема (источник тока или нагрузка), и каковы частоты, и каков характер тока (постоянный или переменный). Это весьма обширная тема, из-за того, что полное сопротивление (импеданс) имеет активную и реактивную составляющие. Так что либо двигайтесь к этим вещам постепенно, либо беритесь за фундаментальные книги.

[Merzley]

Moskus: Понятно, спасибо. Не думал, что это на столько серьезная тема. Буду дальше читать умные книжки.