Почему в генераторе нужен конденсатор?

Question

[Ingernirated]

Братцы, ей богу, посоветуй хорошую статью или книгу про конденсаторы, пока я вены себе не начал резать, вообще потерялся в смысле их назначения.
Вот конденсатор, подключенный к постоянному плюсу, один раз заряжается и всё, ток он больше не проводит, так?
Так каким образом он здесь что-то делает?
В других схемах тоже замечал, что их парой пихают много не смотря на то, что в тех местах цепь всегда замкнута без намёка на размыкание.(Особенно популярно в начале схемы сразу между выводом плюса и минуса, зачем?)

Comments

[nirvimel]

Особенно популярно в начале схемы сразу между выводом плюса и минуса, зачем?

Сглаживающий фильтр питания.

[Ingernirated]

nirvimel: на каком основании он сгладит?
типа, не резкая подача тока из-за того, что заряжается конденсатор в первый момент замыкания цепи и напряжение плавно достигает напряжения питания?

[nirvimel]

Ingernirated: На том же основании, на котором он используется в НЧ-фильтах - чтобы проглатывать ВЧ.
А в цепях питания он проглатывает любые биения/пульсации/шумы питающего напряжения и собственные (исходящие от самой схемы).

[Ingernirated]

nirvimel: за счёт чего он всё это делает?

[nirvimel]

Ingernirated: За счет собственной емкости, которая наполняется на пиках (и срезает их) и сбрасывается обратно на спадах сигнала (и заполняет их). Сигналом могут являться и шумы в цепи питания.

[Виктор]

nirvimel: Можно то же самое объяснение сформулировать и по-другому: сопротивление конденсатора прохождению переменного тока тем меньше, чем выше частота. Значит, для ВЧ-токов конденсатор представляет собой почти короткое замыкание, и эти токи замыкаются через него, не воздействуя на питаемые устройства. Это так называемый частотно-временной дуализм.
Заодно обращаю внимание почтеннейшей публики на такой факт: аккумулятор, параллельный линии питания, представляет собою эквивалент очень большой ёмкости, наверное, в несколько фарад, поскольку его внутреннее сопротивление - малые доли ома вплоть до нулевых частот.

[Ingernirated]

nehrung: т.е. например, компьютер, 16 вольт, параллельно подключенный конденсатор сразу же после плюса на плате, если напряжение скаканёт до 20 вольт, он не даст это резко сделать, а из-за необходимости зарядки сгладит это успев всего зарядится(например до 17.5 вольт), а после скачка, когда питание снова будет 16, разрядится до 16?

[Виктор]

Ingernirated: Такая трактовка слишком прямолинейна, там ведь ещё и стабилизация напряжения идёт, которая никогда не даст напряжению дорасти не только до 20 вольт, но и до 16, поскольку на этой линии питания поддерживается 12 вольт. Но если вас интересует именно временнОе представление, то можно объяснить так: колебания напряжения на линии питания происходят с самыми разными скоростями, стабилизатор пытается справиться лишь с самыми медленными из них (равносильными частотам в сотни герц и килогерцы), поскольку его быстродействие в компенсации изменений не так уж велико. Но от работы процессора и прочей электроники в линиях питания текут и токи с частотами вплоть до гигагерц, с которыми никакой стабилизатор не справится. Вот эти колебания и глушат конденсаторы, подключённые параллельно питающим проводам. Мало того, у таких скоростных возмущений начинает играть роль и их скорость распространения вдоль провода - подавив их конденсатором в одном месте линии, мы можем обнаружить, что чем дальше от него, тем меньше они подавлены - это происходит из-за индуктивности проводов. Поэтому такие конденсаторы полагается расставлять вдоль всей длины линии питания.

[Ingernirated]

nehrung: т.е. постоянный ток не такой уж и стабильный(вроде "постоянный ток и постоянный, что с ним случится, он же не переменный, а безобидный и фиксированный") и даже батарейка на 4 вольта способна попортить жизнь плате?
а как определяется необходимость местоположения конденсаторов после основного(первого) стабилизирующего?

[Виктор]

Ingernirated:

постоянный ток не такой уж и стабильный

Ну конечно! Прикиньте, какое напряжение у этой вашей батарейки, сразу после покупки, а какое - перед её выбрасыванием. Это долговременное изменение. А теперь сравните, какое напряжение у неё вхолостую, какое - при подключении одной лампочки, и какое - при подключении ещё нескольких, с нарастающим количеством. Это изменение наступает уже быстрее. Ещё быстрее - на более подвижных нагрузках: подсоедините к батарейке электромоторчик с коллектором, и при каждом переключении щётки на следующую пластину коллектора напряжение будет чуток проседать. Вольметром вы такое изменение не увидите, для этого есть осциллоскоп. Можно придумать модель и для более быстрых изменений.
Долговременные изменения компенсируются стабилизатором напряжения. Более быстрые можно пригасить и конденсатором, забирающим заряд в пиках и отдающим его в паузах. Фактически, стабилизатор напряжения - это такой "конденсатор бесконечно большой ёмкости". Выше я уже упоминал в этом смысле про аккумулятор, подключённый к линии питания.

[Виктор]

Ingernirated:

а как определяется необходимость местоположения конденсаторов после основного(первого) стабилизирующего?

Исключительно эффективностью подавления того, что надо подавить. Вот возьмём этот ваш выпрямитель на борту автомобиля или мотоцикла. Там достаточно подключить один конденсатор ёмкостью несколько сотен или тысяч микрофарад, чтобы подавить пульсации переменного напряжения, возникающие с частотой оборотов генератора. Но если мы питаем процессор, работающий на частоте в несколько гигагерц, то одним конденсатором не обойтись: из-за индуктивности проводов при удалении от этого конденсатора высокочастотные вариации напряжения появятся снова. Поэтому зачастую конденсаторы для подавления ВЧ-помех ставят через каждые несколько сантиметров - правда, гораздо меньшей ёмкости (по несколько мкф).

[Ingernirated]

nehrung: шумы, о которых сейчас идёт речь, в цифровой фотографии, когда речь заходит о качестве снимка, всё эти же самые шумы делают снимок хуже(их наличие)?

[Виктор]

Ingernirated: Нет, это совсем из другой оперы: не надо путать шумы, сопровождающие полезный сигнал и ухудшающие его качество, и шумы, висящие на линии питания. Первые надо фильтровать с использованием сложных алгоритмов из теории информации (если мешают), вторые зачастую вообще не мешают, пока не превысят порога срабатывания электронной логики (а этот порог - половина напряжения питания). Соприкасаются они, пожалуй, только при усилении очень слабых сигналов: чтобы усилитель не добавлял собственных шумов в слабый усиливаемый им сигнал, приходится перекрывать все источники внутренних шумов - в том числе и те, что проникают в канал усиления по линиям питания. Но там не только конденсаторы, конечно.

[Ingernirated]

nehrung: а если убрать конденсатор из цепи с генератором, мы на выходе получим плавающее напряжение от, например 13.5 вольт до 14.5 вместо стабильных 14? Но разве это может как-то пагубно повлиять на аккумулятор, лампочки, магнитолу и прочие приборы в машине?

[Виктор]

Ingernirated: Не совсем. Если убрать конденсатор и аккумулятор, оставив питание только от выпрямителя, то на потребители электроэнергии будет подано напряжение как на нижнем графике - результат суммирования трёх синусоид, прошедших через выпрямитель:

Не очень гладко, не так ли? Пульсации достигают 10...15%. Поэтому ставят конденсатор, сглаживающий их. Сглаживание тем лучше, чем больше его ёмкость. Ещё лучше будет сглаживание, если вернуть на своё место не только конденсатор, но и аккумулятор - я уже не раз упоминал тут, что он эквивалентен конденсатору очень большой ёмкости (когда исправен и заряжен, естественно).
Кстати, с исправным аккумулятором конденсатор, получается, не очень-то нужен.
Насчёт "повлиять на потребители" при питании с сильными пульсациями - в смысле неисправности можно не беспокоиться, 15-процентные пульсации ничего не сломают, а вот звук от такой магнитолы будет отвратный, с сильной помехой низкой частоты, зависящей от оборотов мотора.

[Ingernirated]

nehrung: спасибо вам, огромное!!

Answer 1

[Армянское Радио]

Конденсатор. Пособие для дошкольных образовательны...