Um capacitor é um filtro passa-alto ou um filtro passa-banda?

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Isso está me incomodando há um tempo ... Um único capacitor se comporta por si só como um filtro passa-alto ou um filtro passa-banda?

Em um aparelho de rádio de cristal, você usa um único capacitor como elemento de sintonia para selecionar qual frequência de rádio o rádio receberá. Isso implica fortemente que um capacitor é um filtro passa-banda.

Mas, lendo a Wikipedia, sugere-se que um capacitor seja realmente um filtro passa-alto de 1 pólo.

Bem, obviamente, não podem ser os dois. Então qual é?

(Pontos de bônus para quem pode apontar para uma curva de resposta de frequência real.)

capacitor filter MathematicsOrchid
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Eu acho que nos aparelhos de rádio de cristal você sintoniza o capacitor de um tanque LC, o capacitor não é o único elemento.
Samuel
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Seria um passe baixo se você acoplasse seu sinal ao terra com o capacitor; seria um passe alto se o capacitor estivesse em série com o sinal. Então, eu acho que com uma combinação dos dois eu imagino que você seria capaz de criar um filtro passa-banda.
Nick Williams
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Um capacitor ideal com um condutor como entrada e outro como saída é um filtro passa-alto, pois sua impedância é . Em ω = 0, a impedância é ∞ (ie circuito aberto = ganho de 0). Como ω → ∞ a impedância vai para 0 (ou seja, curto-circuito = ganho de 1). Mas capacitores reais não têm essa resposta de frequência ideal por causa de parasitas . ZC=1/(jωC)ω=0 0∞ω→∞
Null
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Por si só, um capacitor não faz nada. Como parte de um circuito (ou seja, com outros componentes), ele pode fazer parte de um filtro passa-baixo, um filtro passa-alto, um filtro de entalhe, um filtro passa-banda ou qualquer outra coisa, dependendo do restante do circuito.
Pete Becker
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Embora relevante apenas para questões substancialmente diferentes que possam compartilhar seu título, a indutância de um capacitor prático lhe dá uma frequência auto-ressonante.
Chris Stratton

Respostas:

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Um capacitor por si só não é um filtro, nem passa alto, passa baixo, nem nada mais.

Um capacitor pode ser usado como parte de um filtro passa-alto, passa-baixo ou passa-banda, dependendo de como está conectado a outras partes . Por exemplo, um capacitor com um resistor pode ser um filtro passa-alto:

ou um filtro passa-baixo:

Juntamente com um indutor e alguma impedância adicional (representada pelo resistor), ele pode ser um filtro passa-banda:

Ou um filtro de rejeição de banda:

Um rádio de cristal funciona como o filtro de passagem de banda esquerdo. C1 e L1 formam um tanque ressonante que possui alta impedância na frequência ressonante e baixa impedância em outras frequências. Mesmo isso por si só não é um filtro, uma vez que apenas uma impedância variável não é um filtro. É a mudança de impedância que trabalha contra alguma outra impedância que forma um divisor de tensão que faz um filtro. No exemplo acima, R1 é essa outra impedância. Em um rádio de cristal, é a impedância do sinal acoplado a L1 magneticamente pela bobina da antena. Nesse caso, a bobina da antena é o primário de um transformador e L1 é o secundário, que ressoa em uma frequência específica, dependendo do valor em que C1 está sintonizado.

Adicionado sobre o rádio de cristal:

Vejo pelos comentários que há alguma confusão sobre como o capacitor em um rádio de cristal funciona e como esse rádio é sintonizado. Existem diferentes maneiras de criar um rádio de cristal, mas continuarei com a configuração muito comum que você pode encontrar em toda a Web, e isso é implementado pela maioria dos kits de rádio de cristal:

O indutor é uma bobina única, geralmente com fio magnético enrolado em algo como um rolo de papel higiênico. A bobina é essencialmente um transformador. O primário do transformador é a seção esquerda entre a antena e a torneira. Como a torneira está aterrada, não há fluxo direto de corrente entre as duas seções da bobina. A tensão é induzida na parte direita da bobina por ação do transformador. A única maneira de o sinal passar da parte esquerda da bobina (o primário do transformador) para a parte direita (o secundário do transformador), é pelo acoplamento magnético entre as duas partes da bobina.

O transformador cria uma tensão mais alta na extremidade direita, embora com uma impedância mais alta. As antenas típicas têm impedância na faixa de 50 a 300 Ω, enquanto o rádio cristal destina-se a fones de ouvido antigos, com impedância de alguns k few. A voltagem mais alta com uma impedância mais alta corresponde melhor aos fones de ouvido e permite que a energia muito limitada da antena seja usada com mais eficiência.

A indutância da bobina, juntamente com a capacitância, formam um circuito de tanque Q alto. O rádio pega uma estação quando o capacitor é ajustado para que o tanque ressoe na frequência portadora da estação. Devido à impedância finita da antena que aciona o tanque, como pode ser visto através do transformador, e à impedância dos fones de ouvido que carregam a saída, o capacitor e a bobina formam um filtro de passagem de banda estreita.

Olin Lathrop
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I clicou sobre este como a resposta, mas eu queria acrescentar o seguinte link, como algo que o consulente pode querer olhar para ajudar a compreender circuitos analógicos passivos: falstad.com/circuit
Jotorious
Em resumo, então, é a combinação de um capacitor e um indutor que o faz passar em banda, em vez de apenas passar alto. Isso responde à minha pergunta literal - mas, ao mesmo tempo, parece que há algo drasticamente errado no meu entendimento dessas coisas. Vou tentar identificar onde estou indo errado, e fazer uma pergunta separada ...
MathematicalOrchid
No exemplo que você deu, há pouco ou nenhum acoplamento indutivo mútuo entre a antena [de fio longo] e a bobina do tanque, portanto, qualquer ação do transformador entre a antena e a bobina do tanque será trivial. Na realidade, dependendo do comprimento da antena e do comprimento de onda do RF que ela intercepta, parecerá uma fonte de tensão conectada em série ao tanque por meio de uma impedância que é resistiva, capacitiva ou indutiva.
EM Fields
@ EMFi: revirei sua edição por razões que discutimos antes. Corrigi o erro no "resistor", mas "filtro de rejeição de banda" faz mais sentido do que "filtro de rejeição de banda". Quanto ao rádio de cristal, a versão típica possui uma bobina enrolada em um tubo de papel com uma torneira próxima a uma extremidade. A antena está conectada ao final próximo à torneira e a torneira ao terra. A bobina ressonante é da torneira até a outra extremidade. A única maneira de o RF chegar à bobina ressonante é através do acoplamento do transformador entre as duas partes da bobina.
precisa saber é o seguinte
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@ Doombot: Eu deliberadamente fiquei longe de tais questões. O OP tem confusão suficiente apenas para entender como funcionam os capacitores ideais que eu senti que não é hora de introduzir as características não ideais dos componentes reais. Estou de acordo com você que esses efeitos são reais, mas que são tópicos muito avançados para esta pergunta.
Olin Lathrop
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Um capacitor sozinho não é geralmente um filtro.

Pode formar um filtro passa-alto ou passa-baixo, em conjunto com um resistor, ou pode formar um desses filtros ou um filtro passa-banda, em conjunto com um indutor.

No conjunto de cristais, se o seu esquema esquemático for antigo o suficiente, talvez não haja indutor visível e nenhuma boa explicação para o fato de o capacitor funcionar como um elemento de ajuste.

Aqui, o fato que falta é que a própria antena estava agindo como indutor, e as explicações podem não deixar isso claro, porque pode não ter sido bem compreendido pelos escritores antes de meados da década de 1920.

Brian Drummond
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