O que significa 'capacitor pulando para cima e para baixo' e que trabalho ele faz?

Enquanto estudava sobre capacitores, me deparei com uma explicação falando sobre "pular para cima e para baixo quando um capacitor separa dois estágios". Eu entendi a partir de vários artigos aqui que os capacitores bloqueiam a CC quando ela está totalmente carregada e que a idéia de 'carregar e descarregar' do capacitor.

' Esta página ' explica
1. Se um capacitor tiver o condutor negativo conectado ao trilho 0v, ele carregará e descarregará
2. Se um capacitor NÃO estiver conectado diretamente ao trilho 0v, ele pulará para cima e para baixo.

e com a figura a seguir, diz

o capacitor cairá e a tensão no fio negativo pode realmente ficar abaixo do trilho de 0V

onde eu perdi totalmente o meu entendimento.

boné de salto http://www.talkingelectronics.com/projects/Capacitor%20-%20How%20A%20Capacitor%20Works/images/Cap-TwoStages-Anim.gif

(consulte '4. Um capacitor separa dois estágios' na ' página vinculada ').

As páginas explicam que

Ao saber quanto um capacitor salta para cima e para baixo, você pode "ver" um circuito funcionando. e aqui minhas perguntas vieram.

1. Não consigo entender a diferença entre 'carregar / descarregar' e 'pular para cima / para baixo'. Eu pensei que, embora não esteja diretamente conectado ao trilho 0V, ainda dependendo da sua tensão de referência, ele pode ser carregado e descarregado. Qual é a diferença nessas duas expressões para compreender seu significado?
2. O que acontece quando o capacitor salta para cima e para baixo?
3. Como posso calcular a quantidade de 'saltos'?

O que o autor está descrevendo nesse circuito é que, se a tensão no lado esquerdo do capacitor mudar repentinamente de nível, a tensão no lado direito mudará na mesma quantidade.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Figura 1. Onda quadrada passada através de um capacitor. (Por favor, desculpe as setas como curvas de descarga RC).

Com o esquema esquemático mostrado acima:

• Inicialmente 'A' é alto e 'B' é de 0 V.
• Quando Q1 liga 'A' é puxado ("pula" na linguagem do autor) para 0 V.
• No momento da troca, a tensão em C1 é V +; portanto, quando 'A' é puxado para baixo, 'B' também é puxado para baixo. ou seja, os dois lados "pulam" juntos, pois nenhum dos lados está aterrado.

No caso de um capacitor de filtro, um lado é geralmente aterrado, para que esse efeito não seja visto.

Acho útil na análise de circuitos pensar na ação do capacitor dessa maneira. Descobri qual é a tensão de estado estacionário no capacitor e o que acontecerá no lado direito quando o lado esquerdo mudar repentinamente de tensão.

Formas de onda de simulação

^{simule este circuito}

Figura 2. Esquema de teste.

Figura 3. 500 Hz, 1 µF, 100 kΩ.

A Figura 3 mostra o que acontece quando o capacitor está alimentando uma carga de alta resistência.

• Na primeira extremidade ascendente da entrada, a saída "salta" com ela. R1 começa a descarregar no lado direito, no entanto, e no final desse meio ciclo, a tensão caiu um pouco.
• Na primeira extremidade descendente, a entrada cai em 1 V e a saída também. Como o ponto de partida é de cerca de +0,9 V, a saída cai para -0,1 V.
• Esse processo continua e, após algum tempo, a forma de onda se estabelece centrada na linha de voltagem zero.

Figura 4. 500 Hz, 1 µF, 1 kΩ.

• Diminuir R1 para 1 kΩ faz com que o efeito seja mais pronunciado à medida que o capacitor descarrega e carrega mais rapidamente. Observe como a forma de onda se estabilizou após alguns ciclos.

Figura 5. 500 Hz, 1 µF, 100 Ω.

• Na Figura 5, R1 foi reduzido para 100 Ω e podemos ver que a forma de onda de saída se tornou muito mais alta. Também podemos ver que ele não atinge mais o nível de +1 V, porque o resistor de carga é muito baixo.

Esta explicação é deliberadamente não matemática e tem como objetivo fornecer uma imagem mental do que realmente está acontecendo. Se você estuda um pouco mais de matemática e descobre onde a corrente está fluindo, deve ter uma boa idéia de como ela funciona.

Simulação

A Linear Technology (fabricante de chips) tem seu simulador LT Spice disponível para download gratuito. Eu recomendo que você tente isso para ajudar no seu aprendizado e compreensão.

Esqueça isso. Ir em frente. O autor desse site parece estar lutando com o que é um capacitor. Ele formou pequenos pontos mentais na tentativa de desmistificar essas coisinhas do capacitador para si mesmo, assim como as pessoas primitivas criaram vários mitos para explicar coisas que também não entendiam. Ele então tenta explicar a besta misteriosa para você usando seus mitos pessoais. Não funciona bem. Como eu disse, esqueça e siga em frente.

Eu acho que sua visão de "pular" está realmente se referindo à tensão do modo comum, como quando usado para transmitir um sinal, que é diferente para ele do que quando usado para suavização da fonte de alimentação. Não fique preso na mitologia pessoal desse cara.

Acho que o autor quer visualizar é o acoplamento de dois nós em um circuito por um capacitor.

Para alterar a tensão através de um capacitor, é necessária uma corrente através do capacitor. Se o capacitor for grande ou a corrente pequena, a mudança de tensão será lenta.

Nesse caso, se a tensão de um dos nós mudar, o capacitor atuará como uma fonte de tensão e a mesma alteração poderá ser vista no segundo nó.

A situação que o autor provavelmente imagina é uma queda repentina da tensão em um terminal do capacitor que pode empurrar o outro abaixo de 0V.

Ainda estou tentando entender os capacitores, mas se meu entendimento não estiver no caminho, talvez eu possa ajudar alguém no mesmo barco.

O acordo básico com os capacitores parece ser: eles trocam corrente por tensão: a corrente pode fluir "através" de um capacitor inicialmente (na verdade, é uma questão de carga coletando em uma placa e afastando a carga da outra placa), mas a corrente cai à medida que a carga se acumula nas placas, e no final você fica com um diferencial de tensão, mas sem corrente. É quando o capacitor está totalmente carregado. Por exemplo, digamos que você tenha um capacitor acoplando dois circuitos, um em um ponto de 5V e outro em um ponto de 2V. Isso significa que, quando o capacitor está totalmente carregado, a carga nas placas do capacitor equivale a uma queda de 3V no capacitor.

Eu acho - eu acho - o salto é sobre isso. Digamos que o primeiro circuito se mova rapidamente de 5V para 10V. A voltagem no capacitor ainda é -3V, então o outro lado do capacitor também aumenta de 2V para 7V, inicialmente pelo menos. Os parâmetros do seu circuito podem fazer com que a carga nas placas flua para dentro ou para fora e altere a tensão no capacitor, de modo que o "salto" de 5V pode ser muito, muito temporário. Talvez funcione que o segundo circuito gradualmente puxa seu lado do capacitor de volta ao nível de 2V, então quando as coisas se acalmam novamente, temos uma queda de tensão de 8V. E então suponho que a tensão no primeiro circuito possa repentinamente cair para 5V, enviando a tensão à direita para -3V até que as coisas se restabeleçam novamente.

Isso soa como um resultado louco, mas você sabe o que explica perfeitamente? O multivibrador astável. Uma das características do multivibrador astável é que, quando o transistor finalmente conduz, ele lança uma grande tensão negativa na base do outro transistor, e a única maneira de entender isso é através do que descrevi acima. Ainda é contra-intuitivo, como todos me dizem, mas estou tentando chegar a um acordo.

Acho útil pensar em um capacitor de acoplamento como uma maneira de isolar estágios, para que o viés (DC) de um estágio não afete o viés (DC) de outro, e como um "curto" para os sinais (AC).
Se o capacitor for realmente curto, deve ser óbvio que, quando um "lado" de um curto muda, o outro "lado" também muda na mesma quantidade. O que isso significa é que, se o lado esquerdo do capacitor "saltar" em + 1v, o lado direito também "saltará" na mesma quantidade (+ 1v). Se o lado esquerdo "cair" em -1v, o lado direito cairá "em -1v.