Der Kondensator "schließt nicht kurz", er hat sich durch Speichern von Energie als elektrische Ladung auf eine konstante Spannung aufgeladen, und wenn etwas Externes versucht, die Spannung über dem Kondensator zu ändern, bedeutet dies, dass mehr oder weniger Ladung erforderlich istÄndern Sie die Kondensatorspannung nach oben oder unten, und beim Bewegen von Ladungen fließt Strom.

Kurz gesagt, ein Kondensator möchte die Spannung darüber konstant halten und widersteht Spannungsänderungen, indem er sie mit Strom bekämpft.Spannungsspitzen werden also gedämpft, weil der Kondensator die Energie der Spitze verwendet, um die Ladung zu ändern, und je größer die Kapazität ist, desto weniger kann die Spitze die Kondensatorspannung ändern.

Die grundlegende Natur eines Kondensators ist, dass gespeicherte Ladung = Kapazität x Spannung: - $$ Q = CV $$ span>

Wir wissen auch, dass Strom die Änderungsrate der Ladung mit der Zeit ist. Wenn die Formel in Bezug auf die Zeit differenziert wird, erhalten wir Folgendes: -

$$ I = C \ cdot \ dfrac {dV} {dt} $$ span>

Diese Formel hat zur Folge, dass bei Einspeisung eines Stroms die Klemmenspannung des Kondensators steigt oder fällt, je nachdem, ob der Strom positiv oder negativ ist.

Wenn dieser Strom an einen Widerstand angelegt würde, würde sich die Spannung schrittweise ändern, bei einem Kondensator jedoch ein Hoch- oder Herunterfahren und kein plötzlicher Verlust der Klemmenspannung.

Wenn eine Spannungsrampe an den Kondensator angelegt wird, fließt aus einem anderen Winkel ein konstanter Stromfluss in und aus dem Kondensator.

Keines dieser Szenarien impliziert, dass sich der Kondensator in einen anderen Kurzschluss verwandelt, als zu versuchen, Änderungen seiner Klemmenspannung entgegenzuwirken. Es kann keinen plötzlichen Abfall auf Null Volt geben, da dies einen unendlichen Stromstoß in den Kondensator bedeuten würde.

Stellen Sie sich den Kondensator wie ein Schwungrad vor, das sich mit konstanter Geschwindigkeit dreht. Jede Aktion, die versucht, das Schwungrad zu beschleunigen oder zu verlangsamen, erfordert ein hohes Drehmoment und führt nur zu einem Hoch- oder Herunterfahren der Geschwindigkeit und nicht zu einer plötzlichen Änderung der Geschwindigkeit auf Null.

Der Kondensator wird kein tatsächlicher Kurzschluss.

Wenn wir sagen, dass ein Kondensator bei hohen Frequenzen ein Kurzschluss ist, sprechen wir über die Impedanz eines Kondensators, wenn eine Sinuswellenspannung an ihn angelegt wird. Die Impedanz ist die Spannung geteilt durch den Strom (ähnlich dem Widerstand)

$$ Z_C = \ frac {V} I = \ frac {1} {2 \ pi jfC} $$ span>

Es ist eine imaginäre Zahl, was bedeutet, dass Strom und Spannung phasenverschoben sind. Abgesehen davon ist die Impedanz dem Widerstand sehr ähnlich

Angenommen, Sie haben einen 1uF-Kondensator und eine 10-kHz-Sinuswelle mit 1 V (Effektivwert). Die Mathematik sagt, dass die Impedanz 15,9 imaginäre Ohm beträgt. Daher ist der Strom \ $ \ frac {1V} {15.9 \ Omega} = 0.063A \ $ span>. Berechnen Sie nun den Strom bei 100kHz. Der aktuelle Wert ist \ $ 0.63A \ $ span>. Versuchen Sie es jetzt mit 10 MHz. Der aktuelle Wert ist \ $ 63A \ $ span>. Viel Strom!

Ein echter Kurzschluss würde natürlich unendlich viele Ampere fließen lassen. Wenn wir die Frequenz erhöhen, nähert sich die Impedanz 0 und der Strom der Unendlichkeit. Das bedeutet "Kondensatoren sind wie Kurzschlüsse bei hohen Frequenzen". Ein Hochfrequenzspannungssignal führt dazu, dass ein großer Strom fließt. (Oder äquivalent dazu erzeugt ein Hochfrequenzstromsignal nur eine kleine Spannung)

Was passiert also, wenn Sie ein Signal haben, das aus mehreren Frequenzen besteht? Kondensatoren werden als lineare Elemente bezeichnet, was bedeutet, dass wir jede Frequenz unabhängig analysieren können. Wenn Sie eine Gleichspannung (0 Hz) und eine hochfrequente Rauschspannung haben, erzeugt das Gleichstromsignal keinen Strom durch den Kondensator (die Impedanz ist unendlich), aber die hochfrequente Rauschspannung erzeugt ein großes hochfrequentes Rauschen Strom durch den Kondensator, der die Rauschspannung aufhebt.

Was passiert mit der bereits auf dem Kondensator gespeicherten Ladung, wenn von der Stromquelle oder von einer externen Quelle durch kapazitive Kopplung eine zufällige Rauschspitze in das System eingeführt wird?

Es wird einfacher zu verstehen, wenn Sie das verrauschte Netzteil als DC + AC-Rauschspannungsquelle mit einer Ausgangsimpedanz "Z" modellieren:

Dies macht einen einfachen Spannungsteiler zwischen der Stromversorgungsimpedanz Z und der Kondensatorimpedanz \ $ Z_c = \ frac {1} {2 j \ pi f C} \ $ span>.

Wenn C ein realer Kondensator ist, hat er auch einen gewissen Serienwiderstand (ESR) und Serieninduktivität (ESL).

Wenn wir die Rauschquelle mit einer gewissen Serienimpedanz modellieren, z. B. etwas Drahtinduktivität und -widerstand, und die Kappe ESR und ESL aufweist, ist dies wiederum ein einfacher Spannungsteiler, den Sie mit den üblichen Spannungsteilergleichungen berechnen können (unter Verwendung komplexer Impedanzen). Das obere Diagramm zeigt das Vout / Vin-Verhältnis und das untere Diagramm zeigt die Impedanz des Kondensators (rot) und der Rauschquelle (grün):

Ein idealer Kondensator hat eine unendliche Impedanz bei Gleichstrom und eine Impedanz von Null bei unendlich hoher Frequenz, sodass Sie sagen können, dass er "Gleichstrom blockiert und Wechselstrom kurzschließt". Aber im wirklichen Leben wird seine Impedanz bei "AC" niemals Null sein, da die Frequenz nicht unendlich ist. Es wird \ $ Z_c = \ frac {1} {2 j \ pi f C} \ $ span> plus ESR plus \ $ 2 j \ pi L f \ $ span> Impedanz für seine Induktivität, wodurch die Gesamtimpedanz bei hoher Frequenz ansteigt.

Was passiert mit der bereits im Kondensator gespeicherten Ladung?

Sie können die Spannungswelligkeit an der Kappe mithilfe der Spannungsteilerformel berechnen. Wenn Sie q = Cv kennen, wissen Sie, was mit der Ladung passiert. Es bewegt sich entsprechend dem in der Kappe fließenden Strom.

Der Kondensator wirkt als Kurzschluss für das Rauschen und nicht für das Signal, wodurch der Gesamtsignalwert auf einer konstanten Spannung gehalten wird, die die Absicht der Stromversorgung ist.
Wenn ein Rausch- oder Störsignalsignal an die Versorgung mit der Frequenz \ $ \ omega \ $ span> gekoppelt ist, wird die gesamte Versorgungsspannung zu: $$ v_ {in} (t) = V_O + A_nsin (\ omega t) $$ span> Hier ist \ $ A_n \ $ span> die Interferenzspannungsamplitude.
Nach dem Durchgang durch den Kondensator (unter der Annahme eines ausreichend großen Kondensators) wird: $$ v_ {out} (t) \ ca. V_O + \ frac {A_ {n}} {\ omega CR_ {in}} sin (\ omega t) \ ca. V_O + 0$$ span> für einen großen Entkopplungskondensator, bei dem die 0 der Kurzschluss bei hohen Frequenzen ist.
Hoffe es ist klar.

Kondensatoren und Induktoren, die zum Entkoppeln verwendet werden, werden aus gutem Grund als Filter bezeichnet.

Vergleichen Sie einen Kaffeefilter: Wenn Sie nicht viel zu viel Druck ausüben (dies wäre bei einem Kondensator der Fall, wenn Sie die Nennspannung stark überschreiten!) oder den Filter verrotten und brechen lassen (einige Kondensatoren altern!), wird das Wasser kurzgeschlossen und gelösten Kaffee (AC, tatsächlicher Kaffee) in die Kaffeekanne, ohne dass dies einen Einfluss darauf hat, wie viel Kaffeesatz (DC) durchlaufen wird.

Übrigens, Entkopplungskondensatoren schließen Hochfrequenzrauschen nicht nur kurz - sie liefern es, wenn der dynamische Strombedarf der Last dies erfordert. Ein plötzlicher Strombedarf wird vom Entkopplungskondensator anstelle der Stromversorgung abgenommen (da die längeren Drähte zur Stromversorgung als Induktor wirken), wodurch der HF-Stromfluss eher lokal wird (dies ist der Schlüssel dafür, dass er nicht mit anderen Schaltkreisen in Konflikt gerät) Durcheinander mit der Last selbst (!!) und nicht als Rauschen abgestrahlt!) an die Schaltung, die durch Entkopplung von Kondensator und Last gebildet wird. "Durcheinander mit der Last selbst" tritt auf, wenn die Induktivität der Stromverdrahtung bei plötzlichem Strombedarf einen Spannungsabfall verursacht.