Electronică – Divizor de tensiune Capacitiv
Circuitele tip divizor de tensiune pot fi construite din componente reactive ( condensatoare ) așa cum foarte ușor pot fi costruite și din rezistoare, nefiind afectate de schimbările de frecvență.
Înainte de a studia divizorul de tensiune capacitiv va trebui să ne aducem aminte despre reactanța capacitivă și efectele acesteia asupra condensatorului la frecvențe diferite.
Abilitatea condensatorului de a se opune sau reacționa împotriva treceri curentului este numită reactanță și fiind vorba de condensator o numim reactanță capacitivă.
Reactanța capacitivă se măsoară în ohm ( \( \Omega \) )ca și rezistența.
Când un condensator descărcat este conectat la o sursă de curent continuu, reactanța condensatorului este inițial foarte mică iar un curent maxim va parcurge condensatorul pentru o perioadă scurtă, deoarece armăturile lui se vor încărca exponențial. După o perioadă de timp egală cu \( 5 \cdot R \cdot C \) , unde \(R \cdot C = \) constanta de timp, armăturile sunt încărcate fiind egale cu sursa de alimentare și nici un curent nu va circula prin condensator. În acest moment reactanța condensatorului este maximă.
Dacă conectăm un condensator la o sursă de tensiune alternativă, armăturile acestuia se vor încărca și descărca continuu deoarece în AC polaritatea sursei se schimbă continuu. Aceasta înseamnă că prin condensator va circula un curent prin și din condensator.
\( X_c = \frac{1}{2\pi \cdot f \cdot C} \), unde
\( X_c \) = reactanta capacitiva ( \(\Omega \) )
\( \pi \) = constanta numerica pi
f = frecventa
C = capacitatea
Consideram figura urmatoare :
\( C_1 \) și \( C_2 \) sunt două condensatoare conectate în serie, sursa este de 10V alternativ. Condensatoarele fiind conectate în serie avem aceiași sarcină Q pe fiecare , doar tensiunea diferă conform \( V = \frac{Q}{C} \).
Căderea de tensiune pe fiecare condensator se calculează astfel :
\( \left.\begin{matrix} \\ C_1=10 \mu F \\C_2=22 \mu F \\U=10V / f=80Hz \end{matrix}\right\} \Rightarrow X_{C_1}=\frac{1}{2 \pi \cdot f \cdot C_1}=\frac{1}{2\pi\cdot 80\cdot 10\mu F}=200\Omega ; X_{C_2}=\frac{1}{2\pi \cdot f \cdot C_2}=90 \Omega \)
Reactanta capacitiva totala este :
\( X_C = X_{C_1} +X_{C_2} \Rightarrow X_C=200 +90 = 290 \Omega \)
Curentul prin circuit este:
\( I = \frac{E}{X_C}=\frac{10V}{290 \Omega}=34,5mA \)
Caderea de tensiune pe fiecare condensator este:
\( V_{C_1} = I \cdot X_{C_1}=34,5mA \cdot 200\Omega =6,9V \)
\( V_{C_2} = I \cdot X_{C_2} = 34,5mA \cdot 90 \Omega = 3,1V \)
Am spus mai sus că divizorul de tensiune capacitiv nu este influențat de frecvență. Pentru a vedea vă rog sa faceți calculele pentru aceleași valori C1, C2 și U dar schimbam valoarea frecvenței f=8kHz.
Divizoarele de tensiune capacitive pot fi folosite doar în curent alternativ sau semnal și sunt utilizate în mai multe aplicații electronice de la oscilatoare Colpitts, filtre la ecrane senzitive la atingere ( touch screen ) și pot fi un înlocuitor ieftin pentru transformatoarele coborâtoare de tensiune utilizate în aplicații electronice ce funcționează la tensiuni mai mici.
Lasă un răspuns