Τι είναι ένα κύκλωμα RC;

Ένα κύκλωμα αντίστασης-πυκνωτή (RC) είναι ένας συνδυασμός αντιστάσεων και πυκνωτών που χρησιμοποιούνται για φίλτρα και κυκλώματα χρονισμού. Σε ένα απλό κύκλωμα RC, υπάρχει μία μόνο αντίσταση και ένας μόνο πυκνωτής. Το κύκλωμα RC χρησιμοποιείται συνήθως ως ηλεκτρικό φίλτρο που είναι ευαίσθητο στη συχνότητα. Για παράδειγμα, ένα χαμηλοπερατό φίλτρο θα περάσει τις χαμηλότερες συχνότητες περισσότερο από άλλες συχνότητες. Στα κυκλώματα χρονισμού, ο χρόνος για την αύξηση της τάσης στον πυκνωτή ενός κυκλώματος RC καθορίζεται από την τιμή της καθαρής αντίστασης και της χωρητικότητας.

Οι αντιστάσεις είναι ηλεκτρικές συσκευές που έχουν γραμμική σχέση μεταξύ της τάσης (V) που τις διασχίζει και του ρεύματος (Ι) που τις διέρχεται. Η αντίσταση είναι στην πραγματικότητα ο λόγος του V/I, που σημαίνει ότι για την ίδια αντίσταση, μια υψηλότερη τάση στην αντίσταση έχει ένα αντίστοιχο υψηλότερο ρεύμα που διέρχεται από την αντίσταση. Εν τω μεταξύ, οι πυκνωτές είναι ηλεκτρικές συσκευές που αποθηκεύουν φορτία.

Όσον αφορά τη φόρτιση (Q) και την τάση (V), η χωρητικότητα είναι ο λόγος Q/V. Αυτό σημαίνει ότι για την ίδια χωρητικότητα, μια υψηλότερη τάση αντιστοιχεί σε υψηλότερη περιεκτικότητα φορτίου. Πρέπει να σημειωθεί ότι το ρεύμα είναι ο ρυθμός μεταφοράς φορτίου σε κουλόμπ ανά δευτερόλεπτο, όπου το κουλόμπ είναι η μονάδα ηλεκτρικού φορτίου.

Το διάγραμμα κυκλώματος RC μπορεί να έχει μια αντίσταση στην είσοδο και έναν πυκνωτή στην έξοδο. Το ρεύμα κυκλώματος όταν εμφανίζεται για πρώτη φορά τάση στην είσοδο εξαρτάται από την αντίσταση. Όταν ο πυκνωτής φορτίζει, το ρεύμα είναι σχεδόν μηδέν. Η εξίσωση κυκλώματος RC ορίζει τη σταθερά χρόνου RC ως το γινόμενο της αντίστασης και της χωρητικότητας. Μια υψηλότερη χρονική σταθερά σημαίνει ότι οι χρόνοι φόρτισης και εκφόρτισης θα είναι μεγαλύτεροι.

Μια γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να δείξει το αποτέλεσμα μιας χαμηλής χρονικής σταθεράς. Η απόκριση του κυκλώματος καθορίζεται από τη σταθερά χρόνου και με μια υψηλή χρονική σταθερά αυξάνονται οι χρόνοι ανόδου και πτώσης της εξόδου του κυκλώματος RC. Για παράδειγμα, όταν η χωρητικότητα είναι μηδέν σε ένα κύκλωμα RC εξόδου πυκνωτή, το τετράγωνο κύμα εισόδου θα εμφανίζεται επίσης στην έξοδο ως σχεδόν η ίδια κυματομορφή. Όταν η χωρητικότητα στην έξοδο αυξάνεται, ο χρόνος φόρτισης του πυκνωτή θα κάνει την έξοδο να μοιάζει περισσότερο με τριγωνική έξοδο. Η πραγματική έξοδος αυτού του κυκλώματος χαμηλής διέλευσης θα αυξηθεί κατά προσέγγιση προς τα πάνω και προς τα κάτω όταν πέσει το τετραγωνικό κύμα.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι κυκλωμάτων φίλτρου RC. Τα φίλτρα είναι κυκλώματα επιλεκτικής συχνότητας που μπορεί να είναι τύπου χαμηλής διέλευσης, υψηλής διέλευσης, ακόμη και band-pass. Το παράλληλο κύκλωμα RC χρησιμοποιείται συνήθως για φίλτρα χαμηλής διέλευσης που εξάγουν ήχο από εξαρτήματα υψηλότερης συχνότητας, όπως φορείς ραδιοσυχνοτήτων. Τα κυκλώματα RC με την αντίσταση στην έξοδο είναι συνήθως τα υψηλοπερατά φίλτρα. Καθώς η συχνότητα μειώνεται, πλησιάζοντας τους μηδέν κύκλους ανά δευτερόλεπτο, η έξοδος του υψηλοπερατού φίλτρου μειώνεται ή σβήνει.