Signalform und AC Kopplung?
Hallo!
Wenn man ein Wechselsignal über einen Koppelkondensator an einen Verstärker anlegt, sagen wir ein Rechtecksignal und die Anzeit ist dreimal so hoch, wie die Auszeit.
Ist dann der Kondensator irgendwann geladen oder spielt die Signalform hier keine Rolle?
Lg
7 Antworten
Ja, im Prinzip ist es so.
Der Kondensator lädt sich auf und entlädt sich wieder.
Signalform: Ein stabiler Endzustand ist nur mit Rechtecksignal möglich (bei Sinus wäre auch die Auf- und Entladungskurve ein Sinus).
Wie weit er sich auf- oder entlädt, hängt von der Frequenz des Signals ab und von der Zeitkonstanten aus Kondensatorkapazität C und dem Schleifenwiderstand R (hier primär der Eingangswiderstand der gesamthaft betrachteten Verstärkerschaltung).
In meinem Bild siehst du eine Frequenz, die in der 3x so langen An-Zeit, den C laden kann, aber in der Aus-Zeit nicht ganz zu entladen vermag.
Du sagtest ja einmal, du würdest einen Spice Simulator verwenden. Wieso simulierst du es nicht und schaust was passiert?
Ich verwende LTSpice, es geht aber mit jedem anderen ...
Man muss etwas unterscheiden, ob man
- eine Eingangssschaltung eines Verstärkers betrachtet
- oder einfach ein RC-Glied.
Ferner
- ob man die Spannung über dem Kondensator betrachtet
- oder die Spannung "am Ausgang" des Kondensators bzw. die Spannung über dem nachfolgenden Element (z.B. Eingangsstufe) und damit eigentlich den Strom durch den Kondensator.
Michis Tipp ist gut, wenn du Simulator hast, versuchs doch damit.
Oder bau das Zeug auf und miss es mit dem KO!
So gesehen ist deine Nachfrage wieder etwas unpräzis gestellt, weil man nicht genau weiss, worauf du hinauswillst.
Bei Verstärkerschaltung:
Da ist der Kondensator bei Ruhe (kein Signal) entladen.
Wenn ein Signal kommt, dann lädt er sich abwechselnd ungefähr symmetrisch mit beiden Polaritäten auf. Das "Entladen" kippt also regelmässig ins Negative, ins umgekehrte Aufladen.
Die Signalformen sind aber identisch.
Aber dadurch fliesst der Strom mal vorwärts, mal rückwärts duch den Kondensator. Und damit wird die Vorspannung am Eingangstransistor des Verstärkers mal nach unten gezogen, mal nach oben gedrück (um den Arbeitspunkt herum).
Im Durchschnitt ist so ein Signal ungefähr symmetrisch, hat also gleich viele pos. und neg. Anteile. Der Kondensator ist also im Durchschnitt entladen. Oder je nach Verstärkertechnik auch halb geladen.
Und um deine Frage vielleicht noch zu beantworten:
Der Rechteckimpuls kommt nie als Rechteckimpuls durch den Kondensator!
Wenn du ihn einschaltest, fliesst der Ladestrom, nur die Spannung über dem Kondensator steigt gemäss meinem Bild!
Der Strom durch den Kondensator und damit der Spannungsimpuls am Verstärkereingang macht's genau spiegelverkehrt (vertikal gespiegelt):
Zuerst ein scharfer Peak nach oben, der langsam runter gegen null geht.
Wenn der Rechteck ausgeschaltet wird, dann umgekehrt:
Zuerst ein scharfer Peak nach unten, der langsam nach oben gegen 0 geht.
Fazit:
- Rechteckimpulse werden "abgeschnitten", der DC-Anteil wirkt nicht dauerhaft auf den Verstärker; je länger, desto "besser"
- Wenn nur ein kurzer Rechteckimpuls kommt (egal ob nach oben oder unten, egal ob Ein oder Ausschaltung), und du gleich mit dem nächsten Signal (in die gleiche Richtung) kommst, dann kann der Verstärker kurz "am Anschlag" sein, "ausser Gefecht", übersteuert und nicht empfänglich für eine normale Verstärkung, weil du den linearen Bereich verlassen hast.
Falsche Frage. Ein Wechselsignal hat keinen Gleichanteil, was legst du also an?
Üblicherweise haben Verstärker aus gutem Grund eine fest "eingebaute" untere Grenzfrequenz.... Damit haben Driften und Offsets, die angelegt werden, keinen Einfluss.
Du konstruierst Dinge, die du auf der anderen Seite ausschließt. Bitte sei konsequent.
Was hat dein Signal mit dem Tastverhältnis mit einem Gleichanteil zu tun?
Wenn man aus einer Mücke einen Elefanten macht, was dann?
Warum verkomplizieren etliche solcherlei Dinge, wenn es nicht nötig ist?
Warum bleibst du nicht bei den einfachsten Zusammenhängen, hinterfragst einfacher?
Ersetze doch einfach mal theoretisch den Kondensator mit einem Widerstand. Wie verhält sich die Schaltung dann erwartungsgemäß?
Betrachten wir zwei extreme Fälle, einen Widerstand von 10 Ohm und einen Widerstand von 100000 Ohm.
Nach der Betrachtung ersetzen wir den Widerstand durch einen Kondensator, erinnern uns aber dass ein Kondensator ein frequenzabhängiger Widerstand ist. Fällt nun etwas auf, hilft so eine Betrachtung oder nicht?
Okay, alle die Leute die sich auf laden von Kondensatoren konzentrieren, haben es dann schwer. Denn sie lassen sich von dem Gedanken irre leiten.
Denn ein Rechtecksignal hat gleichzeitig einen Wechselsignalanteil (die Flanken) und einen Gleichspannungsanteil. Kondensatoren trennen den Gleichspannungsanteil, folglich bleibt nur noch der Wechselsignalanteil übrig. Das bedeutet, die Flanken überträgt der Kondensator, den Gleichspannungsanteil nicht.
Soviel nur mal zum eigentlich wesentlichen.
Du hast doch ein Oszilloskop! Warum benutzt du das nicht?
Wer jetzt noch gerne zum streiten oder diskutieren aufgelegt ist, darf es gerne tun. Ich beschrieb oben absichtlich man solle den Kondensator auch mal als frequenzabhängigen Widerstand betrachten. Was ich in dem Zusammenhang nicht erwähnte ist, man müsste dann auch die anderen Widerstände die im Zusammenhang beteiligt sind, mit betrachten. Das habe ich oben aus gelassen, weil sowas nur für genauere Betrachtungen erforderlich wäre.
Die Personen, die argumentieren der Kondensator würde geladen und entladen, sollten das mal genauer hinterfragen. Welcher Widerstand im Zweig zwischen der Spannungsquelle käme dabei in Betracht? Das nur nebenbei.
Usedefault, wieso kannst du nicht vernünftig elektronisch denken?
Ich frage dich mal witzig, was wäre denn, wenn der Kondensator geladen wäre? Würde dein Verstärker dann noch etwas sinngemäß wiedergeben?
Tom Richter sagt, bei Rechtecksignalen würde man nur ein Tick, Tick hören.
Das passt, sofern ein Lautsprecher solche Ticks noch akustisch wahrnehmbar machen kann.
Ich wollte dir mit meiner Antwort hier nur eines vermitteln. Versuche gewisse Denkfehler zu vermeiden. Wenn du zu leicht glaubst, es gäbe ein laden und entladen vom Kondensator in solchen Fällen, tust du dir keinen Gefallen.
Die Personen, die argumentieren der Kondensator würde geladen und entladen, sollten das mal genauer hinterfragen. Welcher Widerstand im Zweig zwischen der Spannungsquelle käme dabei in Betracht?
Es geht hier um einen AC gekoppelten Verstärker. Dann bildet der DC-Eingangswiderstand der nachfolgenden Stufe zusammen mit dem Koppelkondensator definitiv ein RC-Glied mit der Zeitkonstanten τ = R*C.
Kondensatoren trennen den Gleichspannungsanteil, folglich bleibt nur noch der Wechselsignalanteil übrig. Das bedeutet, die Flanken überträgt der Kondensator, den Gleichspannungsanteil nicht.
ja, und nebenbei lädt sicher der Kondensator dabei auf...was soll an dieser Betrachtungsweise denn anstößig sein? Ich denke du verwirrst den Fragesteller nur noch mehr, wenn du sagst, der Kondensatür würde sich nicht aufladen: das tut er nämlich - gerade bei solchen Verstärkerstufen ganz definitiv, und du weißt das auch selbst.
Möglicherweise habe ich aber nicht verstanden, was du sagen wolltest...
hmm du erstaunst mich. Du sagst, ich wüsste das auch selbst?
Komisch, wieso weiß ich das nicht, oder nicht was du mir unterstellen willst.
Mag sein, dass Usedefault mit meiner Antwort verwirrt ist. Wenn dem so ist, sollte er es anmerken und näher erläutern was Ihn verwirrt. Ich bat ihn auch sein Oszilloskop zu benutzen, das erklärt manches ohne Worte ganz gut.
erstens weiss ich nicht, wieso du so agressiv bist, zweitens, und um das geht es hier: was willst du nun sagen? Dass sich C nicht auflädt? für mich kommt es so rüber, und das wäre einfach falsch...
Ich denke realistr hat Depressionen wegen seines Alters, welches er in früheren Beiträgen schon ein paar mal angestoßen hat.
Ich lache aber eigentlich immer wenn ich sehe realistir hat geantwortet, weil ich gespannt bin was jetzt wieder kommt.
erstens bist du einer von denen, die Anderen etwas unterstellen, weil sie eine Aussage vom Anderen nach ihrem eigenen Persönlichkeitsmuster auslegen, interpretieren!
Wenn ich für dich zu agressiv bin, dann legst du dir das so aus, und dann bin ich an weiteren Dialogen mit dir nicht mehr interessiert. Leute die sich sinngemäße Selbstjustiz erlauben, sind mir suspekt.
Da du wahrscheinlich nicht nur emotionales auf deine Weise auslegst, wirst du fachliches wohl auch ähnlich auslegen.
könnt ihr das nicht privat austragen und hier wieder zum Thema zurückkommen?
Was heißt wir? Ihr zwei habt doch zu streiten angefangen. Ich bin nur der stille Beobachter und versuche zu erkennen, wer der tatsächliche Elektroexperte ist.
Ich streite nicht und es läge mir auch nichts daran. Wo ist das Streit, wenn es um eine technische Aussage geht?
Es geht mir lediglich darum, dass ich die Aussage, "der Koppel-Kondensator würde sich nicht aufladen" entschieden ablehne, und diese Meinung solange beibehalten werde, bis mich jemand überzeugt, dass dies nicht so wäre. Ist aber bisher nicht geschehen...
Wenn jemand anderer Meinung ist, kann man das ja ausdiskutieren, ohne gleich unter die Gürtellinie zu gehen...wirklich verstehen kann ich diesen angriffslustigen Stil nicht.
nur eines noch kurz, weil du wieder Unterstellungen machst.
Wozu ausdiskutieren, wenn du nicht lesen kannst, oder anders gesagt nur das sinngemäß verstehst, was du verstehen willst?
Hast du überlesen was ich bezüglich Physiker TomRichter anführte? Wenn diese Person sinngemäß das gleiche sagt wie ich, dann irren sich schon zwei, müsstest du auch mit TomRichter streiten oder diskutieren wollen.
Mit Doktorelektrik müsstest du dann auch diskutieren, also schreibe TomRichter und Doktorelektik mal an, bzw rege zum diskutieren an. Ich bin jetzt hier raus, ich diskutiere weder mit dir noch mit dem Fragesteller weiter, oder etwas.
Du unterstellst mir laufend etwas, Usedefault amüsiert sich über einen Rentner. Weiteres nötig? Tschüss.
Versteh ich nicht, was willst du sagen? Was haben die gennanten beiden Beiträge mit meinem Einwand zu tun? Diese sind völlig in Ordnung und es nichts daran auszusetzen.
Du weißt ja scheinbar nicht einmal worum es mir geht - nicht weil du es nicht verstehen kannst (ich bezweifle nicht, dass du dich auskennst), sondern weil du einfach nicht willst. Es ist dir offenbar nicht wert ist, von deinem hohen Ross runterzusteigen und dich auch nur für zwei Minuten in jemanden hineinzuversetzen, indem du einmal bloß zuhörst was jemand anderer sagt und Aussagen erst einmal ernst nimmst. Statt auf Einwände einzugehen, windest du dich nun herum, gibst inhaltsleere Kommentare und machst andere runter, ob das nun der Fargesteller ist, oder ich.
Elektrotechnik und Elektronik kann man letztendlich lernen, Umgangsformen aber auch!
Ich bin zu faul um ständig das Oszilloskop zu verwenden, weil es sehr unhandlich ist und im Elektrotechnikraum steht und ich am Wohnzimmertisch experimentiere.
Zu faul um Ständig .... ist natürlich ein Argument. Wieso bist du zu faul etwas messtechnisch zu hinterfragen, aber nicht zu faul, hier laufend irgendwelche Fragen zu stellen, und dir dann Antworten anzuhören die oft etwas eigenartig sind?
Willst du was lernen und im Umgang mit Elektronik sicherer werden, oder wegen hie und da zu viel Aufwand lieber unwissend, oder halbwissend bleiben?
Meine größeren Messgeräte stehen auch in einem anderen Raum. Warum kann ich dort hin gehen, du nicht?
Wohnzimmertisch experimentieren? Hast du keine Frau, Mutter oder Eltern? ;-) Räumst du auch immer brav alles weg, oder bist du da auch zu faul? ;-)
Nein ich lebe schon seit 3 Jahren alleine aber meine Großmutter wohnt einen Stock unter mir.
Grundsätzlich hat alles eine extravagante Ordnung, vielleicht liegt es auch daran, dass ich Angst davor habe, dass 1000€ teure Gerät kaputt zu machen, weil andere Messgeräte trage ich auch 100 mal hin und her, aber naja, die sind viel handlicher.
Im Elektroniklaborraum fühle ich mich verlassen und im Wohnzimmer im Zentrum.
Du hast eine eigenartige Logik. Wenn du Angst hast das 1000 Euro teuere Gerät beim Transport kaputt zu machen, warum kann das dann nicht im WZ stehen?
Komisch, wieso hast du ein Skope im Wert von 1000 Euro, wenn du damit nichts sinnvolles machst? Wie heißt denn das Skope genau und wieso sollte das kaputt gehen?
Eines meiner Skope hatte zu gewissen Zeiten auch mal einen sehr hohen Neuanschaffungspreis. Jetziger Wert liegt wesentlich tiefer. Vermutlich ist es bei dir ähnlich, also wie heißt das 1000 Euro teuere Skope?
haha, diese Gurke soll 1000 Euro Wert sein?
Wozu hast du sowas überhaupt, wenn du es erstens nicht nutzt, zweitens lieber oft die gleichen Fragen stellst und dich über einen Rentner amüsierst? Nun amüsiere ich mich über jede deiner Fragen und die teilweise oberflächlichen Antworten. Tschüss, machs gut.
Es tut mir leid, ich habe eine vermietete Wohnung und wurde von dem Alkoholikermieter wüst beleidigt, weshalb ich heute furchtbar gelaunt bin und nicht weiß ob mir diese Verrückten alles kaputt machen.
Du schreibst ja auch ständig gemeine Sachen?
Entscheidend ist, wie sich die Periodendauer Deines Rechtecksignals und die Zeitkonstante des (Kondensators plus Widerstand) zueinander verhalten.
Ein ideal gedachter Kondensator mit einer ebenso ideal gedachten Zuleitung ohne Widerstand hat eine gegen 0 gehende Zeitkonstante; für praktische Zwecke wird man vor dem Kondensator einen Widerstand in Reihe schalten.
> Ist dann der Kondensator irgendwann geladen
Falls die Zeitkonstante klein ist (in der Größenordnung der Periodendauer oder kleiner), folgt die Spannung am Kondensator der äußeren Spannung.
Bei großer Zeitkonstante nimmt der Kondensator den zeitlichen Mittelwert der äußeren Spannung an, mit sehr geringen sägezahnförmigen Änderungen im Takt des Rechtecksignals.
> oder spielt die Signalform hier keine Rolle?
Nicht für die Spannung am Kondensator. Wohl aber für das Signal, das am Verstärker ankommt. Dem ist nämlich die Spannung am Kondensator egal, er reagiert auf die Lade- und Entladeströme des Kondensators.
Bei einem Sinussignal ergeben sich auch sinusförmige Ströme, ein Tonsignal kommt daher auch am Verstärker als solches an und aus dem Verstärker kommt ein Tonsignal heraus.
Rechtecksignal bei kleiner Zeitkonstante: Der Strom ist ein nadelförmiger Impuls bei jedem Polaritätswechsel. Aus dem Verstärker kommen Knackser wie aus einem Geigerzähler anno Tschernobyl ;-)
Rechtecksignal bei großer Zeitkonstante: Der Strom ist näherungsweise wieder ein Rechtecksignal.
In allen Fällen ist das Signal nach dem Kondensator ohne Gleichstromanteil.
Hier eine LTSpice Simulation.
linker Chart: Erreichen des stationären Zustandes. Hier sieht man, wie sich C auf den Mittelwert der Eingangsspannung auflädt. Im gleichen Maße erreicht der Mittelwert des Ausgangsignals allmählich Null.
rechter Chart: Ausschnitt im stationären Betrieb (C ist schon aufgeladen): Uc ist bis auf kleine Schwankungen konstant.
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Legende: oben die Eingansspannung, in der Mitte die Ausgangsspannung, unten die Spannung am Kondensator.
Vielleicht erkennst du nun, wie der Hase läuft. Du solltest solche Dinge aber selbst simulieren (oder messen bzw. einfach überlegen)
Verwenden professionelle Elektrotechniker nur Simulatoren, um Schaltungen zu konzipieren?
...nicht nur - aber schon sehr oft. Es hängt aber ab, was man machen will. Für wirkliche Details braucht man schon den realen Aufbau. Erste Entwürfe macht man aber in der Regel schon unter Simulation.
Für so einfache Sachen wie dein Thema hier (und auch Transistorverstärker, etc...) bietet sich natürlich ein Simulator an, da die Ergebnisse quasi so sind, wie am realen Aufbau. Irgendwo hat das Simulieren natürlich Grenzen, aber diese sind, was Deine Grundlagen-Fragen angeht, noch sehr sehr weit entfernt. Hätte ich zu meiner Zeit (ich begann mit meiner Ausbildung 1978) so etwas wie LT Spice gehabt, wäre so manches wesentlich leichter zu erlernen gewesen und der Unterricht hätte anders ausgesehen.
Der Entwurf digitaler Schaltungen geschieht schon heute vorwiegend in VHDL. In meiner Firma wird nichts anderes mehr verwendet.
Ich habe Qucs. Bist du in der Firma in der Elektroentwicklung? Ist das eine renomierte Firma? Wie läuft das Etablisment am Markt mit den vielen Konkurrenten?
ja und ja.
Der Markt ist sehr hart, da man sich gegenüber Konkurrenten aus Billig-Lohn-Ländern behaupten muss. Mehr will ich aber über mich und mein Umfeld nicht preisgeben. Es würde dir auch nicht helfen.
Weil sonst realistir ganzen Tag bei euch steht und die Schaltungen kritisiert.
Ich würde damit jetzt aufhören. Man muss nicht alles breit treten.
Und wenn die Anzeit beim Rechteck zu lange ist, dann wird dieser Anteil wegen dem hochohmigen C abgeschnitten? Was ist wenn die Spannung nur sehr kurz abfällt und der Kondensator nicht die Zeit hat, sich für das folgende Signal zu entladen?