आरसी सर्किट कैसे काम करता है

आरसी सर्किट कैसे काम करता है

आरसी सर्किट में, एक संयोजन या आर (प्रतिरोधक) और सी (संधारित्र) का उपयोग विशिष्ट विन्यास में किया जाता है ताकि वर्तमान प्रवाह को विनियमित किया जा सके, एक वांछित स्थिति को लागू करने के लिए।

निम्न में से एक संधारित्र का मुख्य उपयोग एक युग्मन इकाई के रूप में है जो AC को पास करने की अनुमति देता है लेकिन DC को अवरुद्ध करता है। लगभग किसी भी व्यावहारिक सर्किट में, आपको संधारित्र के साथ श्रृंखला में शामिल कुछ प्रतिरोध दिखाई देंगे।

प्रतिरोध धारा के प्रवाह को प्रतिबंधित करता है और संधारित्र को खिलाए गए आपूर्ति वोल्टेज में कुछ देरी का कारण बनता है, जिससे संधारित्र में निर्मित चार्ज का कारण बनता है, तंग वोल्टेज के अनुपात में।



आरसी समय लगातार

RC समय (T) निर्धारित करने का सूत्र बहुत सीधा है:

टी = आरसी जहां सेकंड में टी = समय निरंतर आर = megohms में प्रतिरोध सी = माइक्रोफ़ारड्स में समाई।

(यह देखा जा सकता है कि टी के लिए बहुत ही संख्यात्मक मूल्य प्रदान किया जाता है यदि आर ओहम और सी में खेतों में है, लेकिन व्यवहार में megohms और microfarads अक्सर कहीं अधिक आसान इकाइयां हैं।)

आरसी सर्किट में, आरसी समय स्थिरांक को लागू वोल्टेज द्वारा लगाए गए समय के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जो लागू वोल्टेज के 63% को प्राप्त करने के लिए होता है।

(यह 63% परिमाण वास्तव में गणना में आसानी के लिए पसंद किया जाता है)। वास्तविक जीवन में, संधारित्र के पार वोल्टेज व्यावहारिक रूप से संचय पर जा सकता है (लेकिन कभी भी काफी नहीं) लागू वोल्टेज का 100%, जैसा कि नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है।

समय स्थिर तत्व समय कारक के रूप में समय की लंबाई को दर्शाता है, उदाहरण के लिए आरसी नेटवर्क के 1 समय कारक पर, 63% कुल वोल्टेज जमा होता है, 2X समय निरंतर के बाद की अवधि में, 80% कुल वोल्टेज अंदर बनाया गया है संधारित्र और आगे।

5 के लगभग एक समय के बाद (लेकिन बिल्कुल नहीं) 100% वोल्टेज संधारित्र के पार हो सकता है। संधारित्र के निर्वहन कारक एक ही मौलिक तरीके से होते हैं, लेकिन व्युत्क्रम अनुक्रम में।

मतलब, समय निरंतर 5 के बराबर समय के अंतराल के बाद, संधारित्र पर लागू वोल्टेज पूर्ण वोल्टेज और इसके आगे के 100 - 63 = 37% की एक बूंद को प्राप्त करेगा।

कैपेसिटर कभी भी पूरी तरह से चार्ज या डिस्चार्ज नहीं होते हैं

सैद्धांतिक रूप से, बहुत कम से कम, एक संधारित्र किसी भी तरह से पूर्ण लागू वोल्टेज स्तर तक चार्ज नहीं कर सकता है और न ही इसे पूरी तरह से छुट्टी दे सकता है।

वास्तव में, पूर्ण प्रभार, या कुल निर्वहन, को 5 समय स्थिरांक के अनुरूप समयावधि में पूरा किया जा सकता है।

इसलिए, नीचे दिखाए गए सर्किट में, पावर 1 स्विच 5 x समय निरंतर सेकंड में संधारित्र पर 'पूर्ण' चार्ज का कारण होगा।

अगला, जब स्विच 1 खोला जाता है, तो संधारित्र तब ऐसी स्थिति में हो सकता है जहां यह वास्तविक लागू वोल्टेज के बराबर वोल्टेज का भंडारण करेगा। और यह समय की अनिश्चित अवधि के लिए यह प्रभार धारण करेगा बशर्ते कि संधारित्र में शून्य आंतरिक रिसाव हो।

चार्ज खोने की यह प्रक्रिया वास्तव में बेहद सुस्त होगी, क्योंकि वास्तविक दुनिया में कोई भी संधारित्र सही नहीं हो सकता है, हालांकि कुछ महत्वपूर्ण समय के लिए यह संग्रहित चार्ज मूल 'फुल चार्ज' वोल्टेज का एक प्रभावी स्रोत हो सकता है।

जब संधारित्र को एक उच्च वोल्टेज के साथ लागू किया जाता है, तो यह जल्दी से सर्किट डाउन होने के बाद भी छुआ मामले में बिजली के झटके देने की स्थिति में हो सकता है।

चार्ज / डिस्चार्ज के चक्र को निष्पादित करने के लिए जैसा कि ऊपर के दूसरे चित्रमय आरेख में दिखाया गया है, जब स्विच 2 बंद होता है, संधारित्र जुड़ा हुआ प्रतिरोध के माध्यम से निर्वहन करना शुरू कर देता है, और इसकी निर्वहन प्रक्रिया को पूरा करने के लिए कुछ समय लगता है।

आरसी कॉम्बिनेशन इन रिलैक्सेशन ओस्सिलर

एक संधारित्र के मूल चार्ज डिस्चार्ज सिद्धांत का उपयोग करके ऊपर दिया गया आंकड़ा एक बहुत ही मूल विश्राम थरथरानवाला सर्किट है।

इसमें एक प्रतिरोधक (R) और कैपेसिटर (C) शामिल है जो श्रृंखला में एक dc वोल्टेज स्रोत में वायर्ड है। शारीरिक रूप से सर्किट के काम को देखने में सक्षम होने के लिए, ए नीयन दीपक संधारित्र के साथ समानांतर में उपयोग किया जाता है।

दीपक वस्तुतः एक खुले सर्किट की तरह व्यवहार करता है जब तक कि वोल्टेज अपनी दहलीज वोल्टेज सीमा तक नहीं पहुंचता है, जब यह तुरंत स्विच ऑन करता है और एक कंडक्टर की तरह वर्तमान का संचालन करता है और चमक शुरू करता है। इस धारा के लिए आपूर्ति वोल्टेज का स्रोत इसलिए नियॉन ट्रिगर वोल्टेज से अधिक होना चाहिए।

यह काम किस प्रकार करता है

जब सर्किट चालू होता है, तो कैपेसिटर धीरे-धीरे आरसी समय स्थिर द्वारा निर्धारित चार्ज करना शुरू कर देता है। दीपक एक बढ़ती वोल्टेज प्राप्त करना शुरू कर देता है जिसे संधारित्र के पार विकसित किया जाता है।

संधारित्र के दौरान यह आवेश एक मान प्राप्त करता है जो नियोन के फायरिंग वोल्टेज के बराबर हो सकता है, नियॉन लैंप का संचालन करता है और रोशन करना शुरू कर देता है।

जब ऐसा होता है तो नियॉन संधारित्र के लिए एक निर्वहन मार्ग बनाता है और अब संधारित्र निर्वहन करना शुरू कर देता है। यह बदले में नियॉन के पार वोल्टेज में गिरावट का कारण बनता है और जब यह स्तर नियॉन के फायरिंग वोल्टेज से नीचे चला जाता है, तो दीपक बंद हो जाता है और नीचे बन्द हो जाता है।

यह प्रक्रिया अब नियॉन को फ्लैश बंद करने के लिए जारी रखती है। चमकती दर या आवृत्ति आरसी समय निरंतर मूल्य पर निर्भर करती है, जिसे या तो धीमी चमकती या तेज चमकती दर को समायोजित करने के लिए समायोजित किया जा सकता है।

यदि हम आरेख में दिखाए गए घटक मानों पर विचार करते हैं, तो सर्किट T = 5 (megohms) x 0.1 (माइक्रोफ़ारड्स) = 0.5 सेकंड के लिए निरंतर समय।

तात्पर्य यह है कि RC मानों को बदलकर, व्यक्तिगत प्राथमिकता के अनुसार नियॉन की चमकती दर को तदनुसार बदला जा सकता है।

एसी सर्किट में आरसी कॉन्फ़िगरेशन

जब एक एसी का उपयोग आरसी कॉन्फ़िगरेशन में किया जाता है, तो वर्तमान की वैकल्पिक प्रकृति के कारण, एसी का एक आधा चक्र संधारित्र को प्रभावी ढंग से चार्ज करता है, और इसी तरह इसे अगले नकारात्मक आधे चक्र के साथ छुट्टी दे दी जाती है। यह एसी चक्र तरंग के अलग-अलग ध्रुवता के जवाब में संधारित्र को वैकल्पिक रूप से चार्ज और डिस्चार्ज करने का कारण बनता है।

इसके कारण, वास्तव में, एसी वोल्टेज संधारित्र में जमा नहीं होते हैं, बल्कि संधारित्र से गुजरने की अनुमति दी जाती है। हालांकि, सर्किट के मार्ग में मौजूदा आरसी समय स्थिर होने से करंट का यह मार्ग बाधित होता है।

आरसी घटक यह तय करता है कि संधारित्र को कितने प्रतिशत लागू वोल्टेज और चार्ज किया जाता है। इसके साथ ही, संधारित्र एसी के पारित होने के लिए प्रतिक्रिया के माध्यम से एक मामूली प्रतिरोध भी प्रदान कर सकता है, भले ही यह प्रतिक्रिया मूल रूप से किसी भी शक्ति का उपभोग नहीं करता है। इसका प्राथमिक प्रभाव आरसी सर्किट में शामिल आवृत्ति प्रतिक्रिया पर है।

एसी सर्किट में आरसी कूपरिंग

एक संधारित्र के माध्यम से किसी अन्य चरण में एक ऑडियो सर्किट के एक विशेष चरण को युग्मित करना एक सामान्य और व्यापक कार्यान्वयन है। जबकि समाई स्वतंत्र रूप से उपयोग की जाती है, यह वास्तव में नीचे दिखाए गए शब्द 'लोड' के प्रतीक अभिन्न श्रृंखला प्रतिरोध के साथ शामिल हो सकता है।

यह प्रतिरोध, संधारित्र द्वारा सहायता प्राप्त, एक आरसी संयोजन को जन्म देता है जो एक निश्चित समय निरंतर उत्पन्न करने के लिए जिम्मेदार हो सकता है।

यह महत्वपूर्ण है कि इस बार लगातार इनपुट एसी सिग्नल आवृत्ति के विनिर्देश का अनुपालन करता है जिसे एक चरण से दूसरे चरण में स्थानांतरित किया जा रहा है।

यदि हम एक ऑडियो एम्पलीफायर सर्किट का उदाहरण मानते हैं, तो उच्चतम रेंज इनपुट आवृत्ति लगभग 10 kHz हो सकती है। इस तरह की आवृत्ति का समय अवधि चक्र 1 / 10,000 = 0.1 मिलीसेकंड होगा।

इस आवृत्ति को अनुमति देने के लिए, प्रत्येक चक्र युग्मन संधारित्र फलन के संबंध में दो आवेश / निर्वहन विशेषताओं को लागू करता है, जो एक सकारात्मक और एक नकारात्मक हैं।

इसलिए एकान्त आवेश / मुक्ति कार्यक्षमता के लिए समय की अवधि 0.05 मिलीसेकंड होगी।

इस कार्यप्रणाली को सक्षम करने के लिए आवश्यक आरसी समय स्थिर फीड वोल्टेज स्तर के 63% तक पहुंचने के लिए 0.05 मिलीसेकंड मान को पूरा करना चाहिए, और अनिवार्य रूप से लागू वोल्टेज के 63 प्रतिशत से अधिक के पारित होने की अनुमति देने के लिए अनिवार्य रूप से कुछ हद तक कम है।

आरसी टाइम कॉन्स्टेंट का अनुकूलन

उपरोक्त आँकड़े हमें एक विचार प्रदान करते हैं कि उपयोग किए जाने वाले युग्मन संधारित्र के सर्वोत्तम संभव मूल्य के बारे में।

इसे स्पष्ट करने के लिए, मान लें कि एक कम पावर ट्रांजिस्टर का सामान्य इनपुट प्रतिरोध लगभग 1 k हो सकता है। सबसे प्रभावी RC युग्मन का समय 0.05 मिलीसेकंड (ऊपर देखें) हो सकता है, जो निम्नलिखित गणनाओं के साथ प्राप्त किया जा सकता है:

0.05 x 10 = 1,000 x C या C = 0.05 x 10-9farads = 0.50 pF (या संभवतः थोड़ा कम, क्योंकि यह 63% से अधिक वोल्टेज संधारित्र से गुजरने की अनुमति देगा)।

व्यावहारिक रूप से, एक बहुत बड़ा समाई मूल्य आमतौर पर लागू किया जा सकता है जो 1µF या इससे भी अधिक हो सकता है। यह आमतौर पर बेहतर परिणाम प्रदान कर सकता है, लेकिन इसके विपरीत एसी युग्मन चालन की दक्षता में कमी हो सकती है।

इसके अलावा, गणना से पता चलता है कि एसी फ्रीक्वेंसी बढ़ने पर कैपेसिटिव कपलिंग अधिक से अधिक अक्षम हो जाती है, जब कपलिंग सर्किट में वास्तविक कैपेसिटर लागू होते हैं।

फिल्टर सर्किट में आरसी नेटवर्क का उपयोग करना

एक मानक आरसी व्यवस्था एक के रूप में लागू की गई फिल्टर सर्किट नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है।

यदि हम इनपुट पक्ष को देखते हैं, तो हम एक कैपेसिटिव रिएक्शन के साथ श्रृंखला में संलग्न एक रोकनेवाला पाते हैं, जिससे दो तत्वों में वोल्टेज ड्रॉप विकसित होता है।

यदि संधारित्र अभिक्रिया (Xc) R से अधिक होती है, तो लगभग सभी इनपुट वोल्टेज संधारित्र के पार हो जाते हैं और इसलिए आउटपुट वोल्टेज इनपुट वोल्टेज के बराबर स्तर प्राप्त कर लेता है।

हम जानते हैं कि संधारित्र प्रतिक्रिया आवृत्ति के विपरीत आनुपातिक है, इसका मतलब है, अगर एसी आवृत्ति बढ़ जाती है, तो प्रतिक्रिया में कमी आएगी, जिसके परिणामस्वरूप आउटपुट वोल्टेज आनुपातिकता में वृद्धि होगी (लेकिन इनपुट वोल्टेज का एक महत्वपूर्ण हिस्सा रोकनेवाला द्वारा गिरा दिया जाएगा। ) है।

क्रिटिकल फ्रिक्वेंसी क्या है

एसी सिग्नल के एक कुशल युग्मन को सुनिश्चित करने के लिए, हमें महत्वपूर्ण आवृत्ति नामक कारक पर विचार करना होगा।

इस आवृत्ति पर, प्रतिक्रिया मूल्य तत्व इतनी बुरी तरह से प्रभावित हो जाता है कि ऐसी स्थिति में युग्मन संधारित्र कुशलता से संचालन के बजाय संकेत को अवरुद्ध करना शुरू कर देता है।

ऐसी स्थिति में, वोल्ट (आउट) / वोल्ट (में) का अनुपात तेजी से घटने लगता है। यह मूल आरेख रूप में नीचे प्रदर्शित किया गया है।

महत्वपूर्ण बिंदु, जिसे रोल-ऑफ पॉइंट या कट-ऑफ फ़्रीक्वेंसी (f) कहा जाता है, का मूल्यांकन इस प्रकार किया जाता है:

fc = 1 / 2πRC

जहां आर ओम में है, सी दूर के इलाकों में है, और अनुकरणीय = 3.1416

लेकिन पिछली चर्चा से हम जानते हैं कि RC = समय स्थिर T है, इसलिए समीकरण बन जाता है:

fc = 1 / 2πT

जहां T सेकंड में स्थिर रहता है।

इस प्रकार के फिल्टर की कार्य कुशलता उनकी कट-ऑफ आवृत्ति और उस दर के माध्यम से होती है जिसके माध्यम से कट-ऑफ आवृत्ति थ्रेशोल्ड के ऊपर से वोल्ट (इन) / वोल्ट (आउट) अनुपात शुरू होता है।

उत्तरार्द्ध को आम तौर पर (कुछ) डीबी प्रति ऑक्टेव (प्रत्येक आवृत्ति के लिए दोगुना) के रूप में दर्शाया जाता है, जैसा कि निम्नलिखित आंकड़े में दर्शाया गया है जो डीबी और वोल्ट (इन) / वोल्ट (आउट) अनुपात के बीच संबंध प्रदर्शित करता है, और एक सटीक आवृत्ति प्रतिक्रिया भी प्रदान करता है वक्र।

आरसी कम-पास् ट फिल्टर

जैसा कि नाम सुझाव देता है, कम-पास फिल्टर न्यूनतम हानि या सिग्नल शक्ति के क्षीणन के साथ कट-ऑफ आवृत्ति के नीचे एसी सिग्नल पास करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। कट-ऑफ फ़्रीक्वेंसी से ऊपर के संकेतों के लिए, कम पास फ़िल्टर एक बढ़ी क्षीणन उत्पन्न करता है।

इन फिल्टर के लिए सटीक घटक मूल्यों की गणना करना संभव है। एक उदाहरण के रूप में, एम्पलीफायरों में सामान्य रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला एक मानक स्क्रैच फिल्टर 10 kHz से अधिक आवृत्तियों को दर्शाने के लिए बनाया जा सकता है। यह विशिष्ट मान फ़िल्टर के इच्छित कट-ऑफ आवृत्ति को दर्शाता है।

आरसी हाई-पेस फिल्टर

हाई-पास फ़िल्टर को दूसरे तरीके से संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। वे आवृत्तियों को काटते हैं जो कट-ऑफ आवृत्ति के नीचे दिखाई देते हैं, लेकिन सेट कट-ऑफ आवृत्ति पर या ऊपर सभी आवृत्तियों को बिना क्षीणन के अनुमति देते हैं।

इस उच्च पास फिल्टर कार्यान्वयन को पूरा करने के लिए, सर्किट में आरसी घटकों को केवल एक दूसरे के साथ स्वैप किया जाता है जैसा कि नीचे बताया गया है।

एक उच्च पास फिल्टर अपने कम पास समकक्ष के समान है। ये आम तौर पर एम्पलीफायरों और ऑडियो उपकरणों में नियोजित होते हैं, ताकि अंतर्निहित, अवांछित कम आवृत्तियों द्वारा उत्पन्न शोर या 'गड़गड़ाहट' से छुटकारा मिल सके।

चयनित कट-ऑफ फ़्रीक्वेंसी जिसे समाप्त किया जाना है, पर्याप्त कम होना चाहिए ताकि यह 'अच्छे' बास प्रतिक्रिया के साथ संघर्ष न करे। इसलिए, निर्धारित परिमाण सामान्य रूप से 15 से 20 हर्ट्ज की सीमा में है।

आरसी कट-ऑफ फ्रीक्वेंसी की गणना

संक्षेप में, इस कट-ऑफ आवृत्ति की गणना करने के लिए एक ही फॉर्मूला आवश्यक है, इस प्रकार, 20 हर्ट्ज के साथ कट ऑफ थ्रेशोल्ड:

20 = 1/2 x 3.14 x आरसी

आरसी = 125।

यह इंगित करता है कि जब तक आरसी नेटवर्क को चुना जाता है जैसे कि उनका उत्पाद 125 है, 20 हर्ट्ज संकेतों के नीचे इच्छित उच्च पास कट-ऑफ को सक्षम करेगा।

व्यावहारिक सर्किट में, इस तरह के फिल्टर आमतौर पर शुरू किए जाते हैं प्रस्तावना मंच , या मौजूदा टोन नियंत्रण सर्किट से पहले एम्पलीफायर में तुरंत।

के लिये हाई-फाई डिवाइस , इन कट ऑफ फिल्टर सर्किट आमतौर पर यहां बताए गए की तुलना में कहीं अधिक परिष्कृत हैं, उच्च दक्षता और पिन बिंदु सटीकता के साथ कट ऑफ अंक को सक्षम करने के लिए।




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