Ayuda para entender el flujo de electrones a través del condensador de acoplamiento

Question

Experimento 12 de mi libro para principiantes Marca: Más electrónica me indica que construya el siguiente circuito..... Me disculpo por publicar el circuito completo cuando mi pregunta tiene que ver con sólo una pequeña parte del circuito, pero sentí que si no publicaba el circuito completo no podría proporcionar todo el contexto de mi pregunta.

En caso de que ayude con el proceso de comprensión del circuito a continuación, se supone que el circuito funciona como un amplificador de micrófono que consiste en un preamplificador (LM741) y un amplificador de potencia (LM386):

Mi pregunta tiene que ver con el condensador de 10 microfaradios conectado a la salida del LM741. La forma en que lo veo es que hay dos escenarios que ocurren en este condensador.

Escenario 1 : Cuando el voltaje de salida del LM741 pasa de un valor establecido a un valor más positivo los electrones fluyen hacia el LM741 energizando el condensador como se muestra en la imagen de abajo:

Escenario 2 : Cuando el voltaje de salida del LM741 pasa de un valor establecido a un valor más negativo los electrones fluyen fuera del LM741 desenergizando el condensador como se muestra en la imagen de abajo:

Creo que estoy bien con Escenario 1 ya que tiene sentido en mi cabeza (dado mi nivel actual de comprensión) que los electrones se muevan felizmente a un punto de mayor potencial.

Sin embargo, Escenario 2 me tiene muy confundido porque no veo cómo funciona eso. La razón por la que digo esto es porque no veo a dónde van los electrones cuando son empujados fuera del condensador de acoplamiento. La forma en que lo veo es que no pueden ir al terminal negativo porque no hay ninguna diferencia de potencial que los haga querer ir en esa dirección. Así que me parece que son empujados a través de otros cables conectados al terminal negativo, pero eso causaría todo tipo de problemas inesperados, ¿verdad?

¿Podría alguien ayudarme a entender mejor lo que ocurre realmente con este condensador de 10 microfaradios cuando la tensión de salida del LM741 sube y baja?

Gracias.

Answer 1

Escenario 1: Cuando la tensión de salida del LM741 pasa de un valor establecido a un valor más positivo los electrones fluyen hacia el LM741 energizando el condensador como se muestra en la imagen de abajo:

Esto no es correcto. El condensador ya ha sido "energizado" (cargado hasta la mitad de la tensión de alimentación) por la tensión de salida de estado estable del amplificador óptico. Cuando una señal hace que la salida del amplificador óptico suba o baje, el condensador sigue siendo cargado a la mitad de la tensión de alimentación. Pasa la señal al control de volumen manteniendo una tensión fija entre sus terminales. Como la tensión continua en el pote es de cero voltios, en este punto la señal irá por encima y por debajo de la tierra.

El condensador sólo es capaz de pasar la señal de CA porque no no se energizan y desenergizan a medida que la señal sube y baja. Sin embargo, al bajar la frecuencia, el condensador sí empezará a cargarse y descargarse, reduciendo el nivel de la señal de salida.

Si introduces una onda cuadrada de baja frecuencia, verás que la salida cae hacia tierra a medida que el condensador se carga y descarga exponencialmente (con una constante de tiempo de 10uF * 10kΩ). La traza de abajo es un ejemplo de cómo son las formas de onda de entrada y salida cuando se hace pasar una onda cuadrada de baja frecuencia a través de un condensador.

Answer 2

Este escenario puede ser confuso hasta que se examina desde la perspectiva de un op-amp. El único deseo de los op-amps es equilibrar el voltaje en sus pines de entrada (la forma en que lo logran físicamente debe ser ignorada en este punto). Así que explotamos esta propiedad a través de la retroalimentación de la salida a una entrada (normalmente retroalimentación negativa). Dado que el amplificador óptico sólo puede controlar su salida, "conduce" la salida en una dirección u otra para lograr este equilibrio. (Sin embargo, sólo puede ir tan alto o bajo como el carril, +Vcc -Vdd o en algún lugar cerca de ellos. es decir, la salida no es ilimitada).

Así que, en tu caso, echa un vistazo a la hoja de datos de tus amplificadores operacionales y averigua cuáles son las entradas/salidas y haz un esquema de las mismas. Creo que obtendrás una perspectiva diferente de lo que está impulsando el circuito.

Nuevamente hay excelentes videos en youtube sobre esto de w2aew y EEVblog

Answer 3

Primero hay que entender que los electrones no atraviesan el condensador, por eso hay dieléctrico dentro. Ellos se juntan en un electrodo, creando un campo eléctrico dentro de la tapa, y de esta manera empujan los elenctrones en el otro lado. Siempre hay electrodos allí, porque el electrodo está hecho de metal. Así que lo que significa es que sólo el "cambio de número de electrones en un electrodo" es visible en el otro lado.

Por cierto, la ley de corrientes de Kirhoff sigue funcionando, ya que hay "corriente de desplazamiento" dentro del condensador, que es de hecho el cambio de campo eléctrico.

Answer 4

No, en el escenario 2 hay una diferencia de potencial porque para el escenario 2 el condensador debe cargarse y actuar temporalmente como una batería.

Answer 5

Hay una diferencia de potencial entre el lado izquierdo de la resistencia de 10k y el terminal negativo, por lo que la corriente fluye hacia el terminal negativo. Si lo he entendido bien, ¿crees que los electrones en el cable largo del terminal negativo están todos en el mismo nivel de potencial a lo largo de toda la longitud del cable, y por lo tanto, no fluye la corriente, debido a la falta de diferencia de potencial? Sin embargo, este es un esquema simplificado. En la vida real, si se hace una placa de circuito impreso con esta forma exacta, se debe modelar todo el cable con intervalos infinitesimales que se modelan con una resistencia (en realidad una línea de transmisión para ser más correcto). Y en cada intervalo, hay una diferencia de potencial con el siguiente intervalo (es decir, los electrones pierden un poco de energía en cada intervalo hasta que se alcanza el nivel terminal negativo).