Un condensateur est-il un filtre passe-haut ou un filtre passe-bande?

Cela me dérange depuis un certain temps maintenant ... Un seul condensateur, à lui seul, se comporte-t-il comme un filtre passe-haut ou un filtre passe-bande?

Dans un poste de radio à cristal, vous utilisez un seul condensateur comme élément de syntonisation, pour sélectionner la fréquence radio que la radio recevra. Cela implique fortement qu'un condensateur est un filtre passe-bande.

Mais en lisant Wikipédia, il est suggéré qu'un condensateur est en fait un filtre passe-haut unipolaire.

Eh bien, évidemment, ça ne peut pas être les deux. Alors c'est quoi?

(Points bonus pour toute personne pouvant pointer vers une courbe de réponse en fréquence réelle.)

capacitor filter

— MathematicalOrchid
source

Je pense que dans les radios à cristaux, vous accordez le condensateur d'un réservoir LC, le condensateur n'est pas le seul élément.

— Samuel

Ce serait un passe-bas si vous coupliez votre signal à la terre avec le condensateur; ce serait un passe-haut si le condensateur était en série avec le signal. Je suppose donc qu'avec une combinaison des deux, j'imagine que vous seriez en mesure de créer un filtre passe-bande.

— Nick Williams

Un condensateur idéal avec un fil comme entrée et l'autre comme sortie est un filtre passe-haut car son impédance est

. À

l'impédance est

(c'est-à-dire circuit ouvert = gain de 0). Lorsque

l'impédance passe à 0 (c'est-à-dire court-circuit = gain de 1). Mais les vrais condensateurs n'ont pas cette réponse en fréquence idéale à cause des parasites .

Z_{C} = 1 / (j ω C)

$Z_C = 1/(j\omega C)$

ω = 0

$\omega = 0$

\infty

$\infty$

ω \to \infty

$\omega \to \infty$

— Null

À lui seul, un condensateur ne fait rien. En tant que partie d'un circuit (c'est-à-dire avec d'autres composants), il peut faire partie d'un filtre passe-bas, d'un filtre passe-haut, d'un filtre coupe-bande, d'un filtre passe-bande ou autre, selon le reste du circuit.

— Pete Becker

Bien qu'elle ne concerne que des questions substantiellement différentes qui pourraient partager votre titre, l'inductance si un condensateur pratique lui donne une fréquence de résonance propre.

— Chris Stratton

Réponses:

Un condensateur en lui-même n'est pas du tout un filtre, ni passe-haut, passe-bas, ni rien d'autre.

Un condensateur peut être utilisé dans le cadre d'un filtre passe-haut, passe-bas ou passe-bande, selon la façon dont il est connecté à d' autres parties . Par exemple, un condensateur avec une résistance peut être un filtre passe-haut:

ou un filtre passe-bas:

Associé à une inductance et à une impédance supplémentaire (représentée par la résistance), il peut s'agir d'un filtre passe-bande:

Ou un filtre de réjection de bande:

Une radio en cristal fonctionne comme le filtre passe-bande gauche. C1 et L1 forment un réservoir résonant qui a une haute impédance à la fréquence de résonance et une faible impédance à d'autres fréquences. Même cela en soi n'est pas un filtre, car juste une impédance changeante n'est pas un filtre. C'est l'impédance changeante travaillant contre une autre impédance qui forme un diviseur de tension qui fait ensuite un filtre. Dans l'exemple ci-dessus, R1 est cette autre impédance. Dans une radio à cristal, c'est l'impédance du signal couplé magnétiquement à L1 par la bobine d'antenne. Dans ce cas, la bobine d'antenne est le primaire d'un transformateur, et L1 est le secondaire, qui résonne à une fréquence particulière en fonction de la valeur C1 réglée.

Ajouté à propos de la radio cristal:

Je vois dans les commentaires qu'il y a une certaine confusion sur le fonctionnement du condensateur d'une radio à cristal et sur le réglage d'une telle radio. Il existe différentes façons de fabriquer une radio cristal, mais je m'en tiendrai à la configuration très courante que vous pouvez trouver sur le Web, et qui est implémentée par la plupart des kits radio cristal:

L'inductance est une bobine unique, généralement un fil magnétique enroulé autour de quelque chose comme un rouleau de papier toilette en carton. La bobine est essentiellement un transformateur. Le primaire du transformateur est la section gauche entre l'antenne et le robinet. Puisque le robinet est mis à la terre, il n'y a pas de flux de courant direct entre les deux sections de la bobine. La tension est induite dans la partie droite de la bobine par l'action du transformateur. La seule façon pour le signal de passer de la partie gauche de la bobine (le primaire du transformateur) à la partie droite (le secondaire du transformateur) est par le couplage magnétique entre les deux parties de la bobine.

Le transformateur crée une tension plus élevée à son extrémité droite, bien qu'à une impédance plus élevée. Les antennes typiques ont une impédance dans la gamme 50-300 Ω, tandis que la radio à cristal est destinée à piloter des écouteurs de style ancien qui ont une impédance de quelques kΩ. La tension plus élevée à une impédance plus élevée correspond mieux au casque et permet d'utiliser plus efficacement la puissance très limitée de l'antenne.

L'inductance de la bobine et la capacité forment un circuit de réservoir à Q élevé. La radio capte une station lorsque le condensateur est réglé de sorte que le réservoir résonne à la fréquence porteuse de la station. En raison de l'impédance finie de l'antenne entraînant le réservoir comme vu à travers le transformateur et de l'impédance du casque chargeant la sortie, le condensateur et la bobine forment ensemble un filtre passe-bande étroit.

— Olin Lathrop
source

J'ai cliqué sur cela comme réponse, mais je voulais ajouter le lien suivant, comme quelque chose que le demandeur pourrait vouloir regarder pour aider à comprendre les circuits analogiques passifs: falstad.com/circuit

— Jotorious

En résumé, c'est donc la combinaison d'un condensateur et d'une inductance qui le rend passe-bande plutôt que simplement passe-haut. Cela répond à ma question littérale - mais en même temps, il semble qu'il y ait quelque chose de radicalement mauvais dans ma compréhension de ce genre de choses. Je vais essayer de déterminer où je me trompe et poser une question séparée ...

— MathematicalOrchid

Dans l'exemple que vous avez donné, il y a peu ou pas de couplage inductif mutuel entre l'antenne [fil long] et la bobine du réservoir, donc toute action du transformateur entre l'antenne et la bobine du réservoir sera triviale. En réalité, en fonction de la longueur de l'antenne et de la longueur d'onde des RF qu'elle intercepte, elle ressemblera à une source de tension connectée en série au réservoir via une impédance résistive, capacitive ou inductive.

— EM Fields du

@EMFi: J'ai annulé votre modification pour les raisons que nous avons discutées auparavant. J'ai ensuite corrigé la faute de frappe dans "résistance", mais "filtre de rejet de bande" a plus de sens que "filtre de rejet de bande". Quant à la radio en cristal, la version typique a une bobine enroulée autour d'un tube en papier avec un robinet près d'une extrémité. L'antenne est connectée à l'extrémité près du robinet et le robinet à la terre. La bobine résonante est du robinet à l'autre extrémité. La seule façon pour les RF d'atteindre la bobine résonante est de coupler le transformateur entre les deux parties de la bobine.

— Olin Lathrop du

@Doombot: Je suis délibérément resté à l'écart de ces problèmes. L'OP a assez de confusion juste en comprenant le fonctionnement des condensateurs idéaux que je sentais que ce n'était pas le moment d'introduire les caractéristiques non idéales des composants réels. Je suis d'accord avec vous que ces effets sont réels, mais qu'ils sont un sujet trop avancé pour cette question.

— Olin Lathrop du

Un condensateur seul n'est généralement pas du tout un filtre.

Il peut former un filtre passe-haut ou passe-bas, en conjonction avec une résistance, ou il peut former l'un de ceux-ci ou un filtre passe-bande, en conjonction avec une inductance.

Dans le jeu de cristaux, si votre schéma que vous regardez est assez vieux, il se peut qu'aucun inducteur ne soit visible et aucune bonne explication pourquoi le condensateur fonctionne comme un élément de réglage.

Ici, le fait manquant est que l'antenne elle-même agissait comme inducteur, et les explications peuvent ne pas le clarifier car elles n'ont peut-être pas été bien comprises par les écrivains avant le milieu des années 1920.

— Brian Drummond
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