Co się stanie, jeśli podłączysz przełącznik i kondensator?

Jeśli połączysz przełącznik i kondensator w obwodzie, zachowanie kondensatora będzie zależeć od stanu przełącznika. Gdy przełącznik jest zamknięty, kondensator zacznie się ładować, jeśli zostanie podłączony do źródła napięcia. Prąd będzie przepływał przez obwód, powodując stopniowy wzrost napięcia na kondensatorze, aż osiągnie napięcie zasilania. Po otwarciu przełącznika kondensator utrzyma ładunek i napięcie na swoich zaciskach, chyba że istnieje ścieżka rozładowania.

Umieszczenie kondensatora na przełączniku może pomóc w stłumieniu skoków napięcia i zmniejszeniu szumów elektrycznych. Praktyka ta znana jest jako „odrzucenie”. Kiedy przełącznik się otwiera, szczególnie w obwodach indukcyjnych, może generować stany nieustalone wysokiego napięcia z powodu zanikającego pola magnetycznego. Kondensator umieszczony na przełączniku pochłania te stany nieustalone, chroniąc elementy obwodu i zapewniając płynniejszą pracę. Pomaga także w zmniejszeniu zakłóceń elektromagnetycznych (EMI) generowanych przez działanie przełączające.

Gdy przełącznik jest otwarty, kondensator zasadniczo zachowuje ładunek, jeśli nie ma ścieżki rozładowania. Napięcie na kondensatorze pozostaje stałe i skutecznie działa jako tymczasowe urządzenie magazynujące ładunek elektryczny. Z biegiem czasu, jeśli w obwodzie wystąpi jakikolwiek wyciek lub mała ścieżka rezystancyjna, kondensator będzie powoli się rozładowywał. Jednakże w idealnej sytuacji, przy doskonałej izolacji, ładunek na kondensatorze utrzymywałby się przez czas nieokreślony.

Gdy kondensator jest włączony, czyli gdy przełącznik w obwodzie jest zamknięty, kondensator zacznie się ładować, jeśli zostanie podłączony do źródła napięcia. Proces ładowania polega na przepływie prądu do kondensatora, co powoduje wzrost napięcia na nim. Początkowo prąd jest wysoki, ponieważ różnica napięcia jest największa. W miarę ładowania kondensatora prąd stopniowo maleje, aż kondensator zostanie w pełni naładowany, a napięcie na nim zrówna się z napięciem zasilania.

Celem przełączanego kondensatora jest emulacja elementów rezystancyjnych i wykonywanie zadań przetwarzania sygnału analogowego, takich jak filtrowanie, wzmacnianie i integracja w układach scalonych. Obwody z przełączanymi kondensatorami wykorzystują kondensatory i przełączniki do przenoszenia ładunku pomiędzy różnymi częściami obwodu z kontrolowaną szybkością. Umożliwia to precyzyjną kontrolę zastępczej rezystancji i innych parametrów obwodów, dzięki czemu są one bardzo przydatne w zastosowaniach takich jak przetworniki analogowo-cyfrowe, oscylatory sterowane napięciem i różne typy filtrów w przetwarzaniu sygnałów.