Calculadora divisor capacitivo

Um divisor de tensão capacitivo reparte uma tensão de entrada CA entre dois capacitores ligados em série. Como a reatância capacitiva é inversamente proporcional à capacitância, a maior parte da tensão aparece no capacitor menor — o dual do divisor resistivo, em que a tensão acompanha a resistência. Esta calculadora de divisor capacitivo recebe a tensão de entrada Vin, a capacitância série superior C1 e a de medida inferior C2, e devolve a saída do nó intermédio Vout sobre C2, a relação de divisão, a capacitância equivalente em série e a atenuação em decibéis. Sondas de alta tensão, redes de acoplamento CA, front-ends de toque capacitivo e laboratórios de impedância usam a mesma forma fechada. Pedidos com capacitâncias não positivas falham com erro de validação claro em vez de dividir por zero.

Como funciona o divisor capacitivo de dois capacitores

Coloque dois capacitores ideais C1 e C2 em série através de uma fonte CA Vin. A placa superior de C1 vê Vin, a junção entre C1 e C2 é o nó intermédio e o outro lado de C2 regressa à referência da fonte. A tensão de saída Vout é tomada do nó intermédio à referência, ou seja, a tensão sobre C2.

A qualquer frequência fixa as reatâncias são Xc1 igual a um sobre omega C1 e Xc2 igual a um sobre omega C2. Um divisor de tensão em série com essas impedâncias dá Vout igual a Vin vezes Xc2 sobre Xc1 mais Xc2. Substituindo as expressões de reatância, omega cancela-se e o resultado reduz-se a Vout igual a Vin vezes C1 sobre C1 mais C2.

Em palavras, a tensão de cada capacitor é inversa à sua capacitância, pelo que o menor leva a maior parte de Vin. A capacitância equivalente em série é C1 vezes C2 sobre C1 mais C2, a mesma identidade ao reduzir dois capacitores em série. Essas identidades são exatas para capacitores lineares concentrados com ESR e fugas desprezáveis; peças reais acrescentam tolerância, coeficientes de tensão e parasitas à massa, mas o primeiro passo de projeto continua a ser esta divisão algébrica.

Campos vazios ou não finitos falham na validação. Capacitância zero ou negativa falha porque um capacitor passivo não pode contribuir com C não positiva.

O que você envia e o que recebe de volta

Envie três números finitos: vin em volts para a entrada CA sobre o par em série, c1 para a capacitância série superior e c2 para a de medida inferior sobre a qual se mede Vout. Os valores de capacitância devem partilhar uma unidade — farads, microfarads, nanofarads ou picofarads — porque só importa a relação C1 sobre C1 mais C2. Ambas as capacitâncias devem ser estritamente positivas.

Campos em falta, cadeias não numéricas, NaN e Infinity também falham e não são cobrados. Verificações clássicas de aula: dez volts em capacitores iguais de um nanofarad devem dar cinco volts de saída com relação um meio e menos seis decibéis de atenuação.

Onde calculadoras de divisor capacitivo aparecem no trabalho real

Cursos introdutórios de circuitos CA atribuem exercícios de divisor capacitivo logo após capacitores em série e antes da análise fasorial completa, pelo que estudantes precisam de um oráculo fiável que devolva Vout, ratio e equivalente em série para comparar com o osciloscópio no laboratório.

Equipas de eletrónica de potência e instrumentação projetam divisores de medida CA de alta tensão com um C1 série pequeno e um C2 de shunt maior para o nó intermédio ficar dentro da faixa de um ADC ou amplificador operacional sem carga resistiva que dissipe watts em alta tensão. Placas RF e de sinal misto usam cadeias de acoplamento capacitivo para fixar atenuação independente de polarização em recetores ou detetores de nível.

O bring-up de firmware de front-ends de toque ou proximidade capacitiva costuma precisar da relação do divisor em vazio antes de pads parasitas e filtros de firmware entrarem no modelo. Técnicos de reparação que diagnosticam uma rede de medida avariada perguntam que tensão de nó intermédio os valores originais de C deviam produzir, e uma resposta em forma fechada é mais rápida do que levantar um deck SPICE completo para dois capacitores ideais.

Mantenha divisores resistivos, divisores de corrente e totais de capacitância em série em landings separadas para cada intenção de pesquisa ter uma página clara em vez de uma ferramenta multitopologia que confunde alunos e motores de busca.