Le condensateur ne "court-circuite" pas, il s'est chargé jusqu'à une tension constante en stockant de l'énergie sous forme de charge électrique, et si quelque chose d'extérieur tente de modifier la tension sur le condensateur, cela signifie qu'une charge plus ou moins importante est nécessaire pourchanger la tension du condensateur vers le haut ou vers le bas, et le moyen de charge en mouvement circule en courant.

Bref, un condensateur veut garder la tension constante sur lui et résiste à tout changement de tension en le combattant avec du courant.Ainsi, les pics de tension sont atténués car le condensateur utilise l'énergie de la pointe pour changer la charge, et plus la capacité est grande, moins la pointe peut changer la tension du condensateur.

La nature fondamentale d'un condensateur est que la charge stockée = capacité x tension: - $$ Q = CV $$

Nous savons également que le courant est le taux de changement de charge avec le temps, donc si la formule est différenciée par rapport au temps, nous obtenons ceci: -

$$ I = C \ cdot \ dfrac {dV} {dt} $$

L'impact de cette formule est que si un courant est injecté, la tension aux bornes du condensateur augmentera ou diminuera selon que le courant est positif ou négatif.

Si ce courant était appliqué à une résistance, il y aurait un changement de tension échelonné mais, pour un condensateur, il y a une montée ou une diminution et non une perte soudaine de tension aux bornes.

En le regardant sous un angle différent, si une rampe de tension est appliquée au condensateur, il y aura un flux de courant constant dans et depuis le condensateur.

Aucun de ces scénarios n'implique que le condensateur se transforme en court-circuit autrement que pour essayer de contrebalancer les changements de sa tension aux bornes; il ne peut y avoir de chute soudaine à zéro volt car cela impliquerait une surtension infinie dans le condensateur.

Imaginez le condensateur comme un volant tournant à vitesse constante; toute action qui tente d'accélérer ou de ralentir le volant nécessite un couple important et qui se traduit uniquement par une montée ou une diminution de la vitesse et non par un changement brusque de vitesse à zéro.

Le condensateur ne devient pas un véritable court-circuit.

Quand on dit qu'un condensateur est un court-circuit aux hautes fréquences, on parle de l'impédance d'un condensateur lorsqu'une tension sinusoïdale lui est appliquée. L'impédance est la tension divisée par le courant (similaire à la résistance).

$$ Z_C = \ frac {V} I = \ frac {1} {2 \ pi jfC} $$

C'est un nombre imaginaire, ce qui signifie que le courant et la tension sont déphasés. En dehors de cela, l'impédance est très similaire à la résistance.

Disons que vous avez un condensateur de 1 uF et une onde sinusoïdale de 1 V (rms), 10 kHz. Les mathématiques indiquent que l'impédance est de 15,9 ohms imaginaires. Par conséquent, le courant est \ $ \ frac {1V} {15.9 \ Omega} = 0.063A \ $ . Calculez maintenant le courant à 100 kHz. Le courant est \ $ 0.63A \ $ . Maintenant, essayez 10 MHz. Le courant est \ $ 63A \ $ . Beaucoup de courant!

Un vrai court-circuit permettrait à des amplis à l'infini de circuler, bien sûr. Lorsque nous augmentons la fréquence, l'impédance se rapproche de 0 et le courant se rapproche de l'infini. C'est ce que signifie «les condensateurs sont comme des courts-circuits à hautes fréquences». Un signal de tension haute fréquence provoquera la circulation d'un courant important. (Ou, de manière équivalente, un signal de courant haute fréquence ne créera qu'une petite tension)

Que se passe-t-il donc si vous avez un signal composé de plusieurs fréquences? Les condensateurs sont appelés éléments linéaires , ce qui signifie que nous pouvons analyser chaque fréquence indépendamment. Si vous avez une tension CC (0 Hz) et une tension de bruit haute fréquence, le signal CC ne créera aucun courant à travers le condensateur (l'impédance est infinie), mais la tension de bruit haute fréquence créera un grand bruit haute fréquence courant à travers le condensateur qui agit pour annuler la tension de bruit.

Si un pic de bruit aléatoire est introduit dans le système à partir de la source d'alimentation ou d'une source externe par couplage capacitif, qu'arrive-t-il à la charge déjà stockée sur le condensateur?

Il devient plus facile de comprendre si vous modélisez l'alimentation bruyante comme une source de tension de bruit DC + AC ayant une impédance de sortie "Z":

Cela fait un simple diviseur de tension entre l'impédance d'alimentation Z et l'impédance du condensateur \ $ Z_c = \ frac {1} {2 j \ pi f C} \ $ span>.

Si C est un vrai condensateur, il aura également un peu de résistance série (ESR) et d'inductance série (ESL).

Si nous modélisons la source de bruit avec un peu d'impédance série, disons une inductance et une résistance de fil, et le capuchon comme ayant ESR et ESL, il s'agit à nouveau d'un simple diviseur de tension et vous pouvez le calculer en utilisant les équations habituelles du diviseur de tension (utilisant des impédances complexes). Le graphique du haut est le rapport Vout / Vin, et le graphique du bas est l'impédance du condensateur (rouge) et de la source de bruit (vert):

Un condensateur idéal a une impédance infinie en CC et une impédance nulle à une fréquence infiniment élevée, donc vous pouvez dire qu'il "bloque le CC et court-circuite le CA". Mais dans la vraie vie, son impédance ne sera jamais nulle à "AC" puisque la fréquence n'est pas infinie. Ce sera \ $ Z_c = \ frac {1} {2 j \ pi f C} \ $ plus son ESR, plus \ $ 2 j \ pi L f \ $ impédance pour son inductance, ce qui fait augmenter l'impédance totale à haute fréquence.

qu'advient-il de la charge déjà stockée sur le condensateur?

Vous pouvez calculer l'ondulation de tension sur le capuchon en utilisant la formule du diviseur de tension, et sachant q = Cv, vous savez ce qui arrive à la charge. Il se déplace en fonction du courant circulant dans le bouchon.

Le condensateur agit comme un court-circuit pour le bruit et non pour le signal, maintenant ainsi la valeur totale du signal à une tension constante, ce qui est l'intention de l'alimentation.
S'il y a un signal de signal de bruit ou d'interférence couplé à l'alimentation à la fréquence \ $ \ omega \ $ , la tension d'alimentation totale devient: $$ v_ {in} (t) = V_O + A_nsin (\ omega t) $$ Ici, \ $ A_n \ $ est l'amplitude de la tension d'interférence.
Après avoir traversé le condensateur (en supposant un condensateur suffisamment grand) devient: $$ v_ {out} (t) \ approx V_O + \ frac {A_ {n}} {\ omega CR_ {in}} sin (\ omega t) \ approx V_O + 0$$ pour grand condensateur de découplage, où le 0 est le court-circuit aux hautes fréquences.
J'espère que c'est clair.

Les condensateurs et inductances utilisés pour le découplage sont appelés filtres pour une bonne raison.

Comparez un filtre à café: à moins d'appliquer beaucoup trop de pression (ce serait le cas avec un condensateur si vous dépassez largement sa tension nominale!) ou de laisser le filtre pourrir et se casser (certains condensateurs vieillissent!), il court-circuite l'eau et du café dissous (AC, Café réel) dans la cafetière sans que cela n'ait d'incidence sur la quantité de marc de café (DC) qui passe.

BTW, les condensateurs de découplage ne court-circuitent pas seulement le bruit haute fréquence - ils le FOURNISSENT lorsque la demande de courant dynamique de la charge le demande. Une demande de courant soudaine est prélevée sur le condensateur de découplage au lieu de l'alimentation (puisque les fils plus longs de l'alimentation agissent comme une inductance), ce qui rend le flux de courant RF plutôt local (c'est la clé pour ne pas déranger les autres circuits, pas jouer avec la charge elle-même (!!) et ne pas être rayonné sous forme de bruit!) vers le circuit formé par le découplage du condensateur et de la charge. "La charge elle-même" se produit lorsque l'inductance du câblage d'alimentation provoque une chute de tension suite à une demande de courant soudaine.