Rc, rl మరియు rlc సర్క్యూట్లు

మొత్తం ఎలక్ట్రానిక్స్ భాగాలు రెండు విస్తృత వర్గాలుగా మారవచ్చు, ఒకటి యాక్టివ్ భాగాలు మరియు మరొకటి నిష్క్రియాత్మక భాగాలు. నిష్క్రియాత్మక భాగాలలో రెసిస్టర్ (ఆర్), కెపాసిటర్ (సి) మరియు ఇండక్టర్ (ఎల్) ఉన్నాయి. ఎలక్ట్రానిక్స్ సర్క్యూట్లో ఇవి ఎక్కువగా ఉపయోగించే మూడు భాగాలు మరియు మీరు వాటిని దాదాపు ప్రతి అప్లికేషన్ సర్క్యూట్లో కనుగొంటారు. వేర్వేరు కలయికలలో ఈ మూడు భాగాలు కలిసి RC, RL మరియు RLC సర్క్యూట్లను ఏర్పరుస్తాయి మరియు వాటికి ఫిల్టరింగ్ సర్క్యూట్లు, ట్యూబ్ లైట్ చోక్స్, మల్టీవైబ్రేటర్లు మొదలైన అనేక అనువర్తనాలు ఉన్నాయి. కాబట్టి ఈ ట్యుటోరియల్‌లో ఈ సర్క్యూట్ల యొక్క ప్రాథమిక, వెనుక ఉన్న సిద్ధాంతం నేర్చుకుంటాము వాటిని మరియు వాటిని మా సర్క్యూట్లలో ఎలా ఉపయోగించాలి.

మేము ప్రధాన విషయాలలోకి వెళ్ళే ముందు ఒక సర్క్యూట్లో R, L మరియు C ఏమి చేస్తుందో అర్థం చేసుకోవచ్చు.

రెసిస్టర్: రెసిస్టర్‌లను “R” అక్షరం ద్వారా సూచిస్తారు. రెసిస్టర్ అనేది శక్తిని ఎక్కువగా వేడి రూపంలో వెదజల్లుతుంది. ఇది అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్ కలిగి ఉంటుంది, ఇది దాని ద్వారా ప్రవహించే ప్రస్తుత విలువకు స్థిరంగా ఉంటుంది.

కెపాసిటర్: కెపాసిటర్లను “సి” అక్షరం ద్వారా సూచిస్తారు. కెపాసిటర్ అనేది విద్యుత్ క్షేత్ర రూపంలో శక్తిని (తాత్కాలికంగా) నిల్వ చేసే ఒక మూలకం. కెపాసిటర్ వోల్టేజ్‌లో మార్పులను నిరోధిస్తుంది. అనేక రకాల కెపాసిటర్లు ఉన్నాయి, వీటిలో సిరామిక్ కెపాసిటర్ మరియు ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్లు ఎక్కువగా ఉపయోగించబడతాయి. వారు ఒక దిశలో వసూలు చేస్తారు మరియు వ్యతిరేక దిశలో విడుదల చేస్తారు

ఇండక్టర్: ఇండక్టర్లను “L” అక్షరం ద్వారా సూచిస్తారు. ఒక ఇండక్టర్ కూడా కెపాసిటర్ మాదిరిగానే ఉంటుంది, ఇది శక్తిని కూడా నిల్వ చేస్తుంది కాని అయస్కాంత క్షేత్రం రూపంలో నిల్వ చేయబడుతుంది. ఇండక్టర్లు ప్రస్తుత మార్పులను నిరోధించాయి. ప్రేరకాలు సాధారణంగా కాయిల్ గాయం తీగ మరియు మునుపటి రెండు భాగాలతో పోలిస్తే చాలా అరుదుగా ఉపయోగించబడతాయి.

ఈ రెసిస్టర్, కెపాసిటర్ మరియు ఇండక్టర్లను కలిపినప్పుడు మేము RC, RL మరియు RLC సర్క్యూట్ వంటి సర్క్యూట్లను ఏర్పరుస్తాము, ఇది సమయం మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ ఆధారిత ప్రతిస్పందనలను ప్రదర్శిస్తుంది, ఇది ఇప్పటికే చెప్పినట్లుగా అనేక ఎసి అనువర్తనాలలో ఉపయోగపడుతుంది. ఒక RC / RL / RLC సర్క్యూట్ ఒక ఉపయోగించవచ్చు వడపోత, ఓసిలేటర్ మరియు మరింత అది సాధ్యం ఈ ట్యుటోరియల్ లో ప్రతి కారక కవర్, కాబట్టి మేము ఈ ట్యుటోరియల్ లో వాటిని ప్రాథమిక ప్రవర్తన తెలుసుకోవడానికి ఉంటుంది.

RC / RL మరియు RLC సర్క్యూట్ల ప్రాథమిక సూత్రం:

మేము ప్రతి అంశంతో ప్రారంభించే ముందు ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్లో రెసిస్టర్, కెపాసిటర్ మరియు ఇండక్టర్ ఎలా ప్రవర్తిస్తాయో అర్థం చేసుకుందాం. అవగాహన కోసం, విద్యుత్ సరఫరా (5 వి) తో సిరీస్‌లో కెపాసిటర్ మరియు రెసిస్టర్‌లను కలిగి ఉన్న ఒక సాధారణ సర్క్యూట్‌ను పరిశీలిద్దాం. ఈ సందర్భంలో విద్యుత్ సరఫరా RC జతతో అనుసంధానించబడినప్పుడు, రెసిస్టర్ (Vr) అంతటా వోల్టేజ్ దాని గరిష్ట విలువకు పెరుగుతుంది, అయితే కెపాసిటర్ (Vc) అంతటా వోల్టేజ్ సున్నా వద్ద ఉంటుంది, తరువాత నెమ్మదిగా కెపాసిటర్ ఛార్జ్‌ను నిర్మించడం ప్రారంభిస్తుంది రెసిస్టర్ అంతటా వోల్టేజ్ తగ్గుతుంది మరియు రెసిస్టర్ వోల్టేజ్ (Vr) జీరోకు చేరుకునే వరకు కెపాసిటర్ అంతటా వోల్టేజ్ పెరుగుతుంది మరియు కెపాసిటర్ వోల్టేజ్ (Vc) దాని గరిష్ట విలువకు చేరుకుంటుంది. సర్క్యూట్ మరియు వేవ్ రూపం క్రింద ఉన్న GIF లో చూడవచ్చు

సర్క్యూట్లో అసలు ఏమి జరుగుతుందో అర్థం చేసుకోవడానికి పై చిత్రంలోని తరంగ రూపాన్ని విశ్లేషిద్దాం. బాగా చిత్రీకరించిన తరంగ రూపం క్రింద ఉన్న చిత్రంలో చూపబడింది.

రెసిస్టర్ (రెడ్ వేవ్) అంతటా వోల్టేజ్ ఆన్ చేసినప్పుడు దాని గరిష్ట స్థాయికి చేరుకుంటుంది మరియు కెపాసిటర్ (బ్లూ వేవ్) అంతటా వోల్టేజ్ సున్నా వద్ద ఉంటుంది. అప్పుడు కెపాసిటర్ ఛార్జ్ అవుతుంది మరియు Vr సున్నా అవుతుంది మరియు Vc గరిష్టంగా మారుతుంది. అదేవిధంగా స్విచ్ ఆపివేయబడినప్పుడు కెపాసిటర్ డిశ్చార్జెస్ మరియు అందువల్ల ప్రతికూల వోల్టేజ్ రెసిస్టర్ అంతటా కనిపిస్తుంది మరియు కెపాసిటర్ డిశ్చార్జ్ చేస్తున్నప్పుడు కెపాసిటర్ మరియు రెసిస్టర్ వోల్టేజ్ రెండూ పైన చూపిన విధంగా సున్నా అవుతుంది.

ప్రేరకాలకు కూడా అదే దృశ్యమానం చేయవచ్చు. కెపాసిటర్‌ను ఇండక్టర్‌తో భర్తీ చేయండి మరియు తరంగ రూపం ప్రతిబింబిస్తుంది, అంటే స్విచ్ ఆన్ చేసినప్పుడు రెసిస్టర్ (Vr) అంతటా వోల్టేజ్ సున్నా అవుతుంది, ఎందుకంటే మొత్తం వోల్టేజ్ ఇండక్టర్ (Vl) అంతటా కనిపిస్తుంది. ఇండక్టర్ (Vl) అంతటా వోల్టేజ్‌ను ఛార్జ్ చేస్తున్నప్పుడు అది సున్నాకి చేరుకుంటుంది మరియు రెసిస్టర్ (Vr) అంతటా వోల్టేజ్ గరిష్ట వోల్టేజ్‌కు చేరుకుంటుంది.

RC సర్క్యూట్:

RC సర్క్యూట్ (నిరోధకం కెపాసిటర్ సర్క్యూట్) ఒక కెపాసిటర్ కలిగి ఉంటుంది మరియు ఒక నిరోధకం సిరీస్లో లేదా వోల్టేజ్ లేదా ప్రస్తుత మూలానికి సమాంతరంగా గాని కనెక్ట్. ఈ రకమైన సర్క్యూట్లను RC ఫిల్టర్లు లేదా RC నెట్‌వర్క్‌లు అని కూడా పిలుస్తారు, ఎందుకంటే అవి సాధారణంగా ఫిల్టరింగ్ అనువర్తనాలలో ఉపయోగించబడతాయి. తక్కువ-పాస్, హై-పాస్ మరియు బ్యాండ్-పాస్ ఫిల్టర్లు వంటి కొన్ని ముడి ఫిల్టర్లను తయారు చేయడానికి RC సర్క్యూట్ ఉపయోగించవచ్చు. ఒక మొదటి ఆర్డర్ RC సర్క్యూట్ మాత్రమే ఒక నిరోధకం మరియు ఒక కెపాసిటర్ నిర్వహిస్తారు మరియు మేము ఈ ట్యుటోరియల్ లో అదే విశ్లేషిస్తుంది

RC సర్క్యూట్‌ను అర్థం చేసుకోవడానికి, ప్రోటీస్‌పై బేసిక్ సర్క్యూట్‌ను సృష్టించి, అది ఎలా ప్రవర్తిస్తుందో విశ్లేషించడానికి స్కోప్‌లోని లోడ్‌ను కనెక్ట్ చేద్దాం. తరంగ రూపంతో పాటు సర్క్యూట్ క్రింద ఇవ్వబడింది

RC సర్క్యూట్‌ను రూపొందించడానికి 470uF కెపాసిటర్‌తో సిరీస్‌లో తెలిసిన 1k ఓంస్ యొక్క లోడ్ (లైట్ బల్బ్) ను కనెక్ట్ చేసాము. సర్క్యూట్ 12V బ్యాటరీతో శక్తినిస్తుంది మరియు సర్క్యూట్ను మూసివేయడానికి మరియు తెరవడానికి ఒక స్విచ్ ఉపయోగించబడుతుంది. తరంగ రూపాన్ని లోడ్ బల్బ్ అంతటా కొలుస్తారు మరియు పై చిత్రంలో పసుపు రంగులో చూపబడుతుంది.

ప్రారంభంలో స్విచ్ తెరిచినప్పుడు గరిష్ట వోల్టేజ్ (12 వి) రెసిస్టివ్ లైట్ బల్బ్ లోడ్ (Vr) అంతటా కనిపిస్తుంది మరియు కెపాసిటర్ అంతటా వోల్టేజ్ సున్నా అవుతుంది. స్విచ్ మూసివేయబడినప్పుడు, రెసిస్టర్ అంతటా వోల్టేజ్ సున్నాకి పడిపోతుంది మరియు కెపాసిటర్ ఛార్జ్ చేస్తున్నప్పుడు గ్రాఫ్‌లో చూపిన విధంగా వోల్టేజ్ గరిష్టంగా తిరిగి చేరుకుంటుంది.

కెపాసిటర్ ఛార్జ్ చేయడానికి సమయం తీసుకునే సమయం T = 5Ƭ సూత్రాల ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది , ఇక్కడ “Ƭ” టౌ (సమయ స్థిరాంకం) ను సూచిస్తుంది.

మా కెపాసిటర్ సర్క్యూట్లో ఛార్జ్ చేయడానికి తీసుకున్న సమయాన్ని లెక్కిద్దాం.

Ƭ = RC = (1000 * (470 * 10 ^ -6)) = 0.47 సెకన్లు T = 5Ƭ = (5 * 0.47) T = 2.35 సెకన్లు.

కెపాసిటర్ ఛార్జ్ చేయడానికి తీసుకున్న సమయం 2.35 సెకన్లు అని మేము లెక్కించాము, అదే పైన ఉన్న గ్రాఫ్ నుండి కూడా ధృవీకరించవచ్చు. Vr 0V నుండి 12V వరకు చేరుకోవడానికి తీసుకున్న సమయం కెపాసిటర్ 0V నుండి గరిష్ట వోల్టేజ్ వరకు ఛార్జ్ చేయడానికి తీసుకున్న సమయానికి సమానం. దిగువ చిత్రంలోని కర్సర్‌లను ఉపయోగించి గ్రాఫ్ వివరించబడింది.

అదేవిధంగా మనం ఏ సమయంలోనైనా కెపాసిటర్ అంతటా వోల్టేజ్‌ను మరియు ఈ క్రింది సూత్రాలను ఉపయోగించి ఏ సమయంలోనైనా కెపాసిటర్ ద్వారా కరెంట్‌ను లెక్కించవచ్చు.

V (t) = V _B (1 - e ^{-t / RC}) I (t) = I _o (1 - e ^{-t / RC})

ఎక్కడ, V _B అనేది బ్యాటరీ వోల్టేజ్ మరియు I _o అనేది సర్క్యూట్ యొక్క అవుట్పుట్ కరెంట్. T యొక్క విలువ కెపాసిటర్ యొక్క వోల్టేజ్ లేదా ప్రస్తుత విలువను లెక్కించాల్సిన సమయం (సెకన్లలో).

RL సర్క్యూట్:

RL సర్క్యూట్ (నిరోధకం ప్రేరకం సర్క్యూట్) ఒక ఇండక్టర్ నిర్వహిస్తారు మరియు ఒక నిరోధకం మళ్ళీ శ్రేణిలో లేదా సమాంతరంగా గాని కనెక్ట్. సిరీస్ RL సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ మూలం ద్వారా నడపబడుతుంది మరియు సమాంతర RL సర్క్యూట్ ప్రస్తుత మూలం ద్వారా నడపబడుతుంది. RL సర్క్యూట్ సాధారణంగా నిష్క్రియాత్మక ఫిల్టర్లుగా ఉపయోగించబడుతుంది, మొదటి ఆర్డర్ RL సర్క్యూట్ ఒక ఇండక్టర్ మరియు ఒక కెపాసిటర్ మాత్రమే క్రింద చూపబడింది

అదేవిధంగా ఒక RL సర్క్యూట్లో మనం కెపాసిటర్‌ను ఇండక్టర్‌తో భర్తీ చేయాలి. లైట్ బల్బ్ స్వచ్ఛమైన రెసిస్టివ్ లోడ్ వలె పనిచేస్తుందని భావించబడుతుంది మరియు బల్బ్ యొక్క నిరోధకత 100 ఓంల విలువకు సెట్ చేయబడింది.

సర్క్యూట్ తెరిచినప్పుడు, రెసిస్టివ్ లోడ్ అంతటా వోల్టేజ్ గరిష్టంగా ఉంటుంది మరియు స్విచ్ మూసివేయబడినప్పుడు బ్యాటరీ నుండి వోల్టేజ్ ఇండక్టర్ మరియు రెసిస్టివ్ లోడ్ మధ్య పంచుకోబడుతుంది. ఇండక్టర్ త్వరగా ఛార్జ్ అవుతుంది మరియు అందువల్ల రెసిస్టివ్ లోడ్ R. ద్వారా ఆకస్మిక వోల్టేజ్ డ్రాప్ అనుభవించబడుతుంది.

ఇండక్టర్ ఛార్జ్ చేయడానికి తీసుకున్న సమయాన్ని T = 5Ƭ సూత్రాన్ని ఉపయోగించి లెక్కించవచ్చు , ఇక్కడ “Ƭ” టౌ (సమయ స్థిరాంకం) ను సూచిస్తుంది.

మా ఇండక్టర్ సర్క్యూట్లో ఛార్జ్ చేయడానికి తీసుకున్న సమయాన్ని లెక్కిద్దాం. ఇక్కడ మేము 1mH విలువ యొక్క ప్రేరకము మరియు విలువ 100 ఓంల నిరోధకమును ఉపయోగించాము

Ƭ = L / R = (1 * 10 ^ -3) / (100) = 10 ^ -5 సెకన్లు T = 5Ƭ = (5 * 10 ^ -5) = 50 * 10 ^ -6 T = 50 u సెకన్లు.

అదేవిధంగా, మేము ఏ సమయంలోనైనా ఇండక్టర్ అంతటా వోల్టేజ్ను మరియు ఈ క్రింది సూత్రాలను ఉపయోగించి ఏ సమయంలోనైనా ఇండక్టర్ ద్వారా కరెంట్ను లెక్కించవచ్చు

V (t) = V _B (1 - e ^{-tR / L}) I (t) = I _o (1 - e ^{-tR / L})

ఎక్కడ, V _B అనేది బ్యాటరీ వోల్టేజ్ మరియు I _o అనేది సర్క్యూట్ యొక్క అవుట్పుట్ కరెంట్. T యొక్క విలువ ఇండక్టర్ యొక్క వోల్టేజ్ లేదా ప్రస్తుత విలువను లెక్కించాల్సిన సమయం (సెకన్లలో).

RLC సర్క్యూట్:

ఒక RLC సర్క్యూట్ పేరు గా సూచిస్తుంది ఒక నిరోధకం, కెపాసిటర్ మరియు ప్రేరకం లో కనెక్ట్ ఉంటాయి శ్రేణిలో లేదా సమాంతరంగా. సర్క్యూట్ ఓసిలేటర్ సర్క్యూట్ను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది రేడియో రిసీవర్లు మరియు టెలివిజన్లలో చాలా సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఇది చాలా సాధారణంగా అనలాగ్ అనువర్తనాలలో డంపర్ సర్క్యూట్లుగా ఉపయోగించబడుతుంది. మొదటి ఆర్డర్ RLC సర్క్యూట్ యొక్క ప్రతిధ్వని ఆస్తి క్రింద చర్చించబడింది

RLC సర్క్యూట్ కూడా సిరీస్కు ప్రతిధ్వని సర్క్యూట్, డోలనం సర్క్యూట్ లేదా ఒక ట్యూన్ సర్క్యూట్ అని పిలుస్తారు. ఈ సర్క్యూట్ క్రింద ఉన్న చిత్రంలో చూపిన విధంగా ప్రతిధ్వని ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్‌ను అందించే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది

ఇక్కడ మనకు 100u యొక్క కెపాసిటర్ C1 మరియు 10mH కనెక్ట్ చేసిన టిన్ సిరీస్ యొక్క ఇండక్టర్ L1 ఒక స్విచ్ ద్వారా ఉన్నాయి. సి మరియు ఎల్‌లను అనుసంధానించే వైర్‌కు కొంత అంతర్గత నిరోధకత ఉంటుంది కాబట్టి, వైర్ కారణంగా తక్కువ మొత్తంలో ప్రతిఘటన ఉంటుందని భావించబడుతుంది.

ప్రారంభంలో, మేము బ్యాటరీ సోర్స్ (9 వి) నుండి కెపాసిటర్‌ను ఛార్జ్ చేయడానికి స్విచ్ 2 ని తెరిచి ఉంచాము మరియు స్విచ్ 1 ని మూసివేస్తాము. అప్పుడు కెపాసిటర్ ఛార్జ్ అయిన తర్వాత స్విచ్ 1 తెరిచి, ఆపై స్విచ్ 2 మూసివేయబడుతుంది.

స్విచ్ మూసివేయబడిన వెంటనే కెపాసిటర్‌లో నిల్వ చేసిన ఛార్జ్ ఇండక్టర్ వైపుకు వెళ్లి దాన్ని ఛార్జ్ చేస్తుంది. కెపాసిటర్ పూర్తిగా డి-ఛార్జ్ అయిన తర్వాత, ఇండక్టర్ కెపాసిటర్‌లోకి తిరిగి విడుదల చేయటం ప్రారంభిస్తుంది, ఈ విధంగా ఛార్జీలు ఇండక్టర్ మరియు కెపాసిటర్ మధ్య ప్రవహిస్తాయి. ఈ ప్రక్రియలో ఛార్జీలలో కొంత నష్టం ఉంటుంది కాబట్టి పై గ్రాఫ్‌లో చూపిన విధంగా మొత్తం ఛార్జ్ సున్నాకి చేరుకునే వరకు క్రమంగా తగ్గుతుంది.

అప్లికేషన్స్:

రెసిస్టర్లు, ఇండక్టర్లు మరియు కెపాసిటర్లు సాధారణ మరియు సరళమైన భాగాలు కావచ్చు, అయితే అవి RC / RL మరియు RLC సర్క్యూట్ వంటి సర్క్యూట్లను ఏర్పరచటానికి కలిపినప్పుడు అవి సంక్లిష్ట ప్రవర్తనను ప్రదర్శిస్తాయి, ఇది విస్తృత శ్రేణి అనువర్తనానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది. వాటిలో కొన్ని క్రింద ఇవ్వబడ్డాయి

• కమ్యూనికేషన్ వ్యవస్థలు
• సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్
• వోల్టేజ్ / ప్రస్తుత మాగ్నిఫికేషన్
• రేడియో వేవ్ ట్రాన్స్మిటర్లు
• RF యాంప్లిఫైయర్లు
• ప్రతిధ్వని LC సర్క్యూట్
• వేరియబుల్ ట్యూన్స్ సర్క్యూట్లు
• ఓసిలేటర్ సర్క్యూట్లు
• సర్క్యూట్లను ఫిల్టర్ చేస్తోంది