一个不改变极性的信号会对电容器充电吗?

Question

我想知道，如果不改变极性的数字信号电容器充电。

如果信号具有1MHz的频率，是否充电电容器更快？如果是的话，是有可能通过过零信号对电容器放电？我曾尝试在LT-香料模拟，但我只能模拟1分钟。在实践中我有直通串联的电容器通过用1兆赫的频率为约4小时UART信号的电路。

私下里，我希望电容不会影响UART信号，因为添加一个过零电路(逻辑上)增加了更多的组件到PCB。

Answer 1

如果信号的频率是1兆赫兹，那么电容的充电速度会更快吗?

不。

是有可能通过零点交叉的信号，以使电容器放电？

当然，如果你在正确的时间做。

私下里，我希望电容不会影响UART信号，因为添加一个过零电路(逻辑上)增加了更多的组件到PCB。

该电容器做影响UART信号。如果负载是对称的，那么电容将充电到信号的平均电压和输出将在这个平均过零。由于UART信号的平均电压随数据而变化，因此过零点也会随数据而变化。

但是每一帧都有一个开始和停止位，所以每当数据出现时，每帧至少会产生一个负脉冲。你可以用这个来“直流恢复”信号，这样它就不会进入地下。你所要做的就是在输出和地之间放置一个二极管，它将电容充电到峰值信号电压，以提供所需的偏置，就像这样:-

^{模拟电路-使用CircuitLab}

每次信号变低时，如果输出低于地超过~0.3 V(肖特基二极管正向电压降)，将导致二极管导通，这将充电电容器和提高'低'输出电压到~0.3 V低于地。高速肖特基信号二极管应用于最小压降和低电容。

根据接收电路的不同，你可能会发现即使没有二极管，这种情况也会发生，因为大多数数字逻辑集成电路的输入端都有保护二极管，以防止负电压尖峰破坏它们。然而，这些二极管通常非常小，具有低电流额定值，因此，即使电路似乎没有它也可以工作，建议使用外部二极管。

Answer 2

私下里，我希望电容不会影响UART信号，因为添加一个过零电路(逻辑上)增加了更多的组件到PCB。

那么，你的秘密，现在是出来失望准备。该电容器将发泄对一个UART信号破坏，因为它会尝试删除您的UART信号的直流偏移。假设一个UART信号携带的信息，DC的水平，你将有一个问题。

关于电容器耦合和二极管恢复想法，它面临（我看到它）是当一个周期总线不活动后的第一起始位到达最大的问题： -

你想看到的是:-

但是，你看这是什么： -

换句话说，所述第一起始位是在时间段“通讯科空闲”的后接收到的第一个字节损坏。此外，你已经逐渐丧失（一路）与“通讯科闲置”关联的逻辑1。

Answer 3

^{模拟电路-使用CircuitLab}

电容器的电荷是流过的电流的积分;这就是全部。所以，不，1 MBd UART信号并不会更快地给电容器充电。相反，对于高速信号，你要确保你的接收器有一个确定的阻抗，这将本质上是一个直流电路到地。

顺便说一下，“数字信号”在这里有点混乱，我想我们理解你的意思，但是所有通过电容器的信号都是模拟的——它只是传输数字数据。

我不太确定为什么UART应该在靠近驱动器的地方充电?这个东西驱动输出高，然后低，然后高，然后低-每一次它被驱动低，必然放电电容器。

你会在很多数字串行链路中发现串联电容，例如PCIe。它们的问题是，如果你的速率变得太低，它们就会充满电，然后它们的输出就开始有效地浮动和漂移。因此，在这样的系统中，您必须始终确保每秒高/低转换的最小速率——但这就是全部。像曼彻斯特编码和在空闲时发送数据这样的事情对于简单的链接来说已经足够好了。