在模擬及脈沖數(shù)字電路中,常常用到由電阻R和電容C組成的RC電路,在些電路中, 電阻R和電容C的取值不同、輸入和輸出關(guān)系以及處理的波形之間的關(guān)系,產(chǎn)生了RC電路的 不同應(yīng)用,下面分別談?wù)勎⒎蛛娐?、積分電路、耦合電路、脈沖分壓器以及濾波電路。
1. RC微分電路
如圖1所示,電阻R和電容C串聯(lián)后接入輸入信號VI,由電阻R輸出信號VO,當RC 數(shù)值與輸入方波寬度tW之間滿足:RC《《tW,這種電路就稱為微分電路。在 R兩端(輸出端)得到正、負相間的尖脈沖,而且發(fā)生在方波的上升沿和下降沿,如圖2 所示。
在t=t1時,VI由0→Vm,因電容上電壓不能突變(來不及充電,相當于短 路,VC=0),輸入電壓VI全降在電阻R上,即VO=VR=VI=V m 。隨后(t》t1),電容C的電壓按指數(shù)規(guī)律快速充電上升,輸出電壓隨之按指數(shù)規(guī) 律下降(因VO=VI-VC=Vm-VC),經(jīng)過大約3τ(τ=R × C)時,VCVm,VO0,τ(RC)的值愈小,此過程愈快,輸出正 脈沖愈窄。
t=t2時,VI由Vm→0,相當于輸入端被短路,電容原先充有左正右負的電壓V m開始按指數(shù)規(guī)律經(jīng)電阻R放電,剛開始,電容C來不及放電,他的左端(正電)接地 ,所以VO=-Vm,之后VO隨電容的放電也按指數(shù)規(guī)律減小,同樣經(jīng)過大 約3τ后,放電完畢,輸出一個負脈沖。
只要脈沖寬度tW》(5~10)τ,在tW時間內(nèi),電容C已完成充電或放電(約需3 τ),輸出端就能輸出正負尖脈沖,才能成為微分電路,因而電路的充放電時間常數(shù)τ必須 滿足:τ<(1/5~1/10)tW,這是微分電路的必要條件。
由于輸出波形VO與輸入波形VI之間恰好符合微分運算的結(jié)果[VO=RC( dVI/dt)],即輸出波形是取輸入波形的變化部分。如果將VI按傅里葉級展開 ,進行微分運算的結(jié)果,也將是VO的表達式。他主要用于對復(fù)雜波形的分離和分頻器 ,如從電視信號的復(fù)合同步脈沖分離出行同步脈沖和時鐘的倍頻應(yīng)用。
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