在模擬及脈沖數字電路中,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、輸入和輸出關系以及處理的波形之間的關系,產生了RC電路的 不同應用,下面分別談談微分電路、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串聯后接入輸入信號VI,由電阻R輸出信號VO,當RC 數值與輸入方波寬度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的電壓按指數規律快速充電上升,輸出電壓隨之按指數規 律下降(因VO=VI-VC=Vm-VC),經過大約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開始按指數規律經電阻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規律減小,同樣經過大 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,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 ,進行微分運算的結果,也將是VO的表達式。他主要用于對復雜波形的分離和分頻器 ,如從電視信號的復合同步脈沖分離出行同步脈沖和時鐘的倍頻應用。
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