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RC电路中的微分与耦合是什么样的?

 长寿石 2017-11-01

RC电路中的微分与耦合是什么样的?

RC电路在模拟电路、数字电路中得到广泛的应用,由于电路的形式以及信号源和R、C元件参数的不同,因而组成了RC电路的各种应用形式:微分电路、积分电路、耦合电路、滤波电路。根据信号电压是时间微分的结果,对信号波形进行变换整理的电路,称为微分电路。根据信号电压是时间积分的结果,对信号波形进行变换整理的电路,称为积分电路。

RC电路中的微分与耦合是什么样的?电容正、负极板上存储着不同极性的电荷,在两个极板间产生了电压差。电容存储的电荷不能突然增加,有一个电容充放电的过程,因此电容两端的电压也不能突然从一个值变到另外的一个值。不管是微分电路还是积分电路,都是利用电容两端电压不能突变的特性。

3.6.1 微分电路和耦合电路

微分电路可以实现电压对时间的微分运算。如下图,是用电容实现微分电路。用信号发生器产生一个频率为100Hz、幅度为1V的方波信号,其中方波为输入信号,脉冲波形为输出信号。RC电路中的微分与耦合是什么样的?

RC电路中的微分与耦合是什么样的?

在电路开始工作时,电容两端的电压为0,即 UC=0。输入信号在方波的正半周时,由于电容两端的电压不能突变,它仍然要维持 UC=0 的状态,相当于正阶跃信号都作用在电阻R上,即R上的压降很大,形成输出脉冲的尖峰;随着电容的充电,电容两端的电压降逐渐升高,电阻R上的压降逐渐减小;当电容充满后,即正阶跃信号都作用在电容的两端了,电阻R上的压降趋于0,此时电路中的电流为0,输出电压也降为0。

RC电路中的微分与耦合是什么样的?

在微分电路中,定义了时间常数τ,表示由初始状态变化到稳态状态时所需的时间。时间常数τ 反映了电路完成微分的快慢,电容完成充放电的快慢。τ 越小,完成微分所需要的时间越短,形成的脉冲越尖锐。时间常数与电容容量和电阻值成正比关系,如下式:

RC电路中的微分与耦合是什么样的?

如果时间常数太大的话,还没有完成信号的微分,就开始进行信号的下一个周期,不断循环下去,这样信号一直都无法完成微分。将图3-21 中电阻R的阻值改为20kΩ,下面的方波是输出波形。输出的方波幅值不是稳定的,而是有一定的倾斜,如果继续增大电阻值,

RC电路中的微分与耦合是什么样的?此时输出信号为和输入信号同频的方波。这说明当时微分时间常数远远大于信号的周期时,微分电路变成了耦合电路,即电路输出为与输入信号同频、同类型的信号。

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