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RC微积分电路粗解

2009-12-31 19:14阅读:
1.RC电路的矩形脉冲响应
若将矩形脉冲序列信号加在电压初值为零的RC串联电路上,电路的瞬变过程就周期性地发生了。显然,RC电路的脉冲响应就是连续的电容充放电过程。如图所示。
RC微积分电路粗解
若矩形脉冲的幅度为U,脉宽为tp。电容上的电压可表示为:
RC微积分电路粗解
电阻上的电压可表示为:
RC微积分电路粗解
即当 0到t1时,电容被充电;当t1到t2 时,电容器经电阻R放电。
(也可以这样解释:电容两端电压不能突变,电流可以,所以反映在图中就是电阻两端的电压发生了突变。)
2.RC微分电路
取RC串联电路中的电阻两端为输出端,并选择适当的电路参数使时间常数τ<<tp(矩形脉冲的脉宽)。由于电容器的充放电进行得很快,因此电容器C上的电压uc(t)接近等于输入电压ui(t),这时输出电压为:
RC微积分电路粗解

上式说明,输出电压uo(t)近似地与输入电压ui(t)成微分关系,所以这种电路称微分电路。
RC微积分电路粗解
3.RC积分电路
如果将RC电路的电容两端作为输出端,电路参数满足τ>>tp的条件,则成为积分电路。由于这种电路电容器充放电进行得很慢,因此电阻R上的电压ur(t)近似等于输入电压ui(t),其输出电压uo(t)为:
RC微积分电路粗解
上式表明,输出电压uo(t)与输入电压ui(t)近似地成积分关系。
RC微积分电路粗解
4.时间常数
RC电路中,时间常数=R*C ;
RL电路中,时间常数=L/R。
===================================
RC电路中:
积分电路,电路输出为电容两端,时间常数大;
微分电路,电路输出为电压两端,时间常数小。
一、微分电路
输出信号与输入信号的微分成正比的电路,称为微分电路。
原理:从图一得:Uo=Ric=RC(duc/dt),因Ui=Uc+Uo,当,t=to时,Uc=0,所以Uo=Uio随后C充电,因RC≤Tk,

充电很快,可以认为Uc≈Ui,则有:
式一:
Uo=RC(duc/dt)=RC(dui/dt)--------------------

这就是输出Uo正比于输入Ui的微分(dui/dt)
RC电路的微分条件:RC≤Tk

RC微积分电路粗解
图一、微分电路
二、积分电路
输出信号与输入信号的积分成正比的电路,称为积分电路。
原理:从图2得,Uo=Uc=(1/C)∫icdt,因Ui=UR+Uo,当t=to时,Uc=Oo.随后C充电,由于RC≥Tk,充电很慢,

所以认为Ui=UR=Ric,即ic=Ui/R,故
式二:
Uo=(1/c)∫icdt=(1/RC)∫icdt
这就是输出Uo正比于输入Ui的积分(∫icdt)
RC电路的积分条件:RC≥Tk

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图2、积分电路


照片1是方形波输入时的波形,不过实际积分动作时,输入电压在一定期间输出会呈直线性变化,因此
上述波形会变成三角波。
照片1(a)是f=100Hz(fc)时输出入波形,虽然输出稍为迟缓不,过基本上几乎与输入一致。
照片1(b)是f=1kHz(fc)时输出入波形,输出变得非常迟缓而且无法阻挡原型的变化。
照片1(c)是f=10kHz(fc)时输出入波形,输出变成三角波,由此可知正在进行积分动作。
若考虑波形传输时高领域的 的设定必需大于使用信号频率的10倍以上
 

RC微积分电路粗解


RC微积分电路粗解

照片1 CR积分电路的频率产生的输出入波形
在积分电路中,并联积分电容两边的电阻起什么作用?如果把这个电容换成二极管,阳极接在放大器的负输
端,阴极接在输出端的话。会有什么效果。这个二极管起什么用 ?用模拟电路是不能实现纯积分的。因为
拟电路或多或少都存在零飘,如果不在电容两边并个大阻值电阻,电容的电压就会慢慢地漂移,导致运放
出饱和。加了这个电阻,积分电路实际是近似积分电路,对于直流(零飘)的增益是有限的了,运放输出
不会漂移。模拟积分电路是对交流量实现近似积分的,如果把电容换成二极管,就不是积分电路了,有点
近精密整流电路。


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