RC滤波电路[整理]

RC电路的应用u型吊臂
RC电路在模拟电路、脉冲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、滤波电路及脉冲分
压器。
关键词:RC电路、微分、积分电路、耦合电路。
在模拟及脉冲数字电路中,常常用到由电阻R和电容C组成的R C电路,在些电路中,电阻R和电容C的取值不同、输入输出关系以及处理的波形之间的关系,产生了RC电路的不同应用,下面分别谈谈微分电路、积分电路、耦合电路、脉冲分压器以及滤波电路。
1.RC微分电路
如图1所示,电阻R和电容C串联后接入输入信号V I,由电阻R 输出信号V O,当RC数值与输入方波宽度t W之间满足:RC<<t W,这种电路就称为微分电路。在R两端(输出端)得到正、负相间的尖脉冲,而且发生在方波的上升沿和下降沿,如图2所示。
在t=t1时,V I由0→Vm,因电容上电压不能突变(来不及充电,相当于短路,V C=0),输入电压V I全降在电阻R上,即V O=V R=V I =Vm 。随后(t>t1),电容C的电压按指数规律快速充电上升,输出电压随之按指数规律下降(因V O=V I-V C=V m-V C),经过大约3τ(τ=R×C)时,V C=Vm,V O=0。τ(RC)的值愈小,此过程愈快,输出正脉冲愈窄。
t=t2时,V I由V m→0,相当于输入端被短路,电容原先充有左正右
负的电压V m开始按指数规律经电阻R放电,刚开始,电容C来不及放电,它的左端(正电)接地,所以V O=-V m,之后V O随电容的放电也按指数规律减小,同样经过大约3τ后,放电完毕,输出一个负脉冲。
只要脉冲宽度t W>(5~10)τ,在t W时间内,电容C已完成充电或放电(约需3τ),输出端就能输出正负尖脉冲,才能成为微分电路,因而电路的充放电时间常数τ必须满足:τ<(1/5~1/10)t W,这是微分电路的必要条件。
由于输出波形V O与输入波形V I之间恰好符合微分运算的结果[V O=RC(dV I/dt)],即输出波形是取输入波形的变化部分。如果将V I 按傅里叶级展开,进行微分运算的结果,也将是V O的表达式。它主要用于对复杂波形的分离和分频器,如从电视信号的复合同步脉冲分离
出行同步脉冲和时钟的倍频应用。
2.  RC耦合电路
蜂鸣器电路图1中,如果电路时间常数τ(RC)>>t W,它将变成一个RC耦合电路。输出波形与输入波形一样。如图3所示。
育苗块化纤抽丝(1)在t=t1时,第一个方波到来,V I由0→Vm,因电容电压不能突变(VC=0),V O=V R=V I=Vm。
(2)t1<t<t2时,因τ>>tW,电容C缓慢充电,VC缓慢上升为左正右负,V O=V R=V I-V C,V O缓慢下降。
(3)t=t2时,V O由V m→0,相当于输入端被短路,此时,V C已充有左正右负电压Δ[Δ=(V I/τ)×tW],经电阻R非常缓慢地放电。
折角塞门(4)t=t3时,因电容还来不及放完电,积累了一定电荷,第二
个方波到来,电阻上的电压就不是V m,而是V R=V m-V C(V C≠0),这样第二个输出方波比第一个输出方波略微往下平移,第三个输出方波比第二个输出方波又略微往下平移,…,最后,当输出波形的正半周“面
积”与负半周“面积”相等时,就达到了稳定状态。也就是电容在一
个周期内充得的电荷与放掉的电荷相等时,输出波形就稳定不再平移,电容上的平均电压等于输入信号中电压的直流分量(利用C的隔直作用),把输入信号往下平移这个直流分量,便得到输出波形,起到传
送输入信号的交流成分,因此是一个耦合电路。
以上的微分电路与耦合电路,在电路形式上是一样的,关键是t W与τ的关系,下面比较一下τ与方波周期T(T>tW)不同时的结果,如图4所示。在这三种情形中,由于电容C的隔直作用,输出波形都是一个周期内正、负“面积”相等,即其平均值为0,不再含有直流成份。
①当τ>>T时,电容C的充放电非常缓慢,其输出波形近似理想方波,是理想耦合电路。
②当τ=T时,电容C有一定的充放电,其输出波形的平顶部分
有一定的下降或上升,不是理想方波。
数字调节器

本文发布于:2024-09-24 22:29:44,感谢您对本站的认可!

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标签:电路   输出   波形   电容   输入   脉冲   电压   耦合
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