【48812】【E讲堂】关于RC电路的使用总结
在模仿电路、脉冲数字电路中得到遍及的使用,因为电 路的方式以及信号源和R,C元件参数的不同,因此组成了的各种使用方式:微分电路 、积分电路、耦合电路、滤波电路及脉冲分压器。
在模仿及脉冲数字电路中,常常用到由电阻R和电容C组成的RC电路,在些电路中, 电阻R和电容C的取值不同、输入和输出联系和处理的波形之间的联系,发生了RC电路的 不同使用,下面别离谈谈微分电路、积分电路、耦合电路、脉冲分压器以及滤波电路。
如图1所示,电阻R和电容C串联后接入输入信号VI,由电阻R输出信号VO,当RC 数值与输入方波宽度tW之间满意:RC
在t=t1时,VI由0Vm,因电容上电压不能骤变(来不及充电,相当于短 路,VC=0),输入电压VI全降在电阻R上,即VO=VR=VI=V m 。随后(t》t1),电容C的电压按指数规则快充上升,输出电压随之按指数规 律下降(因VO=VI-VC=Vm-VC),经过大约3(=R × C)时,VCVm,VO0,(RC)的值愈小,此进程愈快,输出正 脉冲愈窄。
t=t2时,VI由Vm0,相当于输入端被短路,电容原先充有左正右负的电压V m开端按指数规则经电阻R放电,刚开端,电容C来不及放电,他的左端(正电)接地 ,所以VO=-Vm,之后VO随电容的放电也按指数规则减小,相同经过大 约3后,放电结束,输出一个负脉冲。
只需脉冲宽度tW(5~10),在tW时刻内,电容C已完结充电或放电(约需3 ),输出端就能输出正负尖脉冲,才干成为微分电路,因此电路的充放电时刻常数有必要 满意:(1/5~1/10)tW,这是微分电路的必要条件。
因为输出波形VO与输入波形VI之间刚好契合微分运算的成果[VO=RC( dVI/dt)],即输出波形是取输入波形的改变部分。假如将VI按傅里叶级打开 ,进行微分运算的成果,也将是VO的表达式。他大多数都用在对杂乱波形的别离和分频器 ,如从电视信号的复合同步脉冲别离出行同步脉冲和时钟的倍频使用。
图1中,假如电路时刻常数(RC)tW,他将变成一个RC耦合电路。输 出波形与输入波形相同。如图3所示。
(4)t=t3时,因电容还来不及放完电,积累了必定电荷,第二个方波到来,电阻上的电 压就不是Vm,而是VR=Vm-VC(VC0),这样第二个输出 方波比第一个输出方 波稍微往下平移,第三个输出方波比第二个输出方波又稍微往下平移,,最终,当输出波 形的正半周“面积”与负半周“面积”持平时,就达到了安稳状况。也便是电容在一个周期 内充得的电荷与放掉的电荷持平时,输出波形就安稳不再平移,电容上的均匀电压等于输入 信号中电压的直流重量(使用C的隔直效果),把输入信号往下平移这个直流重量,便得到 输出波形,起到传送输入信号的沟通成分,因此是一个耦合电路。
以上的微分电路与耦合电路,在电路方式上是相同的,要害是tW与的联系,下面比 较一下与方波周期T(T》tW)不一起的成果,如图4所示。在这三种景象中,因为电 容C的隔直效果,输出波形都是一个周期内正、负“面积”持平,即其均匀值为0,不再含有 直流成份。
①当T时,电容C的充放电十分缓慢,其输出波形近似抱负方波,是抱负耦合电路。
②当=T时,电容C有必定的充放电,其输出波形的平顶部分有必定的下降或上升,不是 抱负方波。
如图5所示,电阻R和电容C串联接入输入信号VI,由电容C输出信号V0,当RC ()数值与输入方波宽度tW之间满意:》》tW,这种电路称为积分电路。在
(3)t=t2时,VI由Vm0,相当于输入端被短路,电容原先充有左正右负电 压VI(VI《Vm)经R缓慢放电,VO(VC)按指数规则下降。
这样,输出信号便是锯齿波,近似为三角形波,》》tW是本电路必要条件,因为他是 在方波到来期间,电容仅仅缓慢充电,VC还未上升到Vm时,方波就消失,电容 开端放电,避免电容电压呈现一个安稳电压值,并且越大,锯齿波越挨近三角波。输出波 形是对输入波形积分运算的成果
在模仿电路,由RC组成的无源滤波电路中,依据电容的接法及巨细首要可分为低通滤波 电路(如图7)和高通滤波电路(如图8)。
(1)在图7的低通滤波电路中,他跟积分电路有些类似(电容C都是并在输出端),但 他们是应 用在不同的电路功能上,积分电路首要是使用电容C充电时的积分效果,在输入方波景象下 ,来发生周期性的锯齿波(三角波),因此电容C及电阻R是依据方波的tW来选取,而 低通滤波电路,是将较高频率的信号旁路掉(因XC=1/(2fC),f较大时,XC较 小,相当于短路),因此电容C的值是参照低频点的数值来确认,对电源的滤波电路,理 论上C值愈大愈好。
(2)图8的高通滤波电路与微分电路或耦合电路方式相同。在脉冲数字电路中,因RC与脉 宽tW的联系不同而区分为微分电路和耦合电路;在模仿电路,挑选恰当的电容C值, 就可以有挑选性地让较高频的信号经过,而阻断直流及低频信号,如高音喇叭串接的电容, 便是阻挠中低声进入高音喇叭,避免烧坏。另一方面,在多级沟通扩大电路中,他也是一种 耦合电路。
当需求将脉冲信号经电阻分压传到下一级时,因为电路中存在各式各样的方式的电容,如寄生电容 ,他相当于在负载侧接有一负载电容(如图9),当输入一脉冲信号时,因电容CL的 充电,电压不能骤变,使输出波形前沿变坏,失线两头并接一加速电容 C1,这样组成一个RC脉冲分压器(如图10)。
(1)t=0+时,电容视为短路,电流只流经C1,CL,VO由C1和CL分压得到:
可是,任何信号源都有必定的内阻,以及一些电路的需求,一般采纳过补偿的方法,如电视 信号中,为杰出传送图画的概括,选用勾边电路,是经过加大C1的取值。
求RC电路的放电时刻为1分锺,电压从9V降到5v.放电电流为300mA左右,挑选最佳的的R值和C值。
RC电路的放电方程是:UC=US*e-t/RC,其间,US=9,UC=5,t=60,代入公式可求出时刻常数RC的值,现在要害的便是要确认R和C的值了,它只可以经过你所要求的放电电路来挑选了,由放电电流公式:I=C*dU/dt,再将此公式代入上面的公式中可得:I=-US*C/RCe-t/RC,将C当作一个不知道参数,然后作出I-t曲线,计算出该曲线所围成的面积,这个积分上下限为t=0-60,去使面积最小的C值就可.