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RC微分电路的特点和工作原理是怎样的?RC电路

更新时间:2024-02-22 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

RC差分电路是一种广泛用于变换脉冲信号的电路。 它通常将矩形脉冲信号转换为正负双向尖脉冲。 从数学上讲,这个尖峰脉冲近似等于矩形波的微分形式,因此称为微分电路。 差分电路的特点是输出能快速反映输入信号的跳变成分。 即,它可以选择输入信号的突然变化。 输出脉冲宽度非常窄,这与输入脉冲宽度更宽的原始波形相比意味着“差异化”。en7物理好资源网(原物理ok网)

RC差分电路的特点en7物理好资源网(原物理ok网)

RC差分电路的输出脉冲反映了输入脉冲的变化部分,即反映了Ui在t1和t2时刻的跳跃部分。 换句话说,它可以起到“突出变化量”和“压低恒定量”的作用。 在数学中rc微分电路计算公式,“微分”可以体现变化的速度,因此这种电路被称为“微分电路”。 其输出电压的大小由输入电压的变化决定。 也就是说,当输入电压变化较快时,输出电压变大。 当输入电压不变时,输出电压基本为0。en7物理好资源网(原物理ok网)

RC差分电路如何工作?en7物理好资源网(原物理ok网)

RC差分电路如下图所示。 电容C和电阻R串联作为输入端,电阻R两端作为输出端,即满足Uo=Ui-Ue。 由于电路中有电容C和电阻R,在外部电压的作用下,有一个充电和放电的过程。 当矩形脉冲输入到输入端时,在输出端可以得到一对正负尖脉冲。en7物理好资源网(原物理ok网)

差分电路的工作原理en7物理好资源网(原物理ok网)

当t=tl时,输入矩形波的电压Ui突然从零上升到E,如下图(a)所示。 这相当于突然打开RC回路中电压为E的“电池”。 由于电容C两端的电压不能突然变化,即电容上的电压需要经过一个充电过程才逐渐上升,如下图(b)所示。 在t1时刻,电容C两端的电压Ue=0,因此Ui全部落在电阻R上,因此在t1时刻输出电压Uo=Ui=E。en7物理好资源网(原物理ok网)

从t1之后到t2之前,输入电压Ui=E开始对电容C充电。电容C两端的电压呈指数上升,而电阻R两端的输出电压逐渐呈指数下降。 RC电路的时间常数称为T,T=RC,T的单位是秒(s),R的电阻两端(等效)电阻值,单位是欧姆(Q),电容C的电容器,单位为方法(F)。 如果T值较小,Uc将快速充电到接近输入电压的幅度E。 由于Uo=Ui-Uc,Uo将很快降至零,输出Uo将形成正尖峰脉冲。 如下图(c)所示。en7物理好资源网(原物理ok网)

在t2时刻,输入电压Ui突然从E下降到零; 这相当于突然把RC电路中的“电池”E去掉,用短路线代替。 此时,电容C两端的电压Uc=E不能突然变化。 必须经过电阻R经过一个放电阶段,因此电容两端的电压Uc全部通过电阻R下降,所以t2时刻的输出电压为Uo=Uc=E。从放电电路的角度来看,由于放电电流与充电电流方向相反,因此输出电压U0=-E。en7物理好资源网(原物理ok网)

t2之后,第二个输入脉冲到来之前,在此期间,输入电压Ui=0,相当于输入端短路。 电容C两端的电压Uc对电阻R按指数规律放电,电阻两端的电压Uo从-E开始按指数规律迅速上升。 当电容放电即将结束时,即Uc=0时rc微分电路计算公式,电阻R两端的输出电压Uo也接近于0。因此在输出端形成负脉冲。 如下图(c)所示。en7物理好资源网(原物理ok网)

以后当输入第二个矩形脉冲时,会重复上述过程,即每输入一个矩形脉冲,微分电路的输出端就会得到一对正负尖峰脉冲。en7物理好资源网(原物理ok网)

RC差分电路有什么作用?en7物理好资源网(原物理ok网)

1. 提取脉冲前沿en7物理好资源网(原物理ok网)

2. 高通滤波en7物理好资源网(原物理ok网)

3.改变相位角(加法)en7物理好资源网(原物理ok网)

RC差分电路图en7物理好资源网(原物理ok网)

它与RC耦合电路(如图T1603所示)的区别在于前者的时间常数τ(=RC)很小。 假设该电路的输入信号是图T1604(a)所示的矩形波。 那么在t1时刻,电容C不能引起电压突变,所以uC)=0。因此,此时R上的输出电压uo等于E(见图T1604(c))。 此后,uC 呈指数上升至E,相应地,u0 从E 下降至零。 在t2时刻,外部信号为零,uC仍为E,导致输出电压跳至-E。 随着电容器放电,uC 逐渐升至零。 待下一个矩形脉冲到来后,重复上述过程。 uC和uO波形分别如图T1604(b)(c)所示。en7物理好资源网(原物理ok网)

可见,差分电路的特点是可以突出输入信号的跳变部分。 根据这一特性,可以将信号的跳跃部分转换为尖锐脉冲并加以利用。en7物理好资源网(原物理ok网)

,该电路可视为差分电路。en7物理好资源网(原物理ok网)

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