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rc电路三种状态分析(带有rc电路的环形振荡器)

时间:2023-05-06 20:56:55 阅读:75115 作者:3033

在模拟和脉冲数字电路中,经常使用由电阻r和电容器c构成的RC电路。 在这些电路中,由于电阻r和电容器c的可能值的差异、输入输出关系以及处理的波形的关系,产生了RC电路的不同应用。 以下,分别对微分电路、积分电路、耦合电路、脉冲分压器及滤波电路进行说明。

1. RC微分电路

如图1所示,电阻r和电容器c串联连接以输入信号VI,从电阻r输出信号VO,在RC的值和输入有富馀的月光宽度tW之间,将满足RCtW的电路称为微分电路。 如图2所示,在r两端(输出端)得到正和负相间的尖锐脉冲,而且在充裕的月光的上升沿和下降沿产生

t=t1时,VI从0变为VM,电容器上电压不能急剧变化(来不及充电,相当于短路路,VC=0) ),输入电压VI全部下降到电阻r上,即VO=VR=VI=V m 之后(tt1 )电容器c的电压以指数函数急速充电上升,随之输出电压以指数函数下降(由于VO=VI-VC=Vm-VC )经过约3(=rc )时,VCVm、VO0、(RRRc )

t=t2时,VI为Vm0,相当于输入端被短路,电容器中原本充有左右负电压的Vm呈指数状经由电阻r开始放电,最初电容器c的放电来不及,他的左端(正电)接地

如果具有脉冲宽度tW(5(10 ),则在tW时间内电容器c的充电或放电完成(需要约3 ) ),从输出端输出正负的尖峰脉冲而成为微分电路,因此将电路的充放电时间常数为) )1/5)1/10 ) tW 这是微分电路的必要条件。

由于输出波形VO和输入波形VI之间完全符合微分运算的结果[VO=RC(DVI/dt ) ],所以输出波形是取输入波形变化的部分。 将VI以傅立叶电平展开进行微分运算的结果也为VO的公式。 他主要用于复杂波形的分离和分频器,如从电视信号的复合同步脉冲中分离移动同步脉冲和时钟的倍频APP应用。

2. RC耦合电路

在图1中,在电路时间常数(RC ) tW的情况下,他成为RC耦合电路。 输出波形与输入波形相同。 如图3所示。

)1)当t=t1时,第一个充裕的月光到来,VI由0变为VM,由于电容器电压不能突变(VC=0),VO=VR=VI=Vm。

)2) t1 TT2span=' style=' font-family : simsun; font-size: 14px; line-height: 28px; Ack接地颜色: RGB (248、252、253 ); '时,tW使电容器c缓慢充电,VC缓慢上升到左正负,VO=VR=VI-VC,VO缓慢下降。

)3) t=t2的情况下,VO相当于Vm0,输入端子被短路,此时,VC中已经充电有左右的负电压(=(VI/) tw ),通过电阻r非常缓慢地放电。

)4)当t=t3时,电容器来不及放电,积蓄一定的电荷,当第二个充裕的月光到来时,电阻上的电压不是Vm,而是VR=VM-VC(VC0 ),第二个输出充裕的月光是第一个输出侧的波第三个输出充裕的月光比第二个输出充裕的月光稍微向下移动,也就是说,如果电容器中以一个周期充电的电荷和释放的电荷相等,则输出波形将不再稳定平移。 电容器的平均电压与输入信号中电压的直流分量相等。 (利用c的隔离作用)将输入信号向下平移该直流分量,即可获得输出波形,作为传输输入信号的交流分量发挥作用,因此成为耦合电路。

以上微分电路和耦合电路在电路形式上相同,但重要的是tW和的关系。 比较和充裕月光周期t(ttw )不同时的结果,如图4所示。 在任何情况下,由于电容器c的隔离作用,输出波形在一个周期内正、负的“面积”相等,即其平均值为0,不含直流成分。

t时,电容C的充放电非常慢,其输出波形接近理想充裕的月光,是理想的耦合电路。

=T时,电容器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,不是理想的充裕月光。

t span=' '时,电容器c在极短时间(tW )内完成充放电,因此输出波形为上下尖峰脉冲,成为微分电路。

3. RC积分电路

如图5所示,电阻r和电容器c串联输入信号VI,从电容器c输出信号V0,在RC()的值和输入有富馀的月光宽度tW之间)满足tW的电路称为积分电路。 有

在电容器c两端(输出端)得到锯齿波电压,如图6所示

)3)当t=t2时,VI从VM变为0,相当于输入端子被短路,电容器中原本充电的左右负电压VI通过r缓慢放电,VO(VC )呈指数函数下降。

这样,输出信号是锯齿波,几乎是三角波。 tW是本电路的必要条件。 因为,他在充裕的月光到来的时候,容量只会慢慢充电,在VC还没有上升到Vm的时候,充裕的月光会消失,容量开始放电,以使容量电压不稳定

定电压值,而且τ越大,锯齿波越接近三角波。输出波 形是对输入波形积分运算的结果

,他是突出输入信号的直流及缓变分量,降低输入信号的变化量。
4. RC滤波电路(无源)
  在模拟电路,由RC组成的无源滤波电路中,根据电容的接法及大小主要可分为低通滤波 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,他跟积分电路有些相似(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,积分电路主要是利用电容C充电时的积分作用,在输入从容的月光情形下 ,来产生周期性的锯齿波(三角波),因此电容C及电阻R是根据从容的月光的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/(2πfC),f较大时,XC较 小,相当于短路),因而电容C的值是参照低频点的数值来确定,对于电源的滤波电路,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形式相同。在脉冲数字电路中,因RC与脉 宽tW的关系不同而区分为微分电路和耦合电路;在模拟电路,选择恰当的电容C值, 就可以有选择性地让较高频的信号通过,而阻断直流及低频信号,如高音喇叭串接的电容, 就是阻止中低音进入高音喇叭,以免烧坏。另一方面,在多级交流放大电路中,他也是一种 耦合电路。
5. RC脉冲分压器
  当需要将脉冲信号经电阻分压传到下一级时,由于电路中存在各种形式的电容,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,电压不能突变,使输出波形前沿变坏,失真。为此,可在R1两端并接一加速电容 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: 

但是,任何信号源都有一定的内阻,以及一些电路的需要,通常采取过补偿的办法,如电视 信号中,为突出传送图像的轮廓,采用勾边电路,就是通过加大C1的取值。

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