發(fā)表于：2009/2/3 18:56:05
#0樓
rc電路在模擬電路、脈沖數(shù)字電路中得到廣泛的應(yīng)用，由于電 路的形式以及信號源和r，c元件參數(shù)的不同，因而組成了rc電路的各種應(yīng)用形式：微分電路 、積分電路、耦合電路、濾波電路及脈沖分壓器。關(guān)鍵詞：rc電路。微分、積分電路。耦合電路。在模擬及脈沖數(shù)字電路中，常常用到由電阻r和電容c組成的rc電路，在些電路中， 電阻r和電容c的取值不同、輸入和輸出關(guān)系以及處理的波形之間的關(guān)系，產(chǎn)生了rc電路的 不同應(yīng)用，下面分別談?wù)勎⒎蛛娐贰⒎e分電路、耦合電路、脈沖分壓器以及濾波電路。
1. rc微分電路
如圖1所示，電阻r和電容c串聯(lián)后接入輸入信號vi，由電阻r輸出信號vo，當(dāng)rc 數(shù)值與輸入方波寬度tw之間滿足：rcw，這種電路就稱為微分電路。在 r兩端（輸出端）得到正、負(fù)相間的尖脈沖，而且發(fā)生在方波的上升沿和下降沿，如圖2 所示。
在t=t1時，vi由0→vm，因電容上電壓不能突變（來不及充電，相當(dāng)于短 路，vc＝0），輸入電壓vi全降在電阻r上，即vo＝vr＝vi＝v m 。隨后（t>t1），電容c的電壓按指數(shù)規(guī)律快速充電上升，輸出電壓隨之按指數(shù)規(guī) 律下降（因vo＝vi－vc＝vm－vc），經(jīng)過大約3τ（τ＝r × c）時，vcvm，vo0，τ（rc）的值愈小，此過程愈快，輸出正 脈沖愈窄。
t=t2時，vi由vm→0,相當(dāng)于輸入端被短路，電容原先充有左正右負(fù)的電壓v m開始按指數(shù)規(guī)律經(jīng)電阻r放電，剛開始，電容c來不及放電，他的左端（正電）接地 ，所以vo＝－vm，之后vo隨電容的放電也按指數(shù)規(guī)律減小，同樣經(jīng)過大 約3τ后，放電完畢，輸出一個負(fù)脈沖。
只要脈沖寬度tw>（5~10）τ，在tw時間內(nèi)，電容c已完成充電或放電（約需3 τ），輸出端就能輸出正負(fù)尖脈沖，才能成為微分電路，因而電路的充放電時間常數(shù)τ必須 滿足：τ＜（1/5~1/10）tw，這是微分電路的必要條件。
由于輸出波形vo與輸入波形vi之間恰好符合微分運(yùn)算的結(jié)果［vo=rc（ dvi/dt）］，即輸出波形是取輸入波形的變化部分。如果將vi按傅里葉級展開 ，進(jìn)行微分運(yùn)算的結(jié)果，也將是vo的表達(dá)式。他主要用于對復(fù)雜波形的分離和分頻器 ，如從電視信號的復(fù)合同步脈沖分離出行同步脈沖和時鐘的倍頻應(yīng)用。
2. rc耦合電路
圖1中，如果電路時間常數(shù)τ（rc）>>tw，他將變成一個rc耦合電路。輸 出波形與輸入波形一樣。如圖3所示。
（1）在t=t1時，第一個方波到來，vi由0→vm，因電容電壓不能突變（vc=0），vo=vr=vi=vm。
（2）t1>tw，電容c緩慢充電，vc緩慢上升為左正右負(fù)，v o=vr=vi－vc，vo緩慢下降。
（3）t=t2時，vo由vm→0，相當(dāng)于輸入端被短路，此時，vc已充有左 正右負(fù)電壓δ［δ=（vi/τ）×tw］，經(jīng)電阻r非常緩慢地放電。
（4）t=t3時，因電容還來不及放完電，積累了一定電荷，第二個方波到來，電阻上的電 壓就不是vm，而是vr=vm-vc（vc≠0），這樣第二個輸出 方波比第一個輸出方 波略微往下平移，第三個輸出方波比第二個輸出方波又略微往下平移，…，最后，當(dāng)輸出波 形的正半周“面積”與負(fù)半周“面積”相等時，就達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)。也就是電容在一個周期 內(nèi)充得的電荷與放掉的電荷相等時，輸出波形就穩(wěn)定不再平移，電容上的平均電壓等于輸入 信號中電壓的直流分量（利用c的隔直作用），把輸入信號往下平移這個直流分量，便得到 輸出波形，起到傳送輸入信號的交流成分，因此是一個耦合電路。
以上的微分電路與耦合電路，在電路形式上是一樣的，關(guān)鍵是tw與τ的關(guān)系，下面比 較一下τ與方波周期t（t>tw）不同時的結(jié)果，如圖4所示。在這三種情形中，由于電 容c的隔直作用，輸出波形都是一個周期內(nèi)正、負(fù)“面積”相等，即其平均值為0，不再含有 直流成份。
①當(dāng)τ>>t時，電容c的充放電非常緩慢，其輸出波形近似理想方波，是理想耦合電路。
②當(dāng)τ=t時，電容c有一定的充放電，其輸出波形的平頂部分有一定的下降或上升，不是 理想方波。
③當(dāng)τ
3. rc積分電路
如圖5所示，電阻r和電容c串聯(lián)接入輸入信號vi，由電容c輸出信號v0，當(dāng)rc （τ）數(shù)值與輸入方波寬度tw之間滿足：τ>>tw，這種電路稱為積分電路。在
電容c兩端（輸出端）得到鋸齒波電壓，如圖6所示。
（3）t=t2時，vi由vm→0，相當(dāng)于輸入端被短路，電容原先充有左正右負(fù)電 壓vi（vi>tw是本電路必要條件，因?yàn)樗?在方波到來期間，電容只是緩慢充電，vc還未上升到vm時，方波就消失，電容 開始放電，以免電容電壓出現(xiàn)一個穩(wěn)定電壓值，而且τ越大，鋸齒波越接近三角波。輸出波 形是對輸入波形積分運(yùn)算的結(jié)果，他是突出輸入信號的直流及緩變分量，降低輸入信號的變化量。
4. rc濾波電路（無源）
在模擬電路，由rc組成的無源濾波電路中，根據(jù)電容的接法及大小主要可分為低通濾波 電路（如圖7）和高通濾波電路（如圖8）。
(1)在圖7的低通濾波電路中，他跟積分電路有些相似（電容c都是并在輸出端），但 他們是應(yīng) 用在不同的電路功能上，積分電路主要是利用電容c充電時的積分作用，在輸入方波情形下 ，來產(chǎn)生周期性的鋸齒波（三角波），因此電容c及電阻r是根據(jù)方波的tw來選取，而 低通濾波電路，是將較高頻率的信號旁路掉（因xc=1/（2πfc），f較大時，xc較 小，相當(dāng)于短路），因而電容c的值是參照低頻點(diǎn)的數(shù)值來確定，對于電源的濾波電路，理 論上c值愈大愈好。
(2)圖8的高通濾波電路與微分電路或耦合電路形式相同。在脈沖數(shù)字電路中，因rc與脈 寬tw的關(guān)系不同而區(qū)分為微分電路和耦合電路；在模擬電路，選擇恰當(dāng)?shù)碾娙輈值， 就可以有選擇性地讓較高頻的信號通過，而阻斷直流及低頻信號，如高音喇叭串接的電容， 就是阻止中低音進(jìn)入高音喇叭，以免燒壞。另一方面，在多級交流放大電路中，他也是一種 耦合電路。
5. rc脈沖分壓器
當(dāng)需要將脈沖信號經(jīng)電阻分壓傳到下一級時，由于電路中存在各種形式的電容，如寄生電容 ，他相當(dāng)于在負(fù)載側(cè)接有一負(fù)載電容（如圖9），當(dāng)輸入一脈沖信號時，因電容cl的 充電，電壓不能突變，使輸出波形前沿變壞，失真。為此，可在r1兩端并接一加速電容 c1，這樣組成一個rc脈沖分壓器（如圖10）。
(1)t=0+時，電容視為短路，電流只流經(jīng)c1，cl，vo由c1和cl分壓得到：
但是，任何信號源都有一定的內(nèi)阻，以及一些電路的需要，通常采取過補(bǔ)償?shù)霓k法，如電視 信號中，為突出傳送圖像的輪廓，采用勾邊電路，就是通過加大c1的取值。
求rc電路的放電時間為1分鍾，電壓從9v降到5v.放電電流為300ma左右，選擇最佳的的r值和c值。
rc電路的放電方程是：uc=us*e-t/rc，其中，us=9，uc=5，t=60，代入公式可求出時間常數(shù)rc的值，現(xiàn)在關(guān)鍵的就是要確定r和c的值了，它只能通過你所要求的放電電路來選擇了，由放電電流公式：i=c*du/dt，再將此公式代入上面的公式中可得：i=-us*c/rce-t/rc，將c看成一個未知參數(shù)，然后作出i-t曲線，計(jì)算出該曲線與直線i=300所圍成的面積，這個積分上下限為t=0-60，去使面積最小的c值就可.
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