rc积分电路输出波形图_rc积分电路原理( 二 )

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之间满足：RC<<tW ，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， VI由0→Vm ，因电容上电压不能突变（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的电压按指数规律快速充电上升，输出电压随之按指数规律下降（因VO＝VI－VC＝Vm－VC），经过大约3τ（τ＝R × C）时， VCVm ， VO0 ， τ（RC）的值愈小，此过程愈快，输出正脉冲愈窄。
t=t2时， VI由Vm→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，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tW>（5~10）τ ，在tW时间内，电容C已完成充电或放电（约需3 τ），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）tW ，这是微分电路的必要条件。
由于输出波形VO与输入波形VI之间恰好符合微分运算的结果［VO=RC（ dVI/dt）］，即输出波形是取输入波形的变化部分。如果将VI按傅里叶级展开，进行微分运算的结果，也将是VO的表达式。他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
图1中，如果电路时间常数τ（RC）>>tW ，他将变成一个RC耦合电路。输出波形与输入波形一样。如图3所示。
（1）在t=t1时，第一个方波到来， VI由0→Vm ，因电容电压不能突变（VC=0）， VO=VR=VI=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=VR=VI－VC ， VO缓慢下降。
（3）t=t2时， VO由Vm→0 ，相当于输入端被短路，此时， VC已充有左正右负电压Δ［Δ=（VI/τ）×tW］，经电阻R非常缓慢地放电。
（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Vm ，而是VR=Vm-VC（VC≠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。