RC微分電路簡(jiǎn)介
RC微分電路,就是一種應(yīng)用十分廣泛的對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行變換的電路,它通常把矩形脈沖信號(hào)變換成正、負(fù)雙向尖脈沖。在數(shù)學(xué)上,這種尖脈沖近似等于矩形波的微分形式,故有微分電路之稱。微分電路的特點(diǎn)是輸出能很快反映輸入信號(hào)的跳變成分。即它能把輸入信號(hào)中的突然變化部分選擇出來(lái)。其輸出的脈沖寬度很窄,與原來(lái)輸入脈沖寬度較寬的波形相比,包含有“微分”的意思。
RC微分電路的特點(diǎn)
RC微分電路的輸出脈沖反映了輸入脈沖變化部分,即反映了Ui在tl和t2時(shí)刻的跳變部分,也就是說(shuō),它能夠起“突出變化量”,“壓低恒定量”的作用。在數(shù)學(xué)上,“微分”可以反映變化的快慢,因此這一電路叫“微分電路”。它的輸出電壓的大小是由輸入電壓的變化量所決定的,即當(dāng)輸入電壓變化愈快,輸出電壓就愈大,當(dāng)輸入電壓不變時(shí),輸山電壓也基本為0。
RC微分電路的工作原理
RC微分電路如下圖所示,電容C與電阻R的串聯(lián)作為輸入端,電阻R兩端為輸出端,即滿足Uo=Ui-Ue,由于電路中有電容C和電阻R存在,故在外加電壓的作用下,存在著的充、放電過(guò)程。當(dāng)矩形脈沖輸入端后,在輸出端可得到一對(duì)正、負(fù)尖脈沖。
微分電路的工作原理
當(dāng)t=tl時(shí),輸入矩形波的電壓Ui從零突然上眺到E,如下圖(a)所示,這就相當(dāng)于在RC回路中突然接通一個(gè)電壓為E的“電池”。由于電容C兩端的電壓不能突變,也就是電容器上的電壓需要經(jīng)過(guò)一個(gè)充電過(guò)程才逐漸上升,如下圖(b)所示。在tl時(shí)刻,電容C兩端的電壓Ue=0,于是Ui全部落在電阻R上,因此tl時(shí)刻的輸出電壓Uo=Ui=E。
從tl以后到t2以前時(shí)刻,輸入電壓Ui=E開(kāi)始對(duì)電容C充電,電容C兩端的電壓,按指數(shù)規(guī)律上升,而電阻R兩端的輸出電壓按指數(shù)規(guī)律逐漸下降。RC電路的時(shí)間常數(shù)稱之為T,T=R.C,T的單位為秒(s)、R的電阻器兩端的(等效)電阻值,單位為歐(Q)、C的電容器的電容量,單位為法(F)。若T值很小,使Uc很快充電到接近輸入電壓的幅度E時(shí),由于Uo=Ui-Uc,就使Uo很快下降到零,于是輸出Uo就形成一個(gè)正尖脈沖。如下圖(c)所示。
在t2時(shí)刻輸入電壓Ui由E突然下跳到零;這就相當(dāng)于在RC回路中,將“電池”E突然去掉,而短路線代替。此時(shí)的電容C兩端的電壓Uc=E又不能突變,它要通過(guò)電阻R進(jìn)行一個(gè)放電階段,因此電容兩端的電壓Uc便全部降落在電阻R兩端,所以t2時(shí)刻的輸出電壓Uo=Uc=E。而從放電回路看,由于放電電流反向與充電電流反向相反,所以輸出電壓U0=-E。
在t2以后到第二個(gè)輸入脈沖到來(lái)之前,在這段時(shí)間里,輸入電壓Ui=0,相當(dāng)于輸入端短路。而電容C兩端的電壓Uc對(duì)電阻R按指數(shù)規(guī)律進(jìn)行放電,電阻兩端電壓Uo從-E很快地按指數(shù)規(guī)律上升,當(dāng)電容放電即將結(jié)束,即Uc=0時(shí),則電阻R兩端的輸出電壓Uo也接近了0。于是在輸出端就形成了一個(gè)負(fù)脈沖。如下圖(c)所示。
以后當(dāng)?shù)诙€(gè)矩形脈沖輸入時(shí),將重復(fù)上述過(guò)程,即每輸入一個(gè)矩形脈沖,在微分電路的輸出端就能得到一對(duì)正、負(fù)尖脈沖。
RC微分電路起什么作用
1.提取脈沖前沿
2.高通濾波
3.改變相角(加)
RC微分電路圖

它與RC耦合電路(如圖T1603所示)的區(qū)別就在于前者的時(shí)間常數(shù)τ(=RC)很小。假定該電路的輸入信號(hào)是圖T1604(a)所示的矩形波,那么,在t1刻電容C因電壓不能突變而使uC)=0,所以,此時(shí)刻R上的輸出電壓uo等于E(見(jiàn)圖T1604(c))。此后uC按指數(shù)規(guī)律上升到E,相應(yīng)地,u0由E下降至零。在t2刻,外加信號(hào)為零uC仍為E,致使輸出電壓跳變到-E,隨著電容放電,uC逐漸上升到零。待下一個(gè)矩形脈沖來(lái)到后,再重復(fù)以上過(guò)程。uC,uO波形分別如圖T1604(b)(c)所示。
由此可知,微分電路的特點(diǎn)是能突出反映輸入信號(hào)的跳變部分。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn),可把信號(hào)中跳變部分轉(zhuǎn)變?yōu)榧饷}沖而加以利用。,就可把該電路視為微分電路。
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