关于RC威廉希尔官方网站 特点以及几种常见的典型应用

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描述

RC威廉希尔官方网站 是由电阻R以及电容C组成的威廉希尔官方网站 , 只需要一个电阻R以及一个电容C,通过这两个器件的不同串并联,并选取不同的参数,可以实现几种不同的功能。

RC威廉希尔官方网站 在模拟威廉希尔官方网站 、数字威廉希尔官方网站 中得到了广泛的应用。

RC的连接方式

1) RC 串联威廉希尔官方网站

威廉希尔官方网站 的特点:由于有电容存在不能流过直流电流。

电阻和电容都对电流存在阻碍作用,其总阻抗由电阻和容抗确定,总阻抗随频率变化而变化。根据电容的容抗 

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,频率越小,电容的容抗越大,频率越大,电容的容抗越小。

对于直流,频率为0,电容的容抗为无穷大,此时威廉希尔官方网站 是开路的。

RC 串联有一个转折频率:  

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当频率小于转折频率 

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时,电容起主要作用,威廉希尔官方网站 的阻抗主要由电容决定;

当频率大于转折频率 

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时,电阻起主要作用,威廉希尔官方网站 的阻抗主要由电阻决定;

当频率等于转折频率 

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时,电阻的阻值与电容的容抗的模相等;

即 

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2) RC 并联威廉希尔官方网站

它和 RC 串联威廉希尔官方网站 有着同样的转折频率: 

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,对于直流,C1 相当于开路,直流信号通过R1形成通路;

当频率小于转折频率 

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时,电阻的模小于电容容抗的模,信号主要通过R1形成通路。

当频率大于转折频率 

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时,电容容抗的模小于电阻的模,信号主要通过C1形成通路;

RC威廉希尔官方网站 的常见应用

1) RC微分威廉希尔官方网站

如图1所示,电阻R和电容C串联后接入输入信号 

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,由电阻R输出信号 

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当RC 数值与输入方波宽度 

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之间满足: 

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,这种威廉希尔官方网站 就称为微分威廉希尔官方网站 。

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,如图所示,

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威廉希尔官方网站 R两端的尖脉冲

t=t1时, 

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由0突变为 

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,由于电容两端的电压不能突变,在突变瞬间,电容相当于短路,输入电压 

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全部降在了电阻R上,即 

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随后,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,经过大约3个时间常数,即3τ(τ=R × C)之后,电容被充电至输入电压,即电容两端的电压 

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,输出电压即电阻两端的电压为0, 

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,时间常数τ(R×C)的值愈小,此过程愈快,输出正脉冲愈窄。

t=t2时, 

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由 

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突变为0,相当于输入端被短路,电容原先充有左正右负的电压 

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开始按指数规律经电阻R放电,由于电容两端的电压不能突变,在输入突变的瞬间,威廉希尔官方网站 图中的电容左端接地,其右端突变为 

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,即输出电压 

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,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 

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,在 

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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,才能成为微分威廉希尔官方网站 ,因而威廉希尔官方网站 的充放电时间常数τ必须满足: 

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,这是微分威廉希尔官方网站 的必要条件。

由于输出波形 

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与输入波形 

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之间恰好符合微分运算的结果 

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即输出波形是取输入波形的变化部分。

如果将按傅里叶级展开,进行微分运算的结果,也将是VO的表达式。

该威廉希尔官方网站 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耦合威廉希尔官方网站

图1中,如果威廉希尔官方网站 时间常数τ远大于输入信号的脉宽

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,微分威廉希尔官方网站 将变成耦合威廉希尔官方网站 ,即在输出端得到和输入端一样的波形,如图所示,


 

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RC耦合威廉希尔官方网站 波形


 

(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>tW,电容C缓慢充电,VC缓慢上升为左正右负,VO=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

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,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,因此是一个耦合威廉希尔官方网站 。

以上的微分威廉希尔官方网站 与耦合威廉希尔官方网站 ,在威廉希尔官方网站 形式上是一样的,关键是tW与τ的关系,

下面比较一下τ与方波周期T不同时(对于占空比为50%的方波信号,t W =T/2)的结果,如下图所示。

在这三种情形中,由于电容C的隔直作用,输出波形都是一个周期内正、负“面积”相等,即其平均值为0,不再含有直流成份。

1) 当τ>>T时,电容C的充放电非常缓慢,其输出波形近似理想方波,是理想耦合威廉希尔官方网站 。

2) 当τ=T时,电容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,不是理想方波。

3) 当τ<

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时间常数τ与信号周期T的关系

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