當輸入信號流經如圖所示的RC電路時,因電容C的充、放電(延遲)作用,致使輸出電壓的性質發生了顯著變化。積分、微分基本電路即RC電路,其積分電路又常做為延時電路應用,延時時間的長短與R、C值的乘積相關,稱為電路的時間常數τ=RC。如果將R1、C1互換位置,則變身為微分電路。但電路是否具有積分或微分功能,除了電路的本身結構以外,還需要輸入信號Ui合適才行,合適的RC電路,再加上合適的Ui信號,兩個合適碰在一起才成啊。 圖1 RC積分、微分電路及波形圖 如圖1,可知積分、微分電路具有波形變換功能。如晶閘管脈沖電路,需要取出移相脈沖的的上升沿做為觸發信號時,即可用微分電路取出上升沿脈沖信號。 1、成為積分電路的前提條件和動作表現 需要積分電路本身時間常數τ>>輸入信號的頻率周期, 即工作當中C1不會被充滿也不可能徹底放完電,輸出信號幅度要小于輸入信號幅度。電路僅對信號的緩慢變化部分(矩形脈沖的平頂階段)感興趣,而忽略掉突變部分(上升沿和下降沿),這是由RC電路的延遲作用來實現的。能將輸入矩形波轉變成鋸齒波(或三角波及其它波形); 積分電路原理: 因C1兩端電壓不能突變,在輸入信號上升沿至平頂階段,輸入信號經R1對C1充電,C1兩端電壓因充電電荷的逐漸積累而緩慢上升;同樣,在輸入信號的下降沿及低電平時刻,C1通過R1放電,其上電壓逐漸降低。由RC電路延遲效應,達到了波形變換的目的。在此過程中,因C1的“遲緩反應”,忽視了信號的突變部分。 2、成為微分電路的前提條件 需要電路本身時間常數τ<<輸入信號的頻率周期, 即工作當中C1(因其容量特?。?,充、放電速度極快,輸出信號由此會出現雙向尖峰(接近輸入信號幅度)。電路僅對信號的突變量(矩形脈沖的上、下沿)感興趣,而忽略掉緩慢變化部分(矩形脈沖的平頂階段)。微分電路則能將輸入矩形波(或近似其它波形)轉變為尖波(或其它相近波形)。 微分電路原理: a、在輸入信號上升沿到來瞬間,因C1兩端電壓不能突變(此時充電電流最大,電壓降落在電阻R1兩端),輸出電壓接近輸入信號峰值(在輸出端由耦合現象產生了高電平跳變); b、因電路時間常數較小,在輸入信號平頂信號的前段,C1已經充滿電,R1因無充電電流流過,電壓降為0V,輸出信號快速衰減至0電位,直至輸入信號下降沿時刻的到來; c、下降沿時刻到來時,C1所充電荷經R1泄放。此時C1左端相當于接地(構成放電通路),則因電容兩端電壓不能突變之故,其右端瞬間出現負向最大電平(其絕對值接近輸入信號峰值); d、C1所充電荷經R1很快泄放完畢,R1因無充電電流流過,電壓降為0V,輸出負向電壓信號快速升至0電位,直到下一個脈沖的上升沿再度到來。 在此過程中,微分電路取出了輸入信號的突變(上升沿與下降沿)部分,對其漸變部分視若無睹。 |