RC电路的应用总结

作者：时间：2012-08-10来源：网络收藏

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。

本文引用地址：http://www.amcfsurvey.com/article/185947.htm

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。

以上的微分电路与耦合电路，在电路形式上是一样的，关键是tW与τ的关系，下面比较一下τ与方波周期T(T》tW)不同时的结果，如图4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，是理想耦合电路。

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《《T时，电容C在极短时间内(tW)已充放电完毕，因而输出波形为上下尖脉冲，是微分电路。