RC微分电路及其作用详解

利用电容的储能作用和隔直作用，可以组成各种有用的电路，如耦合电路、振荡电路、滤波电路、波形的产生和变换电路等。其中，RC微分电路能够把矩形脉冲转换为尖顶脉冲，其电路结构如图5-10所示，其他几种信号通过微分电路的波形变换如图5-11所示。

RC微分电路与模拟电路中的耦合电路的结构相同，但由于元器件的数值不同，电路的作用有着本质的区别。若电路的时间常数为τ，传输信号的周期为T。当τ=RC≪T时，为微分电路；当τ=RC≫T时，为耦合电路。

在图5-10所示的微分电路中，u_i是输入信号，u_o是输出信号，电路参数的选择满足τ=RC≪T_W，T_W为输入矩形波的脉冲宽度。设t₁时刻在微分电路的输入端输入如图5-11a所示的矩形脉冲，其脉冲幅度为E，脉冲宽度为T_W，下面分析它的工作原理。

图5-10 RC微分电路

当t＜t₁时，u_i=0，u_C=0，u_o=0。

在t=t₁瞬间，输入端电压由0突变到E，因电容两端电压不能突变，所以u_C=0，电路输出电压u_o=E。

在t＞t₁后，u_i=E保持不变，电容C充电，u_C按指数规律增加，因而u_o按指数规律下降。由于τ≪T_W，经过3～5τ后，输入的矩形脉冲还未结束时，电容充电已基本结束，u_C达到E值，u_o降为零。输出端形成一个窄于输入矩形脉冲宽度的正尖顶脉冲，尖顶脉冲的宽度与RC乘积有关。(www.xing528.com)

当t=t₂瞬间，输入信号由E突降到0，u_i=0，电容开始放电。由于电容两端电压不能突变，所以在t₂瞬间u_C=E。根据基尔霍夫第二定律可知，此时u_o=-u_C=-E，即输出电压从0跃变到-E。

图5-11 几种信号通过微分电路的波形变换

在t＞t₂后，电容放电，u_C按指数规律下降到0，u_o按指数回到0，在输出端得到一个负尖顶脉冲。

在信号发生器的配合下，可用双踪示波器检测微分电路对各种波形的变换作用，CH1测试输入波形，CH2测试输出波形。这种检测还能测算微分电路对信号的衰减和相位变化，也可以仿照本书第二章检测电阻、电容、电感对交流电影响的测试方法，检测微分电路中电阻和电容两个元件上的电压波形。

图5-12 RC积分电路