當(dāng)輸入信號(hào)流經(jīng)如圖所示的rc電路時(shí),因電容c的充、放電(延遲)作用,致使輸出電壓的性質(zhì)發(fā)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(shí)電路應(yīng)用,延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短與r、c值的乘積相關(guān),稱為電路的時(shí)間常數(shù)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(jié)構(gòu)以外,還需要輸入信號(hào)ui合適才行,合適的rc電路,再加上合適的ui信號(hào),兩個(gè)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(fā)信號(hào)時(shí),即可用微分電路取出上升沿脈沖信號(hào)。
1、成為積分電路的前提條件和動(dòng)作表現(xiàn)
需要積分電路本身時(shí)間常數(shù)τ>>輸入信號(hào)的頻率周期, 即工作當(dāng)中c1不會(huì)被充滿也不可能徹底放完電,輸出信號(hào)幅度要小于輸入信號(hào)幅度。電路僅對(duì)信號(hào)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(lái)實(shí)現(xiàn)的。能將輸入矩形波轉(zhuǎn)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(hào)上升沿至平頂階段,輸入信號(hào)經(jīng)r1對(duì)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(hào)的下降沿及低電平時(shí)刻,c1通過(guò)r1放電,其上電壓逐漸降低。由rc電路延遲效應(yīng),達(dá)到了波形變換的目的。在此過(guò)程中,因c1的“遲緩反應(yīng)”,忽視了信號(hào)的突變部分。
2、成為微分電路的前提條件
需要電路本身時(shí)間常數(shù)τ<<輸入信號(hào)的頻率周期, 即工作當(dāng)中c1(因其容量特?。?,充、放電速度極快,輸出信號(hào)由此會(huì)出現(xiàn)雙向尖峰(接近輸入信號(hào)幅度)。電路僅對(duì)信號(hào)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(zhuǎn)變?yōu)榧獠ǎɑ蚱渌嘟ㄐ危?br>微分電路原理:
a、在輸入信號(hào)上升沿到來(lái)瞬間,因c1兩端電壓不能突變(此時(shí)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(hào)峰值(在輸出端由耦合現(xiàn)象產(chǎn)生了高電平跳變);
b、因電路時(shí)間常數(shù)較小,在輸入信號(hào)平頂信號(hào)的前段,c1已經(jīng)充滿電,r1因無(wú)充電電流流過(guò),電壓降為0v,輸出信號(hào)快速衰減至0電位,直至輸入信號(hào)下降沿時(shí)刻的到來(lái);
c、下降沿時(shí)刻到來(lái)時(shí),c1所充電荷經(jīng)r1泄放。此時(shí)c1左端相當(dāng)于接地(構(gòu)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(xiàn)負(fù)向最大電平(其絕對(duì)值接近輸入信號(hào)峰值);
d、c1所充電荷經(jīng)r1很快泄放完畢,r1因無(wú)充電電流流過(guò),電壓降為0v,輸出負(fù)向電壓信號(hào)快速升至0電位,直到下一個(gè)脈沖的上升沿再度到來(lái)。
在此過(guò)程中,微分電路取出了輸入信號(hào)的突變(上升沿與下降沿)部分,對(duì)其漸變部分視若無(wú)睹。