波形产生电路中的RC充放电电路分析:探究RC电路对波形产生的影响及其设计优化技巧
电路一点通 2023-11-27
RC电路是指由电阻R和电容C组成的电路,它是脉冲产生和整形电路中常用到的电路。1. RC充、放电电路RC充、放电电路如图所示:RC充放电电路
下面通过充 电和放电两个过程来分析这个电路。(1) RC充电电路RC充电电路如图所示:RC充电电路

将开关S置于“1”处,电源E开始通过电阻R对电容C充电,由于刚开始充电时电容 两端没有电荷,故电容两端电压为0,即口。=0。从图可以看出Ur+Uo=E,因为S=0V,所以刚开始时Ur=E,充电电流I=Ur/R,该电流很大,它对电容C充电很快。随着电容不断被充 电,它两端电压U0很快上升,电阻R两端电压UR不断减小,当电容两端充的电压U0=E时, 电阻两端电压UR=0,充电结束。充电时电容两端电压变化曲线如上图所示。常用的电容

电容充电速度与R、C的大小有关:R的阻值越大,充电越慢,反之越快;C的容量越 大,充电越慢,反之越快。为了衡量RC电路充电快慢,常采一个时间常数τ(念作“tao”), 时间常数是指R和C的乘积,即τ=RCτ的单位是秒(s),R 的单位是欧姆(Ω), C的单位是法拉(F)。RC充电电路在刚开始充电时充电电流大,以后慢慢减小,经过r=0.7τ,电容上充得的电 压U0约有0.5E (即U0=0.5E),通常规定在t=(3~5)τ时,U0=E,充电过程基本结束。另外, RC充电电路时间常数t越大,充电时间越长,反之则时间越短。

(2) RC放电电路RC放电电路如图所示。RC放电电路

电容C充电后,将开关S置于“2”处,电容C开始通过电阻R放电,由于刚开始放电 时电容两端电压为E,即U0=E,放电电流I=U0/R,该电流很大,电容C放电很快。随着电 容不断放电,它两端电压U0很快下降,因为U0不断下降,故放电电流也很快减小,当电容 两端电压U0=0时,放电电流也为0。放电结束,放电时电容两端电压变化曲线如上图 所示。电容放电速度与R、C的大小有关:R的阻值越大,放电越慢,反之越快;C的容量越 大,放电越慢,反之越快。RC放电电路在刚开始放电时放电电流大,以后慢慢减小,经过t=0.7τ,电容上的电压 U0约下降到0.5E (U0=0.5E),经过t=(3~5)τ, U0=0放电过程基本结束;RC放电电路的 时间常数τ越大,放电时间越长,反之则时间越短。


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