RC微分電路簡介

RC微分電路，就是一種應(yīng)用十分廣泛的對脈沖信號進(jìn)行變換的電路，它通常把矩形脈沖信號變換成正、負(fù)雙向尖脈沖。在數(shù)學(xué)上，這種尖脈沖近似等于矩形波的微分形式，故有微分電路之稱。微分電路的特點是輸出能很快反映輸入信號的跳變成分。即它能把輸入信號中的突然變化部分選擇出來。其輸出的脈沖寬度很窄，與原來輸入脈沖寬度較寬的波形相比，包含有“微分”的意思。

RC微分電路的特點

RC微分電路的輸出脈沖反映了輸入脈沖變化部分，即反映了Ui在tl和t2時刻的跳變部分，也就是說，它能夠起“突出變化量”，“壓低恒定量”的作用。在數(shù)學(xué)上，“微分”可以反映變化的快慢，因此這一電路叫“微分電路”。它的輸出電壓的大小是由輸入電壓的變化量所決定的，即當(dāng)輸入電壓變化愈快，輸出電壓就愈大，當(dāng)輸入電壓不變時，輸山電壓也基本為0。

RC微分電路的工作原理

RC微分電路如下圖所示，電容C與電阻R的串聯(lián)作為輸入端，電阻R兩端為輸出端，即滿足Uo=Ui-Ue，由于電路中有電容C和電阻R存在，故在外加電壓的作用下，存在著的充、放電過程。當(dāng)矩形脈沖輸入端后，在輸出端可得到一對正、負(fù)尖脈沖。

微分電路的工作原理

當(dāng)t=tl時，輸入矩形波的電壓Ui從零突然上眺到E，如下圖（a）所示，這就相當(dāng)于在RC回路中突然接通一個電壓為E的“電池”。由于電容C兩端的電壓不能突變，也就是電容器上的電壓需要經(jīng)過一個充電過程才逐漸上升，如下圖（b）所示。在tl時刻，電容C兩端的電壓Ue=0，于是Ui全部落在電阻R上，因此tl時刻的輸出電壓Uo=Ui=E。

從tl以后到t2以前時刻，輸入電壓Ui=E開始對電容C充電，電容C兩端的電壓，按指數(shù)規(guī)律上升，而電阻R兩端的輸出電壓按指數(shù)規(guī)律逐漸下降。RC電路的時間常數(shù)稱之為T，T=R.C，T的單位為秒（s）、R的電阻器兩端的（等效）電阻值，單位為歐（Q）、C的電容器的電容量，單位為法（F）。若T值很小，使Uc很快充電到接近輸入電壓的幅度E時，由于Uo=Ui-Uc，就使Uo很快下降到零，于是輸出Uo就形成一個正尖脈沖。如下圖（c）所示。

在t2時刻輸入電壓Ui由E突然下跳到零；這就相當(dāng)于在RC回路中，將“電池”E突然去掉，而短路線代替。此時的電容C兩端的電壓Uc=E又不能突變，它要通過電阻R進(jìn)行一個放電階段，因此電容兩端的電壓Uc便全部降落在電阻R兩端，所以t2時刻的輸出電壓Uo=Uc=E。而從放電回路看，由于放電電流反向與充電電流反向相反，所以輸出電壓U0=-E。

在t2以后到第二個輸入脈沖到來之前，在這段時間里，輸入電壓Ui=0，相當(dāng)于輸入端短路。而電容C兩端的電壓Uc對電阻R按指數(shù)規(guī)律進(jìn)行放電，電阻兩端電壓Uo從-E很快地按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)電容放電即將結(jié)束，即Uc=0時，則電阻R兩端的輸出電壓Uo也接近了0。于是在輸出端就形成了一個負(fù)脈沖。如下圖（c）所示。

以后當(dāng)?shù)诙€矩形脈沖輸入時，將重復(fù)上述過程，即每輸入一個矩形脈沖，在微分電路的輸出端就能得到一對正、負(fù)尖脈沖。

RC微分電路起什么作用

1.提取脈沖前沿

2.高通濾波

3.改變相角（加）

RC微分電路圖

它與RC耦合電路（如圖T1603所示）的區(qū)別就在于前者的時間常數(shù)τ（=RC）很小。假定該電路的輸入信號是圖T1604（a）所示的矩形波，那么，在t1刻電容C因電壓不能突變而使uC）=0，所以，此時刻R上的輸出電壓uo等于E（見圖T1604（c））。此后uＣ按指數(shù)規(guī)律上升到E，相應(yīng)地，u０由E下降至零。在t2刻，外加信號為零uＣ仍為E，致使輸出電壓跳變到-E，隨著電容放電，uＣ逐漸上升到零。待下一個矩形脈沖來到后，再重復(fù)以上過程。uC，uO波形分別如圖T1604（b）（c）所示。

由此可知，微分電路的特點是能突出反映輸入信號的跳變部分。根據(jù)這個特點，可把信號中跳變部分轉(zhuǎn)變?yōu)榧饷}沖而加以利用。，就可把該電路視為微分電路。