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微积分电路

来源:华佗健康网
3.5微分电路与积分电路 3.5.1微分电路 图3.5.1是RC微分电路(设电路处于零状态)。输入的是矩形波脉冲电压u1(图3.5.2),在电阻R两端输出的电压为u2。设R=20 kΩ,C=100pF,u1的幅值U=6V,脉冲宽度tp=50us。由此可得电路的时间常数 τ=RC=20*103*100*10-12s=2*10-6s=2us τ《tp 。 UuiC+u-C+u-1+Ru2-图3.5.1微分电路UoutTtt在t=0时,u1从零突然上升到6V,即u1=U=6V,开始对电容充电。由于电容两端电压不能跃变,在这瞬间它相当于短路(uC=0),所以u2=U=6V。因为 o-Ut图3.5.2微分电路的输入电压和输出电压波形τ《tp ,相对于tp而言,充电很快,uC很快增长到U值;与此同时,u2很快衰减到零值。这样,在电阻两端就输出一个正尖脉冲(图3.5.2)。

在t=t1时,u1突然下降到零(这时输入端不是开路,而是短路),也由于uC不能跃变,所以在这瞬间,u2=-uC=-U=-6V,极性与前相反。而后电容经电阻很快放电,u2很快衰减到零。这样,就输出一个负尖脉冲。如果输入的是周期性矩形脉冲,则输出的是周期性正、负尖脉冲(图3.5.2)。

比较u1和u2的波形,可看到在u1的上升跃变部分,u2=U=6V,此时正值最大;在u1的平直部分,u2≈0;在u1的下降跃变部分,u2=-U=-6V,此时负值最大。这种输出尖脉冲反映了输入矩形脉冲的跃变部分,是对矩

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形脉冲微分的结果。因此这种电路称为微分电路。 RC微分电路具有两个条件:(1)τ《tp(一般τ<0.2 tp) (2)从电阻端输出。 在脉冲电路中,常应用微分电路把矩形脉冲变换为尖脉冲,作为触发信号。 u3.5.2积分电路 微分和积分在数学上是矛盾的两个方面,同样,微分电路和积分电路也是矛盾的两个方面。虽然它们都是RC串联O(b)tOuu-(a)iRttt++u-C+u-图3.5.3积分电路及输入电压和输出电压波形电路,但是,当条件不同时,所得结果也就相反。如上面所述,微分电路必须具有两个条件。如果条件变为: (1) τ》tp (2) 从电容两端输出。

这样,电路就转化为积分电路了(图3.5.3a)

图3.5.3b是积分电路的输入电压u1和输出电压u2的波形。由于τ》tp,电容缓慢充电,其上的电压在整个脉冲持续时间内缓慢增长,当还未增长到趋于稳定值时,脉冲已告终止(t=t1)。以后电容经电阻缓慢放电,电容上电压也缓慢衰减。在输出端输出一个锯齿波电压。时间常数τ越大,充放电越是缓慢,所得锯齿波电压的线性也就越好。

从图3.5.3b的波形上看,u2是对 u1积分的结果。因此这种电路称为积分电路。在脉冲电路中,可应用积分电路把矩形脉冲变换为锯齿波电压,

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