RC積分電路和微分電路的工作原理

積分電路

積分電路就是如下圖的低通濾波電路，只是當(dāng)VIN輸入一個方波信號而且方波寬度tw遠(yuǎn)小于時間常數(shù)τ時就出現(xiàn)了積分效果。通常，當(dāng)τ≥3tw時就滿足條件了。

RC低通濾波電路

（a）t=t1時刻，UI由0跳變到Um，由于電容兩端電壓不能突變，故UC=0，輸出UO=UC=0。

（b）在t1～t2期間，輸入電壓UI= Um保持不變，電容C被充電， UC按指數(shù)規(guī)律上升。由于電路的時間常數(shù)τ很大（τ≥tw），所以充電速度特別慢，在t1～t2期間， UC的上升僅僅是充電過程的開始一小段，可以近似認(rèn)為線性增長，如下圖中AB段所示。可能有人就會問，τ《tw會出現(xiàn)什么情況，τ比較小，也就是充電比較迅速，那么AB段的就還是一個矩形波，但是上升時間將會變緩很多，其實(shí)就是把方波的高頻部分的諧波濾掉了。

（c）當(dāng)t= t2時，UI從Um下跳到0，相當(dāng)于輸入端短路，電容C通過電阻R開始放電，輸出電壓下降，直到下一個矩形脈沖的到來。 RC積分電路的工作特點(diǎn)是輸入矩形脈沖的穩(wěn)定部分，輸出電壓有明顯的變化，而在輸入矩形脈沖的跳變時刻，輸出電壓保持不變。它對輸入脈沖信號起到“突出恒定量，壓低變化量”的作用。

積分電路工作波形圖

微分電路

微分電路工作波形圖 積分電路就是上圖

（a）的高通濾波電路，只是當(dāng)Ui輸入一個方波信號而且方波寬度tw遠(yuǎn)大于時間常數(shù)τ時就出現(xiàn)了微分效果。通常，當(dāng)τ≤1/5 tw時，可以滿足條件了。 （a）當(dāng)t《t1時，UI=0， UO=0。

（b）在t=t1的瞬間，UI由0突變?yōu)閁m，立即通過C和R。從上圖可知，UO= UI- UC，由于電容電壓UC不能突變，此時UC仍為0，故有UO= UI= Um，即輸出電壓UO由0變?yōu)閁m。

（c）在t1~t2期間，輸入電壓UI保持Um不變，由于電路時間常數(shù)τ很?。é印躷w），所以，電容C被迅速充電， UC上升很快。而輸出電壓UO= UI- UC，則迅速下降。在t=t2之前， UC很快達(dá)到Um ，而UO也迅速下降為0，形成一個正的尖峰脈沖波。

（d）在t=t2時刻，UI從Um跳變到0，由于電容兩端電壓不會突變， UC仍為Um 。所以， UO=UI- UC=- Um 。

（e）在t2時刻以后，同樣因?yàn)殡娐窌r間常數(shù)τ很小，電容迅速放電， UO很快由- Um上升到0，形成一個負(fù)的尖峰脈沖波。 RC微分電路的輸出脈沖反映了輸入脈沖的變化部分，即反映了UI 在t1和t2時刻的跳變，此時輸出電壓的幅度最大；而在t1～t2期間，輸入電壓保持不變，輸出電壓基本為0。概括地說，微分電路能對輸入脈沖起到“突出變化量、壓低恒定量”的作用。
審核編輯：陳陳