微分电路和积分电路在电路形式上与RC移相电路是相同的,但当RC时间常数不同、输入信号不同时,
电路的功能是不同的。在RC电路分析中,有时要用到时间常数的概念,时间常数是电容量与电阻值之积。在
电容量大小不变时,电阻值大小决定了时间常数的大小。电阻值不变时电容量的大小决定了时间常数大小。
微分电路与积分电路在电路结构上只是将电阻和电容的位置互换,输出信号是取自电阻上,微分电路
的工作原理:
《1》在微分电路中,要求RC时间常数远小于脉冲宽度,这一点与积分电路相反。
《2》当输入信号脉冲没有出现时,输入信号电压为零,所以输出信号电压为零。
《3》当输入脉冲出现时,输入信号从零突然跳变到高电平,由于电容两端的电压不能突变,电容相
当于短接,相当于输入脉冲直接加在电阻上,此时输出信号电压等于输入脉冲电压。
《4》在输入脉冲跳变后,输入脉冲继续加在电容和电阻上,其充电电流回路仍然是经电容和电阻到
地,在电容上充到左正右负的电压,流过电阻的电流为从上而下,所以输出信号电压为正。由于RC时间常数
很小,远小于脉冲宽度,所以充电很快结束。在充电过程中,充电电流是从最大到零变化的,流过电阻的电流
是充电电流,这样在电阻上的输出信号电压也是从最大到零变化的。在充电结束后,输入脉冲仍然为高电平,
由于电容上充到等于输入脉冲峰值电压,电路中没有电流电阻上的电压降为零,所以此时输出信号电压为零。
《5》当输入脉冲从高电平跳变到低电平时,输入端的电压为零,这时的微分电路相当于输入端对地
短接。此时电容两端的电压不能突变,由于电容左端相当于接地,这样电容右端负电压为输出信号电压,输
出电压为负且最大,其值等于电容上已充到的电压。在输入脉冲从高电平跳变到低电平之后,电路开始放电,
由于放电回路的时间常数很小,放电很快结束。放电电流从下而上地流过电阻,输出信号电压为负。放电使
电容上电压减小,放电电流减小直至为零,这样输出信号电压从负的最大状态减小到为零状态。
《6》当第二个输入脉冲到来后,电路开始第二次循环。
《7》通过微分电路将输入的矩形脉冲变成了尖顶脉冲,微分电路能够取出输入信号中的突变成分,
即取出输入信号中的高频成分,去掉低频成分,这一点与积分相反。
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