与电容有关的几个经典电路

2023-10-29 16:42:23

　　江南app进行一阶求导，输出信号的大小与输入信号的变化率有关，反映的是信号中的突变部分。可以把矩形脉冲变换为尖脉冲输出

　　如图1所示，为基本的RC微分电路。初始时，U1=UC=U2=0V。当t=t~1~时，输入如图2（a）所示的矩形脉冲，由于**电容****C** **两端的电压不能突变** ，所以输入电压的一瞬间U~C~仍然等于0 (在这一瞬间可以把U~1~看成交流电，而 **电容具有通交流、阻直流的作用** ，所以U ~C~ =0V)。由U ~1~ =U ~C ~ +U ~2~ ，可知此时U ~2~ =U ~1~ ，接着U~C~两端的电压会呈指数增长，所以，U~2~两端电压会呈指数下降。

　　当t=t2时，U1=0V（此时电容C已经充满电），UC=A，电容会通过电阻R放电（电流方向为虚线=-UC，并呈指数减小。电压的变化如图2（b）和（c）所示。

　　时间常数τ（RC****的乘积）需要远远小于输入信号的脉宽tp（一般τ0.2t）。τ****越小，电容的充放电速度越快，输出脉冲就越尖，反之则越宽。

　　注2：上述电路的输出信号呈指数变化，线性度较差。为了提高电路的线性度和带载能力，常用运算放大器和R、C组成微分电路，其基本形式如图5所示。

　　Multisim搭建如图7(a)所示的仿线kHz的三角波、矩形波和正弦波时，输出波形如图7（b~d）所示。

　　将微分电路中的电阻和电容替换一下位置，就得到了如图8（a）所示的积分电路。这个电路比较容易理解，就是利用

　　的原理，当U1=A时，给电容C充电，U2逐渐增加；当U1=0时，电容C通过电阻R放电，U2逐渐降低，循环往复。积分电路可以用来将矩形波变成锯齿波输出，成立的条件是**时间常数****RC>

　　tp** ，否则电压C将会出现电压饱和。

　　4：由于上述电路中，电容C两端的电压是呈指数变化的，所以输出电压U2与输入电压U1的线性关系较差。为了提高输出电压与输入电压的线性度，可以采用运算放大器和R、C组成积分电路，如图9(a)所示。同样由虚短和虚断可知，V

　　输出电压Vo与输入电压VI的积分成线性关系，负号表示二者相位相反。利用Multisim得到的仿线(b)所示。

　　增加，充电结束后，Uo=UC=Ui，这个过程通常称为采样阶段。当S1断开后，由于电容C没有放电回路，所以UC会保持不变，直到开关S1再次闭合，这个过程通常称为保持阶段，输入信号与输出信号的变化如图12（b）所示。其中**运算放大器A通常选用具有高输入阻抗，和低输出阻抗的器件，以尽量减少电容****C**上的电荷泄漏，并提高电路的带负载能力，这个电路在AD采集等场合应用较为广泛。图10 (a)采样电路 (b)输入与输出波形

　　现实中“泵”的主要作用就是增大液体或者气体的压力，然后对外输出。顾名思义，电荷泵的主要作用就是利用电荷来增大电路的压力，也就是在输出端产生比输入端更大的电压，在这里

　　主要起到了储存电荷（储能）的作用。基本原理如图11所示，其中的开关S1~S4通常为MOS管（NMOS或者PMOS），工作过程主要分为两个阶段：充电阶段：S1和S4闭合，S2和S3打开，电源U

　　=V1-V2=Ui。转移阶段：S2和S3闭合，S1和S4打开，V2=Ui，由于电容两端电压不能突变，因此V

　　=V2+UC=2Ui，实现了电压的倍压。除此之外，还有负压、1.5倍压、三倍压和倍压等不同的电荷泵电路，但是基本原理都是一样的，就是利用了电容两端电压不能突变的性质。

　　设备中使用（很多手机快充充电器都用到了电荷泵），但是在需要大功率和高电压的地方就不太适合了（这个时候需要用到电感式

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