RC電路充放電分析

簡介：電容隔直流特性，RC濾波電路原理，單片機上電復位直觀分析

1.RC微分電路

1.零輸入響應：輸入信號為0
2.零狀態響應：電路中所有儲能原件及電源狀態為0
分析時，視作電壓源短路，電流源開路

• 上圖，直流電源E，內阻r 。

• t=0時，對于電容而言，通電瞬間視作電壓為0的電壓源，等效于短路，電流最大（Icmax=E/(R+r)）。通過電容電流及兩端電壓如下圖。
  

• 電容兩端電壓不能突變，充電過程分：暫態（過渡期）+穩態
  C=Q/U，Q電荷量，U兩端電壓
  流過電容的電流：Ic=Icmax·e^(-t/τ)，時間常數τ=R·C
  ps：穩態下電容阻抗無窮大，電壓可以充到E，非E·R/(R+r)。

• 若是方波輸入：
  
  下圖A電容沖激響應，B電容濾波效應
  

2.RC積分電路

t=t0時

Vi由0->Vm，因為電容兩端的電壓不能突變，所以此時Vo=Vc=0;

t0<t<t1時
電容開始充電，Vc按照指數規律上升，Vi = Vc + VR. 由于τ>>tw, 電容充電非常緩慢.

t=t1 時
VI由Vm→0，相當于輸入端被短路，電容原先充有左正右負電 壓VI（VI<Vm，這是因為τ>>tW，即充電時間很長，使得充電電壓未來得及充到Vm最大電壓，就開始放電了）經R緩慢放電，VO（VC）按指數規律下降。

這樣，輸出信號就是鋸齒波，近似為三角形波，τ>>tW是本電路必要條件，因為他是在方波到來期間，電容只是緩慢充電，VC還未上升到Vm時，方波就消失，電容 開始放電，以免電容電壓出現一個穩定電壓值，而且τ越大，鋸齒波越接近三角波。輸出波形是對輸入波形積分運算的結果，他是突出輸入信號的直流及緩變分量，降低輸入信號的變化量。這樣的積分電路配合施密斯觸發器的應用便可以得到標準矩形波的延時電路。

總結

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