相关知识:
电路:
时间常数:(是指物理量从最大值衰减到1/e所需要的时间)
\tau = RC
对于充电:时间常数是电容器电压 Uc从0增加到63.2% 所需要的时间。
对于放电:时间常数是电容器电压 Uc从Us减少到36.8% 所需要的时间。
电容充放电一般3 - 5个时间常数可以充满电
- 假设有电源Us通过电阻R给电容C充电,U0为电容上的初始电压值,U1为电容充满电后的电压值,Ut为任意时刻(t时)电容上的电压值,那么可以得到以下公式
Ut = U0 + (Us - U0) * (1 - e^-\frac t\tau)
- 如果电容初始电压值为0则公式为
Ut = Us * (1 - e^-\frac t\tau)
- 因为指数值只可能无限接近于0,但永远不会等于0,所以电容电量要完全充满,需要无穷大的时间。 当t = RC时,Vt = 0.63Vu;
当t = 2RC时,Vt = 0.86Vu;
当t = 3RC时,Vt = 0.95Vu;
当t = 4RC时,Vt = 0.98Vu;
当t = 5RC时,Vt = 0.99Vu;
经过3~5个RC后,充电过程基本结束。
RC电路知识补充:
RC动态电路:
零输入响应:换路前电容已充电,即Uc(0+)= Uc(0-)= U0,换路后,电容电压从U0开始逐渐减少,一直下降到0,动态过程结束。
Ut = U0 * e^-\frac t {\tau}
零状态响应:换路前电容状态为0,换路后,电容电压从0开始逐渐增加,直到Ut = Us,动态过程结束
Ut = Us(1 - e^-\frac t \tau)
全响应:换路前电容电压Uc(0-) = U0,换路后,Uc(0+)= Uc(0-) = U0,t趋向于无穷时,电路达到新的稳态,Uc(无穷)= Us。
Ut = U0 * e^-\frac t {\tau} + Us(1 - e^-\frac t \tau)
RC电路的三要素:初值Uc(0+) 、稳态值Uc(无穷)、时间常数
仿真:
1.使用元器件:电阻(RES),电容(CAP),拨码开关(DIPSW),
2.电路图:
3.示波器现象:(黄色为电源波形,蓝色为电容充电波形)
所用信号频率50hz,的交流脉冲信号,一个周期的时间为0.02s
充满电3-5个时间常数(回顾)
- R1和C1导通时,时间常数为0.00001s,所以几乎可以说是瞬间充满,波形完全重叠
- R1和C2导通,时间常数为0.01s,所以一个周期下来根本充不满
文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-489229.html
- R3和C3导通,时间常数为0.002s,5个时间常数后,一个周期刚好充满
文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-489229.html
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