方波脉冲波串联电容

zhaoyanhao

方波脉冲波串联电容 [复制链接]

 

方波串联电容会产生脉冲波，那脉冲波串联电容会产生什么波形呢？
仿真和实测显示还是脉冲波。
那么，请教各位前辈，脉冲波为什么就不会经过一个微分运算呢？方波经过电容微分后的幅值大致是什么比例关系呢，RC改变，幅值也会改变，但是并不是简单的RC倍的关系。
这里很疑惑，希望有前辈能够给予点拨，谢谢。

maychang

“方波串联电容会产生脉冲波”
串联电容后是否产生脉冲波，要看电容容量和后级电路电阻。
如果电容量够大，后级电阻也够大，那么方波经电容后仍然是方波。

maychang

“脉冲波为什么就不会经过一个微分运算呢？”
同样，脉冲经电容后，如果电容够大，后级电阻也够大，那么仍然是原来的脉冲波。如果电容很小，后级电阻也很小，那么脉冲经电容后，是个更窄的脉冲。

maychang

“方波经过电容微分后的幅值大致是什么比例关系呢”
这要看输入的方波上升沿下降沿有多陡。

zhaoyanhao

maychang 发表于 2018-7-17 17:07
“方波经过电容微分后的幅值大致是什么比例关系呢”
这要看输入的方波上升沿下降沿有多陡。

谢谢您详细的解答，前边我也大概明白主要看RC时间常数，常数足够小就可以吧。但是最后一个您说的，是如果是理想方波就会等幅输出，不理想有一段上升时间的话就会有衰减么？那衰减程度是线性的么，是越不陡峭越小，大概是个什么关系。
谢谢您

maychang

zhaoyanhao 发表于 2018-7-18 07:57
谢谢您详细的解答，前边我也大概明白主要看RC时间常数，常数足够小就可以吧。但是最后一个您说的，是如果 ...

“最后一个您说的，是如果是理想方波就会等幅输出，不理想有一段上升时间的话就会有衰减么？”
输入理想方波，RC时间常数比较大，输出接近方波，但平顶会向零线倾斜，倾斜的方式是指数曲线(不是线性的)。

maychang

zhaoyanhao 发表于 2018-7-18 07:57
谢谢您详细的解答，前边我也大概明白主要看RC时间常数，常数足够小就可以吧。但是最后一个您说的，是如果 ...

图中三行波形。
第一行是输入电压，理想的方波。
第二行是RC时间常数较大时的输出波形。
第三行是RC时间常数较小时的输出波形。

maychang

zhaoyanhao 发表于 2018-7-18 07:57
谢谢您详细的解答，前边我也大概明白主要看RC时间常数，常数足够小就可以吧。但是最后一个您说的，是如果 ...

图中红色箭头所指处，都是指数曲线。只不过第二行指数曲线下降(或上升)缓慢，第三行指数曲线下降(或上升)迅速。缓慢或者迅速，这正反映了“时间常数”的大小。

zhaoyanhao

maychang 发表于 2018-7-18 10:52
图中红色箭头所指处，都是指数曲线。只不过第二行指数曲线下降(或上升)缓慢，第三行指数曲线下降(或上升) ...

感谢您，费心了。
您说的没错，而且我注意到，单向脉冲幅值其实是和方波幅值是一样的，就是说比方方波幅值为1V，经过适当小的时间常数的微分后，转变成 的脉冲在方波上升沿对应的是正向1V 的幅值，在方波下降沿对应的是负向1V的脉冲，也就是峰峰值是2V的双向脉冲。
我的疑惑是转变后的脉冲的单向幅值，和输入方波的幅值会不会除了相等之外还有其他的线性关系或者指数关系，如果有关系，也是时间常数决定的么？

chunyang

zhaoyanhao 发表于 2018-7-18 13:33
感谢您，费心了。
您说的没错，而且我注意到，单向脉冲幅值其实是和方波幅值是一样的，就是说比方方波幅 ...

那你不妨先说说你为什么这么看？理由是什么？瞎猜没有意义，那是应试教育答考题的歪招，绝对不能用在实践上。

zhaoyanhao

chunyang 发表于 2018-7-18 14:03
那你不妨先说说你为什么这么看？理由是什么？瞎猜没有意义，那是应试教育答考题的歪招，绝对不能用在实践 ...

这是我实测的数据，仿真也是如此

chunyang

zhaoyanhao 发表于 2018-7-18 14:06
这是我实测的数据，仿真也是如此

这是你说的——“我的疑惑是转变后的脉冲的单向幅值，和输入方波的幅值会不会除了相等之外还有其他的线性关系或者指数关系，如果有关系，也是时间常数决定的么？”
数据呢？仿真呢？

zhaoyanhao

我也常逛论坛，很尊敬您这个版主，因为我在调试项目，没有很多时间贴上很多证据，请原谅。我观测到的现象当然可能也有错误，我只是针对这个提出了我的疑惑和猜想，能得到有用的肯定答复印证我疑惑当然是好的。有质疑的建议说明我错了我当然也接受，我只是想有更多机会更多人能够帮我了解这方面的知识。
出现了问题给出合理猜想我觉的是很正常的一件事情，不然怎么解决问题呢，猜想可能不对，但绝对有必要。

maychang

zhaoyanhao 发表于 2018-7-18 13:33
感谢您，费心了。
您说的没错，而且我注意到，单向脉冲幅值其实是和方波幅值是一样的，就是说比方方波幅 ...

我的疑惑是转变后的脉冲的单向幅值，和输入方波的幅值会不会除了相等之外还有其他的线性关系或者指数关系，如果有关系，也是时间常数决定的么？

如果输入信号是理想电压源，并且是理想方波(这是不可能的)，电容和电阻也是理想的元件，那么输出的单向幅值和输入方波相等。这部分内容在《电路分析》教材中可以找到。
如果输入信号不是理想电压源，不是理想方波，电容电阻也不是理想元件，那问题就复杂了，必须考虑元件的分布参数，考虑信号的上升下降速度，信号源内阻……等等，等等。

chunyang

zhaoyanhao 发表于 2018-7-18 14:16
我也常逛论坛，很尊敬您这个版主，因为我在调试项目，没有很多时间贴上很多证据，请原谅。我观测到的现象当 ...

猜想是一定要有根据的，没有根据就成了瞎猜。考试做选择题，不会的瞎猜有猜中的概率，所以当然该猜，哪怕是瞎猜。但是，在实践中，甚至在所有非有限确定选择的情况下都不能瞎猜，而是要有根据，这是一种非常有益的思维方式，科学就是这么来的。根据已有的现象和知识进行推理得出猜想，再根据实践去验证、修正猜想，那么足够的循环之后，猜想就会越来越接近真相。
论坛上见过很多年轻人，特别是在校生，当被质疑、被反问时往往会觉得不舒服，反应不是瞎怼、怒骂就是玩失踪，当然文不对题的瞎解释也算一种，说穿了还是想发泄不满，想安慰自己脆弱的小神经……可是，所有这些应对都是错的，而且一个比一个离谱，如此吃亏的只会是自己。虽然这与中国的教育形式及教育内容大有关联，但自己的态度和思维方式也脱不了干系。
说这些，比直接告诉你现成答案不知道强上多少倍，能不能把握则看你自己的态度。
且看你的疑问——“我的疑惑是转变后的脉冲的单向幅值，和输入方波的幅值会不会除了相等之外还有其他的线性关系或者指数关系，如果有关系，也是时间常数决定的么？”这么问，可见你的猜想是有关系的，只是不知道是什么关系，大有可能是你在猜想时没有根据依据而是全凭感觉，接下来的所答非所问则几乎坐实了这一点。有依据就应该说依据，也许说的时候你自己就明白了。
关于该疑问的思维过程：先进行理想模型分析，方波或脉冲的沿是90度的，具有无穷大的谐波频谱。电容，隔直通交，对于频率无穷大的信号当然是直通，就是说电容两端的电压在沿瞬间是严格相等的，与电阻无关。有此依据的话，你的疑问就可以迎刃而解了，且用到的知识除了沿的频谱特性外全是中学知识。是的，定性分析这个问题中学知识甚至是初三知识足够了。大学所学是对这个问题进行定量分析和计算，于是要考虑信号源特性（频谱和内阻）、器件参数等，《电路原理》课程就是解决这个问题的。那么考虑频率、内阻、容抗、回路分压等，立刻可以得出结论，输出幅值一定小于输入幅值，具体多少则可以计算。到了工作中，进一步该知道器件的构造和制造工艺、材料及特性等，于是就有了分布参数之说，在特定的条件下，原RC电路将有可能不再成立，甚至可能变成一个LC谐振电路，那么电路特性就完全不同了。
所有这些不能靠记忆去死记硬背，只能是记住最基础的知识然后根据这些知识进行推理，比如这个问题就只需要记住沿的频率特性和电容的性质，剩下的推理即可。我就是如此推理的，我相信maychang亦如此，这个推理过程可以非常快，比打这些字可快多了。所以，一切结论也好、观点也罢，哪怕是猜想，都要有依据，再在依据的基础上用逻辑进行推理。能做到事事如此的话，至少在技术之路上达到一个相当的水准，不是多难的事儿。

zhaoyanhao

chunyang 发表于 2018-7-18 22:11
猜想是一定要有根据的，没有根据就成了瞎猜。考试做选择题，不会的瞎猜有猜中的概率，所以当然该猜，哪怕 ...

您好，我上次表达的“因为时间紧而没有贴上证据，请求原谅”的话让您认为是我对您要求贴上证据的所答非所问，我表示抱歉，确实很忙，没有时间一一截图标注再发上网，只是简短表达了关于猜想的看法，让您误会了，抱歉。以上您的观点我也大致表示认同。
现在我把我测试结果整理一下发上来。
很简单的一个微分电路，输入信号30KHz方波，电容+电阻，电容1pF.电阻1M欧。输出波形如下：

控制变量法，其他不变，只改变电阻阻值为100K欧，输出波形如下：

对于只改变了阻值后的电路波形的变化，我暂时对此表示疑惑，并根据现象给出了关于幅值和RC可能存在某个特定关系的猜想有什么不对？如果是您，作为一个算是新人的人，会不会也会有类似猜想？之前说过，猜想可能不对，但绝对有必要，我不知道我这怎么就成了没有根据的毫无意义的瞎猜。可能是由于我没有贴上证据，我再次表示道歉。
后来我又有了想法（很抱歉我又猜了），之所以改变阻值会有衰减是因为虽然时间常数RC足够小了，但是此电路毕竟还算是一个高通滤波电路，截止频率1/2派RC不满足输入信号频率的完整输出条件。如果您对我这个新的猜想有看法，还请指出，我绝对会欣然接受，对待学问我只认真理。
多说几句吧，之前我表达过对您和其他论坛前辈孜孜不倦的指导的尊敬，现在我仍然是这个想法，而且我不只一次跟同事跟学弟说有的论坛上的前辈很有奉献精神，我很感动，希望他们多逛论坛多帮助别人。以上我所说的只是针对这个帖子这个问题表达的我的看法，我认为跟前辈可以请教也应该探讨，即使被批评我也会保持对对方最大的尊重。
以上，再次表达对所有技术论坛活跃的不求回报默默奉献的前辈和朋友表示敬意。

maychang

zhaoyanhao 发表于 2018-7-19 22:23
您好，我上次表达的“因为时间紧而没有贴上证据，请求原谅”的话让您认为是我对您要求贴上证据的所答非所 ...

“现在我把我测试结果整理一下发上来。”
这不是测试结果，而是仿真结果。

maychang

zhaoyanhao 发表于 2018-7-19 22:23
您好，我上次表达的“因为时间紧而没有贴上证据，请求原谅”的话让您认为是我对您要求贴上证据的所答非所 ...

仿真，信号源并不是理想方波，电容并不是理想电容。
仿真的方波也是有上升下降沿时间的，仿真的电容也是有等效电阻的。
尤其是仿真是一步一步地计算，步长不合适(太长)的话，仿真也会出现错误，尤其是在比较极端的情况下。

zhaoyanhao

maychang 发表于 2018-7-20 09:15
“现在我把我测试结果整理一下发上来。”
这不是测试结果，而是仿真结果。

测试结果和仿真结果一样，只是没有留档。我没有必要瞎编跟您这儿逗闷子玩

zhaoyanhao

maychang 发表于 2018-7-20 09:22
仿真，信号源并不是理想方波，电容并不是理想电容。
仿真的方波也是有上升下降沿时间的，仿真的电容也是 ...

仿真如果不是理想情况的话，那实际测量更不会是理想情况