RC电路的时间常数
RC電路的時間常數
【目的】：
研習電容器的充電與放電。
【原理】：
R C線路圖如圖1所示。分為兩類情形討論：
(一)充電情形(開關S在t = 0時與a接觸)：設電容器的電位差V C開始時為0 (即原來沒有電荷)。由能量守恆知（即電源提供之功率等於電阻和電容之功率）又, 以及
(因為)
(起始條件為q(0)=0)
此方程式的解為，如圖2(a)所示。
，如圖2(b)所示。
RC即所謂capacitive time constant，因次為時間，。
本例中可改寫為，在時間時
當t=時，q( )=Cε，是充電量的極值。故時，電荷、電壓升到極值之63%。
(二)放電情形(開關S在t=0時與b接觸)：設電容原有電荷q0，電壓V0。
放電的電路方程將由前面的ε=i R1+ 方程，
因0；而改寫為T0=iR2+ ，(起始條件q(0)= q0)
此方程式之解為(如圖3(a))
i== (如圖3(b)取絕對值)
即在t= R2C時，電荷、電壓為原值之37%。
【步驟】：
(1)將電阻及電容串聯在麵包板上，如圖4，連接訊號產生器(選擇方形波)及示波器。
(2)分別將CH1及CH2調至GND，調整垂直POISTION，使基準線呈水平，並調整適當的亮度及聚焦(亮度太亮易損螢幕)，再將CH1及CH2調整至AC 狀態。
(3)將訊號選擇模式調整至CH1及CH2，並調整SEC/DIV及VOL/DIV至適當刻度，使清楚的看到輸入訊號。
※注意：CH1及CH2的VOL/DIV必須相同。
(4)將訊號選擇模式調整至DUAL時，螢幕上可同時顯示出CH1及CH2的輸入訊號。
(5)此時調整訊號產生器之頻率，使電容完全充放電，如圖5。
(6)記錄電壓充電至原值的63%及放電至原值的37%所需的時間，並計算百分誤差。
【實驗表格】：
一、電阻R = ________W 電容C = ________時間常數= ________sec Ａ﹒充電( T為充電至原值的63 %所需時間)
B﹒放電 ( T為放電至原值的37 %所需時間)
二、電阻R = ________W 電容C = ________時間常數= ________sec
Ａ﹒充電( T為充電至原值的63 %所需時間)
B﹒放電 ( T為放電至原值的37 %所需時間)
【問
題】：
(1)如果要使電容器快速充電，則RC值得大小應如何？越大？或越小？為什麼？
(2)放電時電流為負值是代表什麼意思？
时间常数RC的计算方法
进入正题前，我们先来回顾下电容的充放电时间计算公式，假设有电源Vu通过电阻R给电容C充电，V0为电容上的初始电压值，Vu为电容充满电后的电压值，Vt为任意时刻t时电容上的电压值，那么便可以得到如下的计算公式： Vt = V0 + (Vu – V0) * [1 – exp( -t/RC)] 如果电容上的初始电压为0，则公式可以简化为： Vt = Vu * [1 – exp( -t/RC)] 由上述公式可知，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； 可见，经过3~5个RC后，充电过程基本结束。 当电容充满电后，将电源Vu短路，电容C会通过R放电，则任意时刻t，电容上的电压为： Vt = Vu * exp( -t/RC) 对于简单的串联电路，时间常数就等于电阻R和电容C的乘积，但是，在实际电路中，时间常数RC并不那么容易算，例如下图(a)。
对于上图(a)，如果从充电的角度去计算时间常数会比较难，我们不妨换个角度来思考，我们知道，时间常数只与电阻和电容有关，而与电源无关，对于简单的由一个电阻R和一个电容C串联的电路来说，其充电和放电的时间参数是一样的，都是RC，所以，我们可以把上图中的电源短路，使电容C1放电，如上图(b)所示，很容易得到其时间常数： t = RC = (R1//R2)*C 使用同样的方法，可以将下图(a)电路等效成(b)的放电电路形式，得到电路的时间常数： t = RC = R1*(C1+C2) 用同样的方法，可以将下图(a)电路等效成(b)的放电电路形式，得到电路的时间常数： t = RC = ((R1//R3//R4)+R2)*C1
RC电路时间常数
1).RC电路过渡过程产生的原因 图1 简单RC电路如图1所示，外加电压源为US，初始时开关K打开，电容C上无电压，即uC（0－）=0V。 当开关K闭合时，US加在RC电路上，由于电容电压不能突变，此时电容电压仍为0V，即uC（0+）=0V。 由于US现已加在RC组成的闭合回路上，则会产生向电容充电的电流i，直至电容电压uC=US时为止。 根据回路电压方程，可写出 解该微分方程可得 其中τ=RC。 根据回路电压的分析可知，uC将按指数规律逐渐升高，并趋于US值，最后达到电路的稳定状态，充电波形图2所示。 图2 2).时间常数的概念及换路定律： 从以上过程形成的电路过渡过程可见，过渡过程的长短，取决于R和C的数值大小。一般将RC的乘积称为时间常数，用τ表示，即
τ=RC 时间常数越大，电路达到稳态的时间越长，过渡过程也越长。 不难看出，RC电路uC(t)的过渡过程与电容电压的三个特征值有关，即初始 值uC(0+)、稳态值uC(∞)和时间常数τ。只要这三个数值确定，过渡过程就基本确定。 电路状态发生变化时，电路中的电容电压不能突变，电感上的电流不能突变。将上述关系用表示式写出，即： 一般将上式称作换路定律。利用换路定律很容易确定电容上的初始电压 微分电路 电路结构如图W-1，微分电路可把矩形波转换为尖脉冲波，此电路的输出波形只反映输入波形的突变部微分电路分，即只有输入波形发生突变的瞬间才有输出。而对恒定部分则没有输出。输出的尖脉冲波形的宽度与R*C有关（即电路的时 间常数），R*C越小，尖脉冲波形越尖，反之则宽。此电路的R*C必须远远少 于输入波形的宽度，否则就失去了波形变换的作用，变为一般的RC耦合电路了，一般R*C少于或等于输入波形宽度的微分电路1/10就可以了。微分电路使输出电压与输入电压的时间变化率成比例的电路。微分电路主要用于脉冲电路、模拟计算机和测量仪器中。最简单的微分电路由电容器C和电阻器R组成（图1a）。若输入ui(t)是一个理想的方波（图1b），则理想的微分电路输出u0(t)是图1c 的δ函数波：在t=0和t=T 时（相当于方波的前沿和后沿时刻）, ui(t)的导数分别为正无穷大和负无穷大；在0＜t＜T 时间内，其导数等于零。微分电路微分电路的工作过程是：如RC的乘积，即时间常数很小，在t=0+即方波跳变时,电容器C 被迅速充电,其端电压，输出电压与输入电压的时间导数成比例关系。实用微分电路的输出波形和理想微分电路的不同。即使输入是理想的方波,在方 波正跳变时,其输出电压幅度不可能是无穷大,也不会超过输入方波电压幅度E。在0＜t＜T 的时间内,也不完全等于零,而是如图1d的窄脉冲波形那样,其幅度随时间t的增加逐渐减到零。同理,在输入方波的后沿附近,输出u0(t)是一个负的窄脉冲。这种RC微分电路的输出电压近似地反映输入方波前后沿的时间变化率，常用来提取蕴含在脉冲前沿和后沿中的信息。实际的微分电路也可用电阻器
时间常数RC的计算方法
时间常数RC的计算方 法 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One 1 进入正题前，我们先来回顾下电容的充放电时间
计算公式，假设有电源Vu通过电阻R给电容C充电，V0为电容上的初始电压值，Vu为电容充满电后的电压值，Vt为任意时刻t时电容上的电压值，那么便可以得到如下的计算公式： Vt = VO + (Vu 一VO) * [1- exp( -t/RC)] 如果电容上的初始电压为0,则公式可以简化为： Vt = Vu * [l-exp(-t/RC)] 由上述公式可知，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 二RC 时，Vt=； 当t = 2RC 时，Vt=; 当t = 3RC 时,Vt=; 当t = 4RC 时，Vt=: 当t = 5RC 时,Vt=; 可见，经过3~5个RC后，充电过程基本结束。 当电容充满电后，将电源Vu短路，电容C会通过R放电，则任意时刻t,电容上的电压为： Vt = Vu * exp( -t/RC) 对于简单的串联电路，时间常数就等于电阻R和电容C的乘积，但是，在实际电路中，时间常数RC并不那么容易算，例如下图⑻。
对于上图(a),如果从充电的角度去计算时间常数会比较难，我们不妨换个角 度来思考，我们知道，时间常数只与电阻和电容有关，而与电源无关，对于简 单的由一个电阻R 和一个电容C 串联的电路来说，其充电和放电的时间参数是 一样的，都是RC,所以，我们可以把上图中的电源短路，使电容C1放电，如 上图(b)所示，很容易得到其时间常数： 源是电压源形式，先把电源“短路”而保留其串联内阻 ; t = RC = BGI? ------------------------ 果RC 电路中的电 R1 C1 一4酣 ---- i ——i --------------- R1 RC电路充电时间计算 简单RC电路充电时间的计算方法。时间常数为tao=RC，一般三个tao就能完全充满电 V0 为电容上的初始电压值； V1 为电容最终可充到或放到的电压值； Vt 为t时刻电容上的电压值。 则， Vt="V0"+（V1-V0）* [1-exp(-t/RC)] 或， t = RC*Ln[(V1-V0)/(V1-Vt)] 求充电到90%VCC的时间。（V0=0，V1=VCC，Vt=0.9VCC） 代入上式：0.9VCC=0+VCC*[[1-exp(-t/RC)] 既[[1-exp(-t/RC)]=0.9； exp(-t/RC）=0.1 - t/RC=ln(0.1) t/RC=ln(10) ln10约等于2.3 也就是t=2.3RC。 带入R=10k C=10uf得。 t=2.3*10k*10uf=230ms RC回路充放电时间的推导过程需要用高等数学，简单的方法只要记住RC回路的时间常数τ=R×C，在充电时，每过一个τ的时间， 电容器上电压就上升（1-1/e）约等于0.632倍的电源电压与电容器电压之差；放电时相反。 如C=10μF，R=10k，则τ=10e-6×10e3=0.1s 在初始状态Uc=0时，接通电源，则过0.1s（1τ）时，电容器上电压Uc为0+（1-0）×0.63 2=0.632倍电源电压U，到0.2s（2τ）时，Uc为0.632+（1-0.632）×0.632=0.865倍U……以此类推，直到t=∞时，Uc=U。放电时同样运用，只是初始状态不同，初始状态Uc=U。 单片机复位(上电复位和按键复位，复位脉宽10ms，R常取值10k~47k，c取值10~100uf，电容大些为好)： 原理：如果复位是高电平复位，加电后电容充电电流逐渐减少，此时经电阻接地的单片机IO是没电压的，因为电容是隔直流的，直到充电完毕开始放电，放电的过程同样是电流逐渐减少的，开始放电时电流很大，加到电阻上后提供给IO高电平，一段时间（电容器的充放电参数：建立时间等）后，电流变弱到0，但是复位引脚已经有了超过3us的高电平，所以复位就完成了； 手动复位，如加按键，则是直接将电容短路，给复位引脚送高电平，此部分就只有电容在起作用；当然电源较大（一般3.3v-5v）的话，加电阻是为了分压，防止烧坏引脚。 1.放电是一个一阶电路的零输入响应， SPICE Model R 1 0 R C 1 0 C IC=UC 我们有公式：UR-Uc=0,而UR=i*R, i=dUc/dt; 所以，有RC*dUc/dt+Uc=0;从而有初始条件有：Uc=UC*EXP(-t/RC),令τ=1/RC为时间常数,我们得到放电方程为Uc=UC*EXP(-t/τ), 其放电时间一般为3~5τ，理由是5τ时Uc=0.0067UC,已很小。 2. 充电方程类似，可以自己分析吧！ 1)、RC电路过渡过程产生的原因 图1 简单RC电路如图1所示,外加电压源为US,初始时开关K打开,电容C上无电压,即uC(0－)=0V。 当开关K闭合时,US加在RC电路上,由于电容电压不能突变,此时电容电压仍为0V,即uC(0+)=0V。 由于US现已加在RC组成的闭合回路上,则会产生向电容充电的电流i,直至电容电压uC=US时为止。 根据回路电压方程,可写出 解该微分方程可得 其中τ=RC。 根据回路电压的分析可知,uC将按指数规律逐渐升高,并趋于US值,最后达到电路的稳定状态,充电波形图2所示。 图2 2)、时间常数的概念及换路定律: 从以上过程形成的电路过渡过程可见,过渡过程的长短,取决于R与C的数值大小。一般将RC的乘积称为时间常数,用τ表示,即 τ=RC 时间常数越大,电路达到稳态的时间越长,过渡过程也越长。 不难瞧出,RC电路uC(t)的过渡过程与电容电压的三个特征值有关,即初始值uC(0+)、稳态值uC(∞)与时间常数τ。只要这三个数值确定,过渡过程就基本确定。 电路状态发生变化时,电路中的电容电压不能突变,电感上的电流不能突变。将上述关系用表示式写出,即: 一般将上式称作换路定律。利用换路定律很容易确定电容上的初始电压 微分电路 电路结构如图W-1,微分电路可把矩形波转换为尖脉冲波,此电路的输出波形只反映输入波形的突变部微分电路分,即只有输入波形发生突变的瞬间才有输出。而对恒定部分则没有输出。输出的尖脉冲波形的宽度与R*C有关(即电路的时间常数),R*C越小,尖脉冲波形越尖,反之则宽。此电路的R*C必须远远少于输入波形的宽度,否则就失去了波形变换的作用,变为一般的RC耦合电路了,一般R*C 少于或等于输入波形宽度的微分电路1/10就可以了。微分电路使输出电压与输入电压的时间变化率成比例的电路。微分电路主要用于脉冲电路、模拟计算机与测量仪器中。最简单的微分电路由电容器C与电阻器R组成(图1a)。若输入ui(t)就是一个理想的方波(图1b),则理想的微分电路输出u0(t)就是图1c的δ函数波:在t=0与t=T 时(相当于方波的前沿与后沿时刻), ui(t)的导数分别为正无穷大与负无穷大;在0＜t＜T 时间内,其导数等于零。微分电路微分电路的工作过程就是:如RC的乘积,即时间常数很小,在t=0+即方波跳变时,电容器C 被迅速充电,其端电压,输出电压与输入电压的时间导数成比例关系。实用微分电路的输出波形与理想微分电路的不同。即使输入就是理想的方波,在方波正跳变时,其输出电压幅度不可能就是无穷大,也不会超过输入方波电压幅度E。在0＜t＜T 的时间内,也不完全等于零,而就是如图1d的窄脉冲波形那样,其幅度随时间t的增加逐渐减到零。同理,在输入方波的后沿附近,输出u0(t)就是一个负的窄脉冲。这种RC微分电路的输出电压近似地反映输入方波前后沿的时间变化率,常用来提取 蕴含在脉冲前沿与后沿中的信息。实际的微分电路也可用电阻器R与电感器L来构成(图2)。有时也可用RC与运算放大器构成较复杂的微分电路,但实际应用很少。 RC电路充放电时间计算 V0 为电容上的初始电压值； V1 为电容最终可充到或放到的电压值； Vt 为t时刻电容上的电压值。 则， Vt="V0"+（V1-V0）* [1-exp(-t/RC)] 或， t = RC*Ln[(V1-V0)/(V1-Vt)] 求充电到90%VCC的时间。（V0=0，V1=VCC，Vt=0.9VCC） 代入上式： 0.9VCC=0+VCC*[[1-exp(-t/RC)] 既 [[1-exp(-t/RC)]=0.9； exp(-t/RC）=0.1 - t/RC=ln(0.1) t/RC=ln(10) ln10约等于2.3 也就是t=2.3RC。 带入R=10k C=10uf得。 t=2.3*10k*10uf=230ms RC回路充放电时间的推导过程需要用高等数学，简单的方法只要记住RC回路的时间常数τ=R×C，在充电时，每过一个τ的时间，电容器上电压就上升（1-1/e）约等于0.632倍的电源电压与电容器电压之差；放电时相反。 如C=10μF，R=10k，则τ=10e-6×10e3=0.1s 在初始状态Uc=0时，接通电源，则过0.1s（1τ）时，电容器上电压Uc为0+（1-0）×0.632=0.632倍电源电压U，到0.2s（2τ）时，Uc为0.632+（1-0.632）×0.632=0.865倍U……以此类推，直到t=∞时，Uc=U。放电时同样运用，只是初始状态不同，初始状态Uc=U。 单片机复位(上电复位和按键复位，复位脉宽10ms，R常取值10k~47k，c 取值10~100uf，电容大些为好)： 原理：如果复位是高电平复位，加电后电容充电电流逐渐减少，此时经电阻接地的单片机IO是没电压的，因为电容是隔直流的，直到充电完毕开始放电，放电的过程同样是电流逐渐减少的，开始放电时电流很大，加到电阻上后提供给IO高电平，一段时间（电容器的充放电参数：建立时间等）后，电流变弱到0，但是复位引脚已经有了超过3us的高电平，所以复位就完成了； 手动复位，如加按键，则是直接将电容短路，给复位引脚送高电平，此部分就只有电容在起作用；当然电源较大（一般3.3v-5v）的话，加电阻是为了分压，防止烧坏引脚。 RC電路的時間常數 【目的】： 研習電容器的充電與放電。 【原理】： R C線路圖如圖1所示。分為兩類情形討論： (一)充電情形(開關S在t = 0時與a接觸)：設電容器的電位差V C開始時為0 (即原來沒有電荷)。由能量守恆知（即電源提供之功率等於電阻和電容之功率）又, 以及 (因為) (起始條件為q(0)=0) 此方程式的解為，如圖2(a)所示。 ，如圖2(b)所示。 RC即所謂capacitive time constant，因次為時間，。 本例中可改寫為，在時間時 當t=時，q( )=Cε，是充電量的極值。故時，電荷、電壓升到極值之63%。 (二)放電情形(開關S在t=0時與b接觸)：設電容原有電荷q0，電壓V0。 放電的電路方程將由前面的ε=i R1+ 方程， 因0；而改寫為T0=iR2+ ，(起始條件q(0)= q0) 此方程式之解為(如圖3(a)) i== (如圖3(b)取絕對值) 即在t= R2C時，電荷、電壓為原值之37%。 【步驟】： (1)將電阻及電容串聯在麵包板上，如圖4，連接訊號產生器(選擇方形波)及示波器。 (2)分別將CH1及CH2調至GND，調整垂直POISTION，使基準線呈水平，並調整適當的亮度及聚焦(亮度太亮易損螢幕)，再將CH1及CH2調整至AC 狀態。 (3)將訊號選擇模式調整至CH1及CH2，並調整SEC/DIV及VOL/DIV至適當刻度，使清楚的看到輸入訊號。 ※注意：CH1及CH2的VOL/DIV必須相同。 (4)將訊號選擇模式調整至DUAL時，螢幕上可同時顯示出CH1及CH2的輸入訊號。 (5)此時調整訊號產生器之頻率，使電容完全充放電，如圖5。 进入正题前,我们先来回顾下电容的充放电时间计算公式，假设有电源Ｖu通过电阻R给电容C充电,V0为电容上的初始电压值,Vu为电容充满电后的电压值，V ｔ为任意时刻t时电容上的电压值，那么便可以得到如下的计算公式： Vt = V0 ＋ (Vu –Ｖ0）＊［1 – exｐ（ -t/RC）] 如果电容上的初始电压为0，则公式可以简化为： Vt = Ｖｕ * ［１–ｅｘｐ（-ｔ/RC)］ 由上述公式可知,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； 可见，经过3～5个ＲC后,充电过程基本结束。 当电容充满电后,将电源Ｖu短路,电容Ｃ会通过R放电,则任意时刻t，电容上的电压为： Ｖt = Ｖｕ* eｘp（—t/RC） 对于简单的串联电路，时间常数就等于电阻R和电容Ｃ的乘积,但是,在实际电路中，时间常数RC并不那么容易算,例如下图(a）。 对于上图(ａ),如果从充电的角度去计算时间常数会比较难，我们不妨换个角度来思考,我们知道,时间常数只与电阻和电容有关，而与电源无关，对于简单的由一个电阻R和一个电容C串联的电路来说，其充电和放电的时间参数是一样的，都是RＣ，所以，我们可以把上图中的电源短路,使电容C1放电,如上图（b)所示,很容易得到其时间常数: t = RC ＝（R1//R2）*C 使用同样的方法,可以将下图（a）电路等效成（b)的放电电路形式，得到电路的时间常数： t ＝ＲC ＝Ｒ1＊（C1＋C2) 用同样的方法,可以将下图(a）电路等效成(b)的放电电路形式，得到电路的时间常数： ｔ= ＲＣ＝ (（Ｒ1／/R3//R4）+R２)*C1 假设有电源Vu通过电阻R给电容C充电，V0为电容上的初始电压值，Vu为电容充满电后的电压值，Vt为任意时刻t时电容上的电压值，那么便可以得到如下的计算公式：Vt=V0+(Vu–V0)*[1–exp(-t/RC)] 如果电容上的初始电压为0，则公式可以简化为：Vt=Vu*[1–exp(-t/RC)] 由上述公式可知，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=1RC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； 可见，经过3~5个RC后，充电过程基本结束。 RC放电： 当电容充满电后，将电源Vu短路，电容C会通过R放电，则任意时刻t，电容上的电压为：Vt=Vu*exp(-t/RC) 对于简单的串联电路，时间常数就等于电阻R和电容C的乘积，但是，在实际电路中，时间常数RC并不那么容易算，例如下图(a)。 对于上图(a)，如果从充电的角度去计算时间常数会比较难，我们不妨换个角度来思考，我们知道，时间常数只与电阻和电容有关，而与电源无关，对于简单的由一个电阻R和一个电容C串联的电路来说，其充电和放电的时间参数是一样的，都是RC，所以，我们可以把上图中的电源短路，使电容C1放电，如上图(b)所示，很容易得到其时间常数：t=RC=(R1//R2)*C 使用同样的方法，可以将下图(a)电路等效成(b)的放电电路形式，得到电路的时间常数：t=RC=R1*(C1+C2) （电阻串联与电容并联计算相同，电阻并联与电容串联相同。 串联：各分电容的倒数之和等于总电容的倒数1/C1+1/C2+1/C3....=1/C总，两电容串联耐压为两者之和。 并联：各分电容之和等于总电容C1+C2+C3....=C总，两电容并联耐压为两者中耐压最低的 *作者：座殿角* 作品编号48877446331144215458 创作日期：2020年12月20日 实用文库汇编之进入正题前，我们先来回顾下电容的充放电时间计算公式，假设有电源Vu通过电阻R给电容C充电，V0为电容上的初始电压值，Vu为电容充满电后的电压值，Vt为任意时刻t时电容上的电压值，那么便可以得到如下的计算公式：中国通信人博客N-@(q(]3jH'S$gB Vt = V0 + (Vu – V0) * [1 – exp( -t/RC)] 如果电容上的初始电压为0，则公式可以简化为： Vt = Vu * [1 – exp( -t/RC)] 由上述公式可知，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； 可见，经过3~5个RC后，充电过程基本结束。 当电容充满电后，将电源Vu短路，电容C会通过R放电，则任意时刻t，电容上的电压为： Vt = Vu * exp( -t/RC) 对于简单的串联电路，时间常数就等于电阻R和电容C的乘积，但是，在实际电路中，时间常数RC并不那么容易算，例如下图(a)。 对于上图(a)，如果从充电的角度去计算时间常数会比较难，我们不妨换个角度来思考，我们知道，时间常数只与电阻和电容有关，而与电源无关，对于简单的由一个电阻R和一个电容C串联的电路来说，其充电和放电的时间参数是一样的，都是RC，所以，我们可以把上图中的电源短路，使电容C1放电，如上图(b)所示，很容易得到其时间常数： t = RC = (R1//R2)*C 使用同样的方法，可以将下图(a)电路等效成(b)的放电电路形式，得到电路的时间常数： t = RC = R1*(C1+C2) R C电路充电时间计算 This manuscript was revised by the office on December 22, 2012 【转】R C电路充电时间计算（转载） 2012-03-089:13 转载自 最终编辑 RC电路充电时间计算 简单RC电路充电时间的计算方法。时间常数为tao=RC，一般三个tao就能完全充满电 V0为电容上的初始电压值；V1为电容最终可充到或放到的电压值；Vt为t时刻电容上的电压值。则，Vt="V0"+（V1-V0）*[1-exp(-t/RC)]或，t=RC*Ln[(V1-V0)/(V1-Vt)] 求充电到90%VCC的时间。（V0=0，V1=VCC，Vt=0.9VCC） 代入上式：0.9VCC=0+VCC*[[1-exp(-t/RC)] 既[[1-exp(-t/RC)]=0.9； exp(-t/RC）=0.1 -t/RC=ln(0.1) t/RC=ln(10)ln10约等于2.3 也就是t=2.3RC。 带入R=10k?C=10uf得。 t=2.3*10k*10uf=230ms RC回路充放电时间的推导过程需要用高等数学，简单的方法只要记住RC回路的时间常数 τ=R×C，在充电时，每过一个τ的时间，电容器上电压就上升（1-1/e）约等于0.632倍的电源电压与电容器电压之差；放电时相反。如C=10μF，R=10k，则τ=10e-6×10e3=0.1s 在初始状态Uc=0时，接通电源，则过0.1s（1τ）时，电容器上电压Uc为0+（1-0） ×0.632=0.632倍电源电压U，到0.2s（2τ）时，Uc为0.632+（1-0.632）×0.632=0.865倍U……以此类推，直到t=∞时，Uc=U。放电时同样运用，只是初始状态不同，初始状态Uc=U。 单片机复位(上电复位和按键复位，复位脉宽10ms，R常取值10k~47k，c取值10~100uf，电容大些为好)： 原理：如果复位是高电平复位，加电后电容充电电流逐渐减少，此时经电阻接地的单片机IO是没电压的，因为电容是隔直流的，直到充电完毕开始放电，放电的过程同样是电流逐渐减少的，开始放电时电流很大，加到电阻上后提供给IO高电平，一段时间（电容器的充放电参数：建立时间等）后，电流变弱到0，但是复位引脚已经有了超过3us的高电平，所以复位就完成了；手动复位，如加按键，则是直接将电容短路，给复位引脚送高电平，此部分就只有电容在起作用；当然电源较大（一般3.3v-5v）的话，加电阻是为了分压，防止烧 RC一阶电路时间常数测量的研究 【摘要】本文论述了RC一阶电路中时间常数τ的概念、物理意义，以及在实际电路中时间常数τ的具体求法，阐述了它在充放电过程中所起的作用。 【关键词】RC一阶电路；时间常数τ Research on Measuring the First-Order RC Circuit Time Constant WANG Hao TU Hua 【Abstract】this paper discussed the concept and physical significance of the first-order RC circuit time constant--τ and how to use it in practical circuit. It also expounds how the time constant （τ）plays a role in the charge and discharge process. 【Key words】First-order RC circuit；Time constant（τ） 0 引言 一阶RC电路是电路原理基础课中重要的内容，它包含了两个部分，既零输入、零状态响应，其本质是一个放电电路和充电电路。在《脉冲与数字电路》和《电路基础》课本中，都详细地讲述了电容器充、放电的暂态过程。在这个过程中，由于电压的存在，电流不停地变化，直至充、放电完成，电流值等于零。充、放电的过程可以进行得很慢，也可以瞬间完成，它持续时间的长短是由回路中的时间常数决定。实验通过示波器测出电路的时间常数，它反映了电路充、放电时间的快慢。 1 设计原理 1.1 RC电路的充电过程 在图1电路中，设电容器上的初始电压为零，当开关S向“2”闭合瞬间，由于电容电压Uc不能跃变，电路中的电流为最大，I=Us/R，此后电容电压随时间逐渐升高，直至Uc=Us，电流随时间逐渐减小，最后I=0，充电过程结束，充电过程中的电压Uc和电流I均随时间按指数规律变化。Uc和I的数学表达式为：Uc（t）=Us（1-e-t/RC）（1）I=（Us/R）e-t/RC 式（1）为其电路方程，是一阶微分方程（用一阶微分方程描述的电路为一阶方程）。 在式（1）中引入τ=RC，这是一个有电路元件参数决定的参数，称为时间常数。 图1 图2 在时间t=τ时，Uc（t）=Us（1-e-t/RC）= Us（1-e-t/t）=63.2%Us，即在充电过程中就是电容电压Uc从0增长到63.2%Us所经历的时间。 在充电过程中时间常数等于充电电压U以起始点的充电速度等速地充到稳定所需的时间。我们可以从图2来看，取一个以时间t为横坐标，充电是电容器电端电压U为纵坐标的直角坐标系，最一个充电过程中U随时间变化的波形，如下： 在起始点（原点，即电容器上的初始电压为零），做切线，即为起始点的充电速度直线。 直线方程为U=Us/τt 在U=Us时，直线与曲线的交点P点所对应的时间就是时间常数τ。 【转】RC电路充电时间计算（转载） 2012-03-08 9:13 转载自薄月星云强仔 最终编辑jeloc3648 RC电路充电时间计算 简单RC电路充电时间的计算方法。时间常数为tao=RC，一般三个tao就能完全充满电 V0 为电容上的初始电压值； V1 为电容最终可充到或放到的电压值； Vt 为t时刻电容上的电压值。 则， Vt="V0"+（V1-V0）* [1-exp(-t/RC)] 或， t = RC*Ln[(V1-V0)/(V1-Vt)] 求充电到90%VCC的时间。（V0=0，V1=VCC，Vt=0.9VCC） 代入上式： 0.9VCC=0+VCC*[[1-exp(-t/RC)] 既 [[1-exp(-t/RC)]=0.9； exp(-t/RC）=0.1 - t/RC=ln(0.1) t/RC=ln(10) ln10约等于2.3 也就是t=2.3RC。 带入R=10k C=10uf得。 t=2.3*10k*10uf=230ms RC回路充放电时间的推导过程需要用高等数学，简单的方法只要记住RC回路的时间常数τ=R×C，在充电时，每过一个τ的时间，电容器上电压就上升（1-1/e）约等于0.632倍的电源电压与电容器电压之差；放电时相反。 如C=10μF，R=10k，则τ=10e-6×10e3=0.1s 在初始状态Uc=0时，接通电源，则过0.1s（1τ）时，电容器上电压Uc为0+（1-0）×0.632=0.632倍电源电压U，到0.2s（2τ）时，Uc为0.632+（1-0.632）×0.632=0.865倍U……以此类推，直到t=∞时，Uc=U。放电时同样运用，只是初始状态不同，初始状态Uc=U。 单片机复位(上电复位和按键复位，复位脉宽10ms，R常取值10k~47k，c取值10~100uf，电容大些为好)： 原理：如果复位是高电平复位，加电后电容充电电流逐渐减少，此时经电阻接地的单片机IO 是没电压的，因为电容是隔直流的，直到充电完毕开始放电，放电的过程同样是电流逐渐减少的，开始放电时电流很大，加到电阻上后提供给IO高电平，一段时间（电容器的充放电参数：建立时间等）后，电流变弱到0，但是复位引脚已经有了超过3us的高电平，所以复位就完成了； 手动复位，如加按键，则是直接将电容短路，给复位引脚送高电平，此部分就只有电容在起作用；当然电源较大（一般3.3v-5v）的话，加电阻是为了分压，防止烧坏引脚。RC电路充电时间计算
RC电路时间常数
RC电路充放电时间计算
RC电路的时间常数
时间常数RC的计算方法
零基础看懂RC时间常数
实用文库汇编之时间常数RC的计算方法
RC电路充电时间计算
RC一阶电路时间常数测量的研究
RC电路充电时间计算