RC震荡电路学习笔记(6)
一、之前的学习笔记整理: 学习笔记 内容简述及收获心得 RC振荡电路初学笔记(1) 关于Jack·Kilby发明集成电路,并且这个电路是RC相移震荡电路的引子 RC振荡电路初学笔记(2) 关于Jack·Kilby发明集成电路的历史趣闻 RC振荡电路初学笔记(3) 罗列了几点RC相移电路中的个人困惑和备忘 RC振荡电路初学笔记(4) 对Jack·Kilby为什么使用PNP而非NPN做震荡电路做了些毫无根据的猜测 RC振荡电路初学笔记(5) 通过仿真软件对RC电路具体参数确定时的正确输出频率做了仿真 RC相移震荡电路学习历史笔记列表 二、电容电流超前于电容电压的原因: 书上的解释是:只有对电容器充电之后,电容器内部有了电荷,电容器两端才有电压,所以流过电容器的电流是超前于电压的。如上的这个表述我是万分的无法理解和接受,电流和电压是同时产生的,怎么可能有谁超前、谁滞后的说法呢? 在物理世界中,电压与电流应该就是彼此同时产生、同时消失的,不会有电流超前于电压的“预知”能力(如果特别特别较真儿、我觉得也应该是先有电压才能驱动产生电流,但他们二者的因果时序近乎于瞬时,所以不能用可评估的时间去表述谁先谁后。所以无论如何也没有道理说出电流超前于电压这种话来)。更准确的表述应该是:电容器上的电压变化率引起了电容器上的电流产生,而电容器上的电压波形与电流波形在同个坐标系上比较,是相同的正弦波形,但相差着90°的相位差。 以最简单的一个理想电容器举例,图样就是一颗电容器画在纸面上: 这个时候电容器内部无论带有多少电荷,它的电荷量都不会随着时间发生变化,因而电容器上不会产生电流。当外部向电容器输入电荷、或者电容器向外部输出电荷时,随着电荷的增加或减小,电容器上同时的表现出了电压的波动和电流的产生。 因为电容器的电流 所以电流的波动和电压的波动是同时因为电荷的增减而同时引起的。 而又依然是通过上式可以看出来:在外部存在一个正弦电压施压在电容器上时,电容电压的变化频率就是电源电压的变化频率,所以电容电压 电容电流 此时就能看出来电容上的电压与电流相差90°的关系来了。 额外的,还可以用另一个更简单的解释来说明二者存在着90°的相位差。依然是通过观察电容器的电流 。能够想到的是其中的电压V是个正弦波形态,那么在这个波形的极值点上的导数是0,所以这些极值点时对应的电流就是0,而在x轴过零交点上的导数最大(变化率最大),因而过零点时刻的电流最大。 上面这个关系说明了:电压最大时(正、负极值)、电流最小;电压最小(电压=0v)时的电容器充放电流最大。这与物理常识并不矛盾。电压最大时,在dt时间范围内电压却不再发生变化,所以没有电压的变化就没有电流;过零点虽然电容器上不存在电压,但是这个时候却是外界对它施压最大的时刻,最大的电压当然会获得最大的电流。…