前言

今天在做19年國賽題《簡易電路特性測試儀》的時候，發現一個現象，就是交流信号經隔直網絡後，再進行檢波時，檢波輸出的直流電壓上升的很慢，即轉換速率很慢。

一、問題引入

為了測量待測的三極管共射放大電路（以下簡稱為“待測電路”）的幅頻特性，需要測量不同頻率點上的輸出幅度，故采用檢波子產品，将其輸出信号轉換為直流信号送入單片機采集處理。

測量幅度時，隻需要原信号的交流部分，故需加入隔直網絡濾除待測電路輸出的直流信号。

這裡采用一階無源RC高通濾波，電容取值為0.1uF，電阻取值為1MΩ，截止頻率理論上為1.59Hz。實測也發現，此隔直網絡能完美濾除直流而不影響原有信号的交流成分。

隔直網絡（無源RC高通濾波）中電容充放電時間對信号處理及測量（以檢波為例）的影響分析前言一、問題引入二、問題重制三、問題分析

檢波子產品的原理，是将輸入的交流信号有效值轉換為直流，即信号源輸入1Vrms（2.828Vpp）的正弦波時，輸出為1V的直流。

單獨測試檢波子產品，輸入頻率1kHz，幅度2.828Vpp的正弦信号，用萬用表直流檔測試子產品輸出直流信号大小，結果理想，轉換速率很快，0V瞬間變為1V，肉眼看不出變換過程。

但将檢波子產品接入隔直網絡之後，卻發現速率明顯變慢。輸入頻率1kHz、幅度2.828Vpp，直流偏置6V的正弦信号。0V一開始變成0.7V左右，再慢慢上升到1V。整個過程大概維持了近1秒的時間。

電容器的充電時間常數，是電容的端電壓達到最大值的0.63倍時所需要的時間，通常認為時間達到3~5倍的充電時間常數後就認為充滿了。

充電時間常數的大小與電路的電阻有關，按照下式計算：t=RC，其中R是電阻；C是電容。

那麼對于此隔直網絡，R=106Ω，C=100*10-9=10-7F，t=RC=0.1s，那麼充電時間就大概有0.3s~0.5s。

那麼問題到這裡，結論就顯然了。電容的充放電時間不能光看電容本身的大小，還與電路的電阻有關。

對于這裡的隔直網絡，電阻達到106數量級，單看電容是100nF，看起來好像很小，但與電阻大小相乘之後導緻電容充放電時間無法忽視。于是将電容改為10nF，充電時間就變成0.03s~0.05s，足夠小，且截止頻率擴大為原來的十倍，也僅僅是15.9Hz，不影響信号的交流成分，實測也發現結果很理想。

這個問題在設計隔直網絡的時候尤為常見，因為隔直網絡常常取用較大的電阻值，導緻RC相乘之後的時間常數較大。，以後做電路需要重視這一問題。