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1 電容充電過(guò)程 當電容器接通電源以后，在電場(chǎng)力的作用下，與電源正極相接電容器極板的自由電子將經(jīng)過(guò)電源移到與電源負極相接的極板下，正極由于失去負電荷而帶正電，負極由于獲得負電荷而帶負電，正、負極板所帶電荷大小相等，符號相反。電荷定向移動(dòng)形成電流，由于同性電荷的排斥作用，所以開(kāi)始電流最大，以后逐漸減小，在電荷移動(dòng)過(guò)程中，電容器極板儲存的電荷不斷增加，電容器兩極板間電壓 Uc等于電源電壓 U時(shí)電荷停止移動(dòng)，電流為0。 Figure1. 電容充電過(guò)程--自由電子流過(guò)電源的移動(dòng) 如Figure 1所示，當給U一個(gè)電壓值的一瞬間，電路必須要滿(mǎn)足基爾霍夫電壓定律，因而電容兩端電壓發(fā)生強迫跳變，其值變?yōu)閁。所以，Figure 1的電路充電時(shí)間極短，幾乎為0。 2 RC電路作為芯片復位電路 (1) RC電路充電 Figure2. RC電路電容充電過(guò)程 [1] U = 0時(shí)，電路無(wú)通路。nRst點(diǎn)與任何一點(diǎn)都不存在電位差。 [2] 在給U一個(gè)電壓的瞬間，電容正極板上有電子通過(guò)點(diǎn)電源到達負極板從而形成回路，此時(shí)電源電壓U的值將分配在電阻R和電容C之上。nRst點(diǎn)的電壓與電容正極板的電壓值相等。 [3] 隨著(zhù)自由電子的移動(dòng)，電容充電完畢，不再有電流即電路中又無(wú)通路。此時(shí)V = U，電阻相當于導線(xiàn)。nRst點(diǎn)與電容負極的電位差為U。 RC電路電容的充電過(guò)程也很短，但比純C電路的過(guò)程要長(cháng)。這個(gè)時(shí)間可以通過(guò)基爾霍夫定律算出來(lái)： R * I(t) + V(T) = U I(t) = C * dV(t) / dt 得 R * C dV(t) / dt + V(T) = U (1) 這是一個(gè)一階線(xiàn)性非齊次(U !=0)微分方程。 首先，先討論(1)中對應的齊次方程 R * C dV(t) / dt + V(T) = 0 分離變量得 dV(t) / V(t) = - dt / RC 對兩邊積分得 lnV(t) = (- 1 / RC) Sdt + lnc 得 V(t) = e-(t/RC) + lnc = A * e-(t/RC) 對方程兩邊進(jìn)行微分，得： dV(t) / dt = -(A/RC) * e-(t/RC) 然后將上式帶入(1)中得 V(t) = U + A * e-(t/RC) 連抄再請教，終于將這個(gè)方程解出來(lái)了。當V(t) = U時(shí)，表示電容充電過(guò)程完畢。這個(gè)時(shí)間跟R * C值有關(guān)。 (2) RC電路用作芯片復位電路 通過(guò)復位引腳對芯片(如STM32103)進(jìn)行復位要滿(mǎn)足兩點(diǎn)[具體要求以芯片的手冊為準]： 復位引腳為低電平(電壓小于3.3V) 保持足夠長(cháng)的時(shí)間(具體時(shí)間可查看其手冊) Figure3. RC電路用于復位電路圖 [1]當3.3v電源加到圖示位置時(shí)，RC電路導通，nRST與地的電位差為電容與地的電位差。nRST與地的電位差只有電容充電完畢后才會(huì )達到3.3V，所以在電容的充電過(guò)程中，給芯片引腳的信號都是低電平。根據RC電路充電方程式V(t) = U + A * e-(t/RC)，只要合理的選擇好R跟C的值就可以保證充電時(shí)間大于芯片復位所要求的時(shí)間。查看e-(t/RC)的衰減曲線(xiàn)： Figure4. A * e-(t/RC)衰減過(guò)程 盡管A應該是負值，但上圖可以表示其衰減過(guò)程�？梢钥吹�，當t = 4RC時(shí)，整個(gè)表達式的值就已經(jīng)很接近于0。所以，只要電路中的4RC乘積大于芯片要求復位時(shí)間即可�？紤]在電容充電過(guò)程中應盡量將U電壓分配到電阻R上，所以應將電阻R的值選得大一些。圖示中4RC = 4 * 10000 * 10^-5 s = 0.4s。這個(gè)比按鍵復位還有保障。 [2] 電路上電后即電容充電完畢后，若再想對芯片復位則只要按下P33即可，按下P33的過(guò)程中nRST接地。人按鍵的速度大于10ms(按鍵程序用10m s消抖動(dòng))，而一般芯片復位要求的時(shí)間都比較小，應該遠小于10ms。所以，按鍵復位能夠保證芯片的復位。 這就是常見(jiàn)的利用RC電路作為芯片復位的原理。分為上電復位和按鍵復位。還是擺脫不了微分方程的魔掌啊~ |
