这个电路的关键点在于,电容 C 和负载电阻 R 的值要取的比较大,这样当电容通过 R 进行放电时,时间常数 τ=RC 会比较大,放电过程会非常缓慢。下面我们一步步分析其工作原理:
(1) 当输入电压 vi 从 0 开始增大时,会给电容 C 充电,此时二极管正向导通。在 C 的右边,二极管和电容并联,但由于电阻 R 值比较大,所以充电电流回路主要从二极管上走。又由于二极管的电阻非常小(理想导通情况下近似短路),所以充电速度极快,我们可以近似认为,电容上的电压几乎就是等于输入电压。充电电流回路如下图所示:
图 2-5.03
(2) 当输入电压 vi 到达峰值 Vm 时,电容上的电压也几乎等于这个峰值 Vm。之后,当输入电压经过峰值开始下降时,电容上的电压此时超过了输入电压 vi,理论上讲,电容此时应该对输入电源进行放电。但是,如果要放电,则在电容右侧的必须也要形成放电回路,但由于二极管只能单向导通,此路不通,所以放电电流只能从 R 走,此时二极管截止,相当于断路状态。放电回路如下图所示:
图 2-5.04
(3) 前面说过,由于电阻 R 和电容 C 的值都取得很大,所以放电速度非常缓慢。当输入电压经过正峰值 Vm,再走到负半周,再变正,再回到正峰值 Vm 前,电容虽然一直在向输入电源放电,但放电速度极其缓慢。所以当输入电压再次达到正峰值 Vm 时,电容上存储的电压只下降了很小一点点,甚至可以近似认为电容上存储的电压几乎没怎么变化,仍为 Vm。而输入电压 vi 最大也就到 Vm,已经没什么资格给电容充电了。所以可以近似认为,电容上存储的电压,从此一直保持为 Vm 不变。
(4) 接着结论就是顺理成章的事情啦,从电路图上可以得出,输出电压 vo 的表达式为:vo=vi-vC,根据上面的分析,电容电压 vC 一直保持为 Vm 不变,则输出电压最终可表达为:vo=vi-Vm,相当于将输入电压向下平移了 Vm。如下图所示: