RC微分电路说明
Answers:
简而言之：对于您的输入信号从低到高的过渡，您的电容器不会放电，而是处于充电状态，并且一直保持充电状态，直到发生从高到低的过渡为止。
尽管如此，这是长话不说的：
我们可以自由选择R和C的位置。请注意，I in = I C = I R，因此我们真的可以这样做（KCL）。这是您通常通过电容器为电容器充电时看到的图片，因此值得付出努力：
我们可以看到C是如何根据RC时间常数以及从0 V到V in的输入电压阶跃的大小充电的。另外，我们可以看到在电容器的顶部剩余的电阻器两端的电压如何变少越是充电电容器：V - [R = V 中 - V Ç。这几乎可以回答您有关输出电压下降的第一个问题；我们只需要再次颠倒此配置。
这又是您的原始电路，我们将使用一些符号进行解释，假设我们没有负载，以及等式分别 在顶部和底部显示C的V out和R 的等式。
我们可以想象C的上板如何保持在V in，下板如何向0 V充电，最后，下板和0 V之间的电阻两端没有电压。
这终于回答了您问题的第一部分（为什么C放电了？）-它没有放电，实际上是带电的。我们不是在看上板，而是在下板连接到电阻，并通过R逐渐将其拉低。
现在，让我们记住输出电压等于电阻两端的电压。V 出 = V - [R = R×I - [R ，并且再次，假设我出 = 0（可忽略的载荷），V 出 = R×I Ç。换句话说，输出电压与电容器的充电电流成比例，并由电阻器R的值定标。
正如我们已经计算出的那样，输入信号的从低到高的阶跃将因此在R上产生一个正尖峰。当我们颠倒一切时，我们看到从高到低的步进将如何产生负尖峰，因为流过C的电流沿与我们用于I C的箭头相反的方向流动-回答了问题的第二部分（ “为什么我们的输出出现负尖峰？”）。
如果您愿意（我认为这很有趣！），则可以绘制更多图片并自己计算从高到低的事件。
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如果您知道没有负电源，则负电压有点意外。但是，当我们查看电容器两端的电压时，这是有道理的。首次通电时，电容器两侧的电压均为零。我们开始方波，输入达到5V。电容器不愿在其两端发生快速的电压变化。您必须提供大量电流才能对其快速充电。但是电阻器不允许这样做，因此最初发生的事情是电容器的右侧紧随输入端。它也跳到+5 V，然后通过电阻慢慢充电。（请注意，此处的充电意味着降低电压，因为输入端的电压为正。）
当输入变为零时，会发生类似的情况。再次，输出将跟随输入，因为电压不会很快变化。但是输入为5 V，输出为0V。因此，当输入下降至零时，电容器将在其上维持5 V，输出必须达到-5V。
我在您的绘图中添加了第三条曲线。顶部的一个是输入，中间的一个是输出，而底部的是两者之间的差，即电容器两端的电压。您可以看到它遵循熟悉的充放电模式，而电压没有快速变化。
编辑结束
降低电压（*）是由于电阻引起的。它将以由时间常数RC确定的速率以指数方式降低输出电压。1 RC时间后，电压将下降至37％（1 / e），约5 RC时间后将降至1％（经验法则）。
这是另一种查看方式：
负边缘是由边缘的高频引起的。边缘的频谱很宽，边缘越陡峭，频谱就越宽。与低频不同，那些高频将几乎不衰减地通过电容器。因此，如果输入显示从5 V到0 V的下降沿，则输出将有5 V下降沿。如果那时的电平接近零，则电压将达到-5V。如果RC时间常数会更高，则电压将不会下降太多，例如负脉冲可能会从+2 V变为-3 V.
（*）我误用了“排放”一词，正如泽博诺特正确指出的那样，这是错误的。您正在做的是给电容器充电。输入电压为+5 V，因此输出将保持一会儿，因为电容器上没有变化。随着输出电压的降低，电容器两端的电压增加，这意味着电容器已充电而不是放电。
电阻和电容器串联连接。为了理解，您必须了解电流如何流过它。显然，对于稳定的直流输入，一段时间后电流必须为零，因为电容器就像直流激励的开路一样。当在RC电路上施加输入电压时，电流最大，此后呈指数下降。由于输出是恒定电阻和指数下降电流的乘积，因此这就是为什么当输入电压仍然存在时输出电压下降的原因。
其次，当您在输入端突然改变电压时，这种改变会立即影响电容器的另一极板，因为您不能突然改变电容器极板上的电压（为此您需要无限的电流）。电阻越小，RC电路就越接近完美的微分器。您可以在
http://www.cirvirlab.com/simulation/r-c_circuit_differentiator_online.php