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# 图片内容详细描述 ## 整体结构 图片展示了一本技术书籍的跨页（第168-169页），内容涉及机器人电子电路知识。页面顶部有页眉装饰条，左页页眉为"168 第2篇 机器人制作的基础知识"，右页页眉为"第3章 电子电路与电子元器件 169"。 --- ## 左页（第168页）内容 ### 主标题 **3.2 机器人常用电子电路** 下面来解释一下本书中出现的机器人典型电子电路，如反相器、电阻器、电容器构成的CR电路、电池构成的简易电源、PWM控制电路等。 ### 3.2.1 采用反相器的CR电路 **▶ CR直流过渡现象** 参见图3.15所示的电路，设电路在电容器完全放电后合上电源开关，于是电容器C两端的电压如图3.16所示。这样的响应特性称为CR直流过渡现象。 电容器最初的电位为零，即相当于电容器短路的话，流过的电流为： $$I = \frac{E}{R}$$ 假设该电流持续流动，那么电容器的电位V将沿直线Ⓐ上升。 实际上，电容器的电位并不是如此上升的，我们来分析当V达到E/2时刻的情况，此时电容器也可以看成方向与电源E相反，电压为E/2的电池，于是流过的电流只有开始时刻的一半，这时虚线Ⓑ的斜率只有直线Ⓐ的斜率的一半。 显然，不仅电压为E/2时是这样，实际上任意时刻流过电容器的电流都取决于电容器两端的电压，从而得到图中用虚线表示的曲线。 电容器的电压从零上升到E/2时所需的时间为： $$t = \ln 2 \cdot CR \quad \ln\text{为自然对数}$$ 约为0.7CR，即仅取决于C和R，而与E无关。 达到2E/3的时间系数为ln3，约为1.1CR。 ### 电路图说明 **图3.15 CR直流过渡现象的电路**：显示电源E通过开关（可切换"充电"/"放电"状态），经电阻R向电容器C充电的电路，标注有电流I流向。 **图3.16 合上开关后电容器的电压变化**：显示充电曲线图，纵轴为电压V（标注E和1/2E），横轴为时间t。图中包含： - 直线Ⓐ：V = E/CR · t - 虚线Ⓑ（实际曲线）：V = E(1 - e^(-t/CR)) - 标记点Ⓑ和Ⓒ --- ## 右页（第169页）内容 如果开关是在电容器满充电状态下投向放电侧的，则电容器电压V完全按照与图3.16完全相反的曲线从数值E不断下降，电阻器R两端的电压等于E减去电容器C的电压V，结果电压的图形正好与C的电压相反。 **▶ 与数字芯片输出相连的CR** 向图3.17电路中的Ⓐ点加方波，从Ⓑ点和Ⓒ点测得的波形如图3.18所示。 ### 图3.17：反相器和CR的实验电路 显示电路使用1/2 74HC04×2（两个反相器），包含： - 20k电阻 - 0.1μ电容 - 三个测量点Ⓐ、Ⓑ、Ⓒ ### 图3.18：图3.17中Ⓑ点和Ⓒ点的波形 波形图显示： - 纵轴：电压/V（范围-6到6） - 横轴：时间/ms（范围0到50） - Ⓑ点波形：方波信号，带有d₁和d₂的时间标注 - Ⓒ点波形：阶梯形上升波形 由于CMOS数字式芯片的输出具有图3.15所示的开关功能，故Ⓑ点的波形类似于CR直流过渡现象。 与上述直流过渡现象比较得到，Ⓒ点波形相对输入方波的滞后d₁、d₂为0.7CR，代入C和R的值计算得到1.4ms，测量值也近似于该值。 **▶ 反相器构成的振荡电路** (1) 标准振荡电路。假设用CMOS反相器构成振荡电路，其标准电路形式如图3.19所示。 --- ## 页面底部 页面底部右下角可见手的一小部分（翻书的手），最下方有"cruboy"水印标识。