我正在尝试了解 RC 充电/放电电路的原理，但是我对其操作的某些方面不知所措。
我有一个方波发生器，在特定频率下提供 0v 到 5V 电平，比如 1Khz，占空比为 50%。我的 R = 3.3K 和 C = 100nf。
我的想法是，如果电容器在发电机的高电平状态下充电，而在发电机的低电平状态下同样放电。那么它不应该有任何电荷，应该保持在那个水平（不收费）。然而，当我实际尝试时，我发现电容器最终会充电到某个中等水平，即 2V，这是我无法真正理解的。
RC电路中的电容器充电和放电以及不同的速率究竟是怎么回事，我真的无法解释，可以吗？
关键是RC时间常数。这是电阻和电容串联的乘积。对于您的示例，这将是 3,300 欧姆 * 0.0000001 法拉，即 0.00033 秒。为了使电容器完全充电或放电，您需要等待 5 个时间常数。在您的示例中，电容器在 1 kHz 方波的半周期内将仅达到完全充电/放电的 75% 左右。考虑降低频率，或使用较小的电容器或电阻器。
其他可能的问题包括：
充电时，电阻上的电压差为 5V（电容 = 0V，输出 = 5V）。当您将输出切换到 0V 时，电容的电压 X 低于 5V。
在放电期间，电阻两端的电压小于 5V，电流也更小，因此从电容器中移除的电荷更少。
所以充电和放电率是不一样的。
他们什么时候会一样？当电阻两端的电压相同时。当电容器两端的平均电压为您测量的 Vcc/2 时，就会发生这种情况。
一般规则是电容器上的电压等于平均输入电压。如果您使用更大的电容器和/或电阻器，则平均值稳定所需的时间越长（电路将具有更多的“惯性”或“记忆”）。
如果您的方波频率足够低，则 RC 滤波信号将紧密跟随方波，尽管边缘不那么陡峭。
但这需要 5T（RC 时间常数）或多或少地达到 5V 或 0V；5T 后达到最终值的约 99%。
在我们的例子中
\$1T = RC = 3300\Omega \times 100nF = 330\mu s \$
一个周期是\$1000\mu s\$，所以半个周期只有1.5T。这意味着信号在上升时没有时间达到 5V，或者在下降时没有时间达到 0V：
而对于较短的时间常数，信号将更像这样：
请注意，在第二种情况下（对于时间常数 \$T = 33\mu s\$），信号同时达到 5V 和 0V，而我们的情况并非如此；时间太短了。
现在关于您正在测量的 2V。如果您使用 DMM 进行测量，则很容易解释：DMM 对测量值进行平均。如果你真的在示波器上看到它，它可能看起来有点像这样：
这显示了我们之前看到的相同效果：时间常数太长，电容器几乎没有时间开始充电和放电。这里\$T = 3.3ms\$。
如果这是您所看到的，那么您的组件可能有问题；检查它们是否真的是 \$3300\Omega\$ 和 \$100nF\$。如果这些值是正确的，您可能会有一个与电阻器串联的额外阻抗。
你是如何测量这个 2V 的？从上下文来看，您可能使用的是万用表而不是示波器。要真正了解这样的电路中发生了什么，示波器是首选仪器。您可以从充电和放电曲线的对称性中看出，速率确实是相同的。
但听起来你正在使用仪表，并且使用只给你一个数字的设备，了解正在发生的事情需要一些解释。
将您描述的输入信号解释为 2.5V 直流偏移上的 5V 峰峰值方波似乎是合理的。因此，如果您使用直流测量设备，您可能希望测量电容器两端的 2.5V 直流电平。
如果您的测量设备恰好是 DVM，您可以合理地忽略仪表对电路的影响。即使是便宜的数字仪表也有兆欧级的阻抗，不会加载被测千欧级电路。然而，这些类型的仪表在理解时变输入的能力方面差异很大。有些仅用于检查电池。有些会在正弦交流电的情况下为您提供公平的直流读数，但在更复杂的交流电情况下不会。无论波形的形状如何，有些都会为您提供真正的 RMS。
如果您使用旧的机械运动型仪表进行测量，您必须记住，作为电压表，这些仪表相当于几个 k-ohm，最多可能是 10 个 k-ohm。将这种仪表连接到您描述的电路中肯定会加载电路并显着改变其行为。你会得到肯定的读数，但你必须解释这些知道电路是如何受到影响的。在您描述的 RC 设置的情况下，这种仪表的读数会低于 DVM，因为它的电阻将有助于放电，而对充电没有任何贡献。