所謂RC電路,，就是電阻R和電容C組成的一種分壓電路。如下圖1所示：輸入電壓加于RC串聯(lián)電路兩端,，輸出電壓取自于電阻R或電容 C,。由于電容的特殊性質(zhì)，對下圖 (a)和 (b)不同的輸出電壓取法,，呈現(xiàn)出不同的頻率特性,。
由此 RC電路在電子電路中作為信號的一種傳輸電路，根據(jù)需要的不同,，在電路中實(shí)現(xiàn)了耦合、相移,、濾波等功能,，并且在階躍電壓作用下，還能實(shí)現(xiàn)波形的轉(zhuǎn)換,、產(chǎn)生等功能,。所以,，看起來非常簡單的 RC電路，在電子電路中隨處可見,，有必要對它的基本應(yīng)用加以討論,。RC耦合電路即阻容耦合電路, 是多級放大器級間耦合方式的基本形式. 如下圖 2所示為兩級放大器, 第一級的輸出電壓就是通過如下圖 3所示的 RC阻容耦合電路加到第二級上的,，其中C = C2, R 為 R5 與 rbe2 + ( 1+β) R6 的并聯(lián), Ui就是第一級的空載輸出電壓, Uo就是第二級的輸入電壓. 實(shí)際上整個放大器的輸入耦合電路,、輸出耦合電路都是一個輸出電壓取自于電阻的如圖3所示的 RC耦合電路. 對這種耦合電路輸出電壓可表示為:當(dāng)傳輸信號的頻率很高時,即:f＞fL時:Uo=Ui,即第二級得到的輸入電壓等于第一級的輸出電壓,耦合電容相當(dāng)于通路.即這種情況下,RC耦合電路將被傳輸?shù)男盘枱o衰減地、且無相移地由上級耦合到下級.當(dāng)被傳輸信號的頻率降低到f=fL時:輸出電壓的大小等于輸入電壓大小的1/ 且相位超前45度.由通頻 帶的概念,這就是下界頻率.由上可見,RC電路作為耦合電路,能否將被傳送的信號順利地耦合下去,完全由被傳送信號頻率和RC電路的參數(shù)比較后決定的.一般來說,RC電路的時間τ=RC遠(yuǎn)大于被傳送信號的周期T,即被傳輸信號的頻率遠(yuǎn)大于由電路參數(shù)決定的下界頻率時,這種RC耦合電路中的電容相當(dāng)于通路.
RC電路作為二端傳輸網(wǎng)絡(luò),若輸出電壓取自于電阻,則輸出電壓的相位超前;若輸出電壓取自于電容,則輸出電壓的相位落后.這種超前或落后最大可達(dá)90度,但此時輸出電壓的幅值也趨近于0.一般在電路中,使之信號通過RC電路,既有一定的相移,又有一定的電壓幅值,這樣RC電路就成了一個相移電路.在電 路中,根據(jù)需要的不同,將若干節(jié)RC電路串聯(lián)去實(shí)現(xiàn)對某一頻率的信號進(jìn)行一定角度的相位移動.圖4是一個RC相移式正弦波振蕩器電路.三節(jié)RC相移電路在振蕩電路中既是正反饋網(wǎng)絡(luò),又是選頻網(wǎng)絡(luò),合理選其電路參數(shù),對某一頻率的信號通過RC相移電路,使之每一節(jié)的平均相移為60度,總相移為180度,從而滿足振蕩平衡條件,對這一頻率的信號發(fā)生振蕩.3,、濾波電路 濾波電路是一種能使有用頻率信號順利通過,而對無用頻率信號起抑制和衰減作用的電子電路.由于電容阻低頻通高頻的基本性質(zhì),濾波電路的基本組成部分仍是一個RC電路,當(dāng)輸出電壓取自于電阻時,它就 是一個高通濾波器;
當(dāng)輸出電壓取自于電容時,它就是一個低通濾波器.為了隔斷負(fù)載對RC電路的影響,常將RC電路和集成運(yùn)放組合起來組成有源濾波器,如圖5所示為一階有源低通濾波器電路.將圖中的R和C 的位置互換,即得到一階有源高通濾波器.為了使被抑制的頻率成分在截止頻率以外衰減更快,可以將幾節(jié) RC電路串聯(lián)使用,而得到高階有源濾波器,也可將不同性質(zhì)的RC電路相互串并聯(lián)使用,得到所謂帶通濾波器和帶阻濾波器等.4、微分電路和積分電路 前面三個問題討論的是不同頻率的正弦信號通過RC電路時,電路所反映出的性質(zhì).當(dāng)電路中信號電壓發(fā)生階躍變化時,由于電容的充放電的性質(zhì),使之被傳輸?shù)男盘柊l(fā)生另一種變化,這就微分電路和積分電路.所謂微分電路仍是一節(jié)RC電路,輸出電壓取之于電阻R.當(dāng)輸入電壓為階躍變化的矩形脈沖時,且RC電路的充放電時間常數(shù)τ=RC＜TK(脈沖寬度)時,能將輸入的矩形脈沖變成寬度為τ的尖脈沖.如圖6所示,由于時間常數(shù)遠(yuǎn)小于脈沖寬度,脈沖上升沿來到時,電容通過電阻R充電,很快充滿,電路中的電流變?yōu)榱?輸出電壓變?yōu)榱?由此在R上得到一個與上升沿相對應(yīng)的正的尖脈沖.當(dāng)脈沖下降沿來到時,電容通過電阻R反向放電,同理放電過程很快,在電阻R上得到一個與下降沿對應(yīng)的負(fù)的尖脈沖.由于通過電容的電流為：即輸出電壓近似與輸入電壓的微分成正比,微分電路由此得名.為使輸出電壓不受負(fù)載的影響,RC電路 跟運(yùn)放組合接成如圖7所示的形式,由于運(yùn)放反向端虛地,輸出電壓取之于反饋電阻R.微分電路的本質(zhì)仍是RC電路,運(yùn)放在此起隔離和緩沖作用.與微分電路相反,積分電路中輸出電壓取之與電容.如圖8所示,當(dāng)RC電路的時常數(shù)τ=RC＞TK(脈沖寬度)時,能將輸入的矩形脈沖變成幅度隨時間線性變化的鋸齒波.由于RC電路 的充放電時間常數(shù)τ遠(yuǎn)大于脈沖寬度TK,脈沖上升沿來到時,電容通過電阻R充電,遠(yuǎn)沒有充滿,即剛經(jīng)過充電曲線的起始部分,脈沖下降沿來到,電容又開始放電,遠(yuǎn)沒有放完,又在上升沿作用下充電,由 此在電容上得到隨時間近似成線性變化的鋸齒波電壓.因?yàn)棣樱綯K在輸入矩形脈沖的持續(xù)時間內(nèi),電容上的電壓上升不多,即:Uo＜UR,則：即輸出電壓與輸入電壓的積分成正比,由此得名積分電路.同理,為使RC積分電路不受負(fù)載的影響,同樣跟運(yùn)放組合接成如圖9形式的電路.運(yùn)放反向端虛地,輸出電壓取之于電容.可見積分電路的本質(zhì)仍是RC 電路,運(yùn)放在此起隔離和緩沖作用.由上討論可知:微分電路和積分電路從本質(zhì)來說都是一節(jié)RC電路,微分電路中輸出電壓取之于電阻,其時間常數(shù)遠(yuǎn)小于脈沖寬度.積分電路中輸出電壓取之于電容,其時間常數(shù)遠(yuǎn)大于脈沖寬度.除了上述的四種情況以外,還有一種重要的應(yīng)用,即根據(jù)電容充放電時其兩端電壓的變化情況,在電路中起延時開關(guān)作用,在波形產(chǎn)生電路中和定時電路中有著廣泛的應(yīng)用.RC電路的本質(zhì)就是一個分壓電路,，電路中的傳輸信號、電路狀態(tài)發(fā)生變化時的躍信號都可作為RC
電路的輸入電壓,，根據(jù)需要的不同從電阻R或電容C取出輸出電壓,，并根據(jù)電容C的充放電性質(zhì)，巧妙地選取電路參數(shù)和電路結(jié)構(gòu),，使RC電路成為電路中信號傳輸?shù)臉蛄?，波形變換的轉(zhuǎn)換器，選取有用信號的濾波器或選頻網(wǎng)絡(luò),。
|
