RC电路特性分析及应用研究论文_李童

李童

(咸阳师范学院 陕西咸阳 712000)

摘要:RC电路在模拟电路、脉冲数字电路中得到广泛应用,由于电路的形式以及信号源和RC元件参数的不同那个,组成了RC电路的各种应用形式,包括微分电路、积分电路、相移电路以及滤波电路等,本文就RC电路的特点及应用进行分析。

关键词:RC电路;微积分;耦合;相移;滤波;

在电路原理和模拟电子课程中提到了RC电路的不同特性,但初学者对RC电路的特性及其许多方面的应用缺乏全面认识和深入理解。在模拟及脉冲数字电路中,常常用到由电阻R和电容C组成的RC电路,在这些电路中,电阻R和电容C的取值不同、输入和输出关系以及处理的波形之间的关系,产生了RC电路的不同应用,下面分别谈谈微分电路、积分电路、耦合电路、相移电路以及滤波电路。

1 RC电路定义

所谓RC电路,就是电阻R和电容C组成的一种分压电路。输入电压加于RC串联电路两端,输出电压取自于电阻R或电容C由于电容的特殊性质,不同的输出电压取法,呈现出不同的频率特性。由此RC电路在电子电路中作为信号的一种传输电路,根据需要的不同,在电路中实现了滤波、相移、藕合等功能,并且在阶跃电压作用下,还能实现波形的转换、产生等功能.所以,看起来非常简单的RC电路,在电子电路中随处可见,有必要对它的基本应用加以讨论。

2 RC电路分类

2.1滤波电路

滤波电路是一种能使有用频率信号顺利通过,而对无用频率信号起抑制和衰减作用的电子电路。由于电容阻低频通高频的基本性质,滤波电路的基本组成部分仍是一个 RC电路,当输出电压取自于电阻时,它就是一个高通滤波器;当输出电压取自于电容时,它就是一个低通滤波器.为了隔断负载对RC电路的影响,常将RC电路和集成运放组合起来组成有源滤波器,如图1所示为一阶有源低通滤波器电路.将图中的R和C的位置互换,即得到一阶有源高通滤波器.为了使被抑制的频率成分在截止频率以外衰减更快,可以将几节RC电路串联使用,而得到高阶有源滤波器,也可将不同性质的RC电路相互串并联使用,得到所谓带通滤波器和带阻滤波器等。

图1 一阶滤波电路

2.2 RC相移电路

RC电路作为二端传输网络,若输出电压取自于电阻,则输出电压的相位超前;若输出电压取自于电容,则输出电压的相位落后.这种超前或落后最大可达90度,但此时输出电压的幅值也趋近于0。一般在电路中,使之信号通过RC电路,既有一定的相移,又有一定的电压幅值,这样RC电路就成了一个相移电路。在电路中,根据需要的不同,将若干节RC电路串联去实现对某一频率的信号进行一定角度的相位移动。图2是一个RC相移式正弦波振荡器电路。三节RC相移电路在振荡电路中既是正反馈网络,又是选频网络,合理选其电路参数,对某一频率的信号通过RC相移电路,使之每一节的平均相移为60度,总相移为180度,从而满足振荡平衡条件,对这一频率的信号发生振荡。

2.3 微分电路

微分电路仍是一节RC电路,输出电压取之于电阻R当输入电压为阶跃变化的矩形脉冲时,且RC电路的充放电时间常数τ=RC<T(脉冲宽度)时,能将输入的矩形脉冲变成宽度为的τ尖脉冲,由于时间常数远小于脉冲宽度,脉冲上升沿来到时,电容通过电阻R充电,很快充满,电路中的电流变为零,输出电压变为零,由此在R上得到一个与上升沿相对应的正的尖脉冲。当脉冲下降沿来到时,电容通过电阻R反向放电,同理放电过程很快,在电阻R上得到一个与下降沿对应的负的尖脉冲。

图4 积分电路

3 结论

RC电路的本质就是一个分压电路,电路中的传输信号、电路状态发生变化时的跃信号都可作为RC电路的输入电压,根据需要的不同从电阻R或电容C取出输出电压,并根据电容C的充放电性质,巧妙地选取电路参数和电路结构,使RC电路成为电路中信号传输的桥梁,波形变换的转换器,选取有用信号的滤波器或选频网络。

参考文献

伍松乐. RC电路的应用[J]. 现代电子技术, 2004,14.

闫俊荣; 黄艳. RC电路的特性分析及应用[J]. 高师理科学刊, 2014,05.

朱克佳. 浅析无源RC滤波电路在常用电子系统中的应用[J]. 电子制作, 2013,10.

牛泽茜; 潘俊陶. RC无源带通电路特性及滤波误差分析方法[J]. 大学物理, 2015,11.

作者简介:李童男,陕西省西安市人,大学本科学历,电气工程及其自动化专业。

论文作者:李童

论文发表刊物:《电力设备》2016年第8期

论文发表时间:2016/7/20

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