RC电路的分类和应用

时间:2023-06-02作者:佚名

RC电路是电阻器电容器电路(RC电路)或者RC过滤器,RC网络是电路a和电容器驾驶的组成由电阻器电压或当前来源.一次RC电路由一个电阻器和一台电容器组成,是RC电路的简单例子。RC电路在模拟电路、脉冲数字电路中得到广泛的应用。
 

RC电路的分类和应用


RC电路的分类

(1)RC串联电路

RC电路的分类和应用

电路的特点:由于有电容存在不能流过直流电流,电阻和电容都对电流存在阻碍作用,其总阻抗由电阻和容抗确定,总阻抗随频率变化而变化。RC串联有一个转折频率:f0=1/2πR1C1

当输入信号频率大于f0时,整个RC串联电路总的阻抗基本不变了,其大小等于R1。

(2)RC并联电路

RC电路的分类和应用


RC并联电路既可通过直流又可通过交流信号。它和RC串联电路有着同样的转折频率:f0=1/2πR1C1。当输入信号频率小于f0时,信号相对电路为直流,电路的总阻抗等于R1;当输入信号频率大于f0时C1的容抗相对很小,总阻抗为电阻阻值并上电容容抗。当频率高到一定程度后总阻抗为0。

(3)RC串并联电路

RC电路的分类和应用


RC串并联电路存在两个转折频率f01和f02:

f01=1/2πR2C1,f02=1/2πC1*[R1*R2/(R1 R2)]

当信号频率低于f01时,C1相当于开路,该电路总阻抗为R1 R2。

当信号频率高于f02时,C1相当于短路,此时电路总阻抗为R1。

当信号频率高于f01低于f02时,该电路总阻抗在R1 R2到R1之间变化。

积分电路的作用是:消减变化量,突出不变量。RC电路的积分条件:RC≥Tk,Tk是脉冲周期,积分电路可将矩形脉冲波转换为锯齿波或三角波,还可将锯齿波转换为抛物波。电路原理很简单,都是基于电容的冲放电原理,这里就不详细说了,这里要提的是电路的时间常数R*C,构成积分电路的条件是电路的时间常数必须要大于或等于10倍于输入波形的宽度。

微分电路的作用是:消减不变量,突出变化量。微分电路可把矩形波转换为尖脉冲波,电路的输出波形只反映输入波形的突变部微分电路分,即只有输入波形发生突变的瞬间才有输出。而对恒定部分则没有输出。输出的尖脉冲波形的宽度与RC有关(即电路的时间常数),RC越小,尖脉冲波形越尖,反之则宽。此电路的RC必须远远少于输入波形的宽度,否则就失去了波形变换的作用,变为一般的RC耦合电路了,一般RC少于或等于输入波形宽度的微分电路1/10就可以了。

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、脉冲分压器以及滤波电路。

1.RC微分电路

RC电路的分类和应用

RC电路的分类和应用


如图1所示,电阻R和电容C串联后接入输入信号VI,由电阻R输出信号VO,当RC数值与输入方波宽度tW之间满足:RC<

在t=t1时,VI由0→Vm,因电容上电压不能突变(来不及充电,相当于短路,VC=0),输入电压VI全降在电阻R上,即VO=VR=VI=Vm。随后(t > t1),电容C的电压按指数规律快速充电上升,输出电压随之按指数规律下降(因VO=VI-VC=Vm-VC),经过大约3τ(τ=R×C)时,VCVm,VO0,τ(RC)的值愈小,此过程愈快,输出正脉冲愈窄。

t=t2时,VI由Vm→0,相当于输入端被短路,电容原先充有左正右负的电压Vm开始按指数规律经电阻R放电,刚开始,电容C来不及放电,他的左端(正电)接地,所以VO=-Vm,之后VO随电容的放电也按指数规律减小,同样经过大约3τ后,放电完毕,输出一个负脉冲。

只要脉冲宽度tW>(5 ~ 10)τ,在tW时间内,电容C已完成充电或放电(约需3τ),输出端就能输出正负尖脉冲,才能成为微分电路,因而电路的充放电时间常数τ必须满足:τ<(1/5~1/10)tW,这是微分电路的必要条件。

由于输出波形VO与输入波形VI之间恰好符合微分运算的结果[VO=RC(dVI/dt)],即输出波形是取输入波形的变化部分。如果将VI按傅里叶级展开,进行微分运算的结果,也将是VO的表达式。他主要用于对复杂波形的分离和分频器,如从电视信号的复合同步脉冲分离出行同步脉冲和时钟的倍频应用。

2.RC耦合电路

图1中,如果电路时间常数τ(RC)>>tW,他将变成一个RC耦合电路。输出波形与输入波形一样。如图3所示。
 

RC电路的分类和应用


(1)在t=t1时,第一个方波到来,VI由0→Vm,因电容电压不能突变(VC=0),VO=VR=VI=Vm。

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