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rc滤波电路电阻的大小(rc并联滤波电路原理)

时间:2023-05-06 21:09:06 阅读:75111 作者:4411

在模拟和脉冲数字电路中,经常使用由电阻r和电容器c构成的RC电路。 在这些电路中,由于电阻r和电容器c的可能值的差异、输入输出关系以及处理的波形的关系,产生了RC电路的不同应用。 以下,分别对微分电路、积分电路、耦合电路、脉冲分压器及滤波电路进行说明。 1. RC微分电路图1所示,将电阻r和电容器c串联连接以接通输入信号VI,从电阻r输出信号VO,在RC的值和输入kddmg的宽度tW之间满足: RCtW的电路称为微分电路。 如图2所示,在r两端(输出端)得到正和负相间的尖锐脉冲,在kddmg的上升沿和下降沿产生

t=t1时,VI从0变为VM,电容器上电压不能急剧变化(来不及充电,相当于短路路,VC=0) ),输入电压VI全部下降到电阻r上,即VO=VR=VI=V m 之后(tt1 )电容器c的电压以指数函数急速充电上升,随之输出电压以指数函数下降(由于VO=VI-VC=Vm-VC )经过约3(=rc )时,VCVm、VO0、(RRRc ) 相当于输入端被短路,电容器中原本被充电了左右负电压的Vm按指数函数经由电阻r开始放电,最初电容器c的放电来不及,他的左端(正电)接地,因此VO=-Vm,然后同样,在经过约3后,放电结束而成为输出的脉冲宽度tW (如果有5 (10 ),则在tW时间内电容器c的充电或放电结束(需要约3) ),从输出端输出正负的尖峰脉冲而成为微分电路,因此电路的充放电时间常数为) 这是微分电路的必要条件。 由于输出波形VO和输入波形VI之间完全符合微分运算的结果[VO=RC(DVI/dt ) ],所以输出波形是取输入波形变化的部分。 将VI以傅立叶电平展开进行微分运算的结果也为VO的公式。 他主要用于复杂波形的分离和分频器,如从电视信号的复合同步脉冲中分离移动同步脉冲和时钟的倍频APP应用。 2 .在RC耦合电路图1中,如果有电路时间常数(RC ) tW,则他成为RC耦合电路。 输出波形与输入波形相同。 如图3所示。

)1)当t=t1时,第一个kddmg到来,VI从0变为VM,因为电容器电压不能突变(VC=0),所以VO=VR=VI=Vm。 )2) t1 TT2span=' style=' font-family : simsun; font-size: 14px; line-height: 28px; Ack接地颜色: RGB (248、252、253 ); '时,tW使电容器c缓慢充电,VC缓慢上升到左正负,VO=VR=VI-VC,VO缓慢下降。

)3) t=t2的情况下,VO相当于Vm0,输入端子被短路,此时,VC中已经充电有左右的负电压(=(VI/) tw ),通过电阻r非常缓慢地放电。

)4) t=t3时,电容器来不及放电,积蓄一定的电荷,当第二个kddmg到来时,施加在电阻上的电压不是Vm,而是VR=VM-VC(VC0 ),第二个输出kddmg是第一个输出侧的波

,输出波形就稳定不再平移,电容上的平均电压等于输入 信号中电压的直流分量(利用C的隔直作用),把输入信号往下平移这个直流分量,便得到 输出波形,起到传送输入信号的交流成分,因此是一个耦合电路。
  以上的微分电路与耦合电路,在电路形式上是一样的,关键是tW与τ的关系,下面比 较一下τ与kddmg周期T(T>tW)不同时的结果,如图4所示。在这三种情形中,由于电 容C的隔直作用,输出波形都是一个周期内正、负“面积”相等,即其平均值为0,不再含有 直流成份。
  ①当τ>>T时,电容C的充放电非常缓慢,其输出波形近似理想kddmg,是理想耦合电路。 
②当τ=T时,电容C有一定的充放电,其输出波形的平顶部分有一定的下降或上升,不是 理想kddmg。
  ③当τ<<t< span="">时,电容C在极短时间内(tW)已充放电完毕,因而输出波形为上下尖脉 冲,是微分电路。


3. RC积分电路
  如图5所示,电阻R和电容C串联接入输入信号VI,由电容C输出信号V0,当RC (τ)数值与输入kddmg宽度tW之间满足:τ>>tW,这种电路称为积分电路。在



电容C两端(输出端)得到锯齿波电压,如图6所示


(3)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电 压VI经R缓慢放电,VO(VC)按指数规律下降。 
  这样,输出信号就是锯齿波,近似为三角形波,τ>>tW是本电路必要条件,因为他是 在kddmg到来期间,电容只是缓慢充电,VC还未上升到Vm时,kddmg就消失,电容 开始放电,以免电容电压出现一个稳定电压值,而且τ越大,锯齿波越接近三角波。输出波 形是对输入波形积分运算的结果

,他是突出输入信号的直流及缓变分量,降低输入信号的变化量。
4. RC滤波电路(无源)
  在模拟电路,由RC组成的无源滤波电路中,根据电容的接法及大小主要可分为低通滤波 电路(如图7)和高通滤波电路(如图8)。



(1)在图7的低通滤波电路中,他跟积分电路有些相似(电容C都是并在输出端),但 他们是应 用在不同的电路功能上,积分电路主要是利用电容C充电时的积分作用,在输入kddmg情形下 ,来产生周期性的锯齿波(三角波),因此电容C及电阻R是根据kddmg的tW来选取,而 低通滤波电路,是将较高频率的信号旁路掉(因XC=1/(2πfC),f较大时,XC较 小,相当于短路),因而电容C的值是参照低频点的数值来确定,对于电源的滤波电路,理 论上C值愈大愈好。
  (2)图8的高通滤波电路与微分电路或耦合电路形式相同。在脉冲数字电路中,因RC与脉 宽tW的关系不同而区分为微分电路和耦合电路;在模拟电路,选择恰当的电容C值, 就可以有选择性地让较高频的信号通过,而阻断直流及低频信号,如高音喇叭串接的电容, 就是阻止中低音进入高音喇叭,以免烧坏。另一方面,在多级交流放大电路中,他也是一种 耦合电路。
5. RC脉冲分压器
  当需要将脉冲信号经电阻分压传到下一级时,由于电路中存在各种形式的电容,如寄生电容 ,他相当于在负载侧接有一负载电容(如图9),当输入一脉冲信号时,因电容CL的 充电,电压不能突变,使输出波形前沿变坏,失真。为此,可在R1两端并接一加速电容 C1,这样组成一个RC脉冲分压器(如图10)




(1)t=0+时,电容视为短路,电流只流经C1,CL,VO由C1和CL分压得到: 


但是,任何信号源都有一定的内阻,以及一些电路的需要,通常采取过补偿的办法,如电视 信号中,为突出传送图像的轮廓,采用勾边电路,就是通过加大C1的取值。

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