rc电路工作原理及其典型应用

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1、RC电路工作原理及其典型应用RC电路在模拟电路和数字电路中随处可见，不同的电路形式和电容特有的频率特性以及对于阶跃电压的充放电特性使得RC电路可以在电子电路屮实现多种不同的功能。【关键词】RC电路积分电路微分电路滤波电路1引言RC电路指的是在模拟电路与数字电路中，常见的有电阻R和电容C构成的电路。在不同的电路屮，由于电阻R和电容C的取值不同、输入和输出端口不同，相应的RC电路可以实现不同的功能。本文将就RC电路的基木应用加以讨论，介绍RC微分电路、RC积分电路和一节RC无源滤波电路的原理与效果。2KC微

2、分电路如图1所示，将电阻R与电容C串联后，在R、C两端输入方波信号Vi,从电阻R—端输出信号Vo，当满足RC〈〈Tw,其中1^是方波的宽度，这种形式的电路称为微分电路。Vo是正负相间的尖脉冲，如图2所示。在1:=1:1的时刻，输入的方波Vi从0变到Vmax，由于电容两端的电压不能突变，所以此时出入电压Vi全在电阻两端，Vo=Vmax0随后在，电容C的电压因为充电，随指数规律上升，电阻R上的输出电压则按照指数规律下降。在经过3RC时间后，电容C端充电充满，电阻端输出电压降为0。所以RC乘积越小，充电过程越

3、快。t2时刻开始，输入的方波Vi从Vmax变到0，同样的道理，由于电容两端的电压不能突变，所以此时出入电压Vi全在电容两端，Vo=-Vmax。随后在，电容C的电压因为放电，随指数规律下降，电阻R上的输出电压则按照指数规律上升。在经过3RC时间后，电容C端放电完毕，电阻端输出电压变为0。所以RC乘积越小，放电过程也越快。显然如果tl和t2之间间隔过于短，即Tw过短，那么电容在没有充满的情况下就会放电，或者在没有放完的情况下就进行了充电，输出波形Vo就不是理想的尖脉冲。为了满足Tw足够大这一条件，一般要求T

4、w〉5RC，这是微分电路的必要条件。因为输出电压，输出电压Vo与输入电压Vi的微分成正比，所以被称为RC微分电路。3RC积分电路如图3所示，将电阻R与电容C串联后，在R、C两端输入方波信号Vi,从电容C一端输出信号Vo,当满足RC〉〉Tw,其中Tw是方波的宽度，这种形式的电路称为积分电路。Vo近似于锯齿波电路，如图4所示。可以看到RC积分电路和RC微分电路的形式较为相似。在t=tl的时刻，输入的方波Vi从0变到Vmax，由于电容两端的电压不能突变，所以此时出入电压Vi全在电阻两端，Vo=Vmax0随后在

5、，电容C的电压因为充电，随指数规律上升，输出电压Vo按照指数规律上升，由于RC乘积远大于Tw，电容C的充电速度非常缓慢，输出电压。由此可见，输出电压Vo与输入电压Vi的积分成正比，所以被称为RC积分电路。t2时刻幵始，输入的方波Vi从Vmax变到0，输入端相当于被短路，由于电容两端的电压不能突变，电容c开始缓慢放电，输出电压Vo随指数规律下降。显然如果tl和t2之间间隔过于短，即Tw过短，那么电容在没有充满的情况下就会放电，或者在没有放完的情况下就进行了充电，输出波形Vo就不是理想的尖脉冲。为了满足Tw

6、足够大这一条件，一般耍求Tw>5RC,这是微分电路的必要条件。经过积分电路输出的波形Vo可以被近似看做三角波。如果tl和t2之间的时间间隔相较于电容充电的时间过长，或者说不满足RC»Tw的条件，电容在方波来到期间充电时可能充到Vmax,之后电容电压会稳定在Vmax一段时间，然后再开始放电。所以，RC»Tw这是积分电路的必要条件。可以注意到，RC最大的话，经积分输出的锯齿波就越接近三角波。4RC—阶RC无源滤波电路滤波电路是电子电路屮非常很重要的一种电路，滤波电路是一种使有用的频率信号可以顺利通过输出到后

7、级，而对无用频率信号起到衰减和抑制作用的电路。有关滤波电路的研究非常广泛。滤波电路从阶数来看可以被分为一节和高阶的滤波电路，还可以从选用的器件角度分为有源滤波和无源滤波电路，从功能角度分为高通、低通、带通、带阻等等。这里指讨论最简单一阶无源RC滤波电路。虽然一阶无源RC滤波电路滤波效果不是最为理想，但是它结构简单，便于搭建具有代表性。4.1一阶RC无源低通滤波电路如图5所示，将电阻R和电容C并联后，在R、C两端加上输入电压Vi,在电阻R两端输出电压Vo,这就是一阶RC无源低通滤波电路的基木结构。在低通电

8、路中，电容c的作用是将较高频率的信号经过电容C旁路掉。电容c的阻抗表达式为,所以当f较大的时候，Xc很小，相当于短路，所以应当根据需要的信号频率的最大频率确定电容C的取值。这种低通滤波电路还可以用于电源滤波，此时理论上C值越大越好。4.2—阶RC无源高通滤波电路如图6所示，将电阻R和电容C串？后，在R、C两端加上输入电压Vi，在电阻R两端输出电压Vo,这就是一阶RC无源高通滤波电路的基本结构。注意到，高通电路的结构和微分屯路，其实和耦合电路