RC电路和滤波电路

来源：华佗养生网

RC电路和滤波电路

RC电路的应用

RC电路在模拟电路、脉冲数字电路中得到广泛的应用，由于电路的形式以及信号源和R，C元件参数的不同，因而组成了RC电路的各种应用形式:微分电路、积分电路、耦合电路、滤波电路及脉冲分压器。关键词:RC电路。微分、积分电路。耦合电路。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

如图1所示，电阻R和电容C串联后接入输入信号V，由电阻R输出信号VI ，当RC 数值与输入方波宽度t之间满足:R<在 R两端(输出端)得到正、负相间的尖脉冲，而且发生在方波的上升沿和下降沿，如图2 所示。

在t=t时，V由0?V，因电容上电压不能突变(来不及充电，相当于短路，1Im V,0)，输入电压V全降在电阻R上，即V,V,V,V m 。随后(t>t)，电CIORI1practitioner examination practitioner certificate. Third stage: laboratory continues to rotate clinical laboratory testing, clinical chemistry, Clinical Immunology tests, Clinical Hematology laboratory, clinical microbiology testing, inspection and emergency blood transfusion test 7 Professional. (2) rounds and the third stage of consultation Web twice a week to attend medical ... To know: 1.

biological specimens. (E) professional master of Clinical Immunology test: 1. Clinical Immunology-related projects, the results of reports and clinical significance of routine testing. (1) hepatitis logo real: hepatitis b serum logo real of determination (HBsAg, and HBsAb, and HBeAg, and HBeAb, and HBcAb), and hepatitis a and hepatitis c virus antibody determination (2) tumor logo real: methyl tire protein (AFP), and cancer embryo Antigen (CEA), and sugar Antigen 15-3 (CA15-3), and sugar Antigen 19-9 (CA19-9), and sugar Antigen 12-5 (CA12-5), and prostate specific antigen (PSA), and p-like cell cancer related Antigen ( SCC) (3) immune function: immune globulin determination (IgG, and IgA, and IgM, and IgD, and IgE), fill body determination (C3, and C4), t lymphocytes Asia group, and anti-nuclear antibody (ANA), and anti-double chain DNA antibody (AdsDNA), and anti-mitochondrial antibody, and

rheumatoid factor (RF) (4) virus antibody: bow insect, and rubella virus, and giant cell virus, and simple herpes virus antibody check (TORCH test) (5) other class: anti-Streptococcus hemolytic pigment \"o\" (AS O), c-reactive protein (CRP), serum Widal reaction, outside Pei, and cold agglutination test, specific

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V,VO,V,V,V)，经过大约3τ(τ,R × C)时，VCVm，VO0，τ(RC)的值愈ICmC

小，此过程愈快，输出正脉冲愈窄。

t=t时，V由V?0,相当于输入端被短路，电容原先充有左正右负的电压V 2Imm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V,,V，之后V随电容的放电也按指数规律减小，同样经过大约OmO

3τ后，放电完毕，输出一个负脉冲。

只要脉冲宽度t>(510)τ，在t时间内，电容C已完成充电或放电(约W~W 需3 τ)，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,(1/51/10)t，这是微分电路的必要条件。 ~W

由于输出波形V与输入波形V之间恰好符合微分运算的结

果,V=RC( dVOIOI/dt),，即输出波形是取输入波形的变化部分。如果将V按傅里叶级展开，I

进行微分运算的结果，也将是V的表达式。他主要用于对复杂波形的分离和分O

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)>>t，他将变成一个RC耦合电路。输出W 波形与输入波形一样。如图3所示。

(1)在t=t时，第一个方波到来，V由0?V，因电容电压不能突变(VC=1Im 0)，V=V=V=V。 ORIm

(2)t1>tW，电容C缓慢充电，VC缓慢上升为左正右负，V =V=V,V，V缓慢下降。 ORICO

(3)t=t时，V由V?0，相当于输入端被短路，此时，V已充有左正右2OmC 负电压Δ,Δ=(V/τ)×t,，经电阻R非常缓慢地放电。 IW

(4)t=t时，因电容还来不及放完电，积累了一定电荷，第二个方波到来，3 电阻上的电压就不是V，而是V=V-V(V?0)，这样第二个输出方波比第一mRmCC

个输出方波略微往下平移，第三个输出方波比第二个输出方波又略微往下平移，„，最后，当输出波形的正半周“面积”与负半周“面积”相等时，就达到了稳定状态。也就是电容在一个周期内充得的电荷与放掉的电荷相等时，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practitioner examination practitioner certificate. Third stage: laboratory continues to rotate clinical laboratory testing, clinical chemistry, Clinical Immunology tests, Clinical Hematology laboratory, clinical microbiology testing, inspection and emergency blood transfusion test 7 Professional. (2) rounds and the third stage of consultation Web twice a week to attend medical ... To know: 1.

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系，下面比较一下τ与方波周期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。

当τ>>T时，电容C的充放电非常缓慢，其输出波形近似理想方波，是理想耦合电路。

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，不是理想方波。

当τ<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)数值与输入方波宽度tW之间满足:τ>>tW，这种电路称为积分电路。在

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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(VI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，因为他是在方波到来期间，电容只是缓慢充电，VC还未上升到Vm时，方波就消失，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，在输入方波情形下，来产生周期性的锯齿波(三角波)，因此电容C及

电阻R是根据方波的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)。 practitioner examination practitioner certificate. Third stage: laboratory continues to rotate clinical laboratory testing, clinical chemistry, Clinical Immunology tests, Clinical Hematology laboratory, clinical microbiology testing, inspection and emergency blood transfusion test 7 Professional. (2) rounds and the third stage of consultation Web twice a week to attend medical ... To know: 1.

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+ (1)t=0时，电容视为短路，电流只流经C，C，V由C和C分压得到: 1LO1L

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。

滤波电路

交流电经过二极管整流之后，方向单一了，但是大小(电流强度)还是处在不断地变化之中。这种脉动直流一般是不能直接用来给无线电装供电的。要把脉动直流变成波形平滑的直流，还需要再做一番“填平取齐”的工作，这便是滤波。换句话说，滤波的任务，就是把整流器输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近恒稳的直流电。

一、电容滤波

电容器是一个储存电能的仓库。在电路中，当有电压加到电容器两端的时候，便对电容器充电，把电能储存在电容器中;当外加电压失去(或降低)之后，电容器将把储存的电能再放出来。充电的时候，电容器两端的电压逐渐升高，直到接近充电电压;放电的时候，电容器两端的电压逐渐降低，直到完全消失。电容器的容量越大，负载电阻值越大，充电和放电所需要的时间越长。这种电容带两端电压不能突变的特性，正好可以用来承担滤波的任务。

图5-9是最简单的电容滤波电路，电容器与负载电阻并联，接在整流器后面，下面以图5-9(a)所示半波整施情况说明电容滤波的工作过程。在二极管导通期

间，e2向负载电阻Rfz提供电流的同时，向电容器C充电，一直充到最大值。e2达到最大值以后逐渐下降;而电容器两端电压不能突然变化，仍然保持较高电压。这时，D受反向电压，不能导通，于是Uc便通过负载电阻Rfz放电。由于C和Rfz较大，放电速度很慢，在e2下降期间里，电容器C上的电压降得不多。当e2下一个周期来到并升高到大于Uc时，又再次对电容器充电。如此重复，电容器C两端(即负载电阻Rfz:两端)便保持了一个较平稳的电压，在波形图上呈现出比较平滑的波形。图5-10(a)(b)中分别示出半波整流和全波整流时电容滤波前后的输出波形。 practitioner examination practitioner certificate. Third stage: laboratory continues to rotate clinical laboratory testing, clinical chemistry, Clinical Immunology tests, Clinical Hematology laboratory, clinical microbiology testing, inspection and emergency blood transfusion test 7 Professional. (2) rounds and the third stage of consultation Web twice a week to attend medical ... To know: 1.

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显然，电容量越大，滤波效果越好，输出波形越趋于平滑，输出电压也越高。但是，电容量达到一定值以后，再加大电容量对提高滤波效果已无明显作用。通常应根据负载电用和输出电说的大小选择最佳电容量。表5-2中所列滤波电容器容量和输出电流的关系，可供参考。电容器的耐压值一般取的1(5倍。

表5-3中列出带有滤波器的整流电路中各电压的关系。表一、

输出电流 2A左右 1A左右 0.5-1A左右 0.1-0.5A 100-50mA 50mA以下滤波电容 4000u 2000u 1000u 500u 200u-500u 200u 表二、

输入交流电压负载开路时的带负载时的每管承受的最 (有效值) 输出电压输出电压大反向电压半波整流 E2 约0.6E2 全波整流约1.2E2 E2+E2

桥式整流约1.2E2 E2

采用电容滤波的整流电路，输出电压随时出电流变化较大，这对于变化负载(如乙类推挽电路)来说是很不利的。

二、电感滤波

利用电感对交流阻抗大而对直流用抗小的特点，可以用带铁芯的线圈做成滤波器。电磁滤波输出电压较低，相输出电压波动小，随负载变化也很小，适用于负载电流较大的场合。

三、复式滤波器。

把电容按在负载并联支路，把电感或电阻接在串联支路，可以组成复式滤波器，达到更佳的滤波效果口这种电路的形状很象字母π，所以又叫π型滤波器。

图5,12所示是由电磁与电容组成的LC滤波器，其滤波效能很高，几乎没有直流电压损失，适用于负载电流较大、要求纹波很小的场合。但是，这种滤波器由于电感体积和重量大(高频时可减小)，比较笨重，成本也较高，一般情况下使用得不多。

由电阻与电容组成的RC滤波器示于图5,13中。这种复式滤波器结构简单，能兼起降压、限流作用，滤波效能也较

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