RC電路

（1）RC 串聯(lián)電路

　　電路的特點(diǎn)：由于有電容存在不能流過(guò)直流電流，電阻和電容都對(duì)電流存在阻礙作用，其總阻抗由電阻和容抗確定，總阻抗隨頻率變化而變化。RC 串聯(lián)有一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率： f0=1/2πR1C1

　　當(dāng)輸入信號(hào)頻率大于 f0 時(shí)，整個(gè) RC 串聯(lián)電路總的阻抗基本不變了，其大小等于 R1。

　　（2）RC 并聯(lián)電路

　　RC 并聯(lián)電路既可通過(guò)直流又可通過(guò)交流信號(hào)。它和 RC 串聯(lián)電路有著同樣的轉(zhuǎn)折頻率：f0=1/2πR1C1。 當(dāng)輸入信號(hào)頻率小于f0時(shí)，信號(hào)相對(duì)電路為直流，電路的總阻抗等于 R1;當(dāng)輸入信號(hào)頻率大于f0 時(shí) C1 的容抗相對(duì)很小，總阻抗為電阻阻值并上電容容抗。當(dāng)頻率高到一定程度后總阻抗為 0。

　?。?）RC 串并聯(lián)電路

　　RC 串并聯(lián)電路存在兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率f01 和 f02:

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

　　當(dāng)信號(hào)頻率低于 f01 時(shí)，C1 相當(dāng)于開路，該電路總阻抗為 R1+R2。

　　當(dāng)信號(hào)頻率高于 f02 時(shí)，C1 相當(dāng)于短路，此時(shí)電路總阻抗為 R1。

　　當(dāng)信號(hào)頻率高于 f01 低于 f02 時(shí)，該電路總阻抗在 R1+R2 到R1之間變化。

RC電路的典型應(yīng)用

　　1.RC 微分電路

　　如圖 1 所示，電阻 R 和電容 C 串聯(lián)后接入輸入信號(hào) VI，由電阻 R 輸出信號(hào) VO，當(dāng) RC 數(shù)值與輸入方波寬度 tW之間滿足：RC<<tW，這種電路就稱為微分電路。在 R 兩端（輸出端）得到正、負(fù)相間的尖脈沖，而且是發(fā)生在方波的上升沿和下降沿，如圖 2 所示。

　　在 t=t1時(shí)，VI由 0→Vm，因電容上電壓不能突變（來(lái)不及充電，相當(dāng)于短路，VC＝0），輸入電壓 VI全降在電阻 R 上，即 VO＝VR＝VI＝Vm。隨后（t>t1），電容 C 的電壓按指數(shù)規(guī)律快速充電上升，輸出電壓隨之按指數(shù)規(guī)律下降（因 VO＝VI－VC＝Vm－VC），經(jīng)過(guò)大約 3τ（τ＝R×C）時(shí)，VCVm，VO0，τ（RC）的值愈小，此過(guò)程愈快，輸出正脈沖愈窄。

　　t=t2時(shí)，VI由 Vm→0,相當(dāng)于輸入端被短路，電容原先充有左正右負(fù)的電壓 Vm開始按指數(shù)規(guī)律經(jīng)電阻 R 放電，剛開始，電容 C 來(lái)不及放電，他的左端（正電）接地，所以 VO＝－Vm，之后 VO隨電容的放電也按指數(shù)規(guī)律減小，同樣經(jīng)過(guò)大約 3τ 后，放電完畢，輸出一個(gè)負(fù)脈沖。

　　只要脈沖寬度 tW>（5~10）τ，在 tW時(shí)間內(nèi)，電容 C 已完成充電或放電（約需 3τ），輸出端就能輸出正負(fù)尖脈沖， 才能成為微分電路， 因而電路的充放電時(shí)間常數(shù)τ必須滿足： τ＜（1/5~1/10tW，這是微分電路的必要條件。

　　由于輸出波形 VO與輸入波形 VI之間恰好符合微分運(yùn)算的結(jié)果［VO=RC（dVI/dt）］，即輸出波形是取輸入波形的變化部分。如果將 VI按傅里葉級(jí)展開，進(jìn)行微分運(yùn)算的結(jié)果，也將是 VO的表達(dá)式。他主要用于對(duì)復(fù)雜波形的分離和分頻器，如從電視信號(hào)的復(fù)合同步脈沖分離出行同步脈沖和時(shí)鐘的倍頻應(yīng)用。

　　2.RC 耦合電路

　　圖 1 中，如果電路時(shí)間常數(shù) τ（RC）>>tW，他將變成一個(gè) RC 耦合電路。輸出波形與輸入波形一樣。如圖 3 所示。

　　（1）在 t=t1時(shí)，第一個(gè)方波到來(lái)，VI由 0→Vm，因電容電壓不能突變（VC=0），VO=VR=VI=Vm。

　?。?）t1<t

　　（3）t=t2時(shí)，VO由 Vm→0，相當(dāng)于輸入端被短路，此時(shí)，VC已充有左正右負(fù)電壓 Δ［Δ=（VI/τ）×tW］，經(jīng)電阻 R 非常緩慢地放電。

　?。?）t=t3時(shí)，因電容還來(lái)不及放完電，積累了一定電荷，第二個(gè)方波到來(lái)，電阻上的電壓就不是 Vm，而是 VR=Vm-VC（VC≠0），這樣第二個(gè)輸出方波比第一個(gè)輸出方波略微往下平移，第三個(gè)輸出方波比第二個(gè)輸出方波又略微往下平移，…，最后，當(dāng)輸出波形的正半周“面積”與負(fù)半周“面積”相等時(shí)，就達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)。也就是電容在一個(gè)周期內(nèi)充得的電荷與放掉的電荷相等時(shí)，輸出波形就穩(wěn)定不再平移，電容上的平均電壓等于輸入信號(hào)中電壓的直流分量（利用 C 的隔直作用），把輸入信號(hào)往下平移這個(gè)直流分量，便得到輸出波形，起到傳送輸入信號(hào)的交流成分，因此是一個(gè)耦合電路。

　　以上的微分電路與耦合電路，在電路形式上是一樣的，關(guān)鍵是 tW 與 τ 的關(guān)系，下面比較一下τ 與方波周期 T（T>tW）不同時(shí)的結(jié)果，如圖 4 所示。在這三種情形中，由于電容 C 的隔直作用，輸出波形都是一個(gè)周期內(nèi)正、負(fù)“面積”相等，即其平均值為 0，不再含有直流成份。

　　①當(dāng) τ>>T 時(shí)，電容 C 的充放電非常緩慢，其輸出波形近似理想方波，是理想耦合電路。

　?、诋?dāng) τT 時(shí)，電容 C 有一定的充放電，其輸出波形的平頂部分有一定的下降或上升，不是理想方波。

　　③當(dāng) τ<<T 時(shí)，電容 C 在極短時(shí)間內(nèi)（tW）已充放電完畢，因而輸出波形為上下尖脈沖，是微分電路。

　　（3）t=t2 時(shí)，VI 由 Vm→0，相當(dāng)于輸入端被短路，電容原先充有左正右負(fù)電壓 VI（VI<Vm）經(jīng)R 緩慢放電，VO（VC）按指數(shù)規(guī)律下降。

　　積分電路

　　積分電路可將矩形脈沖波轉(zhuǎn)換為鋸齒波或三角波，還可將鋸齒波轉(zhuǎn)換為拋物波。電路原理很簡(jiǎn)單，都是基于電容的沖放電原理，這里就不詳細(xì)說(shuō)了，這里要提的是電路的時(shí)間常數(shù) R*C，構(gòu)成積分電路的條件是電路的時(shí)間常數(shù)必須要大于或等于 10 倍于輸入波形的寬度。

RC實(shí)用電路

　　RC組合件

　　所謂 RC組合件就是由電阻器和電容器組合在一起，用一個(gè)封裝，引出數(shù)根引腳，成為一個(gè)整體的元件，尺寸一般為 8mm×8mm×1mm。一個(gè) π 形 RC高頻濾波器電路，可以用來(lái)將高頻信號(hào)去除，它是由一個(gè) 2 千歐的電阻和兩只 0.01 微法電容構(gòu)成。

　　RC消火花電路

　　在一些感性負(fù)載（直流電動(dòng)機(jī)或磁頭）電路中的開關(guān)部位并聯(lián)電阻和電容。 由于感性元件在電路通斷的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來(lái)阻礙元件兩端電流突變的特性，這一電動(dòng)勢(shì)很大且加在開關(guān)上，由于開關(guān)在快要接通或剛要斷開時(shí)開關(guān)的兩極靠得很近，這時(shí)的開關(guān)便形成空氣電容結(jié)構(gòu)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)給這個(gè)開關(guān)空氣電容器充電并很快擊穿這個(gè)電容器，擊穿電容器時(shí)便會(huì)產(chǎn)生火花，這樣開關(guān)的接通或斷開時(shí)都會(huì)看到有火花，電路開關(guān)產(chǎn)生火花會(huì)對(duì)人身安全存在隱患，并且對(duì)開關(guān)的接觸部分進(jìn)行灼傷，影響開關(guān)的使用壽命。

　　為了保護(hù)開關(guān)不打火，在開關(guān)電路上并聯(lián)一個(gè)電阻和電容，這時(shí)開關(guān)在通斷時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就流到開關(guān)并聯(lián)電路中的電阻器和電容器上，開關(guān)并聯(lián)電路上的電容器容量一般都很大，吸收感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大量電能，這樣加到開關(guān)上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就大大減少了，從而避免產(chǎn)生火花。

　　RC錄音高頻補(bǔ)償電路

　　在恒流錄音電阻電路中，給恒流電阻器再并聯(lián)上電容器就成了 RC錄音高頻補(bǔ)償電路。電路中電阻器 R就是恒流錄音電阻，電容器 C便是錄音高頻補(bǔ)償電容。電阻與電容并聯(lián)組成 RC補(bǔ)償電路，電容與錄音磁頭的感性阻抗串聯(lián)組成了 LC串聯(lián)諧振補(bǔ)償電路。

　　在 RC 并聯(lián)電路的阻抗特性曲線中可以看出，當(dāng)錄音信號(hào)頻率低于轉(zhuǎn)折頻率時(shí)，阻抗不變，所以低于轉(zhuǎn)折頻率的錄音信號(hào)其流過(guò)錄音磁頭的錄音電流大小不變；當(dāng)錄音信號(hào)頻率高高于轉(zhuǎn)折頻率后，該 RC 并聯(lián)電路的總阻抗在下降，說(shuō)明頻率高于轉(zhuǎn)折頻率的錄音高頻信號(hào)電流在增大，且錄音信號(hào)頻率越高，其錄音信號(hào)電流越大，這樣可以達(dá)到提升錄音高頻信號(hào)的目的。 在電容器和磁頭串聯(lián)諧振電路中，其諧振頻率設(shè)在錄音信號(hào)高于上限頻率且靠近上限頻率處，由于? 10LC 串聯(lián)諧振電路在諧振時(shí)阻抗最小，這樣可以使高頻錄音信號(hào)電流增大許多，達(dá)到提升錄音高頻信號(hào)的目的。

　　RC低頻噪聲切除電路

　　由于機(jī)內(nèi)傳聲器 BM 裝在錄音機(jī)的機(jī)殼上，而機(jī)殼上還同時(shí)裝有揚(yáng)聲器，在揚(yáng)聲器發(fā)出聲音時(shí)會(huì)引起機(jī)殼的振動(dòng)，這一振動(dòng)將引起機(jī)內(nèi)傳聲器 BM 的振動(dòng)，導(dǎo)致 BM 輸出一個(gè)頻率很低的振動(dòng)噪聲，從而機(jī)內(nèi)傳聲器工作出現(xiàn)“轟隆”的低頻噪聲，為此要在機(jī)內(nèi)傳聲器輸入電路中加入 RC串聯(lián)電路來(lái)進(jìn)行低頻噪聲切除，以消除這一低頻的噪聲。

　　在 RC 串聯(lián)電路的阻抗特性曲線中可以看出，隨著輸入信號(hào)頻率的降低其總阻抗而增大，這樣便對(duì)機(jī)內(nèi)低頻噪聲呈現(xiàn)高阻抗特性，阻礙低頻噪聲電流的通過(guò)，達(dá)到了切除低頻噪聲的目的。雖然這樣能夠消除低頻噪聲，但對(duì)低頻有用信號(hào)也有一定影響，這樣也就成了消除低頻噪聲的主要矛盾了。

　　RC去加重電路

　　去加重電路出現(xiàn)在調(diào)頻收音機(jī)電路和電視機(jī)伴音通道電路中。

　　調(diào)頻收音機(jī)不像調(diào)幅收音機(jī)那樣噪聲在不同頻率下的大小相等，而是隨著頻率升高而增大，這就說(shuō)明調(diào)頻的高頻噪聲嚴(yán)重。為了改善高頻段的信噪比，調(diào)頻發(fā)射機(jī)在發(fā)射調(diào)頻信號(hào)之前，對(duì)音頻信號(hào)中的高頻信號(hào)要進(jìn)行預(yù)加重，即先提升高頻段的信號(hào)，在調(diào)頻收音電路中則設(shè)置去加重電路，以還原音頻信號(hào)原來(lái)的特性。在去加重電路中，同時(shí)也將高頻噪聲去除去加重電路有單聲道和雙聲道兩種之分，單聲道去加重電路接在鑒頻器后面，而雙聲道去加重電路要在鑒頻器后面接立體聲解碼電路后再才接去加重電路。去加重電路實(shí)際上就是一個(gè)電阻和電容組成的分壓電路，由于電容對(duì)高頻信號(hào)的容抗比較低，所以對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行預(yù)加重的高頻信號(hào)的阻抗小，電容器就會(huì)吸收高頻信號(hào)的預(yù)加重信號(hào)達(dá)到去加重作用。

　　場(chǎng)積分電路

　　黑白電視和彩色電視機(jī)掃描電路中的場(chǎng)積分電路是采用兩節(jié)積分電路組成。行與場(chǎng)同步信號(hào)的幅度相等，但寬度不同，行同步脈沖窄，場(chǎng)同步脈沖寬。而場(chǎng)積分電路就是要從行場(chǎng)同步復(fù)合信號(hào)中取去場(chǎng)同步信號(hào)，場(chǎng)同步信號(hào)脈沖寬持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)，輸出信號(hào)電壓就大，而行同步則相反，行同步信號(hào)脈沖窄持續(xù)時(shí)間短，輸出信號(hào)電壓就小。經(jīng)過(guò)場(chǎng)積分電路（即兩次積分電路）后行同步信號(hào)電壓兩次減小少達(dá)到衰減作用，從而選場(chǎng)同步信號(hào)