RC电路的分类

RC电路的典型应用

 ·RC组合件

所谓 RC组合件就是由电阻器和电容器组合在一起，用一个封装，引出数根引脚，成为一个整体的元件，尺寸一般为 8mm×8mm×1mm。一个 π 形 RC高频滤波器电路，可以用来将高频信号去除，它是由一个 2 千欧的电阻和两只 0.01 微法电容构成。

• 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 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&lt;<tW，这种电路就称为微分电路。在 R 两端（输出端）得到正、负相间的尖脉冲，而且是发生在方波的上升沿和下降沿，如图 2 所示。

   

   

  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＜（1/5~1/10tW，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。

   

  （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。

  （2）t1<t<t2 时，因 τ>>tW，电容 C 缓慢充电，VC 缓慢上升为左正右负，VO=VR=VI－VC，VO缓慢下降。

  （3）t=t2时，VO由 Vm→0，相当于输入端被短路，此时，VC已充有左正右负电压 Δ［Δ=（VI/τ）×tW］，经电阻 R 非常缓慢地放电。

  （4）t=t3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，电阻上的电压就不是 Vm，而是 VR=Vm-VC（VC≠0），这样第二个输出方波比第一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。

   

  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方波，是理想耦合电路。

  ②当 τT 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。

  ③当 τ<<T 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）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<Vm）经R 缓慢放电，VO（VC）按指数规律下降。

  3.积分电路

  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。

RC实用电路 

      RC组合件

      所谓 RC组合件就是由电阻器和电容器组合在一起，用一个封装，引出数根引脚，成为一个整体的元件，尺寸一般为 8mm×8mm×1mm。一个 π 形 RC高频滤波器电路，可以用来将高频信号去除，它是由一个 2 千欧的电阻和两只 0.01 微法电容构成。

1、电容加速电路

电容加速电路也是经常在设计中用到的一种实用电路。如图1所示：

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直流电机M是一个感性负载，在切断电源开关Sl的瞬间，由于感性负载突然断电会产生自感电动势，这一电动势很大且加在了开关Sl两个触点之间，会在 Sl两触点之间产生打火放电现象，损伤开关Sl的两个触点，长时间这样打火会造成开关Sl的接触不良故
障，为此要加入Rl和Cl这样的消火花电路，以保护感性负载回路中的电源开关。
开关Sl断开时，直流电机M两端的自感电动势是通过这样的电路加到开关Sl两个触点之间的，直流电机M上端直接与开关Sl的左边触点相连，直流电机M的下端通过地线与直流电源+V的负极相连，再通过直流电源的内电路与开关Sl的右边触点相连。这样，产生于直流电机M两端的自感电动势在开关Sl断开时孰加到Sl的两个触点之间了。
(1)消火花原理。开关Sl断开时，由于Rl和Cl接在开关Sl两触点之间，在开关Sl上的打火电动势等于加在Rl和Cl的串联电路上。这一电动势通过Rl对电容Cl充电，Cl吸收了打火电能，使开关Sl两个触点的电动势大大减小，达到消火花的目的。
(2)电阻Rl的作用。由于对Cl的充电电流是流过电阻Rl的，所以Rl具有消耗充电电
能的作用，这样打火的电能通过电阻Rl被消耗掉。
(3)元件参数。这种RC消火花电路中，一般消火花电容取0.47μF，电阻取100Ω。

3．话筒电路中的RC低频噪声切除电路
图3-92所示是录音机话筒输入电路中的RC低频噪声切除电路。电路中的MIC是驻极体电容话筒，为两根引脚的话筒。CK1是外接话筒插座，Sl-l是录放开关（一种控制录音和放音工作状态转换的开关），图中所示在录音(R)位置。电阻Rl和Cl构成低频噪声切除电路。

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(1)话筒电路工作原理。直流工作电压+V通过电阻R2给机内驻极体电容话筒MIC的②脚加上直流工作电压，这样话筒MIC便能进入工作状态。
(2)话筒信号传输。MIC的②脚输出的话筒信号经过Rl、Cl至外接话筒插座CK1，再通过录放开关Sl-l和输入端耦合电容C3加到录音前置放大器的输入端，完成机内话筒信号的传输过程。
机内话筒信号的传输过程也可以用这样的方式表述：MIC的②脚输出话筒信号→Rl和Cl（低频噪声切除电路）→外接话筒插座CK1→录放开关Sl-l→输入端耦合电容C3→录音前置放大器的输入端。
(3) Rl和Cl低频噪声切除电路工作原理。当机壳振动时将引起机内话筒MIC的振动，导致MIC输出一个频率很低的振动噪声，从而在机内话筒工作时出现“轰隆、轰隆”的低频噪声，为此要在机内话筒输入电路中加入低频噪声切除电路，以消除这一低频的噪声。
Rl和Cl串联在机内话筒信号的传输电路中，Rl和Cl构成一个RC串联电路，图3-93所示是这一RC串联电路的阻抗特性曲线。从曲线中可以看出，当话筒输出信号频率低于转换频率f_o时，这一RC串联电路的阻抗随频率降低而增大，这样，流过Rl和Cl电路的低频噪声电流就减小。

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只要将这一RC串联电路的转换频率f_o设计得足够低，就能消除机内话筒产生的“轰隆、轰隆”的低频噪声。而该RC串联电路对低频段的有用信号影响不是太大（当然对低频段的有用信号是有影响的），因为。轰隆、轰隆”低频噪声的频率比较低，在这样低频段内的有用信号很少。
4．RC录音高频补偿电路

磁性记录设备（以导磁材料为记录媒体的设备，如录音机、录像机）在录音时要求对录音信号进行高频信号补偿（按规定要求对高频信号提升和处理）。
图3-94所示是录音高频补偿电路，它设在录音输出回路中。电路中的Rl是恒流录音（录音电流大小不与录音信号频率相关）电阻，Cl是录音高频补偿电容。这一电路由RC补偿电路和LC串联谐振（一种谐振电路，将在后面详细介绍）补偿两部分电路组成，这里只介绍前面一种电路。

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电容Cl和Rl并联，构成一个RC并联电路，这- RC并联电路串联在录音磁头HD1回路中，这样录音磁头的阻抗和这个RC并联电路阻抗之和是录音放大器输出级的负载。
图3-95所示是Rl、Cl并联电路的阻抗特性曲线，从曲线中可以看出，当录音信号频率低于转折频率f_o时，RC并联电路的阻抗不变，所以频率低于转折频率的录音信号其流过录音磁头的录音电流大小不随频率而改变。

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对于频率高于转折频率fo的录音信号，该RC并联电路的阻抗随频率而下降，说明频率高于fo的高频录音信号电流随频率的增高而增大，且录音信号频率越高，其录音信号电流越大，这样可以达到提升高频段录音信号的目的。
5．RC低频衰减电路
图3-96所示是采用RC串联电路来衰减低频信号的电路。电路中，VT1构成一级共发射极音频放大器，电阻Rl和R2构成VTI基极偏置电路，R3是VT1集电极电阻，R4是VT1发射极负反馈电阻，R5和C4的串联电路并联在负反馈电阻R4上，也是负反馈电路的一部分。
对于负反馈电阻R4而言，其阻值越大，负反馈 图3-96 RC串联低频衰减电路及阻抗量越大，放大器的放大倍数越小。对于交流信号负反馈而言，VT1的发射极负反馈电阻应该是R4与R5串C4并联后的总阻抗，由于R4阻值不随频率变化而变化，因此主要是分析R5和C4串联电路阻抗随频率变化时负反馈量的改变。

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观察R5和C4串联电路阻抗特性曲线，当信号频率低于300Hz时，该电路的阳抗随频率降低而增大，这样，R5串联C4与R4并联后总的负反馈阻抗仍然是增大的，负反馈量在加大，放大倍数就减小。频率越低，R5和C4电路的阻抗越大，放大器的放大倍数就越小。所以，这一电路是对频率低于300Hz的信号进行衰减的电路。
对频率高于300Hz的信号，由于C4的容抗远小于R5的阻值，这样，这一负反馈电路就仅是R4和R5的并联。由于电阻对不同频率信号的阻值不变，因此该放大器对频率高于300Hz的信号的放大倍数不随频率而变。

5、RC吸收电路

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