RC移相电路(课堂PPT)

一文讲解RC电路耦合、相移、滤波、微分、积分所谓RC电路，就是电阻R和电容C组成的一种分压电路。

如下图1所示：输入电压加于RC串联电路两端，输出电压取自于电阻R 或电容 C。

由于电容的特殊性质，对下图 (a)和 (b)不同的输出电压取法，呈现出不同的频率特性。

由此 RC电路在电子电路中作为信号的一种传输电路，根据需要的不同，在电路中实现了耦合、相移、滤波等功能，并且在阶跃电压作用下，还能实现波形的转换、产生等功能。

所以，看起来非常简单的 RC电路，在电子电路中随处可见，有必要对它的基本应用加以讨论。

图1 基本RC电路1、RC耦合电路RC耦合电路即阻容耦合电路, 是多级放大器级间耦合方式的基本形式. 如下图 2所示为两级放大器, 第一级的输出电压就是通过如下图 3所示的 RC阻容耦合电路加到第二级上的，其中C = C2, R 为 R5 与 rbe2 + ( 1+β) R6 的并联, Ui就是第一级的空载输出电压, Uo就是第二级的输入电压. 实际上整个放大器的输入耦合电路、输出耦合电路都是一个输出电压取自于电阻的如图3所示的 RC耦合电路. 对这种耦合电路输出电压可表示为:当传输信号的频率很高时,即:f＞fL时:Uo=Ui,即第二级得到的输入电压等于第一级的输出电压,耦合电容相当于通路.即这种情况下,RC耦合电路将被传输的信号无衰减地、且无相移地由上级耦合到下级.当被传输信号的频率降低到f=fL时:输出电压的大小等于输入电压大小的1/且相位超前45度.由通频带的概念,这就是下界频率.由上可见,RC电路作为耦合电路,能否将被传送的信号顺利地耦合下去,完全由被传送信号频率和RC电路的参数比较后决定的.一般来说,RC电路的时间τ=RC远大于被传送信号的周期T,即被传输信号的频率远大于由电路参数决定的下界频率时,这种RC耦合电路中的电容相当于通路.图2 两级放大电路图3 RC耦合电路2、RC相移电路RC电路作为二端传输网络,若输出电压取自于电阻,则输出电压的相位超前;若输出电压取自于电容,则输出电压的相位落后.这种超前或落后最大可达90度,但此时输出电压的幅值也趋近于0.一般在电路中,使之信号通过RC电路,既有一定的相移,又有一定的电压幅值,这样RC电路就成了一个相移电路.在电路中,根据需要的不同,将若干节RC电路串联去实现对某一频率的信号进行一定角度的相位移动.图4是一个RC相移式正弦波振荡器电路.三节RC相移电路在振荡电路中既是正反馈网络,又是选频网络,合理选其电路参数,对某一频率的信号通过RC相移电路,使之每一节的平均相移为60度,总相移为180度,从而满足振荡平衡条件,对这一频率的信号发生振荡.3、滤波电路滤波电路是一种能使有用频率信号顺利通过,而对无用频率信号起抑制和衰减作用的电子电路.由于电容阻低频通高频的基本性质,滤波电路的基本组成部分仍是一个RC电路,当输出电压取自于电阻时,它就是一个高通滤波器;当输出电压取自于电容时,它就是一个低通滤波器.为了隔断负载对RC电路的影响,常将RC电路和集成运放组合起来组成有源滤波器,如图5所示为一阶有源低通滤波器电路.将图中的R和C 的位置互换,即得到一阶有源高通滤波器.为了使被抑制的频率成分在截止频率以外衰减更快,可以将几节 RC电路串联使用,而得到高阶有源滤波器,也可将不同性质的RC电路相互串并联使用,得到所谓带通滤波器和带阻滤波器等.图4 RC相移振荡电路图5 一阶低通滤器4、微分电路和积分电路前面三个问题讨论的是不同频率的正弦信号通过RC电路时,电路所反映出的性质.当电路中信号电压发生阶跃变化时,由于电容的充放电的性质,使之被传输的信号发生另一种变化,这就微分电路和积分电路.4.1 微分电路所谓微分电路仍是一节RC电路,输出电压取之于电阻R.当输入电压为阶跃变化的矩形脉冲时,且RC电路的充放电时间常数τ=RC＜TK(脉冲宽度)时,能将输入的矩形脉冲变成宽度为τ的尖脉冲.如图6所示,由于时间常数远小于脉冲宽度,脉冲上升沿来到时,电容通过电阻R充电,很快充满,电路中的电流变为零,输出电压变为零,由此在R 上得到一个与上升沿相对应的正的尖脉冲.当脉冲下降沿来到时,电容通过电阻R反向放电,同理放电过程很快,在电阻R上得到一个与下降沿对应的负的尖脉冲.由于通过电容的电流为：图6 微分电路将矩形脉冲变成尖脉冲即输出电压近似与输入电压的微分成正比,微分电路由此得名.为使输出电压不受负载的影响,RC电路跟运放组合接成如图7所示的形式,由于运放反向端虚地,输出电压取之于反馈电阻R.微分电路的本质仍是RC电路,运放在此起隔离和缓冲作用.图7 由运放组成的微分电路4.2 积分电路与微分电路相反,积分电路中输出电压取之与电容.如图8所示,当RC电路的时常数τ=RC＞TK(脉冲宽度)时,能将输入的矩形脉冲变成幅度随时间线性变化的锯齿波.由于RC电路的充放电时间常数τ远大于脉冲宽度TK,脉冲上升沿来到时,电容通过电阻R充电,远没有充满,即刚经过充电曲线的起始部分,脉冲下降沿来到,电容又开始放电,远没有放完,又在上升沿作用下充电,由此在电容上得到随时间近似成线性变化的锯齿波电压.图8 积分电路将矩形脉冲变为锯齿波因为τ＞TK在输入矩形脉冲的持续时间内,电容上的电压上升不多,即:Uo＜UR,则：由此得到：即输出电压与输入电压的积分成正比,由此得名积分电路.同理,为使RC积分电路不受负载的影响,同样跟运放组合接成如图9形式的电路.运放反向端虚地,输出电压取之于电容.可见积分电路的本质仍是RC 电路,运放在此起隔离和缓冲作用.由上讨论可知:微分电路和积分电路从本质来说都是一节RC电路,微分电路中输出电压取之于电阻,其时间常数远小于脉冲宽度.积分电路中输出电压取之于电容,其时间常数远大于脉冲宽度.图9 由运放组成的积分电路除了上述的四种情况以外,还有一种重要的应用,即根据电容充放电时其两端电压的变化情况,在电路中起延时开关作用,在波形产生电路中和定时电路中有着广泛的应用.5、结论RC电路的本质就是一个分压电路，电路中的传输信号、电路状态发生变化时的跃信号都可作为RC 电路的输入电压，根据需要的不同从电阻R或电容C取出输出电压，并根据电容C的充放电性质，巧妙地选取电路参数和电路结构，使RC电路成为电路中信号传输的桥梁，波形变换的转换器，选取有用信号的滤波器或选频网络。

RC积分电路原理如图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 （T）数值与输入方波宽度tW之间满足：T>>tW，这种电路称为积分电路。

在R O A阴6 C两端的锯齿披电/电容C两端（输出端）得到锯齿波电压，如图6所示。

时》:由。

因电容电压不能突变，九=九二。

.（2此<工<4时,电容开始充电，匕;按指数规律上升.%二%. 小Z,由于7方%,电容充电非常缓慢.%上升艰小,吸<U %.所以％= % +工2 %三试=%,，,刍『♦心因而增出电压匕X%J= 1KX"匕2["]VJR X山=VJRC次匕可见输出信号/《%）与输入信号修⑴3 的积分成正比.（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（丫。

）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，T >>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T 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,F依金1到匕/尺父由），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。

由集成运算放放大器与RC电路构成的积分电路，可以实现接近理想的积分。

RC积分电路常用来构成锯齿波发生器，积分抗干扰电路和补偿电路等。

*RC延时电路电路原理rc延时电路如图所示电路的延时时田可通过R或C的大小来调整，但由于延时电路简单，存在着延时时间短和精度不高的缺点。

对于需要延时时间较长并且要求准确的场合，应选用时司继电器为好。

在自动控制中，有时为了便被控对象在规定的某段时间里工作或者使下一个操作指令在适当的时刻发出，往往采用继电器延时电路。

图给出了几种继电器延时电路。

图(a)所示电路为缓放缓吸电路，在电路接通和断开时，利用RC的充放电作用实现吸合及释放的延时，这种电路主要用在需要短暂延时吸合的场合。

正絃波移相电路检测一：实验原理1.移相电路原理RC阻容移相电路，它是根据电阻R和电容C的分压相位不同，Ur和Uc合成的输出电压Uo的相位随着Ur和Uc的变化而变化，从而产生相移。

在R-C串联电路中，若输入电压是正弦波，则在电路中各处的电压、电流都是正弦波。

从相量图可以看出，输出电压相位超前输入电压相位一个φ角，如果输入电压大小不变，则当改变电源频率f或电路参数R或C时，φ角都将改变，而且相位轨迹是一个半圆。

同理可以分析出，以电容电压作为输出电压时，输出电压相位滞后输入电压相位一个φ角,同时改变电源频率f或电路参数R或C时，φ角也都将改变。

图A用相量图表示了简单串联电路中电阻和电容两端的电压U R、U C和输入电压U的关系，值得注意的是：相量法的适用范围是正弦信号的稳态响应，并且在R、C的值都已固定的情况下，由于X c 的值是频率的函数，因此，同一电路对于不同频率正弦信号的相量图表示并不相同。

在这里，同样的移相电路对不同频率信号的移相角度是不会相同的，设计中一定要针对特定的频率进行。

频率从低到高连续变化时，相移从+90°到-90°之间的一段范围内连续变化。

上图中所示的相位移动角度分别为φ1=arctg （-ωRC ）和φ2=arctg （1/ωRC ）。

相位计算如下：得出超前网络的相位：φ1=arctg （-ωRC ）同理，得出滞后网络的相位：φ2=arctg （1/ωRC ）2.正絃波转方波原理电压比较 器是集成运放非线性应用电路.它将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比 较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。

比较器可以组成非正弦波C C u i u o R R u i u o φU R U C U I 图A. 简单的RC 移相 u i u o R 1C R R 2ui u o R 1C RR 2图B 超前网络 图C 滞后网络()()RCtg C R k RC j C R U U j H U U U k U U RC j RC j U i o o i ωϕωωωωωω111222222=++====+=-+-+ 由形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域。

隆回县职业中专学校专业基础科教学、学习设计方案专业科：信息科科目：电工技术基础年级：一年级班级：电57、58班方案设计：王兰桂方案审核：____________备课节次：2 姓名：____________课题：RC串联电路【学习内容】1、RC串联电路电压间的关系。

2、RC串联电路的阻抗。

3、RC串联电路的功率。

【学习目的】1、掌握RC串联电路电压和阻抗的计算。

2、掌握RC串联电路功率的计算。

【学习重点】1、RC串联电路电压和阻抗的计算。

2、RC串联电路功率的计算。

【学习难点】RC串联电路功率的计算。

【知识回顾】1、在纯电容电路中电流和电压间的相位关系为_________________________________________，2、在RL串联电路中以总电压u=Umsinωt为参考正弦量，则u R=_____________________________，u L=___________________________________，i=________________________________________，并画出RL串联电路相量图。

3、在RL串联电路电压三角形中cosφ=____________________，在RL串联电路阻抗三角形中cosφ=____________________，在RL串联电路功率三角形中cosφ=____________________，【自学交流】1、RC串联电路电压间的关系1）、写出RC串联电路电压间的相量关系为_______________________________________，2）、画出RC串联电路相量图2、RC串联电路的阻抗1）、在RC串联电路中总电流I=_____________________________=______________________，2）、RC串联电路的阻抗为_________________________________________________________。

rc移相电路基本原理RC移相电路是一种常见的电子电路，它在许多电子设备中都有着重要的应用。

本文将介绍RC移相电路的基本原理，以帮助读者更好地理解和应用这一电路。

首先，我们来了解一下RC移相电路的基本组成。

RC移相电路由电阻（R）和电容（C）组成，通常被用来实现信号的移相功能。

在RC移相电路中，电阻和电容的作用是不可或缺的。

电阻的作用是限制电流的流动，而电容则可以存储电荷并在需要时释放电荷。

这两个元件的相互作用使得RC移相电路能够实现信号的移相。

其次，我们来讨论RC移相电路的工作原理。

在RC移相电路中，当输入信号通过电容时，会发生相位延迟。

这是因为电容会对输入信号进行积分运算，使得输出信号的相位发生变化。

而电阻则会影响信号的幅值，使得输出信号的幅值发生变化。

通过合理选择电阻和电容的数值，可以实现不同程度的相位移动，从而满足不同的应用需求。

另外，我们需要了解RC移相电路的应用。

RC移相电路常常被用于振荡电路、滤波电路和信号处理电路中。

在振荡电路中，RC移相电路可以实现正弦波信号的产生，而在滤波电路中，它可以实现对特定频率信号的滤波处理。

此外，RC移相电路还可以被用于信号处理电路中，实现信号的相位调整和延迟。

最后，我们需要注意一些关于RC移相电路的注意事项。

首先，选择合适的电阻和电容数值非常重要，它们直接影响着RC移相电路的性能。

其次，需要注意电路中的功率损耗和热效应，合理设计电路结构可以降低这些不良影响。

最后，需要注意电路的稳定性和可靠性，避免电路出现不稳定或失效的情况。

总之，RC移相电路是一种常见且重要的电子电路，它在许多领域都有着广泛的应用。

通过了解RC移相电路的基本原理和工作原理，我们可以更好地理解和应用这一电路，为电子设备的设计和应用提供帮助。

希望本文能够对读者有所帮助，谢谢阅读！。