RC基本放大电路
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RC及RCD电路举例分析耦合电路1.直接耦合直接耦合:将前一级的输出端直接连接到后一级的输入端。
直接耦合方式的缺点:采用直接耦合方式使各级之间的直流通路相连,因而静态工作点相互影响。
有零点漂移现象。
直接耦合方式的优点:具有良好的低频特性,可以放大变化缓慢的信号;由于电路中没有大容量电容,易于将全部电路集成在一片硅片上,构成集成电路。
2.阻容耦合阻容耦合:将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端。
直流分析:由于电容对直流量的电抗为无穷大,因而阻容耦合放大电路各级之间的直流通路不相通,各级的静态工作点相互独立。
交流分析:只要输入信号频率较高,耦合电容容量较大,前级的输出信号可几乎没有衰减地传递到后级的输入端。
因此,在分立元件电路中阻容耦合方式得到非常广泛的应用。
阻容耦合电路的缺点:首先,不适合传送缓慢变化的信号,当缓慢变化的信号通过电容时,将严重被衰减,由于电容有“隔直〞作用,因此直流成分的变化不能通过电容。
更重要的是,由于集成电路工艺很难制造大容量的电容,因此,阻容耦合方式在集成放大电路中无法采用。
3.变压器耦合变压器耦合:将放大电路前级的输出端通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上。
电路缺点:它的低频特性差,不能放大变化缓慢的信号,且非常笨重,不能集成化。
电路优点:可以实现阻抗变换,因而在分立元件功率放大电路中得到广泛应用。
变压器耦合电路的前后级靠磁路耦合,它的各级放大电路的静态工作点相互独立。
4.光电耦合光电耦合器:是实现光电耦合的根本器件,它将发光元件〔发光二极管〕与光敏元件〔光电三极管〕相互绝缘地组合在一起。
工作原理:发光元件为输入回路,它将电能转换成光能;光敏元件为输出回路,它将光能再转换成电能,实现了两局部电路的电气隔离,从而可有效地抑制电干扰。
RC电路1.RC微分电路如下图,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t W之间满足:τ(RC)??t W,这种电路就称为微分电路。
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。
两级RC阻容耦合放大电路一、基本原理框图如下当K1、K2断开时,前级放大为一典型电阻分压式单管放大器,当把K1、K2闭合时前级和后级接通,组成带有电压串联负反馈的两级放大器。
二、硬件电路设计电路如下图所示,,它是由两个分压式偏置稳定电路经阻容耦合连在一起当K1闭合时,则把前级放大电路的输出信号加到后级放大电路的输入端继续放大。
由于前级放大电路与后级放大电路类似,现只分析前级放大电路,图中三极管T1具有电流放大作用,是放大电路的核心,电阻R P1、R B1、R B2、的分压来稳定基极电位,集电极电阻R C1的作用主要是将集电极电流的变化转成电压的变化,以实现电压的放大功能,另一方面电源U CC可以通过R C1加到三极管上,使三极管获得正常的偏置电压,所以R C1也起直流负载的作用,耦合电容C1、C2又称做隔直电容,他们分别接在放大电路的输入端和输出端,一方面起交流耦合作用,另一方面隔离直流的作用,发射极电阻(R E1+R E2)用来反映电流I EQ变化的信号,反馈到输入端,自动调节I EQ的大小实现工作点的稳定,当K1、K2闭合时则引入级间负反馈,,以实现提高放大倍数的稳定性和减小非线性失真和抑制干扰和噪声的影响。
三、 电路主要参数1)闭环电压放大倍数FA A AVVV Vf+=1其中A V =UU iO为无级间反馈时的电压放大倍数,即开环电压放大倍数。
1+F A V V ——反馈深度,它的大小决定了负反馈对放大器性能改善的程度。
2)级间反馈系数 UUFOf V=3)输入电阻R F A Ri V V if)1(+=R i——无级间反馈时放大器的输入电阻4)输出电阻 FA R RVVO Of+=1RO——无级间反馈时的输出电阻调试与检测1、初步检测检查电路板上的元件,有无明显的焦痕破坏的情况,电路中连线有无虚焊,短路及直流电源是否正常等。
2.导线故障级顺序测量各级的输入输出电压和波形,对以上放大电路输入正弦波,若B 1点输入正弦波信号正常,但C 点波形不正常则第一级是可疑级,在C 点将电容C 2断开后,再测C 点波形,若仍不正常,则故障在第一级;若断开后正常了,则故障在第二级。
rc阻容放大电路RC阻容放大电路是一种常用的放大电路,由电阻(R)和电容(C)组成。
这种电路可以放大输入信号的幅度,并将信号输出。
下面将详细介绍RC阻容放大电路的原理、特性、应用和优缺点。
1. 原理:RC阻容放大电路基于电容的充放电过程来实现信号的放大。
当输入信号施加在电容上时,电容开始充电,此时电容上的电压逐渐增大。
电容充电过程可以看作是一个低通滤波器,将高频信号滤去,只放大低频信号。
当输入信号发生变化时,电容将重新开始充放电过程,从而实现信号的放大。
2. 特性:- 频率响应特性:RC阻容放大电路具有滤波特性,能够削弱高频信号,因此适用于放大低频信号。
- 放大倍数:RC阻容放大电路的放大倍数取决于电容和电阻的数值,可以通过调节电阻和电容的数值来改变放大倍数。
- 相位延迟:RC阻容放大电路具有一定的相位延迟,延迟时间与电容和电阻的数值相关。
3. 应用:RC阻容放大电路在实际应用中有广泛的用途,常见的应用包括:- 音频放大器:RC阻容放大电路可以放大音频信号,常用于音响设备中。
- 滤波器:RC阻容放大电路可以用作低通滤波器,滤除高频噪声,保留低频信号。
- 信号处理:RC阻容放大电路可以用于信号处理,如放大、补偿等。
4. 优缺点:RC阻容放大电路的优点包括:- 简单性:RC阻容放大电路由简单的电阻和电容组成,电路结构简单,易于实现。
- 经济性:RC阻容放大电路的元器件成本低廉,适合大规模应用。
RC阻容放大电路的缺点包括:- 噪声:由于电容充放电过程中存在噪声,因此RC阻容放大电路容易受到噪声的影响。
- 频率限制:RC阻容放大电路的频率响应范围受到电容和电阻的限制,难以实现宽带放大。
综上所述,RC阻容放大电路是一种常用的放大电路,可以用于音频放大、滤波和信号处理等应用。
它具有简单、经济的特点,但受到噪声和频率限制的影响。
在实际应用中,可以根据需要调节电容和电阻的数值来实现不同的放大倍数和频率响应。
●————目的與原理————●目的:在電學中,電阻(Resistor)與電容(Capacitor),是經常用到的元件,且幾乎是不可或缺的。
這一個電阻和一個電容所構成的電路,是最基本也是相當重要的。
就某種角度而言,它雖是電路的形式,但也表徵出許多物理現象的行為,並藉此得以瞭解其他不同,卻具有同樣行為之系統。
這個實驗目的,就是要來觀察RC電路的行為反應,並熟悉它的特徵。
原理:(A)放電(Discharge)如圖(一),電容器上已有電荷Q0。
當t=0時,將S(switch)開關閉合,形成了一個迴路,則電容器上的電荷即可藉由此迴路進行放電,直到電荷為零。
推導的結果,我們可以求得描述此放電過程的函數[詳見附錄(A)],如下Q=Q0 e-t/RC其中Q代表電容器上殘留的電荷值大小Q0為放電前的總電荷t為時間RC為電阻值與電容值之乘積,又稱〞時間常數(time constant)〞,常以τ表示。
I=dQ/dt=(-Q0)/RC e-t/RC圖 (一)我們稱(1)式為〞Exponential Decay〞,隨著時間t愈大,Q 愈小[如圖(二)所示],但變化的快慢卻由RC之乘積來決定;RC愈大,衰減愈慢,RC愈小,則衰減愈快。
圖 (二)圖(三)(B)充電(Charge)現在改從相反角度來看RC電路,如圖(三)所示。
在S未閉合之前,電容器C上無任何電荷存在。
那麼,在t=0 時,將S 閉合,由於迴路之形成,則電動勢ε(ε=V0)將不斷驅動電荷至電容器C上,直到電容器上的電位與電動勢ε相等為止(此時稱之為飽和)。
所以,我們同樣可以得到描述此充電過程的函數[詳見附錄(B)],如下Q=Q0 (1-e-t/RC)其中Q代表電容器上電荷值大小Q0為飽和電荷,其值大小為Cε之乘積t為時間RC為時間常數I=dQ/dt=(+Q0)/RC e-t/RC不同於放電的是,上式(3)稱之為"Eeponential Approach"。