RC电路频率特性

f H≈100KRC电路的低通和高通电路的频率特性1.RC低通电路的频率特性由电阻和电容构成的低通电路如下图：其传递函数为：设则传递函数可以写成：取模化简得其幅频特性为：相频特性为：从其幅频特性曲线如下图，可以看出，当频率f升高时，|Au|逐渐下降，当f=f H时，|Au|=1/√2=0.707，所以我们称f H为低通滤波的上限截止频率，其通频带为0~f H。

因电路只有一个储能元件，所也也称一阶低通滤波电路。

工程上为了作图简便，常用波特图表示，如下图，其中细实线为实际曲线，粗实线为实际曲线的渐近线。

当f≤0.1f H时，近似认为|Au|≈1，即|Au|=(20lg|Au|)dB=0dB当f≥10f H时，近似认为|Au|=1/（f/f H）,也即|Au|≈20lg（f H/f）根据上图可以看出，当f≤0.1f H时，幅频物性的波特图为一条水平线，当f≥10f H时是一条-20dB/十倍频的斜线，两线在f=f H处相交，因此f H也称为转折频率。

在粗略计算时，可以用渐近线代替实际曲线，最大误差发生在f H处，误差为|20lg0.707|dB=20×0.15dB=3dB。

当f≤0.1f H时，相频特性曲线，可以看成φ=0的近似线，当f≥10f H时，近似认为φ=-90，当f=f H时，φ=-45。

在0.1f H<f<10f H区域内，可用一条斜率为-45/十倍频的斜线代替。

其中f=0.1f H和f=10f H误差最大，为5.7度。

2.RC高通电路的频率特性电如如下图：其传递函数为：设由传递函数可写成：取模得其幅频特性：相频特性为：根据其特性可以绘出RC高通电路的波特图其下限截止频率为f L ，通频带为f L ~∞。

为一阶高通滤波。

综合上述的低通和高通滤波电路，它们对信号只有衰减作用，没有放大作用，因些称为无源滤波电路。

上述两种电路常用在有源滤波电路中，在电子分频的音响功放中也比较常见，比如我们可用上述电路，把音响的输入信号二分频后分别进行放大，来代替昂贵的分频器。

实验6 RC网络频率特性的研究1 、实验目的（ 1 ）掌握幅频特性和相频特性的测试方法。

（ 2 ）加深理解常用 RC 网络幅频特性和相频特性的特点。

（ 3 ）学习“分贝”的概念，并用它来绘制频率特性曲线。

（ 4 ）借助 RC 网络对非正弦信号作实验分析。

2 、原理说明图4-6-1 二端口RC网络RC 网络的频率特性可用网络函数来描述。

图 4-6-1 中二端口 RC 网络，若在它的输入端口加频率可变的正弦信号（激励）1，则输出端口有相同频率的正弦输出电压（响应）2。

网络的电压传输比为：幅频特性|H(jω)｜和相频特性φ(ω) 统称为网络的频率响应（频率特性）。

（1） RC 低通网络图 4-6-2(a)所示为 RC 低通网络。

它的网络函数为:图4-6-2 Rc低通网络及其频率特性其中为幅频特性，显然它随着频率的增高而减小，说明低频信号可以通过，高频信号被衰减或抑制。

当ω =1/RC 时，即于是有 U2/U1=0.707 ，于是有：通常把 U2降低到 0.707U1时的角频率ω称为截止角频率ωc ，即：ω=ωc=1/RC图 4-6-2(b),(c)分别为 RC 低通网络的幅频特性曲线和相频特性曲线。

（2） RC 高通网络图 4-6-3(a)所示为 RC 高通网络。

它的网络函数为可见，随着频率的降低而减小，说明高频信号可以通过，低频信号被衰减或被抑制。

网络的截止频率仍为ωc=1/RC ，因为ω= ωc时，|H(j ω )｜=0.707 。

它的幅频特性和相频特性分别如图4-6-3 （b）、（c） 所示。

图4-6-3 RC高通网络及其频率特性（3） RC 带通网络（ RC 选频网络）图 4-6-4 （a）所示为 RC 带通网络。

它的网络函数：显然，当信号频率ω=1/RC 时，对应的模｜H(jω)｜ =1/3 为最大，信号频率偏离ω=1/RC 越远，信号被衰减和阻塞越厉害。

说明该 RC 网络允许以ω = ω0=1/RC( ≠0) 为中心的一定频率范围（频带）内的信号通过，而衰减或抑制其它频率的信号，即对某一窄带频率的信号具有选频通过的作用，因此，将它称为带通网络，或选频网络。

RC电路的频率特性RC电路的频率特性:=1/（2πfC），在RC串联的正弦交流电路中，由于电容元件的容抗XC它与电源的频率有关，所以当输入端外加电压保持幅值不变而频率变化时，其容抗将随频率的变化而变化，从而引起整个电路的阻抗发生变化，电路中的电流及在电阻和电容元件上所引起的电压也会随频率而改变。

我们将RC电路中的电流及各部分电压与频率的关系称为RC电路的频率特性。

截止频率是用来说明电路频率特性指标的一个特殊频率。

当保持电路输入信号的幅度不变，改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍时，此频率即为截止频率。

截止频率公式1f0=RCπ2高通滤波器07.0T f ()（a ）实验电路（b ）幅频特性曲线图1高通滤波器低通滤波器07.0T f ()（a ）实验电路（b ）幅频特性曲线图2低通滤波器RC串并联选频电路10（a ）实验电路（b ）幅频特性曲线图3 选频电路实验目的（1）测量RC电路的频率特性，并画出其频率特性曲线。

（2）掌握测量截止频率的方法。

（3）进一步熟悉相关实验仪器的用途及使用方法。

图1 高通滤波器提示：在测量过程中应注意，在频率改变的同时用电压测试仪监测输入电压幅度，使之保持恒定。

表1 高通滤波器实验数据计算值：f 0= 测量值：f 0=图2低通滤波器表2 低通滤波器实验数据计算值：f 0= 测量值：f 0=图3选频电路1表3选频电路实验数据= 测量值：f0=计算值：f3 注意事项实验中，请同学们注意：（1）信号发生器输出端不可短路（2）测量交流高频信号电压有效值，须使用测试仪SCOPE 功能，不允许使用万用表（3）在测试仪的监测下，始终保持信号发生器输出电压有效值不变。

实验3 RC 网络频率特性研究一、实验原理1. 网络频率特性的定义网络的响应相量与激励相量之比是频率ω的函数，称为正弦稳态下的网络函数。

表示为 其模随频率ω变化的规律称为幅频特性，辐角随ω变化的规律称为相频特性。

为使频率特性曲线具有通用性，常以ω作为横坐标。

通常，根据随频率ω变化的趋势,将RC 网络分为“低通(LP )电路”、“高通(HP )电路”、“带通(BP )电路”、“带阻(BS )电路”等。

2．典型RC 网络的频率特性 (1) RC 低通网络图S3-1(a)所示为RC 低通网络。

它的网络函数为 其模为： 2)(11)(RC j H ωω+=辐角为： )arctan()(RC ωωϕ-= 显然，随着频率的增加， )(ωj H 将减小，这说明低频信号可以通过，高频信号被衰减或抑制。

当ω=1/RC ，即707.0/=i o U U ，通常把o U 降低到0.707 i U 时的角频率ω称为截止角频率C ω。

即(a) RC 低通网络 (b) 幅频特性 (c) 相频特性图S3-1 RC 低通网络及其频率特性(2) RC 高通网络图S3-2 (a)所示为RC 高通网络。

它的网络传递函数为 其模为： 2)1(11)(RCj H ωω+=辐角为：)arctan(90)(0RC ωωϕ-=可见，随着频率的降低而减小，说明高频信号可以通过，低频信号被衰减或抑制。

网络的截止频率仍为RC C /1=ω，因为ω=C ω时，|H(j ω)| =0.707。

它的幅频特性和相频特性分别如图S3-2(b)、(c)所示。

(a) RC 高通网络 (b) 幅频特性 (c) 相频特性图S3-2 RC 高通网络及其频率特性(3) RC 串并联网络（RC 带通网络）图S3-3(a)所示为RC 串并联网络。

其网络传递函数为 其模为： 2)1(91)(RCRC j H ωωω-+=辐角为： )31arctan()(RC RC ωωωϕ-=可以看出，当信号频率为RC C /1=ω时，模|H(j ω)| =1/3为最大,即输出与输入间相移为零。

实验七 RC 电路频率特性一、实验目的1、了解低通和高通滤波器的频率特性，熟悉文氏电桥的结构特点及选频特性；2、掌握网络频率特性测试的一般方法；二、实验仪器信号发生器、交流毫伏表、数字频率计、双踪示波器三、实验原理1、文氏电路如图1所示，电路输出电压和输入电压的幅值分别为Uo 、Ui ，相位分别为φo 、φi ，输出电压和输入电压的比为网络函数，记为H （j ω），网络函数的幅值为∣H （j ω）∣=Uo/Ui ，相位为φ＝φo －φi ，∣H （j ω）∣和φ分别为电路的幅频特性和相频特性。

文氏电路的网络函数表达式为：文氏电路的幅频特性和相频特性见图2和3，在频率较低的情况下，即1/C R ω>>时，电路可近似等效为图4所示的低频等效电路。

频率越低，输出电压的幅度越小，其相位愈超前于输入电压。

当频率接近于0时，输出电压趋近于0，相位接近90度。

而当频率较高时，即当1/C R ω<<时，电路电路可近似等效为图5所示的高频等效电路。

频率越高，输出电压的也幅度越小，其相位愈滞后于输入电压。

当频率接近于无穷大时，输出电压趋近于0，相位接近－90度。

由此可见，当频率为某一中间值o f 时，输出电压不为0，输出电压和输入电压同相。

∣H （j ω）∣ φ图1 RC 文氏电路 图2 文氏电路幅频特性 图3 文氏电路相频特性31arctan)1(31)1(31)(22RC RC RCRC RCRC j UU j H io ωωωωωωω-∠-+=-+==u o+--1/390图4 低频等效电路 图5 高频等效电路2、实验测量框图如图6所示，信号源与RC 网络构成回路，将信号源输出信号和RC 网络端输出信号接入示波器，用频率计测量信号源输出信号的频率。

图6 实验框图 图73、RC 带通网络中心频率0f 的测定当带通网络的频率0f f 时，输入电压和输出电压的相位差为0，如果在示波器的垂直和水平偏转板上分别加上频率、振幅和相位相同的正弦电压，则在示波器的荧光屏上将得到一条与X 轴成45度的直线。

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。

f H≈100KRC电路的低通和高通电路的频率特性1.RC低通电路的频率特性由电阻和电容构成的低通电路如下图：其传递函数为：设则传递函数可以写成：取模化简得其幅频特性为：相频特性为：从其幅频特性曲线如下图，可以看出，当频率f升高时，|Au|逐渐下降，当f=f H时，|Au|=1/√2=0.707，所以我们称f H为低通滤波的上限截止频率，其通频带为0~f H。

因电路只有一个储能元件，所也也称一阶低通滤波电路。

工程上为了作图简便，常用波特图表示，如下图，其中细实线为实际曲线，粗实线为实际曲线的渐近线。

当f≤0.1f H时，近似认为|Au|≈1，即|Au|=(20lg|Au|)dB=0dB当f≥10f H时，近似认为|Au|=1/（f/f H）,也即|Au|≈20lg（f H/f）根据上图可以看出，当f≤0.1f H时，幅频物性的波特图为一条水平线，当f≥10f H时是一条-20dB/十倍频的斜线，两线在f=f H处相交，因此f H也称为转折频率。

在粗略计算时，可以用渐近线代替实际曲线，最大误差发生在f H处，误差为|20lg0.707|dB=20×0.15dB=3dB。

当f≤0.1f H时，相频特性曲线，可以看成φ=0的近似线，当f≥10f H时，近似认为φ=-90，当f=f H时，φ=-45。

在0.1f H<f<10f H区域内，可用一条斜率为-45/十倍频的斜线代替。

其中f=0.1f H和f=10f H误差最大，为5.7度。

2.RC高通电路的频率特性电如如下图：其传递函数为：设由传递函数可写成：取模得其幅频特性：相频特性为：根据其特性可以绘出RC高通电路的波特图其下限截止频率为f L ，通频带为f L ~∞。

为一阶高通滤波。

综合上述的低通和高通滤波电路，它们对信号只有衰减作用，没有放大作用，因些称为无源滤波电路。

上述两种电路常用在有源滤波电路中，在电子分频的音响功放中也比较常见，比如我们可用上述电路，把音响的输入信号二分频后分别进行放大，来代替昂贵的分频器。

实验五 RC 频率特性和RLC 谐振综合实验一、实验目的1、研究RC 串、并联电路及RC 双Ｔ电路的频率特性。

2、学会用交流毫伏表和示波器测定RC 网络的幅频特性和相频特性。

3、熟悉文氏电桥电路的结构特点及选频特性。

4、加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路Q 值）、通频带的物理意义及其测定方法。

5、学习用实验方法绘制R 、L 、C 串联电路不同Q 值下的幅频特性曲线。

二、实验原理1、RC 串并联电路频率特性图5-1所示RC 串、并联电路的频率特性：)1j(31)j (iｏRCRC UUN ωωω-+==其中幅频特性为：22io)1(31)(RCRC U U A ωωω-+==相频特性为：31arctg)(o RC RC i ωωϕϕωϕ--=-=幅频特性和相频特性曲线如图5-2所示，幅频特性呈带通特性。

当角频率RC1=ω时，31)(=ωA ，︒=0)(ωϕu O 与u I 同相，即电路发生谐振，谐振频率RCf π210=。

也就是说，当信号频率为f 0时，RC 串、并联电路的输出电压ｕO 与输入电压u I 同相，其大小是输入电压的三分之一，这一特性称为RC 串、并联电路的选频特性，该电路又称为文氏电桥。

测量频率特性用…逐点描绘法‟，图5-3表明用交流毫伏表和双踪示波器测量RC 网络频率特性的测试图。

测量幅频特性：保持信号源输出电压（即RC 网络输入电压）U I 恒定，改变频率f ，用交流毫伏表监视U I ，并测量对应的RC 网络输出电压U O ，计算出它们的比值A ＝U O ／U I ，图5-1图5-2然后逐点描绘出幅频特性；测量相频特性：保持信号源输出电压（即RC 网络输入电压）U I 恒定，改变频率f ，用交流毫伏表监视U I ，用双踪示波器观察u O 与u I 波形，如图5-4所示，若两个波形的延时为Δt ，周期为T ，则它们的相位差︒⨯∆=360Ttϕ，然后逐点描绘出相频特性。