rc串联电路的幅频特性曲线介绍

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描述

所谓RC(Resistance-Capacitance Circuits)电路,就是电阻R和电容C组成的一种分压电路。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,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。

RC串联电路

电路如图1所示。

rc串联电路

令ω表示电源的圆频率,U,I,RU,CU分别表示电源电压,电路中的电流,电阻R上的电压和电容C上的有效值。表示电路电流I和电源电压U间的相位差,则:

RC总阻抗为:

rc串联电路

其中Z的模为:

rc串联电路

rc串联电路

rc串联电路为U和I之间的相位差,即

rc串联电路

根据交流欧姆定律,电阻上的电压为:

rc串联电路

电容上的电压为:

rc串联电路

总电压为:

rc串联电路

图2为上述电压、电流(有效值)的矢量图,注:此处角度取逆时针方向为正值。

rc串联电路

从(7)式中解出I,然后分别代入(5)式、(6)式得:

rc串联电路

rc串联电路的幅频特性曲线

当ω→0时,RU→0 ,CU→U ;当ω逐渐增大时,RU随着逐渐增大,CU随着逐渐减小;当ω→∞时,RU→U ,CU→0 。利用这样的幅频特性,可以将电源中的不同频率的信号分开,从而构成各种滤波器。幅频特性曲线如图3所示。

rc串联电路

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