一文讲解RC电路耦合、相移、滤波、微分、积分...

图1 基本RC电路1、RC耦合电路RC耦合电路是阻容耦合电路，是多级放大器级间耦合的基本形式.如下图二是两级放大器，第一级输出电压如下图所示3所示的RC电阻耦合电路加到二级，其中C=C2,R为R5与rbe2 (1 β)R6的并联,Ui一级空载输出电压，Uo二级输入电压为.事实上，整个放大器的输入耦合电路和输出耦合电路都是输出电压，如图3所示RC耦合电路.该耦合电路的输出电压可表示为：

当传输信号的频率很高时，即：f＞fL时:Uo=Ui,即二级输入电压等于一级输出电压，耦合电容等于通路.在这种情况下，RC耦合电路从上级耦合到下级，将传输的信号无衰减，无相移.当传输信号的频率降低到f=fL时间:输出电压等于输入电压的1/

相位超前45度.由通频带的概念是下界频率.由上可见,RC作为耦合电路，电路能否顺利耦合传输的信号，完全由传输的信号频率和RC比较后决定的电路参数.一般来说,RC电路的时间τ=RC远远大于传输信号的周期T,也就是说，当传输信号的频率远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作为二端传输网络，如果输出电压来自电阻，则输出电压相位超前；如果输出电压来自电容器，则输出电压相位落后.这种超前或落后最大可达90度，但此时输出电压的振幅值也接近0。通常在电路中，信号通过RC电路既有一定的相移，又有一定的电压振幅，这样RC电路成为相移电路.在电在路上，根据不同的需要，会有几个节RC电路串联实现某一频率信号的相位移动.图4是一个RC正弦波振荡器电路相移.三节RC相移电路不仅是振荡电路中的正反馈网络，也是选频网络。通过一定频率的信号，合理选择其电路参数RC相移电路,每节平均相移60度，总相移180度，以满足振荡平衡条件，振荡这个频率的信号.

3.滤波电路滤波电路是一种能够抑制和衰减无用频率信号的电子电路，使有用频率信号顺利通过.滤波电路的基本通高频的基本性质，滤波电路的基本组成部分仍然是一个RC当输出电压来自电阻时，电路是高通滤波器；当输出电压来自电容时，它是一个低通过滤器.隔断负载对RC经常影响电路RC有源滤波器由电路和集成运输组成，如图5所示.图中的R和C位置交换，即获得一级有源高通滤波器.为了在截止频率之外更快地衰减被抑制的频率成分，可以使几节RC串联使用电路，获得高级有源滤波器也可以使不同性质的滤波器RC电路串联并联使用，得到所谓的带通滤波器和带阻滤波器.

图4 RC相移振荡电路

图5 一级低通滤器

4.微分电路和积分电路

前三个问题讨论了不同频率的正弦信号RC当电路反映电路的性质时.当电路中的信号电压发生阶跃变化时，由于电容器的充放电性质，传输的信号发生了另一种变化，即微分电路和积分电路.

4.1 微分电路

所谓的微分电路仍然是一个部分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，RC电路充放电时间常数τ=RC＜TK(脉冲宽度)将输入的矩形脉冲转换为宽度τ的尖脉冲.如图6所示，由于时间常数远小于脉冲宽度，当脉冲上升时，电容通过电阻R充电，电路中的电流变为零，输出电压变为零，从而在R上获得与上升沿对应的尖脉冲.当脉冲下降沿来临时，电容器通过电阻R反向放电。同样，放电过程也很快。在电阻R上获得与下降沿对应的负尖脉冲.通过电容器的电流为：

图6 微分电路将矩形脉冲变成尖脉冲

即输出电压与输入电压的微分成正比，因此得名微分电路.输出电压不受负载影响，RC电路以图7所示的形式与运放组合连接。由于运放反向端虚拟，输出电压取反馈电阻R.微分电路的本质仍是RC电路在此起隔离和缓冲作用.

图7 由运输组成的微分电路

4.2 积分电路

相反，积分电路中的输出电压与电容器相反.如图8所示，当RC电路的时常数τ=RC＞TK(脉冲宽度)时，输入的矩形脉冲可以随时间线性变化成锯齿波.由于RC电路充放电时间常数τ远大于脉冲宽度TK,当脉冲上升时，电容器通过电阻R充电，远未充满，即刚刚通过充电曲线的起始部分，脉冲下降沿来了，电容器又开始放电了，远没有完成，在上升沿的作用下充电，由在电容器上，锯齿波电压随时间接近线性变化.

图8 矩形脉冲变成锯齿波

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，因此得名积分电路.同理,为使RC积分电路不受负载影响，也与运输和放电组合形成如图9所示的电路.输出电压取电电容器.可见，积分电路的本质仍然是RC电路在此起隔离和缓冲作用.从以上讨论可以看出，微分电路和积分电路本质上是一个部分RC电路,微分电路中的输出电压取电阻，其时间常数远小于脉冲宽度.输出电压在积分电路中取电容，其时间常数远大于脉冲宽度.

图9 由运输组成的积分电路

除上述四种情况外，还有一个重要的应用，即根据电容器充放电时两端电压的变化，在波形生成电路和定时电路中广泛使用.

5、结论

RC电路的本质是分压电路。当电路中的传输信号和电路状态发生变化时，跳跃信号可用作RC 输路的输入电压根据需要从电阻R或电容C中取出，并根据电容C的充放电性质巧妙地选择电路参数和电路结构RC电路成为电路中信号传输的桥梁，波形变换转换器，选择有用信号的滤波器或选频网络。

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