RC电路原理

导读：在模拟及脉冲数字电路中，经常涉及RC电路，在这些电路中，根据电阻R和电容C的取值不同、输入和输出关系以及处理的波形之间的关系，产生了具有不同功能的RC电路，常见的电路应用包括微分电路 、积分电路、耦合电路、滤波电路及脉冲分压器。RC电路在模拟电路、脉冲数字电路中得到广泛的应用。RC电路原理是模/数电的必备基础知识，感兴趣的同学关注一下啦。。。

1. RC电路原理—简介

　　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。如下图所示，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。

2. RC电路原理—分类

　　(1)RC 串联电路

　　电路的特点：由于有电容存在不能流过直流电流，电阻和电容都对电流存在阻碍作用，其总阻抗由电阻和容抗确定，总阻抗随频率变化而变化。RC 串联有一个转折频率： f0=1/2πR1C1 　当输入信号频率大于 f0 时，整个 RC 串联电路总的阻抗基本不变了，其大小等于 R1。

　　(2)RC并联电路

　　RC 并联电路既可通过直流又可通过交流信号。它和 RC 串联电路有着同样的转折频率：f0=1/2πR1C1。 当输入信号频率小于f0时，信号相对电路为直流，电路的总阻抗等于 R1;当输入信号频率大于f0 时 C1 的容抗相对很小，总阻抗为电阻阻值并上电容容抗。当频率高到一定程度后总阻抗为 0。

　　(3)RC 串并联电路

　　RC 串并联电路存在两个转折频率f01 和 f02: 　f01=1/2πR2C1, f02=1/2πC1*[R1*R2/(R1+R2)] 　当信号频率低于 f01 时，C1 相当于开路，该电路总阻抗为 R1+R2。

　　当信号频率高于 f02 时，C1 相当于短路，此时电路总阻抗为 R1。

　　当信号频率高于 f01 低于 f02 时，该电路总阻抗在 R1+R2 到R1之间变化。

3. RC电路原理—工作原理分析

　　一个最简单的RC电路是由一个电容器和一个电压器组成的，称为一阶RC电路。首先对一阶电路进行原理分析，如下图所示。假定RC电路接在一个电压值为 的直流电源上很长的时间了，电容上的电压已与电源相等，在某时刻 突然将电阻左端S接地，电容上进入了放电状态。理论分析时，将时刻 取作时间的零点。

　　可以看出电容上电压衰减的快慢取决于指数中1/RC的大小，其大小仅取决于电路结构与元件的参数，电容电压可记为 (当电阻的单位是Ω，电容的单位是F时，乘积RC的单位为秒(s)，用 表示)。

4. RC电路原理—时间常数

　　从以上过程形成的电路过渡过程可见，过渡过程的长短，取决于R和C的数值大小。一般将RC的乘积称为时间常数，用τ表示，即τ=RC。

　　时间常数越大，电路达到稳态的时间越长，过渡过程也越长。

　　当t =4t时 ，电容电压已经很小，一般认为电路进入稳态。以上称为RC一阶电路的零输入响应。

　　不难看出，RC电路uC(t)的过渡过程与电容电压的三个特征值有关，即初始值Uc(0+)、稳态值Uc (∞)和时间常数τ。只要这三个数值确定，过渡过程就基本确定。

　　根据电路中外加激励的情况，将电路暂态过程中的响应分三种;

　　1) 零状态响应：换路后电路中的储能元件无初始储能，仅由激励电源维持的响应。

　　2) 零输入响应：换路后电路中无独立电源，仅由储能元件初始储能维持的响应。

　　3) 全响应：换路后，电路中既存在独立的激励电源，储能元件又有初始储能，它们共同维持的响应。

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