第4章阻容(RC)电路详解第4章阻容(RC)电路详解教学目标:会分析RC串、并联电路会分析RC微分、积分电路会分析RC移相电路认识RC器件和传声器教学重点及难点:分析RC微分、积分电路第4章阻容(RC)电路详解任务一:认识分析RC串、并联电路任务二:分析RC微分、积分电路任务三:分析RC移相电路任务四:认识RC器件和传声器1.RC并联电路(1)直流电路分析任务一:认识分析RC串、并联电路CR+VC相当于短路R+VC相当于开路R+V任务一:认识分析RC串、并联电路直流充放电电路(EWB演示)结论:直流电源刚接通瞬间的电容器相当于短路。直流电源接通一段时间后的电容器相当于开路。任务一:认识分析RC串、并联电路(2)交流电路分析CR+UiXCR+UiRZff0f1任务一:认识分析RC串、并联电路(2)交流电路分析(EWB演示)转折频率f0=1/2πRC结论:输入信号频率低于转折频率时,C相当于开路。输入信号频率高于转折频率时,C相当于短路。2.RC串联电路(1)直流电路分析任务一:认识分析RC串、并联电路R+VCR+VCC相当于短路R+VCC相当于开路2.RC串联电路(1)直流电路(EWB演示)任务一:认识分析RC串、并联电路任务一:认识分析RC串、并联电路2.RC串联电路(2)交流电路分析CR+UiRZff0R+UiXC任务一:认识分析RC串、并联电路(2)交流电路(EWB演示)结论:输入信号频率低于转折频率,且输入信号频率很低时,C相当于开路。输入信号频率低于转折频率不是很低时,C具有一定的容抗。输入信号频率高于转折频率时,C相当于短路。3.RC串并联电路(之一)任务一:认识分析RC串、并联电路R2R1CR1R1+R2ff01f023.RC串并联电路(之一)结论:对于这一RC电路,无论是接入直流还是交流电路,电路中都有电流流过。在直流电路中C不能让直流流过而相当于开路。在交流电路中,电路的工作情况要根据交流信号的频率高低而变化,在分析中电路的阻抗特性是关键所在。转折频率f02=1/2πC(R1R2/(R1+R2))当信号频率低于转折频率f01时,C相当于开路。当信号频率高于转折频率f02时,C相当于短路。当f01<f<f01时,C既不能看作是开路,也不能看作是短路。任务一:认识分析RC串、并联电路转折频率f01=1/2πRC3.RC串并联电路(之二)条件:R2>R1C2>C1R2R1C2C1任务一:认识分析RC串、并联电路R1R1+R2ff01f02f033.RC串并联电路(之二)结论:当信号频率低于转折频率f01时,C1和C2均相当于开路。当f01<f<f02时,C1容量小相当于开路,C2存在容抗。当f02<f<f03时,C1容量小相当于开路,C2相当于短路。当信号频率高于转折频率f03时,C1和C2相当于短路。任务一:认识分析RC串、并联电路3.RC串并联电路(之三)R2R1C任务一:认识分析RC串、并联电路R2R1//R2ff01f02Z3.RC串并联电路(之三)结论:当信号频率低于转折频率f01时,C1和R1均相当于开路。当f01<f<f01时,C与R并联,C存在容抗。当信号频率高于转折频率f02时,C相当于短路。任务一:认识分析RC串、并联电路任务二:分析RC微分、积分电路1.RC微分电路电容具有充放电功能,充放电时间与电路时间常数有关。当远小于脉冲宽度tw就构成微分电路,从电阻端输出的电压与输入电源电压之间呈微分关系。微分电路可以将输入的矩形脉冲信号变成尖顶脉冲。微分电路功能:取出信号中的高频成分,去掉其中的低频成分。任务二:分析RC微分、积分电路1.RC微分电路任务二:分析RC微分、积分电路2.RC积分电路当远大于脉冲宽度tw就构成积分电路,从电容两端输出的电压与输入电源电压之间呈积分关系。常见于黑白和彩色电视机的扫描电路。积分电路输入脉冲宽输出信号电压大。积分电路功能:取出输入脉冲信号的平均值大小,即低频成分。任务二:分析RC微分、积分电路2.RC积分电路任务三:RC移相电路详解利用RC电路可以对信号的相位进行超前或滞后移相。应用于负反馈消振电路、RC移相振荡器等电路中。1.信号相位的概念同相信号反相信号正交信号任务三:RC移相电路详解2.信号相位的符号表示法“+”号表示信号幅度增大,“-”号表示信号幅度减小。“↑”号表示信号幅度增大,“↓”号表示信号幅度减小。任务三:RC移相电路详解3.信号相位的矢量表示法信号A和信号B的相位差为90度,A和B两个信号的方向垂直。ABAB信号A和信号B的相位差为0,A和B的长度表示这两个信号幅度的大小。信号A和信号B的相位差为180度,A和B两个信号的相位相反。ABAB信号A和信号B之间的夹角大于0度而小于90度。任务三:RC移相电路详解4.电阻器、电容器上电压与电流之间的相位关系电压和电流之间的相位,是指电压在变化时引起的电流变化的情况。当电压在增大时,电流也在增大,这说明它们之间是同相位的,即相位差0度,当电压在增大时,电流在减小,这说明它们之间相位是相反的。即相位差是180度。电阻上电压与电流之间的相位关系电阻I与U同相。电容上电压与电流之间的相位关系电容器I超前Uc90度,所以才会实现信号相位的移相。(只有对电容器充电之后电容器内部才有了电荷其两端才有电压,所以先有电流流过才有两端电压,电流超前电压)IURIUc任务三:RC移相电路详解5.RC滞后移相电路CRUiUoUcURIIRIURUR、IUcUiU0=Uca任务三:RC移相电路详解6.RC超前移相电路CRUiUoURUCIIRIURI、UR=U0UcUiUcI、UR=U0a1.RC组合件如下图所示为π形RC高频滤波器电路,可以用来将高频信号去除。任务四:RC组合件和传声器RC组件/电子灭弧器(MRC)Rc2c12K0.01u0.01u任务四:RC组合件和传声器2.传声器传声器是一种电声换能器件,是将声音转换成电信号的器件。分为:动圈式传声器和电容式传声器(以驻体式为常见)任务四:RC组合件和传声器2.传声器传声器的符号动感式电容式晶体式铝带式任务四:RC组合件和传声器2.传声器典型传声器举例a.动圈式传声器特点:•结构牢固,性能稳固,经久耐用,价格较低。•频率特性良好,在50~1500HZ频率范围内幅频特性曲线平坦。•无需直流工作电压,使用简便,噪声小。任务四:RC组合件和传声器b.驻体式传声器特点:•频率特性良好,在50~1500HZ频率范围内幅频特性曲线平坦,优于动圈式。•灵敏度高,噪声小,音色柔和。•输出信号电平大,失真小,瞬态响应性能好,动圈式传声器没有。•缺点是工作性能不稳定,低频段灵敏度随着使用时间的增加而下降。另外,使用寿命短,需要直流电源,不方便。