RC電路的頻率特性精講

1、RC電路的頻率特性 ME6200 PE Simon Li( 李洪濤) 2007/07/02 1 Presentation Title 問題導(dǎo)入問題導(dǎo)入 在我們的筆記本電路中經(jīng)?？吹诫娙莺碗姼?，它們的連接位置各不 相同，我們知道它一般是用來濾波的。讓我們來回憶下大學(xué)學(xué)習(xí)過的原 理。 當(dāng)電源的頻率發(fā)生變化時(shí)電路中的電感和電容元件的阻抗會(huì)隨之 改變。因此，即使保持輸入電壓或電流的幅值不變，電路中的電流和 電壓也會(huì)隨頻率而發(fā)生變化。電路的頻率特性是指在保持電源的電壓 或電流幅值不變的條件下，電路中的電流和電壓隨頻率變化的關(guān)系，也 稱為電路的頻率響應(yīng)(frequency response)。 我們經(jīng)常利

2、用電感和電容元件的阻抗隨頻率變化的特點(diǎn)組成濾波器 電路。濾波器的作用是讓所需要的某些頻率的輸入信號(hào)順利通過，而將 干擾信號(hào)加以抑制，使其難于到達(dá)輸出端。 我們筆記本電腦中信號(hào)很多，頻率變化頻繁，所以濾波尤為重要。 2 Presentation Title 1.低通濾波電路低通濾波電路 ii R io + + Ui(jw) C Uo(jw) - - RC串聯(lián)低通濾放電路串聯(lián)低通濾放電路 RC串聯(lián)低通濾波電路的電壓增益為串聯(lián)低通濾波電路的電壓增益為 : Uo(jw) 1 T(jw)= = Ui(jw) 1+jwRC 這是典型慣性環(huán)節(jié)： 1 幅頻特性： 相頻特性： 1+(wRC)2 3 Presen

3、tation Title -arctan(wRC) 特性曲線特性曲線 T(jw) (w) 1 0 wc w 1/ 2 -4/ -2/ o wc w 幅頻特性 相頻特性 從幅頻特性曲線可以看出，輸入信號(hào)的頻率越高，輸出的幅值越小、說明這 是一個(gè)低頻信號(hào)更易通過的濾波電路，因此稱為低通濾波電路。 當(dāng)輸出電壓的幅佰衰減到其最大值的1/2 時(shí)，負(fù)載獲得的功率恰好降低到 最 大值的一半，稱 wc為截止頻率(cut off frequency)，可以認(rèn)為頻率高于截止頻 率wc的信號(hào)對(duì)負(fù)載的作用效果已經(jīng)很小。 wc=1/RC 結(jié)論：RC串聯(lián)的低通濾波電路，其通頻帶為0wwc 4 Presentation T

4、itle 高通濾波電路高通濾波電路 c + + Ui(jw) R Uo(jw) - - 串聯(lián)高通濾波電路的電壓增益為：串聯(lián)高通濾波電路的電壓增益為： Uo(jw) jwRC 1 T(jw)= = = Ui(jw) 1+jwRC 1-j(1/(wRC) 其幅頻特性： 1 相頻特性： arctan(1/wRC) 1+(1/wRC)2 5 Presentation Title 特性曲線特性曲線 1 /2 1/2 /4 o wc w o wc w 幅頻特性曲線 相頻特性曲線 由曲線可知這是一個(gè)高頻信號(hào)較易通過低頻信號(hào)被衰減的高通濾波電 路。其截止頻率 wc=1/(RC) 其通頻帶為 1/(RC)w P

5、resentation Title 6 帶通濾波器帶通濾波器 R C + + Ui(jw) R C Uo(jw) _ _ 1 T(jw)= 3+j(wRC-1/(wRC) 1 wRC-1/(wRC) 幅頻特性 32 +(wRC-1/(wRC)2 3 7 Presentation Title 相頻特性 -arctan 特性曲線特性曲線 /2 1/3 1/32 w0 w 0 - /2 0 w1 w0 w2 w 幅頻特性曲線 相頻特性曲線 在w=w0=1/(RC)時(shí)，輸出電壓幅值達(dá)到最大，為輸入電壓值的13，且輸出 電壓與輸入電壓同相。幅頻特性曲線上，最大值的1/2時(shí)所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)頻 率w1和w2之間的頻率范圍，即是帶通濾波器的通頻帶。 通頻帶寬度：w2-w1 8 Presentation Title 補(bǔ)充補(bǔ)充 我們把開環(huán)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)表達(dá)為： j(w) W(w)=A(w).e 典型環(huán)節(jié)共七種： 放大環(huán)節(jié)