所谓“RC 电路”是指电阻电容串并联组成的电路,像微分电路、积分电路的一种,RC电路可改变信号的相位;也可以作为滤波器之用,如高通电路、低通电路。在此我们将以典型的RC电路,加入直流信号,以分析其暂态现象;在以交流信号来观察其相位变化,最后利用信号发生仪,找出其曲线。
5.2.1 直流分析 在RC电路中,て=RC是电路的时间常数,它由电路的本身参数R和C决定的,反映电路本身固有的性质,其倒数
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src="/Files/BeyondPic/2006-10/28/06102813051338984.gif">具有频率的量纲,称为固有频率。
电容C两端的电压为:

现在我们要利用一台示波器来观察RC充电电路的充电曲线,编辑RC电路,电阻R1为100Ω,电容C1为1nF,如图5.2.1所示:

图5.2.1 RC电路
开关未按之前,电容两端没有电压。而开始模拟之前,检查控制版面的设定是否适当,如下图5.2.2所示:

图5.2.2 设置控制面板
按

按钮表示只模拟一段时间(1us),按下电路里的开关,则可进行模拟,如图5.2.3所示:

图5.2.3 RC电路模拟
示波器将显示模拟波形,按右键点击示波器,在快捷菜单中选择图表,打开波形视窗,如下图5.2.4所示:

图5.2.4 RC电路波形图
对于RC充电电路而言,时间常数

按鼠标右键点击示波器空白处,选择快捷菜单中的公式,即打开方程式视窗,如下图5.2.5所示:

图5.2.5 方程式视窗
在RC充电电路里,电容器上的充电电压U(t)的方程为:

根据电容的充电公式:

将

代入公式中,得:

实验结果与理论值一致。
5.2.2 信号分析器应用 本节将以低通RC电路为例进行讲解,使大家对信号分析器有个初步的认识。
截止频率(剪切频率)ωC,

,由于电路为RC低通电路,所以RC低通电路的通频带BW为0到ωC的范围。
下面用信号分析器快速分析出RC电路的转移特性。
在声光实验室中编辑好RC低通电路,如下图5.2.6所示,电阻R为1kΩ,电容C为1uF,使用一台信号分析器即可测量RC电路。

图5.2.6 转移特性分析电路
设定信号分析器的输出频率范围,打开信号分析器的属性对话框,如下图5.2.7所示:

图5.2.7 信号分析器的属性对话框
将“显示模式”设为“线性,电压”、“截止频率”设为10kHz,再按

按钮关闭对话框,再按信号分析器的RUN 钮,则显示屏将出现分析波形,如下图5.2.8所示:

图5.2.8 信号分析
打开波形视窗将清楚显示波形分析图,如下图5.2.9所示:

图5.2.9 波形分析图
打开信号分析器的方程式视窗将显示其转移函数,如下图5.2.10所示。

图5.2.14 方程编辑器