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RC低通滤波器的响应特性

发布时间:2008/9/6 0:00:00 访问次数:1742

  曲电阻(r)和电容(c)构成的rc电路是电子电路中使用最多的电路。首先,研究简单的rc电路的特性,针对在cmos数字电路中的应用进行实验。

  图1是各使用一个电阻、一个电容的rc电路。这种电路从频率轴来看,可作为1次低通滤波器处理。所谓低通滤波器是指低频率时通过、高频率时截止,能除去噪声等不需要的高频率的滤波器。

  图1 rc电路的频率一增益/相位特性

  使用比rc常数所决定的频率f,(称截止频率)低的输人频率时,信号的衰减小;相反地,高频时,因电容c的阻抗(ihoc)与电阻r相比变小,故衰减将变大,并与频率成反比。

  一般将低通滤波器上增益为-3db()处的频率称为截止频率,表示为:

  超过截止频率fc的高频域的衰减特性,是以-gdb/oct(频率为2倍时衰减6db)或-20db/dec(频率为10倍时衰减20db,变为1/10)特性的倾率使增益下降。

  另外,输入输出间的相位特性也与输人频率f有关。随着频率f的上升,相位延迟角θ变大,在截止频率fc处,变为如下关系:

  高频处可接近-90°。

  图 1是为研究r=10kω、c=1000pf(fc=15.92khz)的增益/本目位特性,用增益相位分析器测定出来的结果。照片上夂处放入的标识点(·)与理论值不同,增益为-3.49 db(正确值—3.0 db)、相位为-46.8°(正确值-45°),这是因为分析器的输入阻抗及rc的值存在误差的原因。

  图1 rc电路实际的频率-增益/相位特性(·表示截止频率)

  (f=100hz~1mhz,gdb/div,20°/div,r=10kω,c=1000pf)

  从时间轴来看的rc滤波器电路如图2所示,阶跃响应特性的滤波器电路被广泛地使用。因其通过电阻对电容进行充放   电,故也称为rc充放电电路。这种电路对应阶跃输人的响应用下式表示:

  输出电压vo随着时间上升,但并不是直线上升。到达某输出电压vo时所需要的时间∠可由推导出:

  一般地,时间常数t(=rc)是到达输人电压v1,的63.2%时的时间。



  图2 rc电路阶跃响应特性(t=rc称为时间常数)

  图片2是r=10kω、c=l000pf、v1=5v) 时的阶跃响应,在vo=3v处放入光标。这里的vo=3v表示后述的hs-cmos逻辑电路(74hc14ap)的高电平阈值,t=rc=10×10(3)×1000×10(-12)=10μs为最接近的时间点。

  欢迎转载,信息来自维库电子市场网(www.dzsc.com)



  曲电阻(r)和电容(c)构成的rc电路是电子电路中使用最多的电路。首先,研究简单的rc电路的特性,针对在cmos数字电路中的应用进行实验。

  图1是各使用一个电阻、一个电容的rc电路。这种电路从频率轴来看,可作为1次低通滤波器处理。所谓低通滤波器是指低频率时通过、高频率时截止,能除去噪声等不需要的高频率的滤波器。

  图1 rc电路的频率一增益/相位特性

  使用比rc常数所决定的频率f,(称截止频率)低的输人频率时,信号的衰减小;相反地,高频时,因电容c的阻抗(ihoc)与电阻r相比变小,故衰减将变大,并与频率成反比。

  一般将低通滤波器上增益为-3db()处的频率称为截止频率,表示为:

  超过截止频率fc的高频域的衰减特性,是以-gdb/oct(频率为2倍时衰减6db)或-20db/dec(频率为10倍时衰减20db,变为1/10)特性的倾率使增益下降。

  另外,输入输出间的相位特性也与输人频率f有关。随着频率f的上升,相位延迟角θ变大,在截止频率fc处,变为如下关系:

  高频处可接近-90°。

  图 1是为研究r=10kω、c=1000pf(fc=15.92khz)的增益/本目位特性,用增益相位分析器测定出来的结果。照片上夂处放入的标识点(·)与理论值不同,增益为-3.49 db(正确值—3.0 db)、相位为-46.8°(正确值-45°),这是因为分析器的输入阻抗及rc的值存在误差的原因。

  图1 rc电路实际的频率-增益/相位特性(·表示截止频率)

  (f=100hz~1mhz,gdb/div,20°/div,r=10kω,c=1000pf)

  从时间轴来看的rc滤波器电路如图2所示,阶跃响应特性的滤波器电路被广泛地使用。因其通过电阻对电容进行充放   电,故也称为rc充放电电路。这种电路对应阶跃输人的响应用下式表示:

  输出电压vo随着时间上升,但并不是直线上升。到达某输出电压vo时所需要的时间∠可由推导出:

  一般地,时间常数t(=rc)是到达输人电压v1,的63.2%时的时间。



  图2 rc电路阶跃响应特性(t=rc称为时间常数)

  图片2是r=10kω、c=l000pf、v1=5v) 时的阶跃响应,在vo=3v处放入光标。这里的vo=3v表示后述的hs-cmos逻辑电路(74hc14ap)的高电平阈值,t=rc=10×10(3)×1000×10(-12)=10μs为最接近的时间点。

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