一、RC电路
1.RC串联电路
图3-14是RC串联电路及该网络的阻抗特性曲线。图(a)中,R1、C1串联,由于C1对各种频率信号的容抗是不同的,这样整个RC网络的阻抗特性便如图(b)所示。这一RC网络对各频率信号呈现不同的阻抗。当信号频率大于转折频率f01后,整个网络的阻抗Z=R1。这是因为当信号频率大到一定程度后, Rc串联网络的总阻抗便有R1大小来决定。
当信号频率低于f01时,由于信号频率已较低了,C1的容抗已较大而不能忽视,此时RC串联网络的总阻抗为R1和c1容抗之和。又因为c1的容抗随频率降低而增大,所以特性曲线中频率f小于f01的一段是上升的,这样,频率愈低,阻抗愈大。当R重不变时,C1大,转折频率小;反之,C1小,转折频率大。同样,通过改变R1的大小也可以改变f01。
2.RC并联电路
图3-15所示是RC并联电路及该网络的阻抗特性曲线。这一网络的阻抗特性曲线也有一个转折频率f01,f01由下式决定:
当信号频率低于转折频率f01时,频率愈低,C1容抗愈大于R10此时C1相当于开路,RC并联网络阻抗由R1决定,小于f01部分为平直线,大小为R1阻值。
当信号频率大于转折频率f01时,c1的容抗可以与R1阻值比较,此时总的阻抗是R1和C1容抗的并联值由于频率升高后c1容抗下降,所以RC并联网络总的阻抗斜率下降,且频率愈高,网络的阻抗愈小。改变C1或R1大小时,转折频率也要作相应改变。
3.RC串并联电路
RC串并联电路及阻抗特性曲线如图3-16所示。这里不再分析。
二、LC电路
1.LC串联谐振网络
图3-17为LC串联谐振网络。
LC串联谐振网络有一个固有谐振频率f0.从上式可以看出,仍只与11、C1大小有关,而与R1的大小无关。L1、C1大,谐振频率反而低。当送人LC串联谐振网络的信号频率等于该网络固有谐振频率扔时,网络便发生串联谐振现象。
串联谐振具有如下特性:
(1)谐振时网络的阻抗为最小,且为纯阻性,在仍处的阻抗达最小,为回路中的直流电阻R1。当信号频率大于或小于f0时,该网络的阻抗均大于f0时的阻抗。信号频率愈是偏离仍,网络的阻抗愈大。
(2)谐振时L1上的电压等于C1上的电压,并且等于信号电压的Q倍(Q为品质因素),所以,串联谐振又称电压谐振。
2.LC并联诣振网络
图3-18是LC并联谐振网络及阻抗特性曲线。R1是L1的直流电阻。LC并联谐振网络的谐振频率f0由下式决定:
从上式中可以看出,LC并联谐振网络的谐振频率与R1无关,只与11、C1有关。当信号频率等于该网络的固有谐振频率时,该LC网络发生并联谐振现象。
LC并联谐振具有如下特性:
(1)并联谐振时网络的阻抗达到最大,并为纯阻性,阻抗大小为Q2R1。
(2)回路电压达到最大值,即L1、Cl上的信号电压达到最大值。
(3)回路总电流很小,而电容、电感支路的电流达到最大值,为回路总电流的Q倍。但电容、电感支路的电流方向相反、大小相差不多,其差值为回路的总电流。由于并联谐振时电容、电感支路中的电流达到最大值,所以并联谐振又称电流谐振。
(4)不同的Q值有不同的曲线,Q值大的曲线尖锐。在谐振频率扔处,网络阻抗为最大。当信号频率f高于或低于扔时,网络的阻值均下降,且信号频率f偏差f0愈多,网络阻抗愈小。
三、滤波器
滤波器是一种让某一频带内信号通过,同时又阻止这一频带外信号通过的电路,滤波器分为无源滤波器和有源滤波器。
无源滤波器又分为:RC滤波器和LC滤波器,RC滤波器又分为:低通RC滤波器、高通RC滤波器和带通RC滤波器。LC滤波器又分为低通LC滤波器、高通LC滤波器和带通LC滤波器。
有源滤波器分为有源高通滤波器、有源低通滤波器和有源带通滤波器等。
下面简要分析RC和LC无源滤波器。
1. RC无源滤波器
(1)低通滤波器
图3—19是一种RC无源低通滤波器。图(a)是低通滤波器电路,图(b)是它的幅频特性曲线。可以看出,低通滤波器的作用是让低于转折频率f0的低频段信号通过,而将高于转折频率f0的信号去掉。
这个低通滤波器的工作原理是,当输入信号Ⅵ中频率低于转折频率f0的信号加到电路中时,由于C1的容抗很大而无分流作用,所以这一低频信号经Rl输出。当Vi中频率高于转折频率f0时,因C1的容抗已很小,故通过R1的高频信号由C1分流到地而无输出,达到低通的目的。
(2)高通滤波器
图3-20是RC元件构成的高通滤波器。图(a)是电路,图(b)是这一高通滤波器的幅频特性曲线。从这一曲线可以看出,当输入信号Ⅵ中频率低于转折频率仍时,输出受到明显的衰减。高于转折频率f0的信号输出大。
这一电路的工作原理是,当频率低于f0的信号输入这一滤波器时,由于C1的容抗很大而受到阻止,输出减小,且频率愈低输出愈小。当频率高于f0的信号输入这一滤波器时,由于C1的容抗很小,故对信号无衰减作用,这样该滤波器具有让高频信号通过,阻止低频信号的作用,这一电路的转折频率扔由下式决定:
(3)带迪滤汲器
带通滤波器可以让一定频带的信号通过,而阻止频带以外的信号。将高通滤波器和低通滤器组合在一起,适当设计电路参数,就可以构成所需要的带通滤波器。
2.LC无源滤波器
LC滤波器适用于高频信号的滤波,它由电感L和电容C所组成,由于感抗随频率增加而增加,而容抗随频率增加而减小,因此,LC低通滤波器的串臂接电感,并臂接电容,高通滤波器的L、C位置,则与它相反。带通滤波器则是二者的组合。
需要说明的是,手机中的很多滤波器,如射频滤波器、一中频滤波器、二中频滤波器、发射滤波器等均已模块化。而不再是由简单的分立元件组成。
RC、LC还可以组合成许多电路,如选频放大电路、低频补偿电路、高频补偿电路、积分电路、微分电路、移相电路、陷波器等,这里不再一一分析。
1.RC串联电路
图3-14是RC串联电路及该网络的阻抗特性曲线。图(a)中,R1、C1串联,由于C1对各种频率信号的容抗是不同的,这样整个RC网络的阻抗特性便如图(b)所示。这一RC网络对各频率信号呈现不同的阻抗。当信号频率大于转折频率f01后,整个网络的阻抗Z=R1。这是因为当信号频率大到一定程度后, Rc串联网络的总阻抗便有R1大小来决定。
当信号频率低于f01时,由于信号频率已较低了,C1的容抗已较大而不能忽视,此时RC串联网络的总阻抗为R1和c1容抗之和。又因为c1的容抗随频率降低而增大,所以特性曲线中频率f小于f01的一段是上升的,这样,频率愈低,阻抗愈大。当R重不变时,C1大,转折频率小;反之,C1小,转折频率大。同样,通过改变R1的大小也可以改变f01。
2.RC并联电路
图3-15所示是RC并联电路及该网络的阻抗特性曲线。这一网络的阻抗特性曲线也有一个转折频率f01,f01由下式决定:
当信号频率低于转折频率f01时,频率愈低,C1容抗愈大于R10此时C1相当于开路,RC并联网络阻抗由R1决定,小于f01部分为平直线,大小为R1阻值。
当信号频率大于转折频率f01时,c1的容抗可以与R1阻值比较,此时总的阻抗是R1和C1容抗的并联值由于频率升高后c1容抗下降,所以RC并联网络总的阻抗斜率下降,且频率愈高,网络的阻抗愈小。改变C1或R1大小时,转折频率也要作相应改变。
3.RC串并联电路
RC串并联电路及阻抗特性曲线如图3-16所示。这里不再分析。
二、LC电路
1.LC串联谐振网络
图3-17为LC串联谐振网络。
LC串联谐振网络有一个固有谐振频率f0.从上式可以看出,仍只与11、C1大小有关,而与R1的大小无关。L1、C1大,谐振频率反而低。当送人LC串联谐振网络的信号频率等于该网络固有谐振频率扔时,网络便发生串联谐振现象。
串联谐振具有如下特性:
(1)谐振时网络的阻抗为最小,且为纯阻性,在仍处的阻抗达最小,为回路中的直流电阻R1。当信号频率大于或小于f0时,该网络的阻抗均大于f0时的阻抗。信号频率愈是偏离仍,网络的阻抗愈大。
(2)谐振时L1上的电压等于C1上的电压,并且等于信号电压的Q倍(Q为品质因素),所以,串联谐振又称电压谐振。
2.LC并联诣振网络
图3-18是LC并联谐振网络及阻抗特性曲线。R1是L1的直流电阻。LC并联谐振网络的谐振频率f0由下式决定:
从上式中可以看出,LC并联谐振网络的谐振频率与R1无关,只与11、C1有关。当信号频率等于该网络的固有谐振频率时,该LC网络发生并联谐振现象。
LC并联谐振具有如下特性:
(1)并联谐振时网络的阻抗达到最大,并为纯阻性,阻抗大小为Q2R1。
(2)回路电压达到最大值,即L1、Cl上的信号电压达到最大值。
(3)回路总电流很小,而电容、电感支路的电流达到最大值,为回路总电流的Q倍。但电容、电感支路的电流方向相反、大小相差不多,其差值为回路的总电流。由于并联谐振时电容、电感支路中的电流达到最大值,所以并联谐振又称电流谐振。
(4)不同的Q值有不同的曲线,Q值大的曲线尖锐。在谐振频率扔处,网络阻抗为最大。当信号频率f高于或低于扔时,网络的阻值均下降,且信号频率f偏差f0愈多,网络阻抗愈小。
三、滤波器
滤波器是一种让某一频带内信号通过,同时又阻止这一频带外信号通过的电路,滤波器分为无源滤波器和有源滤波器。
无源滤波器又分为:RC滤波器和LC滤波器,RC滤波器又分为:低通RC滤波器、高通RC滤波器和带通RC滤波器。LC滤波器又分为低通LC滤波器、高通LC滤波器和带通LC滤波器。
有源滤波器分为有源高通滤波器、有源低通滤波器和有源带通滤波器等。
下面简要分析RC和LC无源滤波器。
1. RC无源滤波器
(1)低通滤波器
图3—19是一种RC无源低通滤波器。图(a)是低通滤波器电路,图(b)是它的幅频特性曲线。可以看出,低通滤波器的作用是让低于转折频率f0的低频段信号通过,而将高于转折频率f0的信号去掉。
这个低通滤波器的工作原理是,当输入信号Ⅵ中频率低于转折频率f0的信号加到电路中时,由于C1的容抗很大而无分流作用,所以这一低频信号经Rl输出。当Vi中频率高于转折频率f0时,因C1的容抗已很小,故通过R1的高频信号由C1分流到地而无输出,达到低通的目的。
(2)高通滤波器
图3-20是RC元件构成的高通滤波器。图(a)是电路,图(b)是这一高通滤波器的幅频特性曲线。从这一曲线可以看出,当输入信号Ⅵ中频率低于转折频率仍时,输出受到明显的衰减。高于转折频率f0的信号输出大。
这一电路的工作原理是,当频率低于f0的信号输入这一滤波器时,由于C1的容抗很大而受到阻止,输出减小,且频率愈低输出愈小。当频率高于f0的信号输入这一滤波器时,由于C1的容抗很小,故对信号无衰减作用,这样该滤波器具有让高频信号通过,阻止低频信号的作用,这一电路的转折频率扔由下式决定:
(3)带迪滤汲器
带通滤波器可以让一定频带的信号通过,而阻止频带以外的信号。将高通滤波器和低通滤器组合在一起,适当设计电路参数,就可以构成所需要的带通滤波器。
2.LC无源滤波器
LC滤波器适用于高频信号的滤波,它由电感L和电容C所组成,由于感抗随频率增加而增加,而容抗随频率增加而减小,因此,LC低通滤波器的串臂接电感,并臂接电容,高通滤波器的L、C位置,则与它相反。带通滤波器则是二者的组合。
需要说明的是,手机中的很多滤波器,如射频滤波器、一中频滤波器、二中频滤波器、发射滤波器等均已模块化。而不再是由简单的分立元件组成。
RC、LC还可以组合成许多电路,如选频放大电路、低频补偿电路、高频补偿电路、积分电路、微分电路、移相电路、陷波器等,这里不再一一分析。