RC選頻網(wǎng)絡的研究與應用

RC選頻電路在電路中有十分重要的地位，是早期就開始研究的電路。它在電路中有著廣泛的應用，在日常生活中的許多電器中都用到RC選頻電路，因此對它的研究有著十分重要的意義。在本文將對它進行設計和研究并討論它的實際應用，以及如何改進。
? 關(guān)鍵字：RC選頻，震蕩電路，
? 正文：
? 實驗工具：電路仿真軟件 Multisim7.0.
? 實驗原理：
???? 電路的網(wǎng)絡函數(shù)Kv=U2/U1=((R2*(1/JWC2))/(R2+1/JWC2))/((R2*(1/JWC2))/(R2+1/JWC2)+R1+1/JWC1)
=1/(1+(R1+(1/JWC1))(1/R2+JWC2))
=1/(1+R1/R2+C2/C1+R1C2JW+1/R2C1JW)
要使Kv的值最大，則上述式子中的虛部應該為零。則
R1C2JW+1/R2C1JW=0,???????????
解得：W=1/(C1C2R1R2)
所以：f0=1/2Π(C1C2R1R2)
又R1=80 ,R2=60 ,C1=2 ,C2=3 ,帶入式中求得
? f0=938
實驗的設計路線與參數(shù)如下：


對電路的電壓源的頻率進行調(diào)整來紀錄各電壓表的示數(shù)，畫出相應的表格，并畫出RC的幅頻和相頻曲線：
數(shù)據(jù)的表格如下：
??? f0(HZ)??? U2(V)??? U1(V)??? U1/U2??? Us(v)???
700??? 220??? 56.065??? 0.2548??? 220???
800??? 220??? 56.998??? 0.2591??? 220???
820??? 220??? 57.111??? 0.2596??? 220???
840??? 220??? 57.203??? 0.2600??? 220???
860??? 220??? 57.275??? 0.2603??? 220???
880??? 220??? 57.328??? 0.2606??? 220???
900??? 220??? 57.365??? 0.2607??? 220???
920??? 220??? 57.386??? 0.2608??? 220???
940??? 220??? 57.391??? 0.2609??? 220???
960??? 220??? 57.382??? 0.2608??? 220???
980??? 220??? 57.360??? 0.2607??? 220???
1000??? 220??? 57.326??? 0.2606??? 220???
1050??? 220??? 57.191??? 0.2600??? 220???
1150??? 220??? 56.741??? 0.2579??? 220???
1250??? 220??? 56.105??? 0.2550??? 220???

由上面的數(shù)據(jù)可以看出，實驗測出的f0和計算的理論值相對應。
實驗中的幅頻和相頻圖如下：






應用舉例：RC選頻電路在實際的電路中主要應用在震蕩電路中，一下將舉幾個例子。
1.最簡單的振蕩器
?
??? 這種振蕩器特點是：T≈（1.4～2.3）R*C
電源波動將使頻率不穩(wěn)定，適合小于100KHz的低頻振蕩情況。2.加補償電阻的振蕩

T≈（1.4～2.2）R*C，電源對頻率的影響減小，頻率穩(wěn)定度可控制在5%
3.環(huán)行振蕩器

4.采用TTL反相器，頻率可達50MHz4.采用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的振蕩器
5.采用兩三極管構(gòu)成的振蕩器

其中R5=R8，R7=R6，C5=C6
??? 以下圖為例進行詳細分析：如圖為固定頻率的晶體管選頻放大電路，諧振頻率是100赫，通頻帶小于6赫，諧振點的增益|KF|=70，它屬于第一類選頻放大電路，BG1、BG2組成共射放大電路，輸入信號Ui與反饋電壓UF分別加于兩管的基極[UF先經(jīng)射隨器BG4再送到BG2基極]，其作用是：一方面增加選頻放大電路的輸入電阻，另一方面可使雙T的負載電阻[即BG4的輸入電阻]增加，以消除輸入信號源內(nèi)阻RS對雙T的影響，BG3也是射隨器，它使雙T的電源內(nèi)阻減小，從而提高了電路的選擇性，雙T電橋為非對稱型，它與放大電路交流耦合，故用CL來校正幅頻相頻特性的對稱性。

2、調(diào)整方法
為了降低對電阻精度的要求和便于調(diào)虎離山節(jié)，R2（或R3）分別用一只固定電阻R’2（或R’3）和電位器R’2（或R’3）組成，電位器數(shù)值為R2（或R3）的10-20%為宜[若固定電阻，誤差是5%]，然后按要求精度來選電容。

調(diào)整步驟（1）按上圖電路雙T網(wǎng)絡進行粗調(diào)，信號源選頻率100赫，輸入電壓大于2伏，然后反復調(diào)電位器R’2和R’3務必使輸出電壓最小，對于定點頻率的雙T網(wǎng)絡，使Fmin=0.002是不因難的（即衰減54分貝）注意在原電路中，對雙T網(wǎng)絡來說，右邊為輸入端，左邊為輸出端，另外，信號源的非線性失真要小，否則很難使Fmin=0.002.(2)調(diào)放大器的直流工作點，由于基本放大電路是直接耦合放大器，各級工作點彼此有牽連，所以只要調(diào)節(jié)偏置Rb1、Rb2使Ue3為6-7伏即可。（3）調(diào)放大器的無反饋（開環(huán)）增益，從BG1基極輸入信號（f=100和赫）調(diào)節(jié)輸入幅度，使輸出波形不失真，并求K=UO/Ui=70，若K>70，則減小Re2;反之，若K70,可增加Rc2，直至K=70為止。

（4）雙T電橋細調(diào)拉入雙T電橋，因雙T已調(diào)準于f=100赫及Fmin≈0的，又因雙T的輸入阻抗比放大器的輸出阻抗大很多，所以接入雙T電橋后，對諧振點來說，負反饋為零。因此，應該不影響放大器的增益，根據(jù)這個道理，若接入雙T網(wǎng)絡后，K略小于70（因雙T總有點負載效應），則說明電路是正常工作的；若接入雙T網(wǎng)絡后，K大于70，則說明雙T在諧振點處引入正反饋，這時應調(diào)大R’3，使K減小至70；反之當接入雙T網(wǎng)絡后，K減小較大，則說明了雙T在諧振處Fmin≠O，故引入負反饋，致使K減小，此時可適當調(diào)小R’3，務使K增大到70為止。在調(diào)試過程中，如果發(fā)現(xiàn)自激現(xiàn)象，則應首先把自激消除后，再進行調(diào)試，有三類自激振蕩1、諧振點附近的自激，因為在fo附近雙T電橋產(chǎn)生正反饋，可調(diào)節(jié)R3使自激消除，2、在極低頻率附近（約幾赫）時，是由于雙T網(wǎng)絡的幅頻相頻特性不對稱，加上極低頻率時，放大器的耦合電容或旁路電容會引入附加相移，從而構(gòu)成了正反饋，因此，消除這類自激振蒎，可以改用直耦放電路或?qū)Ⅰ詈想娙?、旁路電容的?shù)值減少，尤其要注意雙T網(wǎng)絡與放大器的耦合電容C4的影響；3、高頻自激振蕩（約幾十千赫）消除方法是收縮放大器的通頻帶，使高端增益訊速地衰減，例如圖5電路中接入Cm，使BG2的負載變?yōu)镽2與Cm并聯(lián)，選取Cm的數(shù)值，使其在低頻時，Cm不起作用，而在自激頻率附近，造成了BG2的阻抗突然急劇地減小，從而使自激消除
通過對RC電路的分析和研究，我發(fā)現(xiàn)RC電路還是有缺點的，這就需要我們在以后的研究中不斷的創(chuàng)新，不能拘泥于前人的發(fā)明，我們要在前人的基礎(chǔ)上對RC電路進行創(chuàng)新，我相信在不久的將來，我們將會發(fā)明出更好的RC電路。

參考文獻：1. 《電路分析》（修訂本）主編：沈元隆 人民郵電出版社 2004.5
2．《電路理論基礎(chǔ)》（修訂本）主編：孫桂瑛 哈爾濱工業(yè)大學出版社 2001
3．《電工儀表與電路實驗技術(shù)》主編：馬鑫金 南京理工大學出版社 2006.8
4.《電路》主編：黃錦安　機械工業(yè)出版社　2003.8