RC电路,全称电阻-电容电路(英语:Resistor-Capacitancecircuit),一次RC电路由一个电阻器和一个电容器组成。按电阻电容排布,可分为RC串联电路和RC并联电路;单纯RC并联不能谐振,因为电阻不储能,LC并联可以谐振。RC电路广泛应用于模拟电路、脉冲数字电路中,RC并联电路如果串联在电路中有衰减低频信号的作用,如果并联在电路中有衰减高频信号的作用,也就是滤波的作用。

中文名

RC电路

外文名

Resistance-Capacitance Circuits

应用学科

物理

适用领域

计算机电路

别名

相移电路、RC滤波器、RC网络

简介

最基本的被动线性元件为电阻器(R)、电容器(C)和电感元件(L)。这些元件可以被用来组成4种不同的电路:RC电路、RL电路、LC电路和RLC电路,这些名称都缘于各自所使用元件的英语缩写。它们体现了一些对于模拟电子技术来说很重要的性质。它们都可以被用作被动滤波器。本条目主要讲述RC电路串联、并联状态的情况。

在实际应用中通常使用电容器(以及RC电路)而非电感来构成滤波电路。这是因为电容更容易制造,且元件的尺寸普遍更小。

特性

先从数学上最简单的情形来看RC电路的特性。假定RC电路接在一个电压值为的直流电源上很长的时间了,电容上的电压已与电源相等(关于充电的过程在后面讲解),在某时刻

突然将电阻左端S接地,电容上进入了放电状态。理论分析时,将时刻

取作时间的零点。

依据KVL定律,建立电路方程:

初值条件是

这是一阶齐次微分方程,其通解为:

,

代入原方程后得:

特征方程为:

特征根为:

根据:

得:

;

故满足初值的微分方程的解为:

.

可以看出电容上电压衰减的快慢取决于指数中

的大小,其大小仅取决于电路结构与元件的参数。

当电阻的单位是Ω,电容的单位是F时,乘积RC的单位为秒(s),用

表示。

则电容电压可记为

0

时间常数是电容上电压下降到初始值的

经历的时间。

时,电容电压已经很小,一般认为电路进入

稳态

以上称为RC一阶电路的零输入响应。

分类

(1)RC串联电路

电路的特点:由于有电容存在不能流过直流电流,电阻和电容都对电流存在阻碍作用,其总阻抗由电阻和容抗确定,总阻抗随频率变化而变化。RC串联有一个转折频率:

当输入信号频率大于

时,整个RC串联电路总的阻抗基本不变了,其大小等于

(2)RC并联电路

RC并联电路既可通过直流又可通过交流信号。它和RC串联电路有着同样的转折频率:

。当输入信号频率小于

时,信号相对电路为直流,电路的总阻抗等于

;当输入信号频率大于

的容抗相对很小,总阻抗为电阻阻值并上电容容抗。当频率高到一定程度后总阻抗为0。

(3)RC

串并联电路

RC串并联电路存在两个转折频率

:

,

当信号频率低于

时,

相当于开路,该电路总阻抗为

当信号频率高于

时,

相当于短路,此时电路总阻抗为

当信号频率高于

低于

时,该电路总阻抗在

之间变化。

暂态响应

根据电路中外加激励的情况,将电路暂态过程中的响应分三种;

1.:零状态响应:换路后电路中的储能元件无初始储能,仅由激励电源维持的响应。

1:零输入响应:换路后电路中无独立电源,仅由储能元件初始储能维持的响应。

3:全响应:换路后,电路中既存在独立的激励电源,储能元件又有初始储能,它们共同维持的响应。