RC选频网络的研究与应用

RC选频网络的研究与应用

RC选频电路在电路中有十分重要的地位，是早期就开始研究的电路。它在电路中有着广泛的应用，在日常生活中的许多电器中都用到RC选频电路，因此对它的研究有着十分重要的意义。在本文将对它进行设计和研究并讨论它的实际应用，以及如何改进。
  关键字：RC选频，震荡电路，
  正文：
  实验工具：电路仿真软件 Multisim7.0.
  实验原理：
     电路的网络函数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，则上述式子中的虚部应该为零。则
R1C2JW+1/R2C1JW=0,           
解得：W=1/(C1C2R1R2)
所以：f0=1/2Π(C1C2R1R2)
又R1=80 ,R2=60 ,C1=2 ,C2=3 ,带入式中求得
  f0=938
实验的设计路线与参数如下：


对电路的电压源的频率进行调整来纪录各电压表的示数，画出相应的表格，并画出RC的幅频和相频曲线：
数据的表格如下：
    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   

由上面的数据可以看出，实验测出的f0和计算的理论值相对应。
实验中的幅频和相频图如下：






应用举例：RC选频电路在实际的电路中主要应用在震荡电路中，一下将举几个例子。
1.最简单的振荡器
 
    这种振荡器特点是：T≈（1.4～2.3）R*C
电源波动将使频率不稳定，适合小于100KHz的低频振荡情况。2.加补偿电阻的振荡

T≈（1.4～2.2）R*C，电源对频率的影响减小，频率稳定度可控制在5%
3.环行振荡器

4.采用TTL反相器，频率可达50MHz4.采用施密特触发器构成的振荡器
5.采用两三极管构成的振荡器

其中R5=R8，R7=R6，C5=C6
    以下图为例进行详细分析：如图为固定频率的晶体管选频放大电路，谐振频率是100赫，通频带小于6赫，谐振点的增益|KF|=70，它属于第一类选频放大电路，BG1、BG2组成共射放大电路，输入信号Ui与反馈电压UF分别加于两管的基极[UF先经射随器BG4再送到BG2基极]，其作用是：一方面增加选频放大电路的输入电阻，另一方面可使双T的负载电阻[即BG4的输入电阻]增加，以消除输入信号源内阻RS对双T的影响，BG3也是射随器，它使双T的电源内阻减小，从而提高了电路的选择性，双T电桥为非对称型，它与放大电路交流耦合，故用CL来校正幅频相频特性的对称性。

2、调整方法
为了降低对电阻精度的要求和便于调虎离山节，R2（或R3）分别用一只固定电阻R’2（或R’3）和电位器R’2（或R’3）组成，电位器数值为R2（或R3）的10-20%为宜[若固定电阻，误差是5%]，然后按要求精度来选电容。

调整步骤（1）按上图电路双T网络进行粗调，信号源选频率100赫，输入电压大于2伏，然后反复调电位器R’2和R’3务必使输出电压最小，对于定点频率的双T网络，使Fmin=0.002是不因难的（即衰减54分贝）注意在原电路中，对双T网络来说，右边为输入端，左边为输出端，另外，信号源的非线性失真要小，否则很难使Fmin=0.002.(2)调放大器的直流工作点，由于基本放大电路是直接耦合放大器，各级工作点彼此有牵连，所以只要调节偏置Rb1、Rb2使Ue3为6-7伏即可。（3）调放大器的无反馈（开环）增益，从BG1基极输入信号（f=100和赫）调节输入幅度，使输出波形不失真，并求K=UO/Ui=70，若K>70，则减小Re2;反之，若K< 70,可增加Rc2，直至K=70为止。

（4）双T电桥细调拉入双T电桥，因双T已调准于f=100赫及Fmin≈0的，又因双T的输入阻抗比放大器的输出阻抗大很多，所以接入双T电桥后，对谐振点来说，负反馈为零。因此，应该不影响放大器的增益，根据这个道理，若接入双T网络后，K略小于70（因双T总有点负载效应），则说明电路是正常工作的；若接入双T网络后，K大于70，则说明双T在谐振点处引入正反馈，这时应调大R’3，使K减小至70；反之当接入双T网络后，K减小较大，则说明了双T在谐振处Fmin≠O，故引入负反馈，致使K减小，此时可适当调小R’3，务使K增大到70为止。在调试过程中，如果发现自激现象，则应首先把自激消除后，再进行调试，有三类自激振荡1、谐振点附近的自激，因为在fo附近双T电桥产生正反馈，可调节R3使自激消除，2、在极低频率附近（约几赫）时，是由于双T网络的幅频相频特性不对称，加上极低频率时，放大器的耦合电容或旁路电容会引入附加相移，从而构成了正反馈，因此，消除这类自激振蒎，可以改用直耦放电路或将耦合电容、旁路电容的数值减少，尤其要注意双T网络与放大器的耦合电容C4的影响；3、高频自激振荡（约几十千赫）消除方法是收缩放大器的通频带，使高端增益讯速地衰减，例如图5电路中接入Cm，使BG2的负载变为R2与Cm并联，选取Cm的数值，使其在低频时，Cm不起作用，而在自激频率附近，造成了BG2的阻抗突然急剧地减小，从而使自激消除
通过对RC电路的分析和研究，我发现RC电路还是有缺点的，这就需要我们在以后的研究中不断的创新，不能拘泥于前人的发明，我们要在前人的基础上对RC电路进行创新，我相信在不久的将来，我们将会发明出更好的RC电路。

参考文献：1. 《电路分析》（修订本）主编：沈元隆 人民邮电出版社 2004.5
2．《电路理论基础》（修订本）主编：孙桂瑛 哈尔滨工业大学出版社 2001
3．《电工仪表与电路实验技术》主编：马鑫金 南京理工大学出版社 2006.8
4.《电路》主编：黄锦安　机械工业出版社　2003.8