第3章 基础电子电路的识读

3.1 简单电路的识读

3.1.1 简单RC电路的识读

1 简单RC电路的特点

根据不同的应用场合和功能,RC电路通常有两种结构形式:一种是RC串联电路;另一种是RC并联电路,如图3-1所示。

图3-1 RC电路的结构形式

(1)RC串联电路

电阻器和电容器串联后再与交流电源连接,称为RC串联电路。图3-2所示为典型RC串联电路。电路中流动的电流引起了电容器和电阻器上的电压降,这些电压降与电路中电流及各元件的电阻值或容抗值成比例。电阻器电压UR和电容器电压UC用欧姆定律表示为(XC为容抗)

UR=I×R

UC=I×XC

图3-2 典型RC串联电路

(2)RC并联电路

电阻器和电容器并联后再与交流电源连接,称为RC并联电路。如图3-3所示为典型RC并联电路。

图3-3 典型RC并联电路

与所有并联电路相似,在RC并联电路中,外加电压U直接加在各个支路上。因此各支路的电压相等,都等于外施电压,并且三者之间的相位相同。因为整个电路的电压相同,它为表示任意电路的相位差提供了基准。当知道任何一个电路电压时,即可知道所有电压值。

U=UR=UC

提示说明

RC元件构成的串并联电路常用于RC正弦波振荡电路。该电路是利用电阻器和电容器的充放电特性构成的。RC的值选定后它们的充放电的时间(周期)就固定为一个常数,也就是说它有一个固定的谐振频率。RC正弦波振荡电路一般用来产生频率在200kHz以下的低频正弦信号。常见的RC正弦波振荡电路有桥式、移相式和双T式等几种,如图3-4所示。

图3-4 典型RC正弦波振荡电路

2 简单RC电路的识读案例

在对该电路进行识读分析时,首先要了解该电路的基本组成,找到该电路中典型器件构成的功能电路,再对其在整个电路中的功能进行识读,最后完成整个电路的识图过程。图3-5为简单直流稳压电源电路(简单RC电路)的识图分析。

图3-5 对简单直流稳压电源电路(简单RC电路)进行识读分析

交流220V变压器降压后输出8V交流低压,8V交流电压经桥式整流电路输出约11V直流电压,该电压经两级RC滤波后,输出较稳定的6V直流电压。

交流电压经桥式整流堆整流后变为直流电压,且一般满足U=1.37U。例如,220V交流电压经整流后输出约300V直流电压;8V交流电压经整流堆输出约11V直流电压。

3.1.2 简单LC电路的识读

1 简单LC电路的特点

在由电容器和电感器组成的串联或并联电路中,感抗和容抗相等时,电路成为谐振状态,该电路称为LC谐振电路。LC谐振电路又可分为LC串联谐振电路和LC并联谐振电路,如图3-6所示。

图3-6 LC谐振电路的结构形式

(1)LC串联谐振电路

LC串联谐振电路是指将电感器和电容器串联后形成的,为谐振状态(关系曲线具有相同的谐振点)的电路。图3-7所示为LC串联谐振电路的结构及电流和频率的关系曲线。在串联谐振电路中,当信号接近特定的频率时,电路中的电流达到最大,这个频率称为谐振频率。

图3-7 LC串联谐振电路的结构及电流和频率的关系曲线

图3-8为不同频率信号通过LC串联谐振电路后的结果。当输入信号经过LC串联谐振电路时,根据电感器和电容器的阻抗特性,频率较高的信号难以通过电感器,而频率较低的信号难以通过电容器。在LC串联谐振电路中,在谐振频率f0处阻抗最小,此频率的信号很容易通过电容器和电感器输出。此时LC串联谐振电路起到选频的作用。

图3-8 信号通过LC串联谐振路电前后的波形

(2)LC并联谐振电路

LC并联谐振电路是指将电感器和电容器并联后形成的,为谐振状态(关系曲线具有相同的谐振点)的电路。图3-9所示为LC并联谐振电路的结构及电流和频率关系曲线。在并联谐振电路中,如果电感中的电流与电容中的电流相等,则电路就达到了并联谐振状态。在该电路中,除了LC并联部分以外,其他部分的阻抗变化几乎对能量消耗没有影响。因此,这种电路的稳定性好,比串联谐振电路应用得更多。

图3-9 LC并联谐振电路的结构及电流和频率关系曲线

图3-10为不同频率的信号通过LC并联谐振电路时的状态。当输入信号经过LC并联谐振电路时,同样根据电感器和电容器的阻抗特性,较高频率的信号则容易通过电容器到达输出端,而较低

图3-10 信号通过LC并联谐振电路前后的波形

频率的信号则容易通过电感器到达输出端。由于LC回路在谐振频率f0处的阻抗最大,谐振频率点的信号不能通过LC并联的振荡电路。

2 简单LC电路的识读案例

在对简单LC电路进行识读分析时,我们首先要了解该电路的基本组成,找到该电路中典型器件构成的功能电路,再对其在整个电路中的功能进行识读,最后完成整个电路的识图过程。

图3-11为稳压电源电路(简单LC电路)的识图分析。

图3-11 对稳压电源电路(简单LC电路)进行识图分析

图3-12为袖珍式单波段收音机电路(简单LC电路)的识图分析

图3-12 对袖珍式单波段收音机电路(简单LC电路)的识图分析