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请问RC滤波电路频率的问题

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
请看图:
频率f=1/2*3.14*R*C,书上说只有低于该频率的的信号才能通过,
一、我知道频率越低,容抗就越大,那是不是说输出的信号电压的幅度
就越大?
二、为什么频率要这样算?有什么依据吗?
三、输入电压信号频率高于这个值,输出还是有信号电压,为什么书上说
高于这个频率被滤掉?我用Multisim模拟时,输入频率高于它,示波器
还是有信号输出,请问怎么理解?


一个频率为 f 的正弦信号 Vi 加到 RC 电路上,电容上的信号为:
Vc = Vi * Zc / (Zr + Zc)
Zr = R
Zc = 1 / ( j * 2 * pi * f * C ) —— j 为虚数单位
Vc / Vi = 1 / (1 + j * R * 2 * pi * f * C )
| Vc / Vi | = 1 / sqrt[ 1 + (R * 2 * pi * f * C ) ^ 2 ]
频率越高 |Vc / Vi| 就越小,但不为零。
信号是否能“通过”,实际上需要有一个判断标准。
即 |Vc / Vi| 在某个值以上时认为通过;在这个值以下时认为不通过。
这个判断标准就是 3 db 带宽。具体定义为:
当输出信号功率为输入信号功率一半时候的频率。
即 (Vc / Vi) ^ 2 = 1 / 2 时候的频率 (10 log 0.5 = 3 )
当 R * 2 * pi * f * C  = 1 时,
|Vi / Vc| = 1 / sqrt( 2 )
(Vc / Vi) ^ 2 = 1 / 2
因此 3 db 带宽的频率为 f = 1 / ( R * 2 * pi  * C )

受教了!谢谢!

(继续)
当  f < 1 / ( R * 2 * pi  * C ) 时 (Vc / Vi) ^ 2 > 1 / 2
这时认为信号通过;
当  f > 1 / ( R * 2 * pi  * C ) 时 (Vc / Vi) ^ 2 < 1 / 2
这时认为信号通不过。
所以信号通不过不代表没有输出,只是幅度比较小的另一种说法而已。
理论上,只有当频率趋于无穷大时,输出才为零。
因为这时 Zc 趋向于零,相当于电容短路了。

非常感谢!

有一个问题:电容的容抗是不是=-j(1/2*pi*f*c)?应该有个负号?

当输出信号功率为输入信号功率一半时候的频率。
即 (Vc / Vi) ^ 2 = 1 / 2 时候的频率 (10 log 0.5 = 3 )
=============================
为什么“输出信号功率为输入信号功率一半时”,
(Vc / Vi) ^ 2 = 1 / 2 ?这个是什么原因?
功率=U^2/R,功率还与阻抗有关吧,可是这里
只有电压?

这里的功率是指信号在单位电阻上的功率。
P = V ^ 2 / 1 = V ^ 2
P = I ^ 2 * 1 = I ^ 2

电感的电抗:j ×2 × pi × f × L
电容的电抗:1 / (j ×2 × pi × f × C) = -j  / (2 × pi × f × C)
下面的表示方式或更能帮助记忆:
w = 2 × pi × f
电感的电抗:j w L
电容的电抗:1 / (j w C) = -j / (w C)

非常非常得感谢!

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