RC電路是較為常見的一種組合電路，在電路設(shè)計的過程中，經(jīng)常用到。目前網(wǎng)上有各種各樣RC的資料，但是給RC添加正弦激勵實測的波形，其實很難找；能夠同時把電容和電阻上的電壓放在一起的波形就更少。沒有這些波形，其實我們對RC電路就缺少直觀的認(rèn)識。

本文將站在實測波形的基礎(chǔ)上，給大家分析RC電路的正弦波響應(yīng)，爭取給大家?guī)碇庇X和感官上的理解。關(guān)于RC電路頻率響應(yīng)推導(dǎo)的文章，大家自行百度就好了。

首先給出，我們實測電路的原理圖。大家也看到了這個原理圖，其實沒有什么稀奇。

下圖藍色的部分，是我們輸入的正弦信號，也就是Ui；黃色部分，是電容上的電源，也就是原理圖中的Uo。

從這個波形圖中，我們首先可以看出電容電壓的相位肯定是滯后于信號源的：

①在一個周期內(nèi)，輸入信號Ui領(lǐng)先輸出信號Uo達到峰值；

②從波形圖來看，即使是在啟動的第一個周期中，兩個信號的相位差和穩(wěn)態(tài)的時候也是一致的。另外，大家可以看到明顯的幅值衰減，這個其實就是濾波的效果。隨著正弦波信號頻率不斷增加，當(dāng)Uo的峰值達到Ui峰值的0.707倍的時候，正弦波的頻率就是截止頻率。

我們下面來看第二幅圖，圖中紫色部分的波形是輸入電壓波形和輸出電壓波形相減的結(jié)果，實際上這個電壓波形是不是就是電阻上的電壓呀（一般的示波器里面都有不同通道信號幅值相減的功能）。那么從圖上，我們是不是直覺上得出來如下的結(jié)論：①電阻上的電壓相位是領(lǐng)先于信號電壓相位的；②電阻上電壓的相位是領(lǐng)先于電容上電壓相位的。其實第二個很容易理解，對于電容來說，i=c*du/dt，也就是說電容的電流是電壓的微分。微分就意味著相位超前。如果我們把這個超前相位角具體化的話，那就是90度。因為本文不涉及公式推導(dǎo)，其實這就是一個復(fù)數(shù)旋轉(zhuǎn)的計算，但是大家可以從圖形上是不是很直觀的看出來紫色和黃色的波形，相位角相差就是90°。

那么如果我們給RC電路加上一個方波信號呢？下圖中的方波信號，是一個高頻的方波，

占空比是50%。大家可以看一下，因為方波的周期太短了，如果大家熟悉電容充放電公式的話，電容的電壓一定會充到一個相對高的值以后，再一個周期內(nèi)充電升高的電壓才會等于放電放掉的電壓。因為在電容電壓比較低的時候，電容充電的速度是比較快的；而放電速度則相對較慢。隨著電容電壓的提高，充電速度則不斷降低，但是放電的速度則不斷加快，那么當(dāng)電容達到某一個電壓幅值的時候，充電和放電的時間正好相等。

從上面這個圖可以看出來，高頻的交流信號肯定是被濾波了。大家還可以實測下，頻率越高，輸出的三角波峰峰值之間相差也就越小。

這個過程還有一個額外的收獲，那就是電容的直流電壓分量。這個直流電壓分量理想情況下，只和方波的占空比有關(guān)系。不知道大家有沒有聯(lián)想到buck電路的占空比，其實這里思路是一樣的：buck電路輸出的直流電壓和占空比有關(guān)系，交流成分被LC濾波器給濾掉了。LC濾波器，一方面濾波能力比較強，再一個能量損失也小，所以buck電路不使用RC濾波器，而是使用LC濾波器。

我們誠邀全國各地工程責(zé)任編輯：haq