直流電路和交流電路

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1、本文格式為Word版，下載可任意編輯 直流電路和交流電路 一個緣由是電路課程中常常遇到直流和溝通的概念是分開處理的。實際上，在同一電子電路中，存在直流重量和溝通重量兩種狀態(tài)?，F(xiàn)在讓我們更為清晰了解與融合在電路中同時存在的兩種狀態(tài)。 圖7-9 是包括直流和溝通重量的電路的例子。電池組，即直流電源，與溝通源串聯(lián)在電路中。通過電阻的波形可以看出有直流重量和溝通重量存在。在圖7-9 中上圖的波形是正弦波加正的平均值；圖7-9 的下圖波形是正弦波加負的平均值。兩個波形中的平均值叫做波形的直流重量，并且它的值與電池組的電壓值相等。沒有電池組，這個波形的平均值將會是0 Ｖ。 圖

2、7-10 表示的是一個既有直流源又有溝通源的RC （電阻- 電容）電路。這個電路同許多線性電子電路具有相像之處，這些線性電子電路一般由直流電源供電，如電池組，它們常常處理的又是溝通信號。這樣，在線性電子電路中的波形常常表示為直流重量和溝通重量的合成。 圖7-11 表示的是不同節(jié)點處的波形，這些波形發(fā)生于圖7-10 中不同節(jié)的點處。節(jié)點是兩個和兩個以上電路元件（如電阻、電容等）的連接點。這兩個圖有助于理解我們需要把握的線性電子電路的一些重要特性。 在節(jié)點A 處的波形，如圖7-11 ，表示的是純直流，該點沒有任何溝通重量，由于在圖7-10 中的節(jié)點Ａ是同電池組的正端相連接，得到的波

3、形就是直流波形。 圖7-11 節(jié)點B 處的波形為純溝通（無直流重量）。在圖7-10 中節(jié)點B 是表示溝通源的輸出端，因此，可以估計到該點是正弦波形。 圖7-11 中的其它波形需要深化思索。從節(jié)點C 開頭，我們看到振幅約為溝通源振幅一半的純溝通波形。振幅損失是由R3 的壓降引起的，稍后再作爭論。節(jié)點D 表示有5V 的直流重量的溝通波形圖，該直流重量是圖7-10 的R1 和R2 產(chǎn)生的，它們對10V 直流電源分壓。最終，節(jié)點E 在圖7-11 中表示為純溝通波形，直流部分通過圖7-10 中的電容C2 隔除。直流重量部分在節(jié)點D 消失，在節(jié)點E 處消逝，這是由于電容的隔直作用或消退信號

4、中的直流重量的作用。 你可以回憶一下：電容阻抗公式是： XC = 當頻率f 接近直流（0Hz ）時，即對直流電源，電容的阻抗為無窮大，相當于開路，所以在E 點沒有直流成分。 例7-2 計算頻率為10kHz 時圖7-10 中的電容阻抗并比較它和電阻阻抗的大小。 XC= = =15.9 Ω 阻抗為15.9 Ω是較低的。實際上，我們可以認為在10kHz 時電容短路，由于圖7-10 中電阻是特別大的。 這里，我們可以總結(jié)出兩點：1 ）對于直流，電容為開路；2 ）當信號頻率相當高時，對于溝通信號，電容為短路。這兩個結(jié)論在電子放大器

5、電路分析中廣泛應用，必需牢記。 在其它頻率會怎樣呢？在高頻時，電容阻抗很低，因此，電容被看成短路；在低頻時，電容表現(xiàn)出大阻抗特性，短路的觀點不再正確。只要阻抗小于有效電阻的1/10 ，短路觀點通常是成立的。 例7-3 計算頻率為100Hz 時圖7-10 中的電容阻抗，并推斷在此頻率條件下短路觀點是否正確？ XC= = =1.59k Ω 由于阻抗為1.59k Ω在1000 Ω的范圍，故在該頻率時，電容不能看成短路。 圖7-12 是圖7-10 的等效電路圖，直流等效電路表示為由電源，R1 和R2 組成部分。那么，其它電阻和溝通電源

6、到哪兒去了呢？由于電容的隔離，它們對于直流為開路，而R1 和R2 值相等，在節(jié)點D 的直流電壓為電源的一半，即5V 。溝通等效電路比較簡單，電阻R1 和R2 及R4 的節(jié)點是并聯(lián)的，由于R2 和R4 是通過圖7-10 的C2 連接，例二已說明，對于10kHz 的信號，電容C2 可以看成短路，所以，在溝通等效電路中把R2 與R4 改成并聯(lián)，電阻R1 也是并聯(lián)的。由于直流電源內(nèi)阻被看成0 Ω，在溝通等效電路中R1 接在電源端被看成接地，而另一端接在節(jié)點D 。這樣在D 點，3 個10k Ω并聯(lián)電阻的等效電阻值是3.33k Ω，幾乎等于R3 的值。電阻R3 和3.33k Ω的等效電阻形成分壓器，因此，

7、在節(jié)點C 和D 及E 的溝通電壓將是溝通電源值的一半即5VP-P 。 當直流和溝通的等效電路合在一起時，結(jié)果節(jié)點D 有5V 的直流電壓和5VP-P 的溝通電壓。節(jié)點D 的波形已示于圖7-11 。用我們已經(jīng)學過的迭加定理，就可以準確地解釋圖7-11 所示的波形。 在電子電路中常用一種特別重要的概念，叫旁路。如圖7-13 所示，留意到C 2 的右端接地，就溝通信號而言，有效地短路節(jié)點D 。波形顯示，節(jié)點D 只有5V 的直流電壓，由于溝通信號被短路了。旁路使用在必需消退溝通信號的電路節(jié)點上。 電容有許多的使用方法。圖7-10 中的電容C 2 常常叫耦合電容。這個名字很好地表現(xiàn)

8、了它的特性，由于它能耦合從節(jié)點D 到節(jié)點E 的溝通信號。但是，當它耦合溝通信號時，它隔開直流部分，因此也稱作隔直電容。 圖7-14 表示這類概念的敏捷運用。設想有一個從電視臺發(fā)出的微弱信號，放大器可以用來增加此微弱信號。最好將放大器與天線放在一塊，但是天線常常放置在屋頂。放大器需要電源，這樣，用的方法之一是用一根電線通到屋頂，而電視信號可從電纜分別。一根同軸電纜能夠供應兩種服務（直流電源和信號傳輸）。 圖7-14 中電池給位于同軸電纜另一端的放大器供電，同軸電纜的外層導體作為電池和遠程放大器的公共地。同軸電纜的內(nèi)芯作為電池和遠程放大器的正極連接線。射頻扼流圈（RFCV

9、s ）用來隔離信號和電源電路，射頻扼流圈是用銅絲繞成的電感，在高頻有較高電抗。 你可以回憶一下：電感阻抗隨著頻率的增大而增大： XL=2 πfL 線圈的阻抗和頻率成正比，當一個增大，另一個也增大。 在直流（f=0Hz ）時的感應阻抗為零，直流電源通過扼流圈無損失；當頻率增大時，感抗也增大，右邊的扼流圈的感抗防止電源將高頻信號短路到地（如圖7-14 中所示）。另一個扼流圈的感抗阻擋放大器溝通輸出信號回到放大器電源端。 例7-4 假設圖7-14 中的射頻扼流圈電感量為10 μH ，電視信號下限頻率從54MHz 開頭，計算對電視信號的最小感抗

10、。把最小扼流圈感抗與同軸電纜阻抗比較，已知同軸電纜阻抗為75 Ω。 XL=2 πfL =6.28 ×54 ×106 ×10 ×10-6=3.39 k Ω 扼流圈阻抗幾乎為同軸電纜阻抗的50 倍，這表示扼流圈有效地把電纜上的信號與放大器的電源電路和電池隔離開。 圖7-14 的電容C2 和C3 是耦合電容，它們把溝通信號送入和輸出同軸電纜，這些電容在信號頻率下是短路，對電源的直流信號則形成隔離，電容C1 為旁路電容，它保證放大器通過純直流電壓驅(qū)動其工作來增加電視信號。在圖7-14 中的電阻RL 為溝通信號負載，用它代表電視接收機。 第 5 頁 共 5 頁