电子设计教程32：RC串并联选频网络

野性酷女 2023-07-15 02:50 13阅读 0赞

将电阻R1与电容C1串联，电阻R2与电容C2并联所组成的网络，称为RC串并联选频网络。一般两个电阻取值相同，两个电容取值也相同。所谓选频，指的是这个电路可以“选”出特定的频率，并通过后续的正反馈电路维持这个频率。高于或者低于这个特定频率的波形，无法得到正反馈，逐渐衰减并最终消失。从功能上来讲选频网络有点像带通滤波器。除此之外，电路还是正反馈网络，从串并联的连接处引出反馈信号，经过放大电路作用于输入信号，用于维持正弦波振荡，这一点与LC振荡电路+放大电路的原理是一样的。  
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  反馈信号v\_f（对于选频网络来说，也可以理解为输出信号）与输入信号v\_i的相位必须完全一致。假设v\_i的频率很低，那么R1与C2几乎都不起作用。v\_f的相位会超前v\_i，若频率趋近于0，相位超前将趋近于90°。下图输入信号为1Hz时的仿真波形，可以看出反馈信号比输入信号几乎领先了1/4的周期。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dlZWtfbW9ua2V5_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
  假设v\_i的频率很高，那么C1与R2几乎都不起作用。由于电容C2先有流动电荷的积累才有电容上的电压变化，所以v\_f的相位会落后v\_i，若频率趋近于无穷大，相位滞后将趋近于90°。下图输入信号为1000kHz，可以看出反馈信号比输入信号几乎落后了1/4的周期。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dlZWtfbW9ua2V5_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
  可以看出，输入信号的频率从0到无穷大时，反馈信号的相位从+90°~-90°，那么必然存在一个频率，使两个信号的频率相等。这个频率我们称之为振荡频率f\_o:  
![在这里插入图片描述][20200315101904667.png]  
  从表达式上来看，RC串并联选频网络的振荡频率f\_o与RC低通滤波电路的截止频率f\_c表达式一样，但含义不一样。f\_o表明在这个频率下，反馈信号与输入信号的相位相同；f\_c意思是，在这个频率下，输入信号功率降低3dB的频率。  
  经过严格的数学推导，可以算出，当RC串并联选频网络的输入信号频率等于振荡频率时，反馈信号的幅值变为输入信号的1/3。有2/3的幅值被浪费在RC串并联选频网络上，对比LC振荡电路，这个浪费比较严重。如果想让电路的振荡维持下去，需要把反馈信号通过 放大电路，放大三倍，然后接到输入端。

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