一阶电路在实践中的应用.doc

一阶电路在实践中的应用一阶电路在实践中的应用广西大学电气工程摘要：一阶电路是指仅含有一种动态元件的电路，在实际应用中主要包含RC电路和RL电路，其在电子器件中有广泛的应用。它可构成比例器，延时器，积分微分器等，并在日光灯，避雷器和整流滤波电路中得到很好的应用。关键词：一阶电路，RC电路，RL电路.the practical application of the first-order circuit.Abstract: The first order circuit is the circuit which only contains a dynamic element.It mainly consists of RC circuits and RL circuits in the circuit in the practical application and there is a wide range of applications in electronic devices. It can constitute a proportion, time delay, integral and differential etc. And it has very good application in the fluorescent lamp, surge arresters and the rectifier filter circuit.Keywords: first-order circuit, RC circuit, RL circuit.实际动态电路中，由于开关的接通和断开，线路的短接或开断，元件参数值的改变等，都将引起电路由一种工作状态到另一种工作状态的转变，由于电路中存在储能元件，这种转变通常不可能瞬时完成，需要一段时间历程。它可以用积分微分方程来描述,能用一阶常微分方程来描述的电路就是一阶电路。一阶电路在实际生活中应用得很广泛，我们在实践中接触的比较多的一阶电路有如下几种：一、积分器积分电路（积分器）在实际中得到广泛的应用，可以用来作为显示器的扫描电路、模数转换器或者作为数学模拟运算器。积分是一种常见的数学运算，广泛应用于各类数码家电的电路中。积分电路如图（1）所示。利用虚地和虚断的概念得出:图（1）积分电路上式表明，输出电压为输入电压对时间的积分，负号表示它们在相位上是相反的。当输入信号为阶跃电压时，在它的作用下，电容器将近似恒流方式进行充电，输出电压与时间t成近似线性关系，因此式中为积分时间常数。当时，。当，VO 增大，直到，即运放输出电压的最大值受直流电源电压的限制，致使运放进入饱和状态，保持不变，而停止积分。一、 微分电路将图（1）积分电路中的电阻和电容原件对换位置，并选取比较小的时间常数RC，便得到图（2）所示的微分电路，同样用虚地和虚断的概念可以得到：图（2）微分电路上式表明，输出电压正比于输入电压对时间的微商，负号表示它们的相位相反。当输入电压为阶跃信号时，考虑到信号源总存在内阻，在t=0时，输出电压仍为一个有限值。随着电容器C的充电，输出电压将逐渐地衰减，最后趋近于零。微分电路的应用十分广泛，在线性系统中，除了可作为微分运算外，在数字电路中，常用来作波形转换，例如将矩形波变换为尖顶脉冲波。二、 避雷器图（3）测量避雷器电导电流电路（1）避雷器的作用 避雷器是与电器设备并接的一种过电压保护设备。其作用是限制电器设备绝缘上的过电压，保护其绝缘免受损伤或击穿。 （2）避雷器的电路组成 如图（3）所示 （3）工作原理 变压器高压侧经整流硅堆输出的电压是半波整流电压，其正半周时，经电阻 R 对电容 C 充电。负半周时电容 C 经 R 放电，但由于 C 较大，电荷逸出很少。下一个正半周时，C 又通过 R充电，使两端的电压维持原来的数值，这样就保证避雷器两端的电压波动很小。三、 日光灯 图（4）日光灯电路日光灯其实是 RL 电路。镇流器是绕在铁芯上的线圈，自感系数很大；启动器由封在玻璃泡中的静触片和 U 形动触片组成，玻璃泡中充有氖气。两个触片间加上一定的电压时，氖气导电，发光、发热。动触片是用粘合在一起的双层金属片制成的，受热后两层金属膨胀不同，动触片稍稍伸开一些，和静触片接触。 启动器不再发光，这时双金属片冷却，动触片形状复原，两个触点重新分开。闭合开关后电压通过日光灯的灯丝加在启动器的两端，启动器如上所述发热触点接触冷却触点断开。在触点断开的瞬间，镇流器 L 中的电流急剧减小，产生很高的感应电动势。感应电动势和电源电压叠加起来加在灯管两端的灯丝上，把灯管点燃。实际使用的启动器中常有一个电容器并联在氖泡的两端，它能使两个触片在分离时不产生火花，以免烧坏触点，同时还能减轻对附近无线电设备的干扰。没有电容器时启动器也能工作。四、 整流滤波电路图（4）整流滤波电路滤波电路用于滤去整流输出电压中的文波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或者在整流电路输出端于负载间串联电感器L，以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。其中，如电路仅用到电容或电感一种动态元件时就为一阶滤波电路。其作用如图（4）整流电路中电容器C的作用：由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容器C在电源供给的电压升高时，能把部分能量储存起来，而当电源电压降低时，就把电场能量释放出来，使负载电压比较平滑，即电容C具有平波的作用;与负载串联的电感L，当电源供给的电流增加（由电源电压增加引起）时，它把能量存储起来，而当电流减小时，又把磁场能量释放出来，使负载电流比较平滑，即电感L也有平波作用。五、RC电路应用之音频“去加重”和“预加重” RC滤波器的应用实例“去加重”和“预加重”电路。在电视广播中，伴音采用调频方式传送。用调频方式传送音乐，其音质、音域都比调幅好得多，还具有较强的抗干扰能力。但采用调频方式存在着一定的问题，即调制信号的高频成分抗干扰能力比低频成分差，传输过程中高频成分的信噪比将变差。为解决这一问题，在发送调频信号时，将调制信号高频分量的振幅预先给予提高，称为“预加重”，这样可以加大频偏，提高其抗干扰能力。在接收端则需将解调后得到的音频信号的高频分量加以衰减，以恢复发送端原来的情况，这种做法称为“去加重”。只要电路参数选择得当，便可以取得良好效果，这一原理也常常应用于CD唱片的录制和回放过程中以提高信噪比。预加重功能可由RC高通滤波电路实现，它对高频信号衰减较小，而对低频信号衰减很大，即通高频，阻低频，相对而言，音频信号中的高频部分得到了提升。去加重电路为了将解调后的音频信号还原，必须对其高频部分进行衰减，所以去加重电路为低通滤波