一阶电路在实践中的应用

一阶电路在实践中的运用1第1页一阶电路在实践中的应用学校：姓名：学号：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：RC电路比例器延时器积分器Applicationofafirst-ordercircuitinpractice.Abstract:afirst-ordercircuitisacircuitcontainingonlyonekindofdynamicelements,intheactualapplicationconsistsofRCcircuitandRLcircuit,whichiswidelyusedinelectronicdevices.Itconsistsofaproportioner,delay,differentialandintegralcalculus.Andinthedaylightlamp,gotverygoodapplicationoflightningarresterandtherectifierfiltercircuit.Keywords:RCcircuitproportionerdelayintegrator在一个电路简化后（如电阻的串并联，电容的串并联，电感的串并联化为一个元件），只含有一个电容或电感元件（电阻无所谓）的电路叫一阶电路。一阶电路的零状态响应：动态元件初始能量为零，由t0电路中外加输入激励（电源）作用所产生的响应；RL电路的零输入响：一阶电路的零输入响应是由储能元件的初值引起的响应,都是由初始值衰减为零的指数衰减函数；一阶电路的全响应：电路的初始状态不为零，同时又有外加激励源作用时电路中产生的响应。一阶电路在电子器件中有着广泛的应用，可以说是无处不在，比如：比例器，延时器积分微分器等等，都应用了一阶电路。实际动态电路中，由于开关的接通和断开，线路的短接或是开断，元件参数值的改变等等，都将会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的，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了。一、日光灯日光灯其实是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，玻璃泡中有氖气。两个触片间加上一定电压时，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，一阶电路在实践中的运用2第2页动触片稍稍伸开一些，和静触片接触。启动器不再发光，这时双金属动触片形状恢复，两触点重新分开。二、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:VidtRCVo1上式表明，输出电压Vo为输入电压Vi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Vi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Vo与时间t成近似线性关系，因此tVitRCViVo式中RC为积分时间常数。当t时，-Vo=Vi。当t，Vo增大，直到-Vo=+Vom，即运放输出电压的最大值Vom受直流电源电压的限制，致使运放进入饱和状态，Vo保持不变，而停止积分。三、延时器延迟效果机是效果机得一种，它主要创作时间间隔大于50ms的反射声效果，也就是各种环境下的回声效果。改变反射声频谱等于改变反射环境，改变延迟时间间隔等于改变反射空间的大小，它在影视声音创作上起着重要作用，是录音师常用的设备。延迟效果机创作的效果可分为两大类，一类是长延迟效果，这是主要的效果，另一类是短延迟效果，这是次要的效果。一阶电路在实践中的运用3第3页输入的声音信号先经过高切电路按12dB/每倍频程，切去10KHZ以上的频率成分，模仿反射声中高频成分丢失，使反射声模糊。叠加器用于产生回声串，数字延迟电路用于反射空间大小的调节，一方面送入混合器与直达声混合，另一方面引入负反馈支路，通过反馈量调节和级性变化，改变回声层次。反馈支路上的高切电路，能切去6KHZ以上的频率成分，切除斜率为6dB/每倍频程。信号送入叠加器，并经过数字延迟电路后送入混合器，另一方面又进入负反馈支路，如此形成回声串，在混合器里与直达声混合，于是从混合器输出的便是带有回声效果的原声。为了模仿各种环境下的回声，在回声串里加入甚低频调制，通过调制深度、调制波形、调制率的改变，产生出不同环境下的回声。为了反映复杂环境里的回声，对延迟时间作扫描处理，使延迟时间有一定的起伏变化。四、比例器电压比较器简称比较器，其基本功能是对两个输入电压进行比较，并根据比较结果输出高电平或低电平电压，据此来判断输入信号的大小和极性。电压比较器常用于自动控制、波形产生与变换，模数转换以及越限报警等许多场合。电压比较器通常由集成运放构成，与普通运放电路不同的是，比较器中的集成运放大多处于开环或正反馈的状态。只要在两个输入端加一个很小的信号，运放就会进入非线性区，属于集成运放的非线性应用范围。在分析比较器时，虚断路原则仍成立，虚短及虚地等概念仅在判断临界情况时才适应。电压比较器可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)：当”+”输入端电压高于”－”输入端时，电压比较器输出为高电平；当”+”输入端电压低于”－”输入端时，电压比较器输出为低电平；可工作在线性工作区和非线性工作区。工作在线性工作区时特点是虚短，虚断；工作在非线性工作区时特点是跳变，虚断；由于比较器的输出只有低一阶电路在实践中的运用4第4页电平和高电平两种状态，所以其中的集成运放常工作在非线性区。从电路结构上看，运放常处于开环状态，又是为了使比较器输出状态的转换更加快速，以提高响应速度，一般在电路中接入正反馈。五、RC滤波器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电路，时间常数应与预加重电路相同。参考文献：王蔼苏中义陈洪亮李丹《基本电路理论》上海科学技术文献出版社姚世通杨洋胡宇翔.《一阶电路的应用、危害及预防措施》康华光.《电子技术基础（模拟部分）》.(488)