基本RC分频网络电路及原理

最简洁的电子分频网络只采用电阻R和电容C两种元件即可组成。图1为一阶二分频网络及其特性示意图。


对于图1的一阶二分频RC网络．无论是高通滤波器还是低通滤波器的元件，均可用下式计算。


式中fc为高通或低通滤波器的截止频率即分频频率(Hz)．R的单位为kΩ，C的单位为uF。
一阶分频网络的衰减斜率不大，仅为6dB/oct(倍频程)。如果把一阶网络串联起来，可构成二阶、三阶……分频网络．其中尤以二阶网络最为常用。图2为二阶二分频网络。


显然，二阶分频网络的衰减斜率由一阶网络叠加而成，达到12dB/oct。不过，二阶网络并非一阶网络的简单串联，计算这种网络时．应注意以下两个问题：
1．后面的一阶网络是前面一阶网络的负载。如果把两个完全一样的一阶网络直接串联起来，就会产生相互干扰。为了避免这种影响，后面的一阶网络的阻抗应尽量高一些。一般可取为前者的5～10倍。
具体一点说，对于高通滤波器(见图2)，后级的R值应取为前级Rh的5～10倍。与此同时后级的C值则按相应在比例减小，即取前级C值的1/5～1/10。同理，对低通滤波器，后级的R值取前级RL值的5～10倍，C值则取前级C值的1/5～1/10。计算公式fc=159/RC则不变。
2．由于二阶网络为一阶网络串联而成。一阶网络的衰减斜率为-6dB/oct，即在fc处衰减-3dB(图3a)。于是两个一阶网络串联后，在fc处的衰减幅度将达-6dB(图3b)，从而使分频点fc处的合成频响出现下凹。为了避免出现这种现象，由图3b可知，低通滤波器的截止频率(-3dB点)fc应适当提高，而高通滤波器的截止频率(-3dB点)fh应适当降低。如果分频网络的分频点取为fc，那么可取fL=1.5fc，fh=fc/1.5。这样大致上可保证在分频点fc处衰减幅度仍为-3dB左右，而综合频响比较平直无下凹现象。


最后，无论是图1还是图2的分频网络，实际使用时总要受到前、后级其他电路的并联作用的影响，从而使得分频特性发生偏移。通常都必须在分频网络前、后各加一级缓冲放大器与其他电路隔离。常用的缓冲放大器是阴极跟随器。
计算示例
下面以二阶二分频网络的实际例子来加以说明
二阶二分频网络的分频点设为fc=800Hz，求分频网络的R、C值。
计算高、低通滤波器时，它们的截止频率不是fc。对高通滤波器应取fh=fc/1.5=800/1.5=533(Hz)；对低通滤波器应取fL=1.5x800=1200(Hz)。如果电容仍取C=0.01uF，则高通滤波器的Rh为


低通滤波器的RL为


以上是二阶分频网络中前面一阶网络R、C值(图5)。


计算后面的一阶RC网络时，R值一般比它前面网络中的R值大(5～10)倍，电容值则小(1/5～1/10)。本例按10倍和1/10计算。后级的R'值对高通滤波器和低通滤波器分别为R'h和R'L：
R'h= 29.8×10=298(kΩ)
R'L= 13.3×10=132(kΩ)
后级的C'值为：
C'=0.01/10=0.001(uF)
计算的全部结果示于图4中。