書本里一翻,全是「電容本身電壓與電容本身電流相位差90度」,但更重要的是,我想知道信號進來到出去,這個過程中信號的相位有沒有變化?我知道信號幅度會下降,那麼相位呢?書上好像沒有說。。


「電容本身電壓與電容本身電流相位差90度」是電容這個元件的VCR關係。

因為:

電容元件的VCR關係

要按照你說的,畫個電路:

電路模型

輸出端的阻抗設一下,輸出電壓為Uo,求一下方程,所以輸出信號的幅值和相位不僅僅與串聯的R,C的值有關,也與所接的負載有關。如果按照你說後級開路,那就是Rx X趨向於無窮,輸出信號和輸入信號一樣。

用Multisim模擬一下,符合結果


這個問題我之前也想過很久,簡單說:看容量。

假如電容容量很大,以至於信號通過(也就是充放電)過程中電容兩端電壓幾乎不變,那信號通過幾乎沒有相移,這時候電容看成短路就可以(書上說耦合電容在交流通路裡面看成短路的前提假設就是電容足夠大)。假如電容容量很小,使得信號的絕大部分都降在電容上,那這時候相移幾乎就是90度,書里講電容VCR的時候就是這種情況------直接給電容接上正弦電壓,電容兩端的電壓跟著輸入電壓變化。在這兩個極端之間,如果電容有壓降但不是全部,那相移在0~90度之間。

你可以把後面電路看成一個電阻(假如是阻性的話),電容跟電阻串聯,這時候根據他們的阻抗就可以算出各自的分壓和相移了。另外,由於電容的容抗隨著頻率變化,所以不同頻率信號的相移和後面電路的分壓是不一樣的。

對於這個問題可能關鍵就在於意識到耦合電容默認容量足夠大,從而信號不會降在上面;而講電容VCR的時候是直接把信號(正弦電壓)加在上面的。

存在相位差的本質是由電容的物理性質決定的。電路中,電壓產生電流,電流經過時間積累才能在電容上蓄上電荷,進而產生電壓,電容上的電壓總比輸入的電壓要慢一拍,也就是相位差。


變化肯定是有

但是你說的 信號變化

會分成電壓信號變化和電流信號變化

提到相位,即為交流信號。如若信號是正弦信號的話,可以用穩態等效電路來計算,電容的大小等效為1/(jwc),其中,1/j = -j 物理意義即阻抗角為-90度,1/wc 為阻值變化,通過拉普拉斯變換,可以準確的判斷出其各個元件上的電壓,電流。電流為U*jwc,因此電流超前電壓90度

若非正弦信號,則可分解為正弦

拉普拉斯變換是分析交流電路的一個較基礎的變換方法,可以用來分析大部分正弦穩態電路,如若不懂可以參考相關教材


我覺得你可能是把信息和電路物理量混在一起了。有相位差,說明你關心的是周期穩態。兩端的周期電壓本身不存在穿過(集中參數)電容電阻的問題,就是兩個點的電壓。它們攜帶的信息,所謂信號,可以認為穿過了元件,而物理上真正反應這個信息傳遞過程的,是電磁暫態的波過程(就不存在集中參數電容電阻了),但這個波過程導致的信息延遲,和兩端穩態周期電壓的相位差,完全是兩回事。相位差是電路定理和元件特性決定的,是和運行狀態相關的,電路解出來是怎樣就是怎樣,不存在固定的相位差。而那個波過程和建立穩態導致的通信延遲,則可以認為是固定的。
可以說信號經過一段距離傳輸後相位是要變的,信號的速度是一定的。如果信道是個線性相位,拋卻幅度失真,那麼你的信號不會失真,只是有個時延,否則信號失真。
建議研究一下自控,經過rc和經過cr是不一樣的,一個滯後,一個超前
czlbj回答的很好了。我補充兩點:1、說信號(電壓)一定得有參考地,說電流一定得有迴路。問題里只說了經過RC串聯電路,怎麼接地的沒有表達清楚。2、電容就是電荷的聚集,在電容兩端沒有電壓時,可以認為沒有電荷的聚集,在外部施加信號電壓時,正負電荷逐漸分別聚集在電容兩端,表現為充電電流流過,這就是充電過程。但隨著電荷的聚集,會越來越排斥同類過來,電流會越來越小。這就表現為在電壓為零時,電流最大,在電壓最大時,電流為零。倆波形不同步,但波形一樣,所謂的相位差。
變化肯定是要變化的,這種變化會影響到你的設計嗎?

通過容性及感性器件之後,相位會發生延時,延時的程度與信號的頻率及濾波器的截止頻率相關。波特圖是比較好的表述方式。


推薦閱讀:
相关文章