Пример RC-цепочка. Здесь выходной сигнал снимается с конденсатора. Схема может быть представлена как потенциометр,
составленный из последовательно включенных резистора и конденсатора с величинами их сопротивлений Z1=R1 и Z2 = 1/Cp.
В соответствии со схемой имеем:
Здесь T= R*C– постоянная времени RC -цепочки.
Выясним, как ведёт себя RC -цепочка, если на её вход подавать синусоидальное напряжение UВХ неизменной амплитуды, но разных частот ω. Составляющие Z1 и Z2 по-разному ведут себя при изменении частоты ω входного напряжения: активное сопротивление R остается неизменным, а ёмкостное Z2= с ростом частоты падает.
При малых частотах, когда ω =1/T, ёмкостное сопротивление конденсатора больше, чем активное сопротивление резистора. Так как свойства электрической цепи из двух последовательно включенных сопротивлений определяются в большей степени сопротивлением, имеющим большее значение, то в данном случае можно приближенно считать Z1+Z2= Z2,откуда следует, что свойства цепи мало изменятся, если вместо Z1 поставить закоротку и учитывать только Z2. Тогда падение напряжения на активном сопротивлении R не учитывается, все приложенное входное напряжение приходится на конденсатор C, поэтому
коэффициент усиления RC -цепочки как звена системы регулирования
Аппроксимированная ЛАЧХ RC -цепочки в этом диапазоне частот соответствует ЛАЧХ пропорционального звена и идет горизонтально. Здесь по мере увеличения частоты ω ёмкостное сопротивление конденсатора z2 уменьшается, ток в RC -цепочке увеличивается, падение напряжения на активном сопротивлении также увеличивается, но остается меньше, чем на конденсаторе C.
При частоте сопряжения ω = 1/T величина ёмкостного сопротивления конденсатора C снижается до величины сопротивления резистора R. При дальнейшем увеличении частоты, когда ω больше 1/T, ёмкостное сопротивление конденсатора C становится меньше, чем активное сопротивление резистора R
В этом диапазоне частот общее сопротивление цепи определяется в большей мере резистором R, поэтому величина амплитуды тока будет почти постоянной и определяться только амплитудой UВХ и величиной R, которые неизменны. А так как с ростом частоты ёмкостное сопротивление конденсатора уменьшается, то при неизменной амплитуде тока будет снижаться и падение напряжения на нём, чему соответствует наклонный участок
ЛАЧХ RC -цепочки на высоких частотах. На этом участке динамические свойства RC-цепочки оказываются ближе интегрирующему звену.
Переходная функция, при подаче скачка постоянного напряжения на вход RС -цепочки конденсатор можно в первый момент времени эквивалентировать закороткой, напряжение на нём равно нулю, а всё входное напряжение гасится на активном сопротивлении R. По мере заряда конденсатора C напряжение на нем растет, ток заряда снижается. В пределе, когда конденсатор зарядится полностью, UВЫХ = UВХ. График переходной функции приведён на рисунке.