RC滞后移相电路与RC超前移相电路原理及作图分析

RC电路可以用来对输入信号的相位进行移相，即改变输出信号与输入信号之间的相位差。根据电容元件的位置不同有RC滞后移相电路和RC超前移相电路两种。

在介绍RC移相电路工作原理之前，先要对电阻器、电容器上的电流相位和电压降相位之间的关系进行说明。

1.电流与电压之间相位关系

（1）电阻器上电流与电压之间的相位关系

电压和电流之间的相位是指电压变化时所引起的电流变化的情况。

当电压在增大时，电流也在同时增大，并始终同步变化，这说明电压和电流之间是同相位的，即相位差为0。

当电压增大时，电流减小，这说明它们之间是不同相的。电压与电流之间的相位差可以在0～360°范围内变化。不同的元器件上的电流与电压的相位差是不同的。

（2）电容器上电流与电压之间的相位关系

电容器上的电流和电压相位相差是电流超前电压90°，如图3-4所示。当电容器在外加电压的作用下，对电容进行充电，其电流为i_C。注意：只有对电容器充电之后，电容器内部有了电荷，电容器两端才有电压u_C，所以流过电容器的电流是超前电压的。

2.RC滞后移相电路

图3-5所示是RC滞后移相电路。电路中的u_i是输入信号电压，u_o是经这一移相电路后的输出信号电压，i是流过电阻R₁和电容C₁的电流。

为了方便分析RC滞后移相电路的工作原理，用画图分析的方法。具体画图步骤如下。

（1）画出流过电阻和电容的电流矢量i

如图3-6a所示，流过电阻和电容的电流矢量i，它是一条水平线，其长短表示电流的大小。

图3-4 电流与电压的相位关系

图3-5 RC滞后移相电路(www.xing528.com)

（2）画出电阻上的电压矢量

如图3-6b所示，由于电阻上的电压降u_R与电流i是同相位的，所以u_R也是一条水平线（与i矢量线之间无夹角，表示同相位）。

（3）画出电容上的电压矢量

如图3-6c所示，由于电容两端电压滞后于流过电容的电流90°，所以将电容两端的电压u_C画成与电流i垂直的线，且朝下（以i为基准，顺时针方向为相位滞后），该线的长短表示电容上电压的大小。

（4）画出平行四边形

从RC滞后移相电路中可以看出，输入信号电压u_i=u_R+u_C（这是矢量相加），先画出平行四边形，再画出输入信号电压u_i，如图3-6d所示。

图3-6 矢量图作图步骤

3.RC超前移相电路

图3-7所示是RC超前移相电路，这一电路与RC滞后移相电路相比，只是电路中电阻和电容的位置变换了，输出电压取自于电阻R₁。

根据上面介绍的矢量图画图步骤，画出矢量图后很容易看出，输出信号电压u_o超前于输入电压u_i一个角度，如图3-8所示。

具体的画图步骤是：①画出电流i；②画出电阻上电压降u_R；③画出电容上电压降u_C，并画出平行四边形；④画出输入电压u_i。

注意：RC超前移相电路的最大相移量小于90°。改变电路中的电阻或电容的大小，可以改变相移量。

图3-7 RC超前移相电路

图3-8 RC超前移相电路矢量图