電子部品全体は、アクティブ部品と受動部品の2つの大きなカテゴリに分類できます。受動部品には、抵抗（R）、コンデンサ（C）、インダクタ（L）が含まれます。これらは電子回路で最も使用されている3つのコンポーネントであり、ほとんどすべてのアプリケーション回路で使用されています。これらの3つのコンポーネントをさまざまな組み合わせで組み合わせることで、RC、RL、RLC回路が形成され、フィルタリング回路、チューブライトチョーク、マルチバイブレーターなどの多くのアプリケーションがあります。このチュートリアルでは、これらの回路の基本、背後にある理論について学習します。それらと私たちの回路でそれらを使用する方法。
主なトピックに入る前に、R、L、Cが回路で何をするかを理解しましょう。
抵抗器：抵抗器は文字「R」で示されます。抵抗器は、主に熱の形でエネルギーを放散する要素です。それを流れる電流の固定値に対して固定されたままの電圧降下があります。
コンデンサ：コンデンサは文字「C」で示されます。コンデンサは、エネルギーを電界の形で（一時的に）蓄積する要素です。コンデンサは電圧の変化に抵抗します。コンデンサには多くの種類があり、そのうちセラミックコンデンサと電解コンデンサが主に使用されています。それらは一方向に充電し、反対方向に放電します
インダクタ： インダクタは文字「L」で示されます。インダクタもコンデンサに似ており、エネルギーも蓄えますが、磁場の形で蓄えられます。インダクタは電流の変化に抵抗します。インダクタは通常コイル巻きワイヤであり、前の2つのコンポーネントと比較してほとんど使用されません。
これらの抵抗、コンデンサ、インダクタを組み合わせると、RC、RL、RLC回路のような回路を形成できます。これらの回路は、すでに述べたように、多くのACアプリケーションで役立つ時間と周波数に依存する応答を示します。A RC / RL / RLC回路は、として使用することができ、フィルタ、発振器、我々はこのチュートリアルでは、これらの基本的な動作を学びますので、より多くのこのチュートリアルのすべての側面をカバーすることはできません。
RC / RLおよびRLC回路の基本原理：
各トピックを始める前に、抵抗器、コンデンサー、インダクターが電子回路でどのように動作するかを理解しましょう。理解するために、電源（5V）と直列のコンデンサと抵抗で構成される単純な回路を考えてみましょう。この場合、電源がRCペアに接続されていると、抵抗（Vr）の両端の電圧は最大値まで増加し、コンデンサ（Vc）の両端の電圧はゼロのままです。その後、コンデンサはゆっくりと充電を開始します。抵抗の両端の電圧は減少し、コンデンサの両端の電圧は、抵抗の電圧（Vr）がゼロに達し、コンデンサの電圧（Vc）が最大値に達するまで増加します。回路と波形は下のGIFで見ることができます
上の画像の波形を分析して、回路で実際に何が起こっているのかを理解しましょう。下の画像によく示されている波形を示します。
スイッチをオンにすると、抵抗の両端の電圧（赤い波）が最大に達し、コンデンサの両端の電圧（青い波）はゼロのままになります。その後、コンデンサが充電され、Vrがゼロになり、Vcが最大になります。同様に、スイッチがオフになると、コンデンサが放電するため、抵抗の両端に負の電圧が現れ、コンデンサが放電すると、上記のようにコンデンサと抵抗の両方の電圧がゼロになります。
インダクタについても同じことが視覚化できます。コンデンサをインダクタに置き換えると、波形がミラーリングされます。つまり、スイッチをオンにすると、抵抗の両端の電圧（Vr）がゼロになります。これは、電圧全体がインダクタの両端に現れるためです（V1）。インダクタが（Vl）の両端の電圧を充電すると、ゼロに達し、抵抗の両端の電圧（Vr）が最大電圧に達します。
RC回路：
RC回路（抵抗コンデンサ回路は）キャパシタと電圧または電流源に直列または並列に接続された抵抗からなります。これらのタイプの回路は、フィルタリングアプリケーションで最も一般的に使用されるため、RCフィルタまたはRCネットワークとも呼ばれます。RC回路を使用して、ローパス、ハイパス、バンドパスフィルターなどの粗いフィルターを作成できます。一次のRC回路は、 1個の抵抗と1個のコンデンサで構成されますと、私たちは、このチュートリアルでは同じことを分析します
RC回路を理解するために、プロテウス上に基本回路を作成し、スコープ全体に負荷を接続して、その動作を分析しましょう。回路と波形を以下に示します。
既知の抵抗1kオームの負荷（電球）を470uFのコンデンサと直列に接続してRC回路を形成しました。回路は12Vバッテリーで駆動され、スイッチを使用して回路を開閉します。波形はロードバルブ全体で測定され、上の画像に黄色で示されています。
最初にスイッチが開いているとき、最大電圧（12V）が抵抗性電球負荷（Vr）の両端に現れ、コンデンサの両端の電圧はゼロになります。スイッチを閉じると、抵抗の両端の電圧がゼロに低下し、コンデンサが充電されると、グラフに示すように電圧が最大に戻ります。
コンデンサが充電されるのにかかる時間は、式T =5Ƭで与えられます。ここで、「Ƭ」はtou（時定数）を表します。
コンデンサが回路内で充電されるのにかかる時間を計算してみましょう。
Ƭ= RC =（1000 *（470 * 10 ^ -6）） = 0.47秒 T =5Ƭ =（5 * 0.47） T = 2.35秒。
コンデンサの充電にかかる時間は2.35秒と計算しましたが、上のグラフからも同じことが確認できます。Vrが0Vから12Vに達するのにかかる時間は、コンデンサが0Vから最大電圧まで充電するのにかかる時間と同じです。グラフは、下の画像のカーソルを使用して示されています。
同様に、次の式を使用して、任意の時点でのコンデンサ両端の電圧と任意の時点でのコンデンサを流れる電流を計算することもできます。
V（t）= V B（1 – e -t / RC） I（t）= I o（1 – e -t / RC）
ここで、V Bはバッテリ電圧、Ioは回路の出力電流です。tの値は、コンデンサの電圧または電流値を計算する必要がある時間（秒単位）です。
RL回路：
RL回路（抵抗、インダクタ回路は）再び直列または並列に接続されたインダクタと抵抗からなります。直列RL回路は電圧源によって駆動され、並列RL回路は電流源によって駆動されます。RL回路は一般的にパッシブフィルターとして使用されます。インダクターとコンデンサーが1つしかない1次RL回路 を以下に示します。
同様に、RL回路では、コンデンサをインダクタに置き換える必要があります。電球は純粋な抵抗性負荷として機能すると想定されており、電球の抵抗は100オームの既知の値に設定されています。
回路が開いているとき、抵抗性負荷の両端の電圧は最大になり、スイッチが閉じているとき、バッテリーからの電圧はインダクターと抵抗性負荷の間で共有されます。インダクタは急速に充電されるため、抵抗性負荷Rによって突然の電圧降下が発生します。
インダクタが充電されるまでにかかる時間は、式T =5Ƭを使用して計算できます。ここで、「Ƭ」はtou（時定数）を表します。
インダクタが回路で充電されるのにかかる時間を計算してみましょう。ここでは、値1mHのインダクタと値100オームの抵抗を使用しました。
Ƭ= L / R =（1 * 10 ^ -3）/（100） = 10 ^ -5秒 T =5Ƭ =（5 * 10 ^ -5） = 50 * 10 ^ -6 T = 50u秒。
同様に、次の式を使用して、任意の時点でのインダクタの両端の電圧と任意の時点でのインダクタを流れる電流を計算することもできます。
V（t）= V B（1 – e -tR / L） I（t）= I o（1 – e -tR / L）
ここで、V Bはバッテリ電圧、Ioは回路の出力電流です。tの値は、インダクタの電圧または電流値を計算する必要がある時間（秒単位）です。
RLC回路：
A RLC回路名前が示すように、抵抗、コンデンサ及びインダクタで構成されます接続直列または並列。この回路は、ラジオ受信機やテレビで非常に一般的に使用されている発振器回路を形成します。また、アナログアプリケーションのダンパー回路としても非常に一般的に使用されています。一次RLC回路の共振特性を以下に説明します
RLC回路は、直列共振回路、発振回路や同調回路と呼ばれています。これらの回路には、下の画像に示すように、共振周波数信号を提供する機能があります。
ここでは、100uのコンデンサC1と10mHのインダクタL1がスイッチを介してスズ直列に接続されています。CとLを接続しているワイヤにはある程度の内部抵抗があるため、ワイヤによってわずかな抵抗が存在すると想定されます。
最初に、スイッチ2を開いたままにし、スイッチ1を閉じて、バッテリーソース（9V）からコンデンサーを充電します。次に、コンデンサが充電されると、スイッチ1が開き、次にスイッチ2が閉じます。
スイッチが閉じるとすぐに、コンデンサに蓄積された電荷がインダクタに向かって移動し、充電されます。コンデンサが完全に放電されると、インダクタはコンデンサへの放電を開始します。このようにして、インダクタとコンデンサの間を行き来する電荷が流れます。ただし、このプロセス中に電荷がいくらか失われるため、上のグラフに示すように、総電荷はゼロに達するまで徐々に減少します。
アプリケーション：
抵抗器、インダクター、コンデンサーは通常の単純なコンポーネントですが、それらを組み合わせてRC / RLやRLC回路などの回路を形成すると、複雑な動作を示すため、幅広いアプリケーションに適しています。それらのいくつかは以下にリストされています
- 通信システム
- 信号処理
- 電圧/電流倍率
- 電波送信機
- RFアンプ
- 共振LC回路
- 可変チューニング回路
- 発振器回路
- フィルタリング回路