輸入信號(hào)耦合的放大電路工作原理分析

模擬電路的精髓在于兩個(gè)字：放大

在學(xué)習(xí)放大電路時(shí)，我們最先接觸的就是阻容耦合放大電路。

先說一下電容在任何電路都有的作用：

隔直通交

隔直通交

隔直通交

也就是隔離直流，通交流。

可以看到電路中的C1和C2作為隔直電容就是起到了隔直通交的作用。

C1 除了作為隔直電容還起到了輸入耦合的作用，同時(shí)是一個(gè)耦合電容。Ui為交流電流電，可以順利通過電容C1，也就是把信號(hào)耦合到了晶體管基極（B極）；與此同時(shí)C1隔斷了由直流電源通過Rb到達(dá)晶體管基極的直流電偏置。C1負(fù)責(zé)在不影響晶體管靜態(tài)工作點(diǎn)的情況下，將輸入信號(hào)耦合到放大電路中。

電路工作原理如下：

在輸入信號(hào)為 0 的靜態(tài)，C1 內(nèi)含大量的電荷，使其具有與 UBEQ完全相等的電壓，在輸入信號(hào)開始變化時(shí)，由于電容 C1容值很大，且輸入端存在一定的阻值，使其充放電時(shí)間常數(shù)很大，輸入信號(hào)對(duì)它的快速充電或者放電，都不足以改變 C1 兩端的電壓，即 C1 兩端電壓為恒定值。因此，輸入信號(hào)變正時(shí)，C1 左側(cè)電位上升，會(huì)導(dǎo)致 C1 右側(cè)電位跟著上升，uBE 也就上升，iB 變大，輸入信號(hào)就被成功引入到了晶體管的基極。反之，輸入信號(hào)變負(fù)，uBE 就下降，iB 變小。可以看出，在輸入信號(hào)頻率較高時(shí)，C1 起到了一個(gè)將電容左側(cè)電位變化傳遞到電容右側(cè)的作用。很妙吧，這種方法就叫阻容耦合。

它也有缺點(diǎn)，當(dāng)輸入信號(hào)為一個(gè)直流量，比如體重信號(hào)，這個(gè)電路就完全失效了，電容 C1起到的隔直作用，把輸入直流量完全阻斷在放大電路之外，耦合沒有成功。

同樣的，在輸出端也需要這樣的耦合，靠電容 C2 配合負(fù)載電阻 RL 實(shí)現(xiàn)。經(jīng)此耦合后，圖中喇叭上的信號(hào)只保留了較高頻率的交流信號(hào)，而阻隔了低頻或者直流信號(hào)。

下面我們從圖中分析一下它的工作過程：

由于提供了靜態(tài)工作點(diǎn)，所以晶體管一直處于放大區(qū)。

關(guān)于晶體管的工作狀態(tài)可以看一下博文：

模擬電路——晶體管基礎(chǔ)

圖1和圖2通過電容的耦合，形成了圖3的uBE電位;uBE變化使得電流iB的變化。晶體管基極電流 iB 如圖 5 所示。在放大區(qū)工作時(shí)iB 被放大 β 倍，形成 iC如圖 6所示。注意，uo點(diǎn)對(duì)地電壓等于 Ec減去Rc上的壓降，而 RC上的壓降正比于 iC，如子圖 7 所示。最終得到輸出電壓波形如子圖 8 所示。

由此得出輸出端uo計(jì)算公式如下：

除了用 C1 和輸入電阻實(shí)現(xiàn)的阻容耦合方式，還有什么方法可以實(shí)現(xiàn)直流、交流信號(hào)都能順利耦合？其實(shí)除阻容耦合之外，還有直接耦合、變壓器耦合等，常用于模擬信號(hào)的耦合。在負(fù)反饋電路配合下，光電耦合也可用于模擬信號(hào)。