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为什么三极管放大电路的输入端和输出端都要串联一个电容器？

电容,电压,节点为什么三极管放大电路的输入端和输出端都要串联一个电容器？

发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

问题补充： 耦合，去耦是什么意思？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

三极管放大电路的输入和输出端未必要串联电阻，OCL（Output CapacitorLess）放大器就不需要输出耦合电容。而用电容耦合的放大器通常称OTL（Output TransformerLess）放大器，即无变压器耦合输出。请参看图1

图1 OCL放大器与OTL放大器对比

PART1

从图1中可以看出，两者最大的区别除了电容耦合外，还有一点：一个是正负双电源供电，而一个是单电源供电。图中OCL放大器没有画出负反馈，通常设计负反馈，在输入为0时，输出点的电压是电源的中点。在双电源时，中点就是0V（正负电源的电压绝对值通常是相等的）；而单电源时，中点电压为Vcc/2，当然实际上通常会有几个mV的偏移，称为Output Offset.

对于扬声器等负载，是不允许被加载大的DC电压的，会损坏扬声器，因此在OTL电路需要有一个电容来隔离直流，而OCL则不需要。

所谓耦合，英文单词是：Coupling.意思指将两者联结起来，那么中间就是有媒介的。好比男女相亲，红娘牵线。在图1中的OTL电路中，如果A点和负载+端直接连接，那么两个节点实质上就变成一个节点了，而在电容耦合的情况下这两个节点就是两个不同的节点。

PART2

在模拟放大器中，单级放大往往很难兼顾各项指标。比如增益与输入输出阻抗、带宽、温度稳定性等等。为此往往需要设计多级放大器，比如典型的音频放大器如图2所示

图2 典型的三级结构音频放大器

图3 音频放大器设计参考书籍

上面图2截取自图3所示的书籍。在这样的级间直接耦合的放大器电路中，直流偏置点会受前后级的共同影响，因此在设计计算时要格外小心，并且增加了调试难度。因此有些电路中会使用电容来做级间耦合。

PART3

采用电容作为级间耦合的电路示例请看图4


图4 采用电容作为级间耦合的模拟放大器

上图中，C1和C5分别是输入和输出耦合电容，C3和C4是退耦电容（稍后介绍），C2就是级间耦合电容。在图中耦合电容用的是有极性的电解电容，那么问题来了，在两个节点间的电解电容极性如何放置？很简单，看电容两端直流偏置电压的高低。那么接下来我们来计算C2两端的直流偏置电压。

计算节点4的偏置电压：

计算节点4的偏置电压，首先要计算节点10的电压。粗略地一算，节点10的电压应为2V，减掉三极管Q1的基极-发射级二极管导通电压约0.6V，则Q1发射极电压约1.4V。发射极电压除以R5+R4，则三极管发射极偏置电流约为0.9mA。三极管的集电极偏置电流与发射极偏置电流几乎相等，这样R7上的压降约为4.6V。所以节点4的直流偏置电压约为7.4V。

计算节点2的偏置电压：

可调电阻R9为0时，节点2的电压达到最高值。此时，节点2电压约为4V。在可调电阻不为0时，则节点2电压更低。

因此，节点4的偏置电压高于节点2的偏置电压。因此图中C2的阳极连接节点4.

PART4

耦合电容容值的选取。耦合电容两端看出去，所有的电阻最后等效为一个与该电容并联的一个电阻，这个电阻与电容结合就会有一个RC时间常数，这个时间常数要最好>>输入信号周期。此时，你可以把电容想象成一个刚性的锯子。当你在用锯子锯木头时，你的手在做往复运动，而锯子的另一头也在做同样的往复运动，两个点的运动轨迹是一模一样的，唯一的差别是两者距离一个锯条的长度。如果把锯条的长度想象成电容上的直流偏置电压，且以手握锯子处为低电位处，那么就可以说通过锯条长度的电势差把手的运动不失真地传递到了高电位处的锯条的另一端。

在图4中，耦合电容C1就是将无偏置电压的交流信号“无失真地抬升”到了2V高电位处。

PART5

退耦电容。在图4中，将C2断开，将C3移除，则第一级的放大倍数应近似为R7/(R4+R5)，约为3.4，这样的增益似乎太小，如果将C2接上，则Q1集电极看出去的阻抗是R7还要并联上下一级的输入阻抗，这样电压增益就更小了。


那么为了使电路有较大的增益，可以减小发射极电阻，但又不影响偏置，于是利用电容在交流信号下随着频率上升阻抗减小的特性，可以用一个较大容量的电容来作为“短路线”。也就是在图4中，交流信号可以大部分流过C3回到地，而不需要通过电阻R4。这样在C2断开的情况下，第一级的电压增益可以近似地表示为A=R7/R5=10，比未使用退耦电容（或称旁路电容）时要大

回答于 2019-09-11 08:43:50

输入端串接一个带极性的电容是隔直流通交流（音频信号）。以免破坏三极管放大电路的正常工作。并联电阻是匹配输入阻抗。输出端电容叫隔离电容（也叫输出电容）容值与音质有关。也要匹配输出负载阻抗的。

回答于 2019-09-11 08:43:50

叫耦合电容，其目的是隔直流通交流，使前后级偏置电压不受影响，但也有用直耦放大的。