输入信号耦合的放大电路工作原理分析

输入信号耦合的放大电路工作原理分析

模拟电路的精髓在于两个字：放大

在学习放大电路时，我们最先接触的就是阻容耦合放大电路。

先说一下电容在任何电路都有的作用：

隔直通交

隔直通交

隔直通交

也就是隔离直流，通交流。

可以看到电路中的C1和C2作为隔直电容就是起到了隔直通交的作用。

C1 除了作为隔直电容还起到了输入耦合的作用，同时是一个耦合电容。Ui为交流电流电，可以顺利通过电容C1，也就是把信号耦合到了晶体管基极（B极）；与此同时C1隔断了由直流电源通过Rb到达晶体管基极的直流电偏置。C1负责在不影响晶体管静态工作点的情况下，将输入信号耦合到放大电路中。

电路工作原理如下：

在输入信号为 0 的静态，C1 内含大量的电荷，使其具有与 UBEQ完全相等的电压，在输入信号开始变化时，由于电容 C1容值很大，且输入端存在一定的阻值，使其充放电时间常数很大，输入信号对它的快速充电或者放电，都不足以改变 C1 两端的电压，即 C1 两端电压为恒定值。因此，输入信号变正时，C1 左侧电位上升，会导致 C1 右侧电位跟着上升，uBE 也就上升，iB 变大，输入信号就被成功引入到了晶体管的基极。反之，输入信号变负，uBE 就下降，iB 变小。可以看出，在输入信号频率较高时，C1 起到了一个将电容左侧电位变化传递到电容右侧的作用。很妙吧，这种方法就叫阻容耦合。

它也有缺点，当输入信号为一个直流量，比如体重信号，这个电路就完全失效了，电容 C1起到的隔直作用，把输入直流量完全阻断在放大电路之外，耦合没有成功。

同样的，在输出端也需要这样的耦合，靠电容 C2 配合负载电阻 RL 实现。经此耦合后，图中喇叭上的信号只保留了较高频率的交流信号，而阻隔了低频或者直流信号。

下面我们从图中分析一下它的工作过程：

由于提供了静态工作点，所以晶体管一直处于放大区。

关于晶体管的工作状态可以看一下博文：

模拟电路——晶体管基础

图1和图2通过电容的耦合，形成了图3的uBE电位;uBE变化使得电流iB的变化。晶体管基极电流 iB 如图 5 所示。在放大区工作时iB 被放大 β 倍，形成 iC如图 6所示。注意，uo点对地电压等于 Ec减去Rc上的压降，而 RC上的压降正比于 iC，如子图 7 所示。最终得到输出电压波形如子图 8 所示。

由此得出输出端uo计算公式如下：

除了用 C1 和输入电阻实现的阻容耦合方式，还有什么方法可以实现直流、交流信号都能顺利耦合？其实除阻容耦合之外，还有直接耦合、变压器耦合等，常用于模拟信号的耦合。在负反馈电路配合下，光电耦合也可用于模拟信号。