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MC1-1156-在下面的三极管放大电路中,Cb 的常用名称和作用是

MC1-1156 考共射放大电路里的输入耦合电容:Cb 串在信号源与三极管基极之间,让交流信号进入放大器、把基极的直流偏置挡在外侧。文章讲清耦合电容为什么必须有、容抗随频率与容量变化的取值尺度,并逐项对比输出耦合、发射极旁路与所谓负反馈电容三种说法错在哪里。

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【题目编号】MC1-1156

【题目】在下面的三极管放大电路中,Cb 的常用名称和作用是:

MC1-1156 题图:三极管放大电路(含 Rc/Re/Rb1/Cb/Ce/Cc 标注)

【答案】A

[A]输入耦合(或隔直流)电容;使输入交流信号进入放大器但隔断直流分量

[B]输出耦合(或隔直流)电容;使输出交流信号顺利输出但隔断直流分量

[C]旁路电容;使发射极交流信号顺利通过,避免在 Re 造成压降,形成负反馈

[D]负反馈电容;提供负反馈,减少信号失真

考点速览

本题给的是一级共射(common emitter)三极管放大电路,问电容 Cb 的常用名称和作用。看到 Cb 一端接信号输入端、一端接三极管基极,串在信号必经之路上,就该判定它是输入耦合电容(input coupling capacitor),工程上又叫隔直流电容(DC blocking capacitor)。四个选项把四种说法摆在一起,考的就是认图和命名。同一张电路图会分别问三个电容,答案不靠背,靠看清电容挂在哪一段通路上。

放大电路里为什么非要串一个电容

三极管能当放大器用,前提是先建立稳定的静态工作点(quiescent operating point)。基极由偏置电阻分压给出一个直流电位,发射结正偏、集电结反偏,集电极电流落在转移特性曲线线性段的中部,管子才能把小交流信号线性放大。这个直流电位一旦被外来电路改动,工作点就会移动,输出波形随之出现削顶或者截止失真。

麻烦在于信号源的输出端通常并不带直流电位。把信号源直接并在基极偏置电阻上,等于给基极加了一条到地的直流通路,分压比被改掉,工作点立刻跑偏。输入耦合电容解决的正是这个矛盾:它让交流信号通过,同时把基极的直流电位挡住,让偏置网络不受信号源影响,信号源也不被基极的直流电位拉偏。这就是「耦合」与「隔直流」两个名字的由来,说的是同一件事的两面。

从容抗看容量怎么选

电容的容抗(capacitive reactance)写成 Xc = 1/(2πfC),与频率和容量都成反比。直流可以看作频率为零,容抗趋于无穷,电容等于断路,所谓隔直流在数学上就是容抗无穷大这一条。对交流信号,容抗随频率升高而下降,频率升高十倍,容抗降到十分之一。

选 Cb 的原则,是让它在这一级最低工作频率上的容抗远小于放大器的输入阻抗。放大器的输入阻抗大致是偏置电阻与三极管输入电阻并联的结果,常见量级是几千欧。假定最低工作频率按音频下限三百赫兹考虑,容量取一微法,容抗约五百三十欧,已有可观的分压损失;换十微法,容抗降到约五十三欧,衰减小到可以忽略。音频电路的耦合电容因此常用一微法到十微法;射频通路里的耦合电容只要几十到几百皮法,原因是频率高出许多个量级,同样小的容抗只需小得多的容量。

逐项辨析

选项 A 正确。Cb 串在信号源与基极之间,交流信号经它进入放大器,基极的直流偏置被它隔在一侧,名称与作用都对得上。

选项 B 错误。输出耦合电容是图中 Cc 的位置。Cc 一端接集电极,一端接负载或下一级的输入,作用是把集电极上的交流输出送出去,同时挡住集电极的直流电位,不让直流电流灌进负载。把 Cb 说成输出耦合,等于把输入侧和输出侧的元件张冠李戴。区分的判据只有一条:电容哪一端朝着信号来的方向,它就是输入耦合;朝着信号去的方向,它就是输出耦合。

选项 C 错误。旁路电容站在 Ce 的位置上。Ce 并接在发射极电阻 Re 两端,为发射极电流中的交流分量提供一条对地的低阻通路,使发射极在交流上近似接地,既保留 Re 的直流稳定作用,又去掉它带来的交流负反馈。旁路电容必然有一端接交流地,而 Cb 串在通路里,信号必须穿过它,接法上就对不上。

选项 D 错误。题库和元件手册里都没有「负反馈电容」这一标准名称。负反馈是一种电路功能,靠电阻网络的取值关系实现,电容本身提供不了负反馈。更要紧的是方向讲反了:给这一级带来交流负反馈的是未被旁路的 Re,Ce 加上去反而削弱了它、提高了交流增益。把一个削弱负反馈的元件叫负反馈电容,说不通。

易混淆点:耦合、旁路、去耦

三个名字容易混,判据其实很干脆。串在信号通路上的叫耦合电容,按位置分输入耦合和输出耦合;并联在发射极电阻两端、给交流找一条对地近路的叫旁路电容;接在电源正极与地之间、把电源引线上串进来的交流干扰就地旁路掉的叫去耦电容(decoupling capacitor),也叫退耦电容。三者的共同点是都能通过交流、挡住直流,区别只在挂在电路的什么位置、为哪一路电流服务。

还有一点常被误读:隔直流不等于滤掉低频信号。耦合电容对低频确实衰减更大,但它的目标只是让直流过不去,工作频段内的信号应尽量无损通过;容抗在低端已与输入阻抗可比,那是容量偏小、设计不当,不是耦合电容的本意。电解电容作耦合还要留意极性,正极朝直流电位高的基极一侧。

应试要点

看位置定名称:串在输入侧是输入耦合电容,串在输出侧是输出耦合电容,并在发射极电阻两端是旁路电容,接在电源与地之间是去耦电容。三种电容都通交流、隔直流,所以「隔直流」这句话不能用来区分它们,只能用来排除过流保护这类与信号通道无关的选项。音频耦合电容的常用量级是一微法到十微法,射频耦合是几十到几百皮法;直流分析把耦合电容当开路,交流分析在工作频段内当短路。

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