【题目编号】MC1-1157
【题目】在下面的三极管放大电路中,Ce 的常用名称和作用是:
【答案】A
[A]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
[B]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
[C]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
[D]负反馈电容;提供负反馈,减少信号失真
考点速览
同一张共射放大电路图,这道问的是 Ce。Ce 并接在发射极电阻 Re 两端,一端接发射极、一端接交流地,是发射极旁路电容(emitter bypass capacitor)。题库给的标准说法是:让发射极的交流信号顺利通过,避免它在 Re 上产生压降而形成负反馈。另外三个选项分别指向输入耦合电容、输出耦合电容和所谓的负反馈电容,都不对。这道题真正的考点是同一个电阻在直流与交流两条路上的两种身份。
发射极电阻的两副面孔
发射极电阻 Re 在本电路里承担两个互相矛盾的角色。直流上它是稳定工作点的功臣:温度升高使集电极电流有增大的趋势,发射极电流随之增大,Re 上的直流压降升高,抬高了发射极电位,发射结的正偏电压随之减小,把电流拉回来,这是直流负反馈带来的工作点稳定。Re 取值越大,这种稳定作用越强。
交流上 Re 却成了绊脚石。发射极电流里的交流分量同样要流过 Re,在它两端产生一个交流压降,这个压降串联地加在发射结回路里,方向使发射结得到的有效激励减小,增益被压低。这种因发射极电阻未被旁路而出现的交流负反馈,工程上叫发射极退化(emitter degeneration)。它换来的是线性度提高、输入阻抗增大、增益对管子参数不那么敏感,代价是电压增益大致降到集电极电阻与发射极电阻之比,一级放大往往只剩几倍到十几倍。
Ce 怎么把交流增益要回来
要同时保住 Re 的直流稳定作用与交流上的高增益,办法是给交流电流另开一条路:在 Re 两端并联 Ce。交流频率高,Ce 呈现的容抗很小;直流下容抗无穷大,Re 仍是唯一通路,直流负反馈照旧。同一个电阻于是在直流和交流里表现出两种不同的等效阻值,工作点与增益各取所需。
判据就在容抗上:只要 Ce 在工作频段最低端的容抗远小于 Re,它就能把发射极的交流电位钉在接近地电位的水平,发射极退化基本消失,增益回到接近集电极电阻与发射结内阻之比的水平。举个数:Re 取一千欧,最低工作频率三百赫兹,Ce 取一百微法时容抗约五点三欧,与一千欧相比可以忽略;若只取一微法,容抗约五百三十欧,与 Re 同量级,旁路就不彻底,增益被削掉一截,低频段尤其明显。这也是实际电路里 Ce 常取几十甚至几百微法的原因——它要在整个工作频段内保持足够低的容抗。
有个细节值得留意:Ce 使发射极在交流上接地,等于让交流输入回路里不再有 Re 的串联负反馈,输入阻抗会下降、非线性失真会略微增加。这是拿线性度换增益的正常取舍,考卷只问元件作用,不问这类取舍。
逐项辨析
选项 A 正确。Ce 与 Re 并联、一端接交流地,为发射极电流中的交流分量提供低阻通路,使 Re 上不产生交流压降,从而避免交流负反馈、恢复本级的交流增益;对直流而言它等于开路,Re 的直流负反馈与工作点稳定作用一点不受影响。名称与作用都成立。
选项 B 错误。输入耦合电容是 Cb 的角色,它串在信号源与基极之间,负责让输入交流信号进入放大器并隔断直流分量。它位于输入侧的通路上,与 Ce 的对地并联是两种完全不同的接法。
选项 C 错误。输出耦合电容是 Cc 的角色,串在集电极与负载之间,把被放大的输出交流信号送出去并隔断集电极的直流分量。它服务的是输出回路,与发射极回路无关。
选项 D 错误。负反馈电容不是标准元件名称,电路里也不存在这样一个器件。而且 Ce 的作用恰恰是削弱交流负反馈:提供交流负反馈的是没有被旁路的 Re,Ce 加上去以后把这份交流负反馈去掉了,增益因此提高。把它说成提供负反馈、减少失真,既用错了名称,也说反了方向。
易混淆点
最容易混的是旁路电容与耦合电容。判别只看接法:耦合电容串在信号通路中,两端都接在有信号流过的地方;旁路电容一端接交流地,是给交流分量找的近路。Ce 一端接发射极、一端接交流地,是标准旁路接法。
第二个易混点是去耦与旁路。去耦电容装在电源引线与地之间,对付的是电源上串过来的干扰;Ce 对付的是发射极电阻上的交流压降。对象不同,但用容抗给交流开一条低阻通路的道理一样。
第三个易混点是直流负反馈与交流负反馈。同一个 Re 在两种情况下都构成负反馈,Ce 只把其中的交流成分旁路掉,直流那一份完整保留。所以说加 Ce 会让负反馈消失是错的——被去掉的只是交流负反馈。
应试要点
记住三句话:Ce 是发射极旁路电容;它的服务对象是交流,让交流从这条低阻路径走,不在 Re 上留下压降;它不动直流,工作点的稳定性仍由 Re 保证。取值判据是让它在最低工作频率上的容抗远小于 Re,音频电路常用几十到几百微法。