【题目编号】MC1-1158
【题目】在下面的三极管放大电路中,Cc 的常用名称和作用是:
【答案】A
[A]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
[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]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
还是这张共射放大电路图,这回问 Cc。Cc 接在集电极与输出端(负载或下一级输入)之间,串在输出通路上,是输出耦合电容(output coupling capacitor),也称隔直流电容。它干两件事:把集电极上被放大后的交流信号送给负载,同时挡住集电极的直流电位,不让直流电流流进负载。选项 B、C、D 分别把它说成输入耦合电容、旁路电容和负反馈电容,都不对。
集电极上坐着什么
共射放大器的集电极并不是干净的交流输出点,它上面叠着一个不小的直流电位。以十二伏供电为例,集电极静态电位大致落在电源电压的一半附近,也就是几伏的量级,交流信号只是在这个直流电平上小幅摆动。负载如果是耳机、扬声器或者下一级放大器的输入端,它们都不希望有直流电流通过:耳机音圈里灌进直流会带来额外的直流磁化和发热,下一级的基极偏置也会被外来直流搅乱。若把负载直接接到集电极,这股直流还会分流掉本该留在管子里的集电极电流,使工作点和增益一起变差。
Cc 的作用就是在集电极与负载之间画一条只过交流的界线:负载隔开了直流,只收到交流摆动;反过来,负载的接入也不会改动集电极的直流电位,静态工作点保持原样。
输出端要算负载效应
从交流角度看,Cc 在工作频段内容抗很小,近似短路,于是负载电阻与集电极电阻并联,共同决定交流负载线。集电极电阻取四千七百欧、负载取十千欧,并联后不到三千二百欧,交流增益按这条更陡的负载线计算,会比空载时低一些。这是接入负载就掉增益的正常现象,源头是负载并联,与 Cc 本身无关。
Cc 的取值与输入耦合电容同理:让它在最低工作频率上的容抗远小于负载阻抗。负载十千欧、最低频率三百赫兹,取一微法时容抗约五百三十欧,仍有约百分之五的分压损失;取十微法,容抗约五十三欧,损失降到千分之五上下,可以放心。负载阻抗越高,同样的衰减指标所需电容量越小;驱动八欧扬声器这类低阻抗负载时,要满足同样的低频下限,容量往往得几百甚至上千微法,这正是音频功放输出耦合电容体积偏大的原因。Cc 的极性同样按直流电位接,正极朝集电极一侧。
逐项辨析
选项 A 正确。Cc 串在集电极与负载之间,交流输出经它送到负载,集电极的直流电位被它隔断,负载上不出现直流分量,名称与作用相符。
选项 B 错误。输入耦合电容在 Cb 的位置上,一端接信号源、一端接基极,管的是信号的入口。Cc 守在出口,位置和信号流向都不对。把两者调换,等于要求输出端的电容去承担阻挡信号源直流、保护基极偏置的任务,功能上讲不通。
选项 C 错误。旁路电容是 Ce 的角色,它并接在发射极电阻两端、一端接交流地,为发射极电流的交流分量提供对地低阻通路。旁路电容必然有一条腿接交流地,而 Cc 两端分别接集电极与负载,谁也不接地,接法上就不是旁路。
选项 D 错误。负反馈电容不是标准元件名称,本级的交流负反馈来自未被旁路的发射极电阻。Cc 只负责传递输出信号与隔离直流,既不引入也不削弱负反馈。把 Cc 当成负反馈电容,还会顺带推出一个错误结论,以为它影响增益的反馈量;实际上它只影响低频段的耦合损耗。
易混淆点
输入耦合与输出耦合是对称的一对:一个守在信号入口,一个守在信号出口,作用都是通交流、隔直流。区别在电容两端面对的直流电位与阻抗不同——输入端面对基极偏置电位和放大器输入阻抗,输出端面对集电极电位和负载阻抗,选容量时要按各自那一侧的阻抗与最低频率分别算,不能照抄。
另一个容易被忽略的点是:耦合电容只隔直流,不改变管子的直流工作点,也不改变交流负载线的斜率(斜率由集电极电阻与负载电阻并联决定)。若把隔直流理解成把直流成分吃掉,就会误以为加上 Cc 之后集电极电流会变化。这是错的:直流分析时 Cc 视为开路,集电极的直流通路根本没有经过它。
应试要点
看串接位置:入口串联是输入耦合,出口串联是输出耦合,两者都是隔直流电容。选容量按 Xc = 1/(2πfC),让它在最低工作频率上的容抗远小于所接阻抗;音频电路常用一微法到十微法,驱动低阻扬声器要几百微法以上。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,这条两态处理法是解放大电路题的基本功。