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发射极旁路电容的作用及工作原理

作者: 万博manbetx官网登陆|来源: http://www.hiqq123.com|栏目:万博manbetx体育|    日期:2019-11-04

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  三极管有静态偏置,这个偏置已经给PN结产生了一个正向电流,只要输入的交流信号产生的反向电流没有超过偏置值,PN结就还是正向偏置,所以能让交流通过。

  晶体管(transistor)是一种固体半导体器件,具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。晶体管作为一种可变电流开关,能够基于输入电压控制输出电流。与普通机械开关(如Relay、switch)不同,晶体管利用电讯号来控制自身的开合,而且开关速度可以非常快,实验室中的切换速度可达100GHz以上。

  在模拟电路中我们经常看到一种共射极放大电路,在发射极回路中串联一个电阻,并在这个电阻两端常常并联一个电解电容或者一个高频瓷片电容,那么这个电容就是发射极旁路电容。

  在发射极电阻并联一个容量比较大的旁路电容C4后,对所有高频信号来说其容抗要比发射极电阻R4的阻值小,这样发射极输出的交流信号全部通过电解电容C4到地,发射极电阻R4上没有交流信号流过,因此模拟电路中发射极旁边的旁路电容C作用是起着发射极交流信号旁路的作用。

  从反馈的角度来说发射极电阻R4是负反馈电阻,这个电阻对交流信号和直流信号都有负反馈作用,对直流信号而言这个电阻可以稳定放大三极管VT的工作状态,对交流来说这个电阻可以改善放大器特性,例如可以减小放大器的非线性失真等。我们可以分析一下,没有接入C4时三极管VT发射极流出的直流信号和交流信号都要流过发射极电阻R4到地。R4对直流和交流都存在负反馈作用,加入旁路电容C4之后,R4只存在直流负反馈作用,交流信号不流过电阻R4,所以R4对交流信号不存在负反馈作用。电路中旁路电容C4为100微法,它对音频信号都呈现很小的容抗,因此可以让所有的音频信号通过。

  因此有交流信号通过时,旁路电容的作用是把发射极电阻R4“短接掉”,交流信号只走旁路电容C4到地,对直流信号而言,旁路电容C4时流不过去的只能走发射极电阻R4,这样的话既不影响放大电路的静态工作点同时又改善了交流放大特性尽量提高了交流的放大能力

  音频是多媒体中的一种重要媒体。我们能够听见的音频信号的频率范围大约是20Hz-2OkHz,

  其中语音大约分布在300Hz-4kHz之内,而音乐和其他自然声响是全范围分布的。

  音频频率范围一般可以分为四个频段:低频段(30-150Hz);中低频段(30-150Hz);中低频(150-500Hz);中高频段(500-5000Hz);高频段(5000-0000Hz)

  通常三极管发射极回路都要串联一只电阻,当这只电阻上并联一只电容时就构成发射极旁路电容电路。

  如图3-65所示,电路中,VT1构成一级音频放大器,Cl为VT1发射极旁路电容。

  (1)旁路电容工作原理。VT1发射极电阻Rl上并联了一只容量比较大的旁路电容Cl,对所有音频信号而言其容抗远比发射极电阻Rl的阻值小,

  这样VT1发射极输出的交流信号电流全部通过Cl到地,而不能流过 Rl电容Cl起着发射极交流信号旁路的作用。

  (2)发射极负反馈电阻 R1。R1是发射极负反馈电阻,它对交流信号和直流信号都可能存在负反馈作用。对直流的负反馈可以稳定 VT1 工 作状态;对交流的负反馈可以改善放大器特性,如减小放大器非线 发射极流出的直流电流和交流信号电流都经过 R1到地,R1对直流和交流都存在负反馈作用。加入 C1 后,R1只存在直流负反馈作用,因为交流信号电流没有流过 R1,所以 R1 对交流信号不存在负反馈作用。

  (3) C1 旁路所有的音频信号。电容 C1的容量为 47μF,对于音频放大器而言,该电容容量很大了,它对所有音频信号都呈现很小的容抗, 所以它能让所有的音频信号通过。

  2.部分发射极电阻接旁路电容电路 图 3-66 所示是部分发射极电阻接旁路电容电路。

  发射极电路中,有时为了获得合适的直流和交流负反馈,将发射极电阻分成两只电阻串 联。R1和 R2 串联起来后作为 VT1 总的发射极负反馈电阻,

  构成 R1和 R2 串联电路的形式是为了方便形成不同量的直流和交流负反馈。

  (1)直流电流电路。三极管VT1发射极的直流电流流过 R1和 R2,所以这两个电阻都有直流负反馈作用,直流负反馈能稳定三极管的工作状态。

  (2)交流电流电路。三极管VT1发射极交流电流通过 R1和 C1 到地,没有流过 R2,所以只有R1 存在交流负反馈作用。

  (3)电路目的。采用这种发射极电阻设计的目的是在获得更大的直流 负反馈的同时减小交流负反馈,因为交流负反馈量太大,会使放大器 的增益下降得太多。

  3.发射极高频旁路电容电路 图 3-67 所示是发射极高频旁路电容电路。

  由于输入端耦合电容 Cl 容 量为 lOμF,因此 VT1 构成音频放大器,若 VT1 发射极电阻上接有一 只容量较小的旁路电容 C2(lμF),它就是发射极高频旁路电客。

  (1)音频电路。如果这是音频放大器,由于 C2 容量比较小(1μF), 低音频和中音频信号的阻抗远大于电阻 R2 的阻值,这样 C2 相当于开路,

  此时,中、低音频信号因 C2 容抗很大而流过 R2,所以 R2 对 直流和中、低音频信号都有负反馈作用。

  (2)音频信号中的高音频信号。 对于高音频信号而言,C2 容抗比较小, C2 构成了 VT1 发射极的高音频信号电流通路,起到高音频旁路的作用,

  所以 R2 没有高音频负反馈作用。这样,放大器对高音频信号的 负反馈量较小, 对高音频信号的放大倍数大于对低音频和中音频信号 的放大倍数,

  这样的电路称为高音频补偿电路。像 C2 这样只让音频 信号中的高音频信号流过的电容称为高音频旁路电容。

  (3)高频电路。如果 VT1 构成的是高频放大器(电路中的输入端耦合 电容容量减小到几百皮法),其工作频率远高于音频信号频率,C2 容量虽然只有 1μF,

  但是容抗已经很小, 远小于发射极负反馈电阻 R, 足以使所有的高频信号通过 C2 到地。加入了 C2 之后,R2 没有高频 信号负反馈作用,只存在直流负反馈。

  4.不同容量发射极旁路电容电路 T322A104K050AS7200 图 3-68 所示是不同容量发射极旁路电容电路。

  电路中的 VT1 构成音 频放大器, 它有两只串联起来的发射极电阻 R2 和 R3, 另有两只容量 不等的发射极旁路电容 C2 和 C3。由于 C2 容量较小,

  (1)高频旁路电容 C2。由于它的容量较小,只有 1μF,在音频电路中, 它只能做高音频信号的旁路电容,这样,没有高音频信号流过电阻 R 2,但是低、中音频信号仍流过 R2。

  (2)旁路电容 C3。由于它的容量较大,为 47μF,这一容量对音频信号 中的所有频率成分的容抗都非常小,所以它是音频旁路电 容,这样 R3 上没有音频信号流过。

  (3)负反馈电阻 R2。在 R2 中流有直流和中、低音频信号电流,所以 存在直流和中、低音频负反馈,C2 只让高音频信号电流流过。

  (4)负反馈电阻 R3。在 R3 中流有直沆电流,所以只存在直流负反馈, C3 让音频信号中的低、中、高音频信号通过。

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