電容耦合電路

電容耦合電路

所謂耦合電容就是用於耦合作用的電容。耦合電容的作用是將前級信號儘可能無損耗地加到後級電路中,同時去掉不需要的信號。例如,耦合電容能在將交流信號從前級耦合到後級的同時隔開前級電路中的直流成分,這是因為電容具有隔直通交的特性。

典型的電容耦合電路

圖1-1 電容耦合電路 圖1-1 電容耦合電路

圖1-1所示是電容耦合電路示意圖。在前後兩級電路(或兩個單元電路)之間的是耦合電容,如果其在兩級放大器之間,則又可以稱為級間耦合電容。

兩級電路之間採用耦合電容的目的是:將有用的交流信號從前級電路輸出端傳輸到後級電路輸入端。

由於電容的隔直流通交流特性,前級電路輸出端的直流成分和交流信號中,只有交流信號能夠加到後級電路輸入端。由於直流成分不能加到後級電路中,這對電路設計和檢修都是方便的。凡是電路中有耦合電容,那么前後級之間的直流電路就是彼此獨立的。

電路分析細節

圖1-2實用阻容耦合電路 圖1-2實用阻容耦合電路

電容耦合電路 在電路中稱為阻容耦合電路。圖1-2所示是實用阻容耦合電路。電路中的C1是級間耦合電容,從電路中的A點向里看,放大器輸入電阻為R,C1和R構成了阻容耦合電路。

1、理解輸入電阻R很重要。

在阻容耦合電路中,電阻是隱形的,它是下一級放大器的輸入電阻,在電路中不能直接看出。一般放大器的輸入電阻比較大。

圖1-3放大器輸入阻抗示意圖 圖1-3放大器輸入阻抗示意圖

提示:圖1-3所示可以說明放大器輸入阻抗,放大器輸入阻抗是加入直流偏置電路後,從放大器輸入端向里看的阻抗,數值上等於輸入端的電壓除輸入迴路電流。

2、關鍵是對分壓電路的理解。

從阻容耦合電路中可以看出,C1l和R構成對信號的分壓電路,分壓後信號加到後級放大器中。 在理解了C1和R構成的前級電路交流信號的分壓電路之後,對阻容耦合電路工作原理的理解就簡單了。 因為R阻值很大,C1容抗很小,所以耦合電路對信號幾乎無衰減。

3、耦合電容C1對低頻特性的影響。

圖1-4阻容元器件對低頻特性的影響示意圖 圖1-4阻容元器件對低頻特性的影響示意圖

圖1-4所示是阻容元件對低頻特性的影響示意圖。在R一定時,加大C1容量可以改善低頻特性,低頻信號通過阻容耦合電路時受到的衰減小,但是C1大後會增大耦合電容的漏電,從而增大電路噪聲,反之則相反。

4、輸入電阻R對低頻特性的影響。

放大器的輸入電阻尺大,有利於改善阻容耦合電路的低頻特性,所以許多放大器都需要提高輸入電阻。

5、耦合電容容量大小的選取。

不同工作頻率的電路對耦合電容容量的要求是不同的。工作頻率高,容抗小,耦合電容容量可以取得小些,反之則很大。在同一工作頻率的電路中,後級電路輸入電阻高時,耦合電容容量可以取得小些。多級放大器電路中,前級電路的耦合電容容量可以適當取得小些,以減小耦合電容漏電帶來的噪聲。

6、電容耦合電路的套用。

電容耦合電路的使用面很廣,只要是有信號傳輸的電路都有可能用到電容耦合電路,無論是放大器電路還是振盪器電路,或是自動控制電路等都有耦合電路。

7、識別電路中的耦合電容的方法

圖1-5實用耦合電路示意圖 圖1-5實用耦合電路示意圖

在兩級放大器或兩個單元電路之間的電容通常是耦合電容,根據這一電路特徵可以方便 地在電路中找出電容耦合電路。圖1-5所示是一個實用電路,電路中的C(913)就是耦合電容,它接在前級積體電路A(901)輸出端與後級電路之間。

電容耦合電路特性

1、低頻特性受到影響。

因為低頻信號在所有交流信號中頻率低,耦合電容的容抗大,對低頻信號的衰減相對於中頻和高頻而言較大。
2、隔離直流電路。

由於兩級電路之間接入耦合電容,而電容具有隔直特性,因此能將兩級電路之間的直流電路隔離,這簡化了電路設計並方便了電路故障檢修。
3、只能耦合交流信號。

由於電容的隔直作用,阻容耦合電路不能用於直流放大器中。

同類電容耦合電路

電容耦合電路有多種同功能電路 ,它們都是電容耦合電路,但是各有不同,或是耦合電容的容量不同,或是電路形式不同。通過這些同功能電路的分析,可以擴展知識面,提高分析電路的能力。

1、高頻電容耦合電路

圖1-6 高頻電容耦合電路 圖1-6 高頻電容耦合電路

圖1-6所示是高頻耦合電容電路。C1是接在VT1集電極與VT2基極之間的高頻耦合電容,Cl是耦合電容,因為是高頻電路,所以Cl的容量較小,通常為0.01μF。電路的工作頻率越高,耦合電容的容量越小。

由於這是高頻電路,因此要求耦合電容採用高頻損耗小的高頻電容。

2、音頻電容耦合電路

圖1-7音頻電容耦合電路 圖1-7音頻電容耦合電路

圖1-7所示是音頻電容耦合電路,這是音頻電路中的電容耦合電路,音頻電路中的耦合電容容量通常為1~10μF。由於音頻電踣的工作頻率低,因此要求耦合電容容量大,故可以採用低頻電容,通常是有極性電解電容。

3、變形的音頻電容耦合電路

圖1-8變形的音頻電容耦合電路 圖1-8變形的音頻電容耦合電路

圖1-8所示是變形的電容耦合電路,這是變形的電容耦合電路,它在普通的電容耦合電路基礎上增加了一個電阻R1,R1串聯在耦合電容C1迴路中,一些設計比較講究的電路通常會採用這種耦合電路。

作用提示:電阻R1的作用是用來防止可能出現的高頻振盪,以提高電路工作的穩定性。在音頻電路中,電阻R1通常取2.2kΩ。

4、積體電路輸入耦合電容電路和輸出耦合電容電路

圖1-9輸入耦合電容電路和輸出耦合電容電路 圖1-9輸入耦合電容電路和輸出耦合電容電路

圖1-9所示是積體電路輸入耦合電容電路和輸出耦合電容電路,串聯在積體電路A(502)輸入端(輸入引腳①)的電容C(553)是輸入端耦合電容,因為它是在積體電路的輸入端,所以被稱為輸入端耦合電容。

C(556)串聯在積體電路A(502)的輸出(輸出引腳③)迴路中,所以被稱為輸出耦合電容。

故障檢測方法

當懷疑耦合電容開路時,直接用一隻等容量的電容並聯在原電容上,如果電路功能恢復正常,說明原電容開路。

如果懷疑電容漏電,則要拆下原電容後在並聯一隻電容進行通電試驗,這一點與懷疑電容開路故障的檢測方法不同。

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