輸入信號怎么接進電路中

一個舞者要想跳出美麗的舞蹈，開始的位置，也就是靜態(tài)，最好在舞臺中央，這樣她才會有足夠的施展空間。放大器也一樣。圖1是一種靜態(tài)不合適的電路，在沒有施加信號ui的情況下(相當于A點接地)，它的靜態(tài)工作點處于晶體管的截止位置：UBEQ=0V，IBQ=0mA，ICQ=0mA，UCEQ=EC。這相當于舞臺的一個邊緣(另外一個邊緣在飽和位置)。當然這種電路也不是一點用處沒有，在一個開關電路中，這種靜態(tài)不合適的電路還是有用的，在單片機的周邊電路中經常見到圖1這種電路。

此時，輸入信號如果是大于0的正弦波前半周，電路的輸出會跟著變化。但是如果輸入信號出現(xiàn)負值，則iB受PN結單向導電制約，不可能出現(xiàn)負值，只能維持0不變，輸出就一點都沒有變化。而絕大多數(shù)信號，包括我們經常使用的信號源，輸出都是正負變化的。

很顯然，通過改進這個電路，讓UCEQ=0.5EC，即C點電位處于EC的一半，是一個合適的靜態(tài)位置。圖2是一個改進了的靜態(tài)電路，合理選擇RB、RC、EC，一定能讓該電路具有合適的靜態(tài)工作點。

但是，輸入信號怎么接進電路中呢?

圖1 一種靜態(tài)不合適的電路

圖2 NPN晶體管的一種靜態(tài)電路

耦合

耦合，英文為coupling，源自couple(兩個東西的對接)。雖然在不同的領域耦合有不同的解釋，但是在電子學領域，耦合的含義是兩組或者兩組以上的電子學系統(tǒng)通過合適的方法(無論有線、無線，電阻、電容、變壓器或者空間場)，實現(xiàn)能量或者信息的傳遞。

在圖2所示的靜態(tài)電路中，用一種方法，將變化的輸入信號傳遞到電路中，讓電路“動起來”——電流開始變化，電壓也開始變化——這就是輸入耦合。

想想三極管的理想放大電路模型中，如圖3，它好像已經實現(xiàn)了這個目的：將輸入信號疊加在一個直流電壓源上，輸入信號被成功耦合到了電路中。但，這是一個理想化電路，在實際應用中無法實現(xiàn)。原因在于輸入信號ui很難實現(xiàn)和直流電壓源的串聯(lián)——除非它是一個變壓器的副邊。我們常用的信號源都是單端輸出的，其負端都是默認接地的，一旦這樣連接，就等同于將EB接地。

圖3 原理最簡單的信號放大器

圖2是一個靜態(tài)合適的電路，但是，如何連接，能夠讓輸入信號ui介入到這個電路中，使其發(fā)生與圖3理想電路類似的工作效果呢?這就是輸入信號如何耦合到放大電路中，或者叫如何實現(xiàn)輸入耦合。

阻容耦合

圖4給出了一種解決方案，也是我們經常見到的標準放大電路，該電路的全稱是“NPN管組成的阻容耦合共射級單級放大電路”。

圖4 實現(xiàn)輸入、輸出耦合的放大電路

在電路中，C1起到了輸入耦合的作用，負責在不影響晶體管靜態(tài)工作點的情況下，將輸入信號耦合到放大電路中。工作原理如下：在輸入信號為0的靜態(tài)，C1內含大量的電荷，使其具有與UBEQ完全相等的電壓，在輸入信號開始變化時，由于電容C1容值很大，且輸入端存在一定的阻值，使其充放電時間常數(shù)很大，輸入信號對它的快速充電或者放電，都不足以改變C1兩端的電壓，即C1兩端電壓為恒定值。因此，輸入信號變正時，C1左側電位上升，會導致C1右側電位跟著上升，uBE也就上升，iB變大，輸入信號就被成功引入到了晶體管的基極。反之，輸入信號變負，uBE就下降，iB變小?？梢钥闯觯谳斎胄盘栴l率較高時，C1起到了一個將電容左側電位變化傳遞到電容右側的作用。

很妙吧，這種方法叫阻容耦合。它也有缺點，當輸入信號為一個直流量，比如體重信號，這個電路就完全失效了，電容C1起到的隔直作用，把輸入直流量完全阻斷在放大電路之外，耦合沒有成功。同學們可以想想，除了用C1和輸入電阻實現(xiàn)的阻容耦合方式，還有什么方法可以實現(xiàn)直流、交流信號都能順利耦合?

同樣的，在輸出端也需要這樣的耦合，靠電容C2配合負載電阻RL實現(xiàn)。經此耦合后，圖中喇叭上的信號只保留了較高頻率的交流信號，而阻隔了低頻或者直流信號。

除阻容耦合之外，還有直接耦合、變壓器耦合等，常用于模擬信號的耦合。在負反饋電路配合下，光電耦合也可用于模擬信號。