求助模电基础--基本放大电路

只看该作者 · 2012-5-9 16:24

我刚自学模拟电路，很难。。
如图基本放大电路（阻容耦合），为什么电容C1可以等效成一个电池，我百思而不得其解，教材上也没做解释。

我根本不理解这个电容是怎么工作的，或者是怎么充放电，怎么影响电压电容的。。但是好像模电里电容有很多很多作用，，，这个不理解，我没法往下看了。。
我的理解就是：外加一个信号电源，使得电容的电荷收到外加信号电源的影响，然后另一边的直流通路也要影响电容的电荷，那不就等于两个力量在比谁的力量大吗？没法再理解下去了。
请高手指点啊！！！

2万 · 2012-5-9 17:03

re LZ：

这种“等效”不太好，此处只是说明此电容起着隔离直流电压得作用。

关于“电容”概念的理解，建议先从电荷、电场（电力场）、电势入手去认识并理解其含义。譬如，电容极板电荷增加k倍后，按电荷与电场的关系可知其周围电场也将增加k倍（分布不变条件下），随之从电场和电势关系便知其两极板间的电势差也将增加k倍。如此有关系

Q = C U

其中Q为电荷，U为两极板间的电势差（电压），C为比例常数（电容）。

由电流的定义可知存在关系

I = dQ / dt = C dU / dt

有了上式，在电路中就可以建立起基本理想元件之一电容的模型。

只看该作者 · 2012-5-9 17:35

1# 登堂入室123
我的理解就是：外加一个信号电源，使得电容的电荷收到外加信号电源的影响，然后另一边的直流通路也要影响电容的电荷，那不就等于两个力量在比谁的力量大吗？没法再理解下去了。

很对，就是这么理解的，不过，不要比谁的力大，因为三极管放大电路需要一个偏置，直流通路对电容影响力是一个稳定的大力，是三极管的基极偏置。在这个稳定的力上面的信号源引起的小力三极管放大。当然，偏置的力也会放大，不过后级会滤除这个稳定的力。
信号源的力太小，所以电容上主要呈现大力，用万用表测一下，和电池一样。所以，从直流的角度，这个电容可视为一个电池。如果万用表测量得电容两端的电压为1V，那么换一个1V的电池上去也是可以的。所以等效为电池应该可以这么理解。
这个电容换成和电容电压一样的电池是完全可以的。
。

只看该作者 · 2012-5-9 17:44

本帖最后由 hartcomm 于 2012-5-9 17:46 编辑

贴一个图，如果这个电容换成电池，效果一样。
[local]等效[/local]

只看该作者 · 2012-5-9 17:47

恩学了了

只看该作者 · 2012-5-9 17:52

本帖最后由 hartcomm 于 2012-5-9 17:57 编辑

上面可以理解等效成电池的原因。但要知道此电容的作用是为了隔离信号源中的直流对三极管放大电路的影响。这个等效电池的电压须与原电容两端的电压一样。上图中，如果信号源是纯交流，那么，此电池的电压就要变成1V了。
电容的好处就是，它自己可以随动、自适应，而电池只能被动的等效。

只看该作者 · 2012-5-9 18:01

re LZ：

这种“等效”不太好，此处只是说明此电容起着隔离直流电压得作用。

关于“电容”概念的理解，建议先从电荷、电场（电力场）、电势入手去认识并理解其含义。譬如，电容极板电荷增加k倍后，按电荷与电场的关 ...
HWM 发表于 2012-5-9 17:03

场都出来了，会把新手吓退的。
这里就是明白一个等效的概念就可以了。

只看该作者 · 2012-5-9 18:17

谢谢楼上的指点，我对分析将来电容在电路中的作用似乎有了信心了。。
但还是有些不解，电容在直流通路作用下是已经聚集了电荷对吗？ A—| |—B ，此时A点为0，B点点位0.7, 电容左边聚集负电荷，右边聚集正电荷，，，，这时外加信号源ui,A点点位为ui,按教材上的结论，B点点位就是0.7+ui, 因为ui很小，不超出结电压0.6-0.8就可以了，所以是可以加上去的，这个我理解
我不解的是，这个ui,从作用到电容上这个过程是怎么样的？
我的理解是：加上ui后，由于 ui的作用，是会拉动电容左边板（假如电容就是最简单的两块金属板)电荷，以ui为正半周为例，ui为正，会拉走左边的负电荷，那此时右边金属板的电荷会因为左边负电荷的减少也减少吧（负电荷少了，吸引右边板的正电荷也少对吗？），按照这个过程，通过Q=CU,那么电容两边的电压就减小了。此时应该小于0.7,这样推算的话，电容是不能等效成一个电池的。这样和书上所说的等效违背了，我的理解错在哪了?
第二个问题：电容两边的电荷一定是相等吗？有没有可能由于多个的电源的作用，而出现一边电荷少，一边电荷多的情况？
第三个问题：为什么交流通路可以将直流源接地，书上只说接地，没说为什么，，我真的很不解？？不需要知道为什么，能够指点我怎么理解就好了，谢了！！！

2万 · 2012-5-9 18:32

续前

有了电容的I~V关系 I = dQ / dt = C dU / dt，进一步分析简谐（余弦）信号 U = Um cos(ω t)。显然有：

I = C dU / dt = - C ω Um sin(ω t) = C ω Um cos(ω t + л / 2)

这表明电容上的电流幅度为其上电压乘C ω，相位超前л / 2。用相量（复数）表示为：

I = j C ω U

这便建立了电容的（简谐）阻抗关系——Zc = 1 / (j ω C)。

2万 · 2012-5-9 18:45

RC 耦合分析：

设有一电源U（可对实际电路作戴维南等效）串一电阻和电容，信号从电容一端输入，输出则从RC串联中点引出。作向量分析

  Uo = Ui R / (R + Zc) + U
      = Ui R / (R + 1 / (j ω C)) + U
      = Ui ω R C / (ω R C - j) + U

显然，当（且仅当）ω R C >> 1 时有：

  Uo ≈ Ui + U

2万 · 2012-5-9 18:51

几点说明：

1）电容不是有源器件（具体看《电路》），所以不能用电池（电压源）等效。

2）此电路为RC耦合，具高通特性。

3）建议初学者从《电路》学起，有条件者可以适当学一点《电磁学》基础（可以看《普通物理》）。

只看该作者 · 2012-5-9 19:19

RC 耦合分析：

设有一电源U（可对实际电路作戴维南等效）串一电阻和电容，信号从电容一端输入，输出则从RC串联中点引出。作向量分析

  Uo = Ui R / (R + Zc) + U
      = Ui R / (R + 1 / (j ω C)) + U
      ...
HWM 发表于 2012-5-9 18:45

有这个结论的推导（虽然不懂《电路（分析）》，算是理解ui是可以叠加上去了。。严谨给人信任，谢谢！为什么交流通路可以视直流源接地？这个超级菜鸟的问题，能帮忙回答一下吗？

只看该作者 · 2012-5-9 19:37

谢谢楼上的指点，我对分析将来电容在电路中的作用似乎有了信心了。。
但还是有些不解，电容在直流通路作用下是已经聚集了电荷对吗？ A—| |—B ，此时A点为0，B点点位0.7, 电容左边聚集负电荷，右边聚集正电荷，， ...
登堂入室123 发表于 2012-5-9 18:17

你要学会理解等效的概念、叠加的概念。
等效用简单的东西等效复杂的东西。
叠加用多个简单的东西叠加成复杂的东西。
这两个东西让人理解东西容易。
你还停留在过于简单的理解。

在交流ui下，电容两边的电荷怎么可能相等呢？那怎么办呢？？？怎么分析呢？？？
不先从等效和叠加的角度。还是从简单的直观来说，ui是变化的，电容的电压是变化的，但这种变化Δ是微小的，如果是很大还放大干什么？这种变化只在偏置附近变化，不会超过三极管导通电压，比如偏置电压时1V，而变化只有0.0001V！怎么会小于0.7V呢？
电池是一个直流器件，怎么能等效一个两端等效的电容呢？？？因为电容两端的电压可以认为是一个大直流+一个微小交流。电池是等效其中的直流等效！

第二个问题，电荷的流动为电流，一个闭合区域，流经的电流等于流出的电流。电荷守恒？高斯定理？不过这个问题解释起来不是那么容易。问题也有问题，什么叫电荷相等？

第三个问题，交流通路研究的是变化的东西，你没有变化，那就没有区别。VCC和GND都是稳恒不变的，其间有电流ΔI，但ΔV=0不变，不就是R=0，不就是短路么。

任何的语句都是有语境的！这里的短路在相对于交流而言。

真正理解起来是痛苦的，但有一天会凤凰涅槃的。

只看该作者 · 2012-5-9 19:41

几点说明：

1）电容不是有源器件（具体看《电路》），所以不能用电池（电压源）等效。

2）此电路为RC耦合，具高通特性。

3）建议初学者从《电路》学起，有条件者可以适当学一点《电磁学》基础（可以看《普通物理 ...
HWM 发表于 2012-5-9 18:51

请看4楼的图，
1）用电池替代后，完全是等效的。
2）还请看4楼的图，是不是抑制了信号源的直流量，是否也有“高通”特性。
3）呵呵老调重弹的话很多很多遍了吧

只看该作者 · 2012-5-9 19:45

恩颇有收益

只看该作者 · 2012-5-9 19:45

有这个结论的推导（虽然不懂《电路（分析）》，算是理解ui是可以叠加上去了。。严谨给人信任，谢谢！为什么交流通路可以视直流源接地？这个超级菜鸟的问题，能帮忙回答一下吗？ ...
登堂入室123 发表于 2012-5-9 19:19

呵呵，我也重复一下HWM的话，还是把《电路》也看看吧。一点儿不懂还是困难的。

1万 · 2012-5-9 19:54

登堂入室123，不知你的学历。仔细看过前面，建议首先彻底理解你的第二问题“电容两边的电荷一定是相等吗？”，再往下谈。

只看该作者 · 2012-5-9 22:14

登堂入室123，不知你的学历。仔细看过前面，建议首先彻底理解你的第二问题“电容两边的电荷一定是相等吗？”，再往下谈。
Lgz2006 发表于 2012-5-9 19:54

这句话确实有问题，右边电荷是流动的，我还当电荷是静态的，，，是我忽视了啊，，是意外啊，，郁闷！我以前电路分析学的还可以的，不过我有七八年没接触电路了，毕业都五六年了，各位可能还有比我小的，，不过，年龄比我小也可以当我的老师哈。。。模拟电子以前我没学过，我不是学电子专业了，太菜了，见笑了哦。。。不过没关系，哪怕是一个小问题我都有收获，这真是个好论坛，我以前看电子行业新闻发现这个网站就一直记得。。。谢谢各位了！！！
我也想学电路分析啊，但我觉得应该不会有太复杂的结点需要分析，所以没去看啊，戴维南定理，向量分析我都全忘了，不过电流电荷这个问题确实我忽视了，不是我不懂哦。。。

只看该作者 · 2012-5-9 22:22

你要学会理解等效的概念、叠加的概念。
等效用简单的东西等效复杂的东西。
叠加用多个简单的东西叠加成复杂的东西。
这两个东西让人理解东西容易。
你还停留在过于简单的理解。

在交流ui下，电容两边的电荷怎么可 ...
hartcomm 发表于 2012-5-9 19:37

我全都能理解啊，谢谢谢谢谢！颇有收获啊！！！不过第二个问题，首先我知道我问题本身有问题，这是个很大的收获！！第一第三个问题说得非常到位，谢谢你对菜鸟的解答！！
我模电第一章看了三遍了，效率太低了，不知道是现在学习效率太低还是基础太差，还是脑筋不转弯。。。哎，，

只看该作者 · 2012-5-9 22:28

谢谢各位的解答，特别感谢hartcomm耐心的解答和HWM高屋建瓴的指导！！！

求助模电基础--基本放大电路

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