? 將晶體管Q點偏置在負載線中點附近后，如果將一個小的交流信號耦合到基極上，便會產生一個交流的集電極電壓，交流集電極電壓與交流基極電壓波形相似，但是幅度要大了很多，即交流集電極電壓是對交流基極電壓的放大。

? 本篇學習基極偏置放大器，雖然基極偏置放大器不能用于大批量電子產品，但是可以利用它的基本原理來學習放大器的思路，所以具有理論指導意義。

? ?學習放大器，首當其沖要了解耦合電容，因為耦合電容的作用，才能在不影響放大器Q點穩定工作的時候疊加一個需要放大的交流小信號。

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? 如上圖，就是耦合電容的連接方式，由于電容阻抗與頻率呈反比，所以電容能夠有效阻斷直流電壓，并且傳輸交流電壓，當頻率足夠高的時候，容性電抗遠小于電阻，幾乎全部的交流電壓都加載了電阻上，這種情況下使用電容，稱為耦合電容。

? 因為耦合電容將交流信號耦合或傳輸到了電阻上，所以交流信號耦合進入放大器的時候，不會影響放大器Q點，這一點很重要。

? 而要想耦合電容正常工作，必須了解耦合電容的本質特點，它的電抗值在交流源最低頻率下必須遠小于電阻值，比如交流源頻率是20~20kHz之間變化，那么最壞的情況就是20Hz，所以設計的時候，電容電抗值在20Hz時遠小于電阻值，則視為交流電路。

? 多小才算足夠小？

答：Xc < 0.1R的條件即可，即在最小工作頻率下，電抗應小于0.1R，滿足10：1的條件時，上圖電路可以等效為下圖電路。

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? 公式為： Z = √（R2 + Xc2）

? 最壞的情況下帶入公式得，Z =?√（R2 + （0.1R）2） = 1.005R，最低頻率下，阻抗值與R值相差不超過0.5％，所以上圖和最上圖的電流差，僅僅0.5％的電流誤差，所以10：1的準則，近似可以認為耦合電容是交流短路的。

? 而且由于直流電壓頻率為0，所以耦合電容的電抗在零頻處為無窮大，因此有兩個近似結論：

? 1.對直流分析，電容開路。

? 2.對交流分析，電容短路。

? 除非特殊情況下，絕大部分電路遵循10：1準則，都可以按照這兩個近似結論來討論。

? 如果R = 2kΩ，頻率范圍為20Hz~20kHz，為了較好耦合效果，電容容值選擇如何計算？

答：Xc < 0.1R,也就是Xc < 200Ω

? Xc = 1 / （2ΠfC） ，所以C = 1 /?（2ΠfXc） = 39.8uF(阻抗計算公式的容值單位是F，注意換算)

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? 而上圖所示為基極偏置電路，前文學過計算內容，所以簡單說一下，基極直流電壓0.7V，由于30V遠大于0.7V，所以可以忽略0.7V壓降，等效30V，所以基極電流等于30V除以1MΩ，IB = 30uA

? 電流增益為100，集電極電流為IC = 3mA。

? Q點電壓（集電極對地電壓）： VC = 30V - （3mA * 5kΩ） = 15V

? 而下圖則是增加了耦合電容，來構成放大器電路。

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? 首先是將耦合電容接在交流源和基極之間，根據耦合電容對直流開路，所以電容和交流源存在，并不改變基極直流電流，同樣在集電極和100kΩ的負載電阻之間接入的耦合電容也是不影響集電極直流電壓，耦合電容主要是防止交流源和負載電阻對Q點的影響。

? 由于交流源電壓為100uV，耦合電容對交流短路，所以所有的交流電壓都加在了基極和地之間，該電壓產生的基極交流電流疊加在原來的基極直流電流上，或者說總的基極電流包含直流分量和交流分量。

? 而交流分量疊加在直流分量上，在正半周，基極交流電流與30uA基極直流電流相加，負半周則是相減，由于晶體管的電流增益，所以基極交流電流使集電極電流被放大，集電極電流的直流分量為3mA，其上疊加了集電極交流電流，這個被放大的集電極電流流過集電極電阻，在該電阻上產生變化電壓，電源電壓減去該電壓，得到了集電極電壓。

? 集電極電壓也是交流分量疊加在直流分量上，即在15V直流電平上以正弦波變化，該交流電壓波形與輸入電壓反相，兩者差180°。

? 原因在于當基極交流電流正半周的時候，集電極電流增大，所以集電極電阻上的電壓增加，電阻壓降增加，對應集電極對地電壓就降低，同理當負半周的時候，則集電極對地電壓增大。

? 本質上就是利用了公式里：VC = VCC - (IC * RC)，利用了這個公式里IC的變化（通過基極交流電流的變化來改變IC變化，紫色字體為核心），進而產生變化的VC，就是利用了放大電流的特性，來放大交流小電壓。

? 而基極電流變化來源于基極電壓的變化，即電阻兩端的壓差變化，就是交流電壓源產生小的正弦電壓，電壓耦合到基極，疊加在直流0.7V基極電壓上，基極電壓變化讓基極電流、集電極電流、Q點電壓都發生正弦變化，集電極總電壓是一個疊加在集電極直流電壓15V上的反相正弦波。

? 輸出耦合電容的作用是什么？

答：它對直流開路，所以阻斷了所有集電極電壓的直流分量，而它又對交流短路，所以集電極電壓的交流分量耦合到了負載電阻上，所以負載電壓均值為0V的純交流信號。

? 之前學晶體管電流增益引申出βdc，而放大器里的電壓放大，自然要有電壓增益的公式：

? 即交流輸出電壓與交流輸入電壓 的比，Av = Vout / Vin

? 如果交流負載電壓為50mV，交流輸入電壓為100uV，則電壓增益為 Av = 50mV / 100uV = 500

? 所以交流輸出電壓是交流輸入電壓的500倍。

? 需要注意的是，世界上第一個晶體管高保真音頻放大器系統在1955年誕生。

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??注：以上僅個人觀點，如有錯誤，懇請批評指正