放大电路中耦合电容的选择

作用

使得强电和弱电两个系统通过电容器耦合并隔离，提供高频信号通路，阻止低频电流进入弱电系统
通交流，隔直流

大小影响

• 直接耦合电路
  没有加上耦合电容和旁路电容，则任何低频的信号甚至直流都能传送。未实现直流和交流通路的分离
• 阻容耦合电路
  加上耦合电容后，使得只有到了一定的频率的信号才能通过电路进行放大，使得电路的通频带变窄了。
  耦合电容和旁路电容对信号构成了高通电路。电容的容抗为$-\frac1{wc}$−wc1​,其中 w=2$\pi$πf，可以看出，对于直流，f=0，即电容对直流的容抗无限大，相当于断路（这也从另一个方面说明了电容隔直流通交流）；如果希望频率较低的输入信号也能通过电容，几乎无损失地加在放大器的基极与发射极之间，则希望耦合电容和旁路电容的容值足够的大。由于放大器的极间电容的容值非常小，在 pF 级别，因此在同样的低频段信号，极间电容表现为容抗很大相当于开路。对于图 2，在低频段时，等效电路如图 3 所示。
  
  由于含有多个耦合电容和旁路电容，则含有多个高通电路，具有高通电路的特性。即对于频率足够高的信号电容相当于短路，信号几乎毫无损失的传递，而当信号频率低到一定程度时，电容的容抗$-\frac1{2(\pi)fc}$−2(π)fc1​不可忽略，信号将在其上产生压降，从而导致放大倍数的数值减小且产生相移。

下限频率

在高通回路里，下限频率的公式为：$f_L=\frac1{2\pi RC}$fL​=2πRC1​ ，RC 为回路的时间常数，下限频率与时间常数成反比，时间常数越小，下
限频率越大。
经过计算，当这C1、C2、Ce三个电容容值相同时，Ce所在回路的时间常数比C1、C2所在回路时间常数明显的小，且小两个数量级。带入下限频率计算公式可得出 Ce 所在回路的下限频率比其余两个电容所在回路的下限频率几乎高两个数量级，所以在该电路中，即使把 C1、C2 两个电容的容值减小到1uF，它们构成的时间常数依然要比 Ce 构成的时间常数大很多，整个电路的下限频率依然受 Ce 电容的很大的影响。
根据上述讨论，可以得出 C1、C2、Ce 都希望其容值较大，需要达到 uF 级别，使信号既能够隔直流通交流，又使电路的下限截止频率较低（时间常数大）。
实验发现，三个电容中改变 C1、C2从 1uF 到 100uF，下限频率几乎没有什么变化。而改变Ce 电容容值对下限频率的影响却非常大，改变该电容的值从一个数量级到另外一个数量级，下限频率也几乎是相
同数量级的改变。究其原因，是因为这三个电容所在的高通回路的时间常数很不相同（Ce时间常数小两个数量级）。
时间常数决定了下限频率，而在多级放大电路中，若某级的下限频率远高于其他各级的下限频率，则可认为整个电路的下限频率近似为该级的下限频。

耦合电容是不是越大越好呢？

• 电容容量越大越贵
• 容值越大，容抗更低，感抗变高
• 高频性能变差

[1]邱娜灵.阻容耦合放大电路里耦合电容及旁路电容的深度分析[J].信息通信,2017,(7):68-71.