中和电容

我们知道，在晶体管的三个电极之间存在着极间电容，它们是集电极——基极电容C\(_{cb}\)、集电极——发射极电容Cce、基极——发射极电容C\(_{be}\)（见图1）。这些内部电容数值都很小，只有几个到十几个微微法，所以晶体管在低频工作时，它们的影响很小，可忽略不计。但是晶体管在高频工作时，它们的影响就明显起来，其中以Ccb影响最大。如在图2所示的晶体管高频调谐放大器中，由于C\(_{cb}\)的存在，当工作频率很高时，Ccb的容抗就很小，在放大器集电极负载回路上得到的被放大了的输出电压，就会通过C\(_{cb}\)造成内部反馈电流icb，加到晶体管的基极。输出电压越大，反馈电流i\(_{cb}\)也就越大。

如果负载回路刚好谐振于信号频率，这个负载回路的阻抗就呈现为纯电阻性，这时集电极电压和基极电压正好反相，所以反馈电流i\(_{cb}\)在输入端造成的反馈电压也与输入电压反相，为负反馈。负反馈能使放大器的增益下降，频带加宽，而放大器的稳定性却得到提高。但是，如果信号频率不等于负载回路的谐振频率（产生失谐），则负载回路的阻抗将呈现电抗性（感性或容性），这时，输出电压与输入电压的相位就不是正好反相的了，因此通过Ccb反馈到输入端的信号与原输入信号叠加，就有可能使输入信号的幅度变大而造成正反馈。而放大器存在正反馈时，工作是不稳定的，有可能产生自激振荡。放大器的增益越高，越容易满足自激振荡的条件。

由上面的分析可知，在高频工作的晶体管调谐放大器，必须考虑C\(_{cb}\)造成的内部反馈的不良影响，并设法消除它。为了解决这个问题，需要在管外的电路中想办法。我们仔细观察图2可以发现，图中初级负载回路中的E点对交流信号来说是接地的（电源内阻可忽略不计），所以电感L1的A、B两端对地的交流电压刚好反相。如果从A点到晶体管基极接入一个适当大小的电容C\(_{N}\)，则由A点也会有高频信号电流iN经C\(_{N}\)流到晶体管的基极，而iN的相位正好和i\(_{cb}\)相反，也就是说，当icb流入基极时，i\(_{N}\)恰好从基极流出，反之，当icb从基极流出时，i\(_{N}\)恰好流入基极。如果设法使iN=i\(_{cb}\)，那么iN就可以把i\(_{cb}\)抵消掉，使放大器的输出端对输入端不产生任何影响，因而也就消除了由于Ccb的反馈作用而产生自激的可能性。外接电容C\(_{N}\)就叫作中和电容，用外接电容去抵消晶体管Ccb内部反馈作用的措施叫作中和。

那么，怎样确定C\(_{N}\)的大小呢？在图2中，L1分为A－E、B—E两段，设它们的匝数分别为n\(_{1}\)和n2，它们对地的电压分别为u\(_{n1}\)和un2，于是流过C\(_{N}\)的电流iN和流过C\(_{cb}\)的反馈电流icb分别为

当i\(_{N}\)与icb大小相等的，可得C\(_{N}\)=un2u\(_{n1}\)Ccb=n\(_{2}\);n1C\(_{cb}\)。知道了匝数n1、n\(_{2}\)，又从手册中查出晶体管的Ccb，就可求出C\(_{N}\)的大小。例如，设n1占总圈数的40％， n\(_{2}\)占60％，晶体管的Ccb=4微微法，则可算得所需的中和电容

超外差式收音机的中频放大器常常采用中和电路。这里所谓的中频是相对于射频而言的，在我国为465千赫。这个频率仍然相当高，所以中频放大器仍是频率很高的调谐放大器。如果不采用中和电路，就可能造成工作不稳定甚至自激，使声音严重失真或发出刺耳的高频啸叫声。中和电容的接法有两种，图2是采用本级直接反馈的接法，在这种接法中，C\(_{N}\)的数值约为几个微微法。有些收音机考虑到这种接法电容容量过小，难以调整，而且容易受分布电容及其变化的影响，于是接成图3的形式，即把电容CN接到中周的次级。中放电路为了使前级的高输出阻抗与后级的低输入阻抗相匹配，次级线圈的匝数总是比初级少得多，因此次级电压比初级电压低，由次级通过C\(_{N}\)取回的反馈电流iN也就比由初级直接取回时小得多，为了得到同样大的i\(_{N}\)，就应当减小CN的容抗，因此C\(_{N}\)的数值就可以加大，一般可达20微微法左右。CN加大以后，调整起来就方便多了，而且不易受数值很小的分布电容及其变化的影响，使中和作用更为稳定。采用这种接法时必须注意次级线圈的极性，应使中和电容接在与集电极电压相位相反的位置上（同名端见图3），否则就会起相反的作用。另外，这种接法的两个C\(_{N}\)是串联的，所以从中周3的次级至中周1的次级（即BG2基极）也会有反馈作用，而且是正反馈，当然会有不良影响。但考虑到两个C\(_{N}\)串联之后的容量很小，所以这种反馈的影响也很小。不过，总还是有一些影响，所以从这一点来看，这种中和方式又不如图2的中和方式好。目前，两种中和方式都被广泛地采用着，各有利弊。

下面再谈谈中和电容的选择问题。成品收音机，由于工厂是批量生产，所用的晶体管都经过严格挑选，而且电路及结构程式一定，所以多用高频定值电容作C\(_{N}\)。如果自装收音机，中和电容可采用市售拉线电容或者自制。自制的方法是在φ=1mm左右的一根高强度漆包线上密绕一层φ=0.1mm左右的沙包线（见图4），利用二者之间的线间电容作CN。C\(_{N}\)的大小可通过改变沙包线的圈数来调整。但这种自制电容有一个小的分布电感存在，影响中和效果。为此，可把沙包线改用细裸线缠绕，并将绕好后的细裸线用锡焊成一体，使线圈状的细裸线变成一个薄圆筒，这就消除了分布电感。但要注意，细裸线不能与被缠绕的粗漆包线的铜心相碰短路。

最后谈谈中和电容的调整问题。我们知道，晶体管的参数是离散的，即使是同一型号的晶体管，它们的C\(_{cb}\)值也可能相差很大，所以靠着从手册上查出的Ccb值来计算C\(_{N}\)，往往是不合要求的。必须在装机的过程中，通过调整来确定CN。在没有仪器的情况下，一般是用收听一个电台的广播来调整C\(_{N}\)的大小，直到没有高频啸叫声为止。需要说明，收音机中放电路自激的原因很多，例如，退耦和滤波不良，各级布局或走线不合理等等，都可能引起自激。所以发现中放自激，就一概认为是中和不良那是不对的，应从多方面去考虑才成。（闻芒）