多级放大电路的耦合方式
多级放大电路的耦合方式
01.
掌握阻容耦合
04.
本 节 学 习 要 点 和 要 求
02.
了解变压器耦合原理
05.
多级放大电路的耦合方式
03.
了解光电耦合原理
06.
目录
CONTENTS
多级放大电路耦合方式主页
01.
结束
04.
直接耦合
02.
变压器耦合
05.
阻容耦合
03.
吐鲁蕃班公寺
06.
多级放大电路的耦合方式主页
CONTENTS
直接耦合方式
④NPN与PNP型混合耦合方式
1、直接耦合方式的特点
继续
PNP 型管正常工作时，电压的极性与NPN刚好相反，集电极比基极电位要低，两种类型的管混用，可以把输出端升高了的直流电位降下来。
+VCC
T1
T2
Rb1
Rc1
Rb2
Re2
+
2、直接耦合方式的改进
③用稳压二极管代替Re
②用二极管正向连接代替Re
+VCC
T1
T2
Rb2
+
-
uI
Rc1
Rb1
Rb2
uO
+
Re2
Re1
RL
Ce
C3
C1
将前一级的输出端通过电容器连接到后一级的输入端，称为阻容耦合。
C2
第一级的输出经电容器与第二级的输入相连，信号的传递必须经过电容器。这是阻容耦合的特点。
C2
Rb2
rbe2
(1+2)(Re2 //RL )
Rc1
Rb2
Re2
+
2、直接耦合方式的改进
多级放大电路的耦合方式及分析方法
3. 集成运放的符号和电压传输特性 uO=f(uP-uN)
在线性区： uO＝Aod(uP－uN) Aod是开环差模放大倍数。
非线 性区
由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的 最大输入电压(uP－uN)的数值仅为几十～一百多微伏。 (uP－uN)的数值大于一定值时，集成运放的输出不是 ＋UOM , 就是－UOM，即集成运放工作在非线性区。
小功率管多为5mA
由最大功耗得出
必要性？
rz＝Δu /Δi，小功率管多为几欧至二十几欧。 UCEQ1太小→加Re（Au2数值↓）→改用D→若要UCEQ1大 ，则改用DZ。
NPN型管和PNP型管混合使用
问题的提出： 在用NPN型管组成N级 共射放大电路，由于 UCQi＞ UBQi，所以 UCQi ＞ UCQ(i-1）（i=1～N）， 以致于后级集电极电位 接近电源电压，Q点不合 适。
三、多级放大电路的频率响应：分析举例
一个两级放大电路每一级（已考虑了它们的相 互影响）的幅频特性均如图所示。
20 lg A 20 lg A 40 lg A 20 lg A u u1 u2 u1
6dB 3dB
≈0.643fH1
fL fH
fL> fL1， fH< fH1，频带变窄！
2. 集成运放电路的组成
两个 输入端
一个 输出端
若将集成运放看成为一个“黑盒子”，则可等效为 一个组成部分的作用
偏置电路：为各 级放大电路设置 合适的静态工作 点。采用电流源 电路。 输入级：前置级，多采用差分放大电路。要求Ri大，Ad 大， Ac小，输入端耐压高。 中间级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够 的放大能力。 输出级：功率级，多采用准互补输出级。要求Ro小，最 大不失真输出电压尽可能大。
多级放大电路的耦合方式及分析方法
多级放大电路的耦合方式及分析方法1.直接耦合：直接耦合是最简单的一种耦合方式，也是最常见的一种。
每个放大器级之间通过电容连接，将前一级的输出直接连接到后一级的输入。
这种耦合方式的优点是频率响应良好，但缺点是容易造成直流偏置漂移和破坏后一级放大器的输入电阻。
2.电容耦合：电容耦合是另一种常见的耦合方式。
每个放大器级之间通过电容连接，对输入信号进行交流耦合。
这种耦合方式的优点是能够消除直流偏置漂移和不同级之间的彼此干扰，但缺点是频率响应不如直接耦合。
3.变压器耦合：变压器耦合是一种较为复杂的耦合方式，通过变压器将前一级的输出信号耦合到后一级的输入。
这种耦合方式的优点是能够提供良好的频率响应和隔离性能，但缺点是成本较高。
4.共射耦合：共射耦合是一种基于晶体管的放大电路中常见的耦合方式。
在共射放大器中，前一级的输出信号通过电容耦合到后一级的输入，同时通过电阻进行直流偏置。
这种耦合方式的优点是能够提供较高的电压放大倍数和较好的频率响应，但需要额外的直流偏置电路。
在进行多级放大电路的分析时，根据所使用的耦合方式和电路结构的不同，可以使用不同的方法进行分析。
1.直流偏置分析：对于使用直接耦合或电容耦合的多级放大电路，需要进行直流偏置分析以确定各级的工作点。
这可以通过分析电路中的直流电路和使用KVL和KCL等电路分析方法来实现。
2.小信号等效电路分析：在确定了各级的工作点之后，可以将电路抽象为小信号等效电路进行分析。
在这种分析方法中，需要将电路中的非线性元件（如晶体管）线性化，并对输入信号进行小幅度近似。
3.频率响应分析：使用小信号等效电路进行分析时，可以得到电路的增益-频率特性，即频率响应。
这可以通过绘制幅频特性和相频特性图来实现，从而评估电路的低频和高频性能。
4.输入/输出阻抗分析：在进行多级放大电路的分析时，还需要考虑输入和输出阻抗。
这可以通过绘制输入和输出阻抗特性图来实现，从而确定电路的匹配性能和信号传输能力。
多级放大电路的耦合方式
静态：保证各级Q点设置合理
要
求
波形不失真
动态: 传送信号 减少压降损失
多级放大电路的耦合方式
常见的几种耦合方式：
① 直接耦合—— 优点： • ② 阻容耦合
•
③ 变压器耦合
可传送直流或变化 缓慢的信号
多用于直流放大电 路和线性集成电路
④ 光电耦合
缺点： • 各放大级的工作点
互相影响
• 零点漂移
多级放大电路的耦合方式
模拟电子技术
知识点： 多ห้องสมุดไป่ตู้放大电路的耦合方式
多级放大电路的耦合方式
常见的组合形式有： 共集-共射电路 共射-共基电路 共集-共基电路 共集-共集电路
多级放大电路的耦合方式
耦合：在多级放大电路中，每两个 单级放大电路之间的连接方式。
多级放大电路的耦合方式
常见的几种耦合方式：
① 直接耦合 ② 阻容耦合 ③ 变压器耦合 ④ 光电耦合
常见的几种耦合方式：
① 直接耦合
② 阻容耦合—— 优点： •
③ 变压器耦合
•
④ 光电耦合
•
电路简单 各级工作点相互独立 应用最广泛
缺点： • 不能传送直流及变化
缓慢的信号
多级放大电路的耦合方式
常见的几种耦合方式：
① 直接耦合 ② 阻容耦合
缺点： • 体积大，成本高，
应用少
③ 变压器耦合—— 优点： • ④ 光电耦合
•
隔除直流，各级 的 Q 点互相独立
可传递一定频率 的交流信号
• 实现输出级与负 载的阻抗变换，
以获得有效的功 率传输
多级放大电路的耦合方式
常见的几种耦合方式：
① 直接耦合
② 阻容耦合
多级放大电路的耦合方式及其分析方法
多级放大电路的耦合方式及其分析方法一、直耦合：直耦合是指通过直接连接放大器的输入和输出端来传递信号。
直耦合的特点是简单、频带宽和增益都很大，但是容易出现直流漂移的问题。
直耦合电路的分析方法：1.根据每个级别的输入和输出特性，可以得到输入和输出的分压分流关系。
2.通过级与级之间的直接相连，可以得到整个电路的传递函数。
3.分析每个级别的频率响应，得到整个电路的频率响应。
二、电容耦合：电容耦合是通过电容器进行耦合，将一些级的输出信号通过电容器耦合到下一个级的输入端。
电容耦合的特点是可以消除直流漂移，但是频带宽和增益受限于电容器。
电容耦合电路的分析方法：1.根据每个级别的输入和输出特性，可以得到输入和输出的分压分流关系。
2.分析电容的阻抗特性，得到电容耦合电路的传递函数。
3.分析每个级别的频率响应，得到整个电路的频率响应。
三、变压器耦合：变压器耦合是通过变压器进行耦合，将一些级的输出信号通过变压器耦合到下一个级的输入端。
变压器耦合的特点是可以提供隔离和匹配阻抗的功能，但是成本较高。
变压器耦合电路的分析方法：1.根据每个级别的输入和输出特性，可以得到输入和输出的分压分流关系。
2.分析变压器的阻抗变化特性，得到变压器耦合电路的传递函数。
3.分析每个级别的频率响应，得到整个电路的频率响应。
综上所述，多级放大电路的耦合方式有直耦合、电容耦合和变压器耦合三种。
根据每个级别的输入输出特性、元件的阻抗特性和传递函数，可以分析每个级别的频率响应，并得到整个电路的传递函数和频率响应。
根据需求选择适合的耦合方式可以使得多级放大电路达到所需的性能。
第10讲多级放大电路的耦合方式及分析方法
小结
放大电路旳性能分析主要有静态分析和动态分析。 静态分析—求输入信号为零时，放大电路旳工作状态。
拟定放大电路旳静态值IBQ、ICQ、UCEQ,即静态工作点Q。 静态工作点旳位置直接影响放大电路旳质量
分析措施： 画出电路旳直流通路→
计算法 图解法
Ro
Re
//
( Rs
// Rb )
1
rbe
Re2
//
( Ro1
// Rb2 )
1
rbe2
4k // (4k // 150k) 0.9846k 1 50
95
补充、多级放大电路如图所示，若两个晶体管旳β=79，rbe=1kΩ,
试计算 (作业） 1．空载电压放大倍数Au和Aus; 2．Us=10mV，RL=3kΩ时旳Uo。
可能是实际旳负载，也 可能是下取 得旳功率等于原 边消耗旳功率。
从变压器原 边看到旳等 效电阻
P1
P2，I
2 c
RL'
Il2 RL
RL'
I
2 l
I
2 c
RL
( N1 N2
)2
RL
实现阻抗变换
二、多级放大电路旳动态分析
1.电压放大倍数
Au
U o U i
U o1 U i
怎样设置合适旳静态工作点？
Q1合适吗？
对哪些动态参 数产生影响？
Re
用什么元件取代Re既可设置合适旳Q点，又可使第 二级放大倍数不至于下降太大？
二极管导通电压UD＝？动态电阻rd＝？ 若要UCEQ＝5V，则应怎么办？用多种二极管吗？
怎样设置合适旳静态工作点？
稳压管 伏安特征
3.1 多级放大电路的耦合方式
共射放大电路、共集放大电路、共基放大电路
放大倍数：共射放大电路放大倍数较大 缺点：输入电阻不够大，信号采集能力差 输出电阻不够小，带负载能力差 输入电阻最高：共集放大电路 输出电阻最低：共集放大电路
∴集中各种电路的优点在一个电路中，采用共集放大 电路做输入输出级，共射放大电路做中间级。
+Vcc
+Vcc
R3 R1
R5
_+
+
+
ui
c1
R2
T1
uo
R4
+ c3
_
_
+
C2
ui
_
T2
+ c4
+
R6
RL uo
_
典型的Q点稳定电路
共集放大电路
两级阻容耦合放大电路 C1 C2 C4的作用?
一、优点： 1）静态工作点
由于电容隔直流 ，所以它们的直流通路各不相通， 静态工作点相互独立。
二、缺点：
1）有大容量的电容，不便于集成。 2）低频特性差
R3
R5
R1
+Vcc
_+
c2
+ c1
+ c4
+
ui
R2 R4
+ c3
R6
_
RL uo
_
解：（1）求解Q点： 阻容耦合电路，Q点相互独立
第一级：典型的Q点稳定电路，（1+β）Re>Rb1//Rb2
U BQ1
R2 R1 R2
VCC
5 5 15
12
3V
I EQ1
U BQ
3.1 多级放大电路的耦合方式
传输特性： i C f ( u C E ) 传输比：
CTR iC iD
ID
2、光电耦合放大电路
输出回路 +VCC 信号源 RS + uS
D
光电耦合器
RC +
T1 T2
V
uo
-
优点：抗干扰能力强。
R
Rb2 Rc1
+Vcc Rc2 T2
Rb1
+ uI T1
DZ
Rb2 Rb1 + uI -
Rc1
Re2 Rc2
T2 T1
+Vcc
+
由于要保证集电结反偏， 所以晶体管的集电极的电位 不断在提高，以至接近VCC， 使后级静态工作点不合理；
可使用NPN型和PNP型混 合使用的方法解决问题。
Rc2 e2
uO +
第三章
§3.1 §3.2 §3.3
多级放大电路
多级放大电路的耦合方式 多级放大电路的动态分析 直接耦合放大电路
§3.1
多级放大电路的耦合方式
直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合
一、直接耦合 1、静态工作点的设置
+Vcc Rc2 Rc1 Rb2 VB2 T2 +
T2导通时VB2=0.7V, 则UCEQ1= 0.7V， 接近饱和区，电压变 化范围不大，当信号uI 大一点，会出现饱和 失真。
N2
RL
C1
+ uI -
+
Rb11
+
Ce1
Rb21
+
Cb2 Re2
+
Ce2
变压器耦合的优、缺点 优点：工作点不影响，可以实现阻抗匹配。 缺点：不能放大直流信号，低频特性不好，体积大、 重量大。
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第一级
Rb1
C1+ +
U i
RC1
C2
+
T1
Rb2 Rc2 C3 +VCC
+
+
T2
RL U o
第二级
图 3.1.2 阻容耦合放大电路 特点：静态工作点相互独立，在分立元件电路中广 泛使用。
在集成电路中无法制造大容量电容，不便于 集成化，尽量不用。
7
3.1.3 变压器耦合
(a)电路
(b)交流等效电路
100k
300
9014
3V
9015
小喇叭A作话筒，小喇叭B作听筒。 两个互补三极管构成一个简易的直接耦合放大电路
12
改进电路—(c1) 稳压管动态电阻 很小，可以使第二级 的放大倍数损失小。 但集电极电压变化范 围减小。
Rb1 +
U i
Rb;VCC
+
T1
T2 U O
Re2
(b)
Rc1 R Rc2+VCC
+
T1
T2 U O
DZ
(c)
5
改进电路—(c2) 可降低第二级的 集电极电位，又不损 失放大倍数。但稳压 管噪声较大。
3.1 多级放大电路的耦合方式
将多个单级基本放大电路合理联接，构成多级放大电路
组成多级放大电路的每一个基本电路称为一级， 级与级之间的连接称为级间耦合。
四种常见的耦合方式：
直接耦合 阻容耦合 变压器耦合 光电耦合
3
3.1.1 直接耦合
Rb1
+
U i
Rc1
T1
Rb2
Rc2 +VCC
+
T2
U O
图 3.1.1（a) 两个单管放大电路简单的直接耦合
特点：
(1) 可以放大交流和 缓慢变化及直流信号；
(2) 便于集成化。
(3)各级静态工作点互相影 响；基极和集电极电位会随着 级数增加而上升；
(4)零点漂移（如何克服）。
4
一、 直接耦合放大电路静态工作点的设置
改进电路—(b) 电路中接入 Re2， 保证第一级集电极有 较高的静态电位，但 第二级放大倍数严重 下降。
第三章多级放大电路
教学内容 1、多级放大电路的耦合方式。 2、多级放大电路的动态分析。 3、直接耦合放大电路。
1
预习提纲
1.为什么需要多级放大器？ 2.何谓耦合？常见的耦合方式有哪几种？ 3.直接耦合遇到什么问题？如何解决？ 4.直接耦合方式的优点和缺点是什么？ 5.阻容耦合方式的优点和缺点是什么？
光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递 的，因而其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。 一、光电耦合
发光元件
光敏元件
图3.1.5光电耦合器及其传输特性
10
二、光电耦合放大电路
图3.1.6光电耦合放大电路
目前市场上已有集成光电耦合放大电路， 具有较强的放大能力。
11
小制作：简易有线对讲机
Rb1 U+ i
Rc1 Dz
T1
Rc2+VCC
T2
Rb2
+
U O
(c)
改进电路—(d) NPN管和PNP管 混合使用，可获得合 适的工作点。为经常 采用的方式。
Rb1
+ U i
Rc1
T1
Re2
T2
Rc2
+VCC
+
U O
(d)
图 3.1.1 直接耦合放大电路静态工作点的设置
6
3.1.2 阻容耦合
图 3.1.3 变压器耦合共射放大电路
以前功率放大电路广泛采用此耦合方式。 目前基本不用。
8
变压器耦合放大电路
选择恰当的变比，可在负载上得到尽可能大的输出 功率。
第 二 级 VT2 、 VT3 组 成推 挽 式放大电路， 信号正负半周 VT2、VT3 轮 流导电。
变压器耦合放大电路
9
3.1.4 光电耦合