多级放大电路的耦合方式
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。
简述多级放大电路的耦合方式及其优缺点
简述多级放大电路的耦合方式及其优缺点多级放大电路是电子学中一个非常重要且常用的电路。
它由多个放大器级别组成，可以将信号增强到更高的幅度，以满足不同的应用需求。
在多级放大电路中，耦合方式是非常重要的，它可以影响电路性能和效率。
本文将简述多级放大电路的耦合方式及其优缺点。
一、直接耦合直接耦合是一种将两个放大器级别通过一个较小的电容器连接的方式。
这种耦合方式非常简单直接，能够提供很高的放大性能。
但是，它也存在一些缺点，如可能产生渐进干扰信号和漂移问题，同时需要相当高的直流稳定性。
因此，直接耦合更为适合用于静态电路或低频应用。
二、变压器耦合变压器耦合是在两个放大级之间加上一个变压器，它可以对输入信号和输出信号进行电气隔离，并能够提供电压升降变换功能。
它的优点包括：稳定性高、降低共模噪声和增加输入输出隔离。
然而，它也具有缺点：成本高、重量重、体积大，尺寸笨重并且成本高昂。
因此，变压器耦合更适合于高频应用或消费电子产品。
三、RC耦合RC耦合使用一个电容器将两个放大器级别连接，没有对电源的直接要求。
这种耦合方式可以降低直流漂移，同时保持实时性和高传递增益。
其缺点为有可能产生较大的渐进信号漂移。
四、光纤耦合光纤耦合是一种最良好的耦合方式。
光纤传输信号完全隔离电和磁场，并且可以传输宽带信号。
光纤耦合由于涉及光学部件和复杂的光源电路，成本较高，因此限制它在实际中广泛应用。
但是，由于其稳定性高和高隔离度，这种耦合方式也能够应用于高端声频、医疗和科学仪器等领域。
五、差分耦合差分耦合是另一种设计接收信号的方式，它通常用于高频宽带应用和射频电路。
它具有独立地处理两个输入信号、减少共模干扰和提高静态电平的灵活性等优点。
无论使用何种耦合方式，差分式输入通常都会改善幅值和信噪比。
综上所述，多级放大电路的耦合方式直接影响了电路性能。
为了满足不同的应用需求，设计人员必须了解各种耦合方式的优缺点，以便在实际应用中选择合适的耦合方式。
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分析方法
目的与意义
研究目的
研究多级放大电路的不同耦合方式及 其对电路性能的影响。
意义
通过深入了解耦合方式，有助于优化 多级放大电路的设计，提高电路性能 和稳定性，为实际应用提供理论支持 。
02
多级放大电路的耦合方式
电容耦合
总结词
利用电容器传递交流信号，隔断直流信号，通常用于级间隔 离。
详细描述
电容耦合通过电容器将前级输出信号传递到下一级输入端， 同时阻止直流成分通过，实现各级间的隔离。这种耦合方式 适用于不同频率信号的处理和级间信号的传递。
03
$GBW = A_{v} times f_{3dB}$，其中$f_{3dB}$为通频带截止
频率。
05
多级放大电路的应用
音频信号处理
音频信号放大
多级放大电路能够将微弱的音频信号进行多级放大，满足音频设备对信号强度的需求。
音质改善
通过多级放大电路，可以对音频信号的频率、动态范围和信噪比进行优化，提升音质效 果。
瞬态分析法
总结词
通过分析电路在输入信号瞬间的响应来研究 多级放大电路的性能。
详细描述
瞬态分析法是一种通过分析电路在输入信号 瞬间的响应来研究多级放大电路性能的分析 方法。这种方法通过求解电路的微分方程或 差分方程来计算电路在各个时刻的电压和电 流值，从而全面了解电路的性能表现。瞬态 分析法适用于分析多级放大电路的频率响应
通过多级放大电路，可以将微弱的信号放大，实现数据的 远距离传输。
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输入电阻
指放大电路对输入信号源的等 效阻抗，反映了放大电路对信
号源的影响程度。
输入电阻计算公式
$R_{in} = frac{V_{i}}{I_{i}}$，其 中$V_{i}$为输入电压，$I_{i}$为 输入电流。
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。
多级放大电路的耦合方式
ic
c D
T1 T2 e 光电耦合器
光电耦合器的传输特性 曲线与三极管的传输特性 曲线相似，输入电流iD相 当于三极管的基极电流iB， 只要uCE足够大，i C只随iD 按正比例变化，即 i C = CTR ·iD 其中CTR是常数，称为传输 比，相当于三极管中的，但比 小很多，一般CTR=0.1 ~ 1.5 。
若T1 需要较大的UCEQ1 ， 可以把Re改为一个稳压二 极管，利用稳压二极管反 向击穿时的压降VZ较高， 提高UCEQ1 ，其击穿后的 动态电阻也很小。
直接耦合方式
+VCC Rb Rc1 R Rc2 T1
Rb
1
2
+ +
T2
+
- +
-
D VZ
UCEQ2
-
-
加入Re后，会令放大电路的 增益下降 ③第二级加入稳 未加入 Re时 Rc 压二极管 Au = - —— rbe 加入Re后 Rc Au = - —————— rbe +(1+)Re 本页完 继续
Rb
2
uI
+
1
uI2
uO
-
典型的直接耦合方式
一、直接耦合方 第一级的输出直接 式 与第二级的输入相连， 问题：本电路存在什么 1 、直接耦合方 这是直接耦合的特点。缺陷？ 式的特点
本页完 继续
直接耦合方式
1、直接耦合方式的特点
将前一级的输出端直接连接 到后一级的输入端，称为直接 耦合。
Rb
2 Rb 1
①在第二级加入电阻Re ②用二极管正向连接代替Re ③用稳压二极管代替Re ④用PNP和NPN混合使用 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。
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
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发光元件
光敏元件
图3.1.5光电耦合器及其传输特性
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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。
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12
小制作：简易有线对讲机
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
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
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3.1.4 光电耦合
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
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。
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3.1.3 变压器耦合
(a)电路
(b)交流等效电路
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。
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变压器耦合放大电路
(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。
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。
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13
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。
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。
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Rb1
+
U i
Rb1
+
U i
Rc1
Rc2+VCC
+
T1
T2 U O
Re2
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。
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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？
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。
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(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
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
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6
么么么么方面 • Sds绝对是假的
3.1.2 阻容耦合
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
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2
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
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3
3.1.1 直接耦合
Rb1
+
U i
Rc1
T1
Rb2