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
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
发光元件
光敏元件
图3.1.5光电耦合器及其传输特性
8
（信号耦合的时候，可以不共地）
第9页/共13页
二、集成光耦
作业： 请上网下载EL816 的英文资料，打印出前两页。
了解其特性及应用电路
9
第10页/共13页
二、光电耦合放大电路
图3.1.6光电耦合放大电路
2
第3页/共13页
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， Rb1 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
U+
i
下降。
Rc1
Rc2 +VCC
+
T1
T2 U O
Re2
(b)
改进电路—(c1)
稳压管动态电阻
Rb1
Rc1
R
Rc2 +VCC
很小，可以使第二级
3.1 多级放大电路的耦合方式
因为1级放大器的放大能力不够，所以 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：
① 直接耦合（一般用在集成电路里面） ② 阻容耦合（在分立元件的放大电路中常见） ③ 变压器耦合（现在很少用） ④ 光电耦合（自动控制系统中常用于隔离）
（80年代的收音机、扩音机广泛使用）
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 （现在已经被集成电路取代）
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。
THANKS
感谢观看
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概念归纳
多级放大电路的耦合方式概念归纳一级：组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级。
级间耦合：级与级之间的连接称为级间耦合。
多级放大电路的耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦合。
直接耦合：将前一级的输出端直接连接到后一级的输入端。
直接耦合方式的缺点：采用直接耦合方式使各级之间的直流通路相连，因而静态工作点相互影响。
有零点漂移现象。
直接耦合方式的优点：具有良好的低频特性，可以放大变化缓慢的信号；由于电路中没有大容量电容，易于将全部电路集成在一片硅片上，构成集成电路。
阻容耦合方式：将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端，称为阻容耦合方式。
直流分析：由于电容对直流量的电抗为无穷大，因而阻容耦合放大电路各级之间的直流通路不相通，各级的静态工作点相互独立。
交流分析：只要输入信号频率较高，耦合电容容量较大，前级的输出信号可几乎没有衰减地传递到后级的输入端。
因此，在分立元件电路中阻容耦合方式得到非常广泛的应用。
阻容耦合电路的缺点：低频特性差，不能放大变化缓慢的信号；在集成电路中制造大容量的电容很困难，因此阻容耦合方式不便于集成化。
变压器耦合：将放大电路前级的输出端通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上，称为变压器耦合。
电路缺点：变压器耦合电路的前后级靠磁路耦合，它的各级放大电路的静态工作点相互独立。
它的低频特性差，不能放大变化缓慢的信号，且非常笨重，不能集成化。
电路优点是可以实现阻抗变换，因而在分立元件功率放大电路中得到广泛应用。
光电耦合器：是实现光电耦合的基本器件，它将发光元件（发光二极管）与光敏元件（光电三极管）相互绝缘地组合在一起，如下图所示。
工作原理：发光元件为输入回路，它将电能转换成光能；光敏元件为输出回路，它将光能再转换成电能，实现了两部分电路的电气隔离，从而可有效地抑制电干扰。
传输比CTR：在c-e之间电压一定的情况下，i C的变化量与i D的变化量之比称为传输比CTR，即如下图所示为光电耦合放大电路。
多级放大器之间的耦合方式
多级放大器之间的耦合方式
在电子电路中，多级放大器是将信号放大到所需幅度的关键组件。
在多级放大器中，各级之间的耦合方式对整个放大器的性能和稳定性起着重要作用。
常见的多级放大器之间的耦合方式包括：
•直耦合：通过直接连接两个放大器级别的输入和输出。
这种方式简单直接，但也可能导致直流偏置漂移、频率响应不平坦等问题。
•电容耦合：使用电容器连接放大器级别的输入和输出。
电容耦合可以阻隔直流分量并传递交流信号，但可能引入低频截止和相移等问题。
•变压器耦合：通过变压器将输入和输出级别进行耦合。
这种方式可以提供隔离和匹配变压器的功能，但也会增加成本和尺寸。
•电感耦合：使用电感器连接放大器级别的输入和输出。
电感耦合可以提供宽带性能和低频增益，但可能对高频信号造成损耗。
以上只是几种常见的多级放大器之间的耦合方式，不同的应用场景可能需要根据具体要求选择合适的耦合方式。
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2021/3/10
2
1. 直接耦合
第一级
第二级
既是第一级的集电极电阻， 又是第二级的基极电阻
能够放大变化缓慢的 信号，便于集成化， Q 点相互影响，存在零点 漂移现象。
输入为零，输出 产生变化的现象 称为零点漂移
当输入信号为零时，前级由温度变化所引起的电流、 电位的变化会逐级放大。
R i2
(RR53 ∥∥R[ir2b)e2
rbe1
R(1i
R21)∥( R6R∥2 ∥RLrb)e]1
Au 2
(1＋2 ) (R6 ∥ RL ) rbe2 (1＋2 ) (R6 ∥ RL )Ro
A A A u u1 2021/3/10
u2
R6
∥
R3
∥5
1
12
rbe2
讨论
放大电路的选用
1.电压放大倍数
Au
U o U i
U o1 U i
U o2 U i2
U o U in
n j 1
Auj
2. 输入电阻 Ri Ri1 3. 输出电阻 Ro Ron
对电压放大电路的要求：Ri大， Ro小，Au的数值 大，最大不失真输出电压大。
2021/3/10
10
分析举例
2021/3/10
11
Au1
2021/3/10
13
稳压管 伏安特性
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。
2021/3/10
5
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
按下列要求组成两级放大电路： • ① Ri＝1～2kΩ，Au 的数值≥3000； • ② Ri ≥ 10MΩ，Au的数值≥300； • ③ Ri＝100～200kΩ，Au的数值≥150； • ④ Ri ≥ 10MΩ ，Au的数值≥10，Ro≤100Ω。
①共射、共射；②共源、共射； ③共集、共射；④共源、共集。
2021/3/10
3
如何设置合适的静态工作点？
Q1合适吗？
对哪些动态参 数产生影响？
Re
用什么元件取代Re既可设置合适的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？用多个二极管吗？
2021/3/10
4
如何设置合适的静态工作点？
近电源电压，Q点不合适。
UCQ1 （ UBQ2 ） ＞ UBQ1 UCQ2 ＜ UCQ1
2021/3/10
6
么么么么方面
• Sds绝对是假的
2.阻容耦合
共射电路
共集电路
利用电容连接信号 源与放大电路、放大 电路的前后级、放大 电路与负载，为阻容 耦合。
有零点漂移吗？
Q点相互独立。不能放大变化缓慢的信号，低频 特性差，不能集成化。
第十二讲 多级放大电路的耦 合方式及分析方法
一、多级放大电路的耦合方式 二、多级放大电路的动态分析
2021/3/10
1
一、耦合方式
当单级放大电路不能满足多方面的性能要求 （如Au＝104、Ri=2MΩ、 Ro=100Ω）时，应考虑 采用多级放大电路。组成多级放大电路时首先 应考虑如何“连接”几个单级放大电路，耦合 方式即连接方式。
2021/3/10
8
3.变压器耦合
可能是实际的负载，也 可能是下级放大电路
理想变压器情
况下，负载上获 得的功率等于原 边消耗的功率。
从变压器原 边看到的等 效电阻
P1
P2，I
2 c
RL'
I
2 l
RL
RL'
I
2 l
I
2 c
RL
( N1 N2
)2
RL
实现阻抗变换
2021/3/10
9
二、多级放大电路的动态分析