多级放大电路的耦合方式及分析方法(总结)
多级放大器结构方框图和电路分析方法
多级放大器结构方框图和电路分析方法多级放大器通过级间耦合电路将一级级的单级放大器连接起来，级间耦合电路处于前一级放大器输出端与后一级放大器输入端之间。
1、多级放大器结构方框图图1所示是两级放大器的结构方框图，多级放大器结构方框图与此相像，只是级数更多。
图1两级放大器结构方框图从图中可以看出，一个两级放大器主要由信号源电路、级间耦合电路、各单级放大器等组成。
信号源输出的信号经过耦合电路加到第一级放大器中进行放大，放大后的信号经过级间耦合电路加到其次级放大器中进一步放大。
在多级放大器中，第一级放大器又称为输入级放大器，最终一级放大器称为输出级放大器。
2、各单元电路作用和电路分析方法1．各单元电路作用关于这一方框图中的各单元电路的作用说明如下：（1）信号源电路是信号源所在的电路，多级放大器中的各级都是放大这一信号。
输入耦合电路通常是指信号源电路与第一级放大器之间的耦合电路，它的作用是将从信号源电路输出的信号无损耗地加到第一级放大器中，同时将第一级放大器中的直流电路与信号源电路隔开。
（2）级间耦合电路处于两级放大器之间，它的作用是将前级放大器输出的信号无损耗地加到后一级放大器中。
同时，有的级间耦合电路还要完成隔直工作，即将两级放大器之间的直流电路隔开。
个别状况下，级间耦合电路还要进行阻抗变换，以使两级放大器之间阻抗匹配。
（3）输出耦合电路是指多级放大器输出级与负载之间的耦合电路，它的作用是将输出信号加到负载上。
（4）各级放大器用来对信号进行放大，或是电压放大，或是电流放大，或是电压和电流同时放大。
2．电路分析方法多级放大器工作原理的分析方法与单级放大器基本一样，不同之处主要说明以下几点：（1）多级放大器只是数级单级放大器按先后挨次通过级间耦合电路排列起来，所以电路分析内容、步骤和方法同单级放大器基本相同。
（2）分析信号传输过程时，要从多级放大器的输入端，始终分析到它的输出端。
信号幅度每经过一级放大器放大后都有所增大，所以信号幅度是愈来愈大。
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。
第3章 多级放大电路 18页
RC1
RB21
+Vcc RC2
+ C3
C1 +
RS
T1
+
T2 C2 RB22 RE1
RL
ui
RB12 RE1
vo
CE2
vs
CE2
2010年5月1日星期六 年 月 日星期六
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3
第3章 多级放大电路
2. 直接耦合 结构较复杂,Q点相互影响 ,调整比较困难.在集成电路 中,直接耦合的应用越来越多.
RC1 IC1 T1
IC1 RC2
+Vcc R
vC2
T2 IB2
RB1
vi = 0
IB1
RE2 DZ
钳制在0.6~0.7V,使T1的基本上工作在 晶体管T 的集电极电位被钳制在 , 晶体管 1的集电极电位被钳制在 饱和区,电路已失去放大作用. 饱和区,电路已失去放大作用. 解决方法是提高第二级的基极电位.如在第二级加发射极电阻 解决方法是提高第二级的基极电位.如在第二级加发射极电阻 或加稳压管进行改进 既能有效传递信号, 稳压管进行改进, 或加稳压管进行改进,既能有效传递信号,又能使每一级都有 合适的静态工作点. 合适的静态工作点.
RB2
RC1 IC1 T1
IC1 RC2
+Vcc
vC2
T2 IB2
RB1
vi = 0
IB1
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4
第3章 多级放大电路
3. 变压器耦合
v1 v2
结构虽比较简单,但元件体积大,重量大,不适于 电路的小型化和集成化.
2010年5月1日星期六 年 月 日星期六
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。
第6章级联放大电路
Rs
+ us -
ri1
VT1 +
+ ui -
uo1 -
ri2
（a) 多级放大电路图
VT2 +
RE2 uo -
VT1 +
Rs
uo1 ri2
+
-
us
-
（b) 输入电阻法
级联放大器电压增益AU
AU
uo ui
AU1 AU 2
其中：
AU 1
uo1， ui
AU 2
uo uo1
考虑信号源内阻时
AUs
uo us
ui us
1/28
第6章 级联放大电路
2/28
第6章 级联放大电路
问题： 1.为什么要采用多级级联放大？ 2.常用的级联耦合方式有哪几种？特点如何？ 3.级联电路的动态特性主要取决于那一级？如何分析 计算？
3/28
多级放大电路
级联问题的产生原因：电压增益指标不满足要求等。需要 多次（级）放大。
Ec
Ui
Uo
出电压却缓慢变化的现象，称为零点漂移现象。
零点漂移产生的原因：温度
变换所引起的半导体器件参数的 变化是产生零点漂移现象的主要 原因，因此零点漂移也称为温度 漂移，简称温漂。
抑制零点漂移的方法：
（1）引入直流负反馈 （2）温度补偿 （3）采用差分放大电路
直接耦合放大电路
23/28
级联放大电路小结
本章主要内容如下: 一、级联目标 •提高放大电路增益。 二、耦合方式 •阻容耦合：电容与后级输入电阻一起形成阻容耦合，各级之 间直流工作点独立。不易集成。 •变压器耦合：功率传输效率高，能传递直流和变化缓慢的信 号。不易集成。 •直接耦合：能传输交流、直流信号，易集成。 •二极管光电耦合：电-光-电，不易集成。
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1. 静态分析：阻容耦合；直接耦合
2. 动态分析
Au
Uo Ui
Uo1 Ui
Uo2 Ui2
Uo Uin
n
Auj
j 1
Ri Ri1 Ro Ron
①计算Au1时，把Ri2作为RL1考虑 ②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。
第三章 多级放大电路
△ 分析举例
Ro
Au1
(R3 ∥ Ri2 ) rbe1
Au 2
(1＋2 ) (R6 ∥ RL ) rbe2 (1＋2 ) (R6 ∥ RL )
Au Au1 Au2
Ri2 R5 ∥[rbe2 (1 2 )( R6 ∥ RL )]
Ri R1 ∥ R2 ∥ rbe1
Ro
R6 ∥
R3 ∥ R5
1
rbe2
第三章 多级放大电路
3.1.4 光电耦合 （1）光电耦合器及其传输特性
发光管D与光电管T相互绝缘地组合在一起，能有效抑制干扰。 D光∝iD(uD)； iC∝D光
返回
第三章 多级放大电路
（2） 光电耦合放大电路
iD
iC
|uO|∝iC∝D光∝iD∝uS
|uO|∝uS
第三章 多级放大电路
3.2 多级放大电路的动态分析
第三章 多级放大电路
第二章 基本放大电路复习要求
一、重点掌握的内容 1．放大、静态与动态、直流通路与交流通路、静态工作点、负载
线、最大不失真输出电压、放大倍数、输入电阻与输出电阻的概念。 2．放大电路的组成原则，各种基本放大电路（共射、共集、共基）
的工作原理及特点，能根据具体要求选择电路类型。 3．近似估算单管共射放大电路、分压式工作点稳定电路的静态工
问题1：Q点相互影响。
UCE1=UBE2=0.7V→T1管饱 和——解决直流电平配置 问题：保证各级Q点正常； 信号损失最小。
问题2：存在零点漂移现象*——输入为零，输出电压 产生变化的现象。
*当uI=0，前级由温度变化所引起的电流、电位的变化会逐级放 大→uO≠0（偏离零点）。
第三章 多级放大电路
▲如何设置合适的静态工作点？
（1）Re垫高UE2：UCE1=UBE2+URe
问题：Re→Au2↓；可并接
Ce→体积大，且不易集成。
Re
◇ 用什么元件取代Re ，既可保
证合适的Q点，又使Au2下降不多？
稳压管
（2）用1～2只二极管D代替Re: 每只UD=0.7V，而交流 rD=△uD/△iD较小（几十欧）
第三章 多级放大电路
第十讲 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
第三章 多级放大电路
3.1 多级放大电路的耦合方式
实际应用中，对放大电路提出多方面的性能要求，如 Au＝104、Ri=2MΩ、 Ro=100Ω，单级放大电路不可能同 时满足→多级放大电路。
（1）优点：① Q点相互独立，分析、设计、调试方便； ②只要C选大，信号衰减小；③结构简单，性能稳定，适合 分立元件电路、放大交流信号。
（2）缺点：①低频特性差；②不适合放大变化缓慢和直 流信号；③不便于集成化。
第三章 多级放大电路
3.1.2 直接耦合——导线直接相连
特点：能够放大变化缓 慢的信号；便于集成化。
伏安特性
（3）选择合适稳压管Dz（合适Uz 值）代替Re。交流rz△u/△i非常 小，对Au影响小。
UCEQ1太小→加Re（Au2数值↓）→改用D→若要UCEQ1大，则改用DZ
第三章 多级放大电路
（4）NPN—PNP型管互补耦合
问题的提出： 用NPN型管组成N级共射
放大电路，由于UC2＞ UB2， 即UC2＞ UC1，同理， UC3>UC2，……以致于后级 UCN接近VCC，Q点不合适。
NPN：UBE>0，UBC<0 PNP: UBE<0，UBC>0
——互补
第三章 多级放大电路
3.1.3 变压器耦合
n=N1/N2=U1/U2=I2/I1 RL′=n2RL
Au
R L
rb e
RL′
RL'
I
2 l
I
2 c
RL
(
N1 N2
)2
RL
实现阻抗变换
特点：Q点独立，易阻抗匹配；低频特性差，不能集成；大、重、贵！
多级放大电路之间的连接方式——“耦合”。
常见耦合方式有：直接耦合、阻容耦合、变压器耦 合、光电耦合等。
对耦合的要求： （1）保证各级静Q点设置正确，信号不失真 （2）动态——传送信号时减少压降损失。
第三章 多级放大电路
3.1.1阻容耦合——RC耦合
C
＋
Ui
A1
－
＋
Ri2 A2
Uo
－
• 信号源—(a放) 大电路1— 放大电路2—负载——阻 容耦合（RC耦合）。
作点；用微变等效电路法分析计算Au (Aus)、Ri和Ro。(题2.11、2.13) 二、一般掌握的内容
1．用图解法分析波形失真，分析电路参数变化对静 Q点的影响。 2．复合管的组成及其电流放大系数。
第三章 多级放大电路
第三章 多级放大电路
3.1 多级放大电路的耦合方式 3.2 多级放大电路的动态分析 3.3 直接耦合放大器
第三章 多级放大电路
讨论二
放大电路的选用
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。