多级放大电路级间耦合方式及分析
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
若求Aus：
Aus
=
ri1 Rs + ri1
Au
ri1 =rbe1 // Rb1 // Rb2 =2.88//51//20=2.4k
Aus
=
ri1 Rs + ri1
Au
2.4 9891 1 2.4
6982
11
26 I E2
200 101 26 1.1
2.6 kΩ
Au1
=
(Rc1 //
rbe1
ri2 )
100 (5.1 // 2.6) 2.88
59.8
式中 ri2 rbe2
10
Au2
=
(Rc2 //
rbe2
RL )
100 4.3 2.6
165.4
Au Au1Au2 59.8(165.4) 9891
放大电路中第一级对整个放大电路的零漂影响 最大，且级数越多，零漂越严重。
抑制零漂的措施： 1）引入直流负反馈稳定工作点； 2）利用热敏元件补偿放大电路的零漂； 3）采用差分放大结构，使输出端的零漂相互抵消。5
2.7.2 多级放大电路的分析
1、多级放大电路的增益
Au
uo ui
uo1 ui
uo2 uo
共发射极放大电路 （NPN管）
共发射极放大电
路（PNP管）
7
（1）求静态工作点
UB1
Rb2 Rb1 Rb2
VCC
20 12 3.38V
51 20
IBQ
1
=
UB (1 +
UBE
) Re1
e2
e1
c2
=
3.38 0.7 (1 + 100) 2.7
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。
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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多级放大电路级间耦合方式及分析
多级放大电路级间耦合方式及分析
多级放大器级间耦合方式有三种类型：（1）阻容耦合方式因为电容可以阻断两级间的支流，所以各级间静态工作点互不影响，可以分别计算。
但这种
方式不能传输支流信号，只适用于交流放大。
（2）变压器耦合方式与阻容耦合放大器一样，这种方式不能传输支流信号，各级静态工作点独立。
它的优点
是可以通过改变变压器的变比使前后级之间获得最佳的匹配而得到最大的功率
传输。
它的缺点是体积大，工艺复杂，不利于电路集成化。
现在一般应用于高
频电路中。
（3）直接耦合方式集成电路多应用直接耦合方式。
这种方式即可放
大交流信号，也可以放大交流信号。
两级静态工作点相互影响。
为了使两级都
有合适的静态工作点，对输入信号实施正常放大，可以提高第二级发射级电位。
Q2 场效应管和双极型三极管的比较（1）场效应管是多子参与导电，所以是单极型三极管；普通三极管多数载流子和少数载流子参与导电，所以是双极型
三极管。
（2）因为少子容易受到温度影响，故场效应管在热稳定性和低噪声等
方面优于双极型三极管。
（3）场效应管是电压控制器件，输入电阻高。
双极型
三极管是电流控制器件，输入电阻较低。
（4）场效应管可以在低电压，小电流
下工作。
工艺简单，便于集成，适合于制造大规模集成电路。
Q3 MOS 场效应管使用的几个问题（1）因为MOS 场效应管的输入电阻很高，很容易受到外界电场的干扰，而形成较高的电压，使管子损坏。
（2）MOS 管存放时，各电级短接在一起。
使用时可在栅源直接接一个电阻或者接一个稳压管。
（3）测量时，人体要与大地相接，与大地等电位。
（4）判断电极的方法（以
N 沟道为例）：将万用表调制电阻档，用黑表笔接触一脚，红表笔分别接触另。