变压器耦合方式的放大电路及其特点
4-1 多级放大电路习题
第四章§4.1 多级放大电路习题（一）考核内容3．掌握多级放大电路耦合方式、特点。
4.1 多级放大电路4.4.1 多级放大电路的耦合方式在多级放大电路中,将级与级之间的连接方式称为耦合方式.。
一般常用的耦合方式有：阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。
1、阻容耦合：将放大器通过电容和下一级的输入电阻连接的方式称为阻容耦合方式。
阻容耦合放大电路的优点是:(1)因电容具有“隔直”作用，所以各级电路的静态工作点相互独立，互不影响。
这给放大电路的分析、设计和调试带来了很大的方便。
此外，还具有体积小、重量轻等优点。
(2)在信号传输过程中，交流信号损失小。
阻容耦合放大电路的缺点是:(1)因电容对交流信号具有一定的容抗，若电容量不是足够大，则在信号传输过程中会受到一定的衰减。
尤其不便于传输变化缓慢的信号。
(2) 在集成电路中制造大容量的电容很困难，所以这种耦合方式下的多级放大电路不便于集成。
2直接耦合为了避免在信号传输过程中，耦合电容对缓慢变化的信号带来不良影响，把前一级输出端（或经过电阻等）直接接到下一级的输入端，这种连接方式称为直接耦合。
直接耦合的优点是:(1)既可以放大交流信号，也可以放大直流和变化非常缓慢的信号。
(2)电路简单，便于集成，所以集成电路中多采用这种耦合方式。
直接耦合的缺点是:(1) 直接耦合放大电路的各级静态工作点相互影响，各级静态工作点相互牵制。
(2) 存在零点漂移。
多级放大电路的直接耦合是指前一级放大电路的输出直接接在下一级放大电路的输入端，很显然直接耦合放大电路的各级静态工作点相互影响，并且还存在零点漂移现象，即当输入信号为零时，受环境温度等因素的影响，输出信号不为零，而是在静态工作点附近上下变化。
【概念】零点漂移：指当输入信号为零时，输出信号不为零，而是在静态工作点附近上下变化。
原因：放大器件的参数受温度影响而使Q 点不稳定。
也称温度漂移。
放大电路级数愈多，放大倍数愈高，零点漂移问题愈严重。
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
变压器耦合放大电路
三极管共射电路的基本结构
2.2.2放大电路的基本分析方法（以上图的共射放大 电路为例）
在放大电路工作时，电路中交、直流同时存在，利 用叠加定理分别分析电路中的交、直流成分。
直流通路(ui = 0)分析静态工作点：放大电路建立 正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区以 保证信号不失真。
交流通路(ui ≠ 0)分析动态（计算动态参）：只考 虑变化的电压和电流。
变压器耦合放大电路
2.1 放大电路基本概念
2.1.1放大的概念 1．放大的实质：是小能量对大能量转换的控制 2．有源器件：具有能量控制作用的器件 3．放大电路结构：放大电路具有两个输入端子和
两个输出端子的双口网络。三极管的三个端，其中 一个为公共端，所以基本放大电路有三种类型，共 射（共源）、 共集（共漏）、 共基（共栅）。
2.2 基本放大电路的工作原理
2.2.1基本共射放大电路的组成及元件的作用 （1）晶体管V：放大元件，用基极电流iB控制集极 电流iC。 （2）电源UCC和UBB：使晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶 体管处在放大状态。 （3）偏置电阻RB：用来调节基极偏置电流IB，使晶体管有一 个合适的工作点 （4）集电极负载电阻RC：将集电极电流iC的变化转换为电压 的变化，获得电压放大 （5）电容Cl、C2：通交隔直。
画交流通路原则： （1）固定不变的电压源都视为短路； （2）固定不变的电流源都视为开路； （3）对交流信号电容视为短路；
1．放大电路的静态分析 （1）近似估算法 静态是指无交流信号输入时，电路中的电流、电压都不 变的状态，静态时三极管各极电流和电压值称为静态工ห้องสมุดไป่ตู้ 点Q（主要指IBQ、ICQ和UCEQ）。静态分析主要是确定放大 电路中的静态值IBQ、ICQ和UCEQ。 直流通路：耦合电容可视为开路。
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。
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。
AD202_AD204隔离放大器及其应用
入信号一般均较低, 此时可采用具有低漂移输入放 大器的 AD204 作为传感器输入信号和输出信号的 隔离, 其电路如图 6 所示。在电路设计时, 为了能得 到几 H z 的常共模抑制和 60Hz 的高共模抑制, 必须 采用三极点有源滤波器。如果需要失调零点调节,
参数名称 电源电压 电源电流 输入电压 隔离电压 隔离电流
AD2 02 AD2 04 振荡频率 工作温度
表 2 推荐工作状态
符号 VS IS V IN VISO
最小值
-5 - 7. 5
典型值 + 15
5
最大值
+5 + 7. 5
单位 V mA V V
I ISO
2
I ISO
0. 4
mA
f C LK
25
KHz
V O = V S IG ( 1 + RF / RG ) 其中: RF ∃20k
(a) G= 1
图 3 输入电路
( b) G> 1
AD202/ AD204 隔离放大器及其应用
- 7-
零点和增益调节电路也可以在输出端进行, 其 电路如图 5( c) 所示。它利用输出口浮地功能进行调 节。 15V 电源独立供电, 这与上述零点调节电路 不同。
1. 概述
AD202/ AD204 是一种变压器耦合、微型封装
的精密隔离放大器。它通过片内变压器耦合, 对信 号的输入和输出进行电气隔离。片内的直流电压变
换电路能为输入级、外部传感器和信号处理电路提
供 7. 5V / 2mA 的隔离电源, 从而优化了外围电路 的设计, 提高了芯片的性价比。
AD202 和 AD204 的内部结构基本相同, 仅是某
直接耦合放大电路的优缺点
RB 1 82k
RC2 10k
+C3
+C2
T2
RE1 510
RB2
RE2
43k 7.5k
+ CE
+
.
Uo
–
22
.
第一级是射极输出器:
IB 1 R B U C 1 ( C 1 U β B )R E E 110 2 ( 0 0 1 4 50 .0 2 6 m ) 7 9 .8 A μ A
I E ( 1 1 ) I B ( 1 1 5 0 . 0 0m ) 0 0 9 . 4 A m 8 9 A
缺点：
（1）各级的静态工作点不独立，相互影响。会给设计、 计算和调试带来不便。 （2）引入了零点漂移问题。零点漂移对直接耦合放大 电路的影响比较严重。
15
.
（3）直接耦合放大电路中的零点漂移问题
1）何谓零点漂移？ 2）产生零点漂移的原因 电阻，管子参数的变化，电源电压的波动。如果采用高精 度电阻并经经过老化处理和采 用高稳定度的电源，则晶 体管参数随温度的变化将成为产生零点漂移的主要原因。 3）零点漂移的严重性及其抑制方法 如果零点漂移的大小足以和输出的有用信号相比拟，就 无法正确地将两者加以区分。因此，为了使放大电路能 正常工作，必须有效地抑制零点漂移。
Ic2
+
rbe1
Ui
RB1
+
.
_
RE1 U_o1
+ rbe2
RB1 RB 2
RC2
RE 2
.
Uo
_
第一级放大电路为射极输出器
A u 1 r b1 (e 1 (1 1 )R 1 )L R L 1 13 (1 ( 5 1 5 ) 0 9 0 .9 2 .2 )2 2 0 .99
多级放大电路的耦合方式
我们知道了三种耦合方式的优缺点，那他们分别应用在 那些场合呢？
（阻容耦合应用在低频放大电路，直接耦合应用在直流 放大电路和集成化电路中，变压器耦合应用在功放中。）
多级放大电路的耦合方式
罗胜银
小结
还有最后五分钟了，同学们和我一起来回顾本节课所学 的知识。
多级放大电路各级之间的连接称为耦合，那么常用的耦 合方式有哪三种？ 多级放大电路又由哪几部分组成呢？ 这几种耦合方式的优点和缺点分别是什么呢？
知识点
常用的耦合方式有阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。
多级放大器由输入级、中间级、输出级组成。 优缺点：（1）阻的信 号。（ 2）直接耦合避免了电容对缓慢变化的信号带来 影响，缺点是容易产生交越失真。（ 3 ）变压器耦合可 以变换电压和阻抗匹配，缺点是体积大重量大，不能实 现集成化。
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变压器耦合方式的放大电路及其特点
1、电路
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。
图1所示为变压器耦合共射放大电路，RL既可以是实际的负载电阻，也可以代表后级放大电路，图（b）是它的交流等效电路。
图1 变压器耦合共射放大电路
图2
2、特点
1）由于变压器是靠磁路耦合，所以它的各级放大电路的静态工作点相互独立。
2）它的低频特性差，不能放大变化缓慢的信号
3）不能集成化。
4）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。
在图2电路中，设负载为RL折合到原边的等效电阻为R?L.变压器原边线圈匝数N1,副边线匝数N2
于是有：
对于图1（a) 所示电路，可得电压放大倍数
上式表明只要合适选择的匝数比，就能得到所需的电压放大倍数。
并在匹配得当时，负载可以获得足够大的功率。
在集成功率放大电路产生之前，几乎所有的功率放大电路都采用变压器耦合的形式。
而目前，只有在集成功率放大电路无法满足需要的情况下，例如需要输出特大功率或实现高频功率放大时，才考虑用分立元件构成变压器耦合放大电路。