耦合电路功能及种类介绍_耦合电路功能及种类

耦合电路功能和电路类型

在多级放大器中,每一级放大器相对独立。为了连接第一级放大器,级间耦合电路是必不可少的。

1.耦合电路功能

对耦合电路的要求是信号损耗尽可能小。有时,耦合电路不仅起到级间信号耦合的作用,还对信号进行处理,主要有以下几种情况。

(1)通过耦合电路隔离两级放大器之间的DC电路是最常用的功能之一。

(2)通过耦合电路获得两个电压相等、相位相反的信号。

(3)通过耦合电路提升或衰减信号的电压。

(4)通过耦合电路匹配前级放大器和后级放大器之间的阻抗。

2.耦合电路的类型

多级放大器中有几个耦合电路。

(1)电容用于在阻容耦合电路中耦合交流信号。这是最常用的耦合电路。电容具有隔离直流和交流的特性,在将交流信号耦合到下一级放大器的同时,隔离前一级的直流。该电路广泛用于多级交流放大器。

(2)直接耦合电路中没有耦合元件。将前级放大器的输出端与后级放大器的输入端直接相连也是一种常见的耦合电路。直接耦合电路可以用在多级交流放大器和多级直流放大器中,必须用在多级直流放大器中。

(3)变压器用作变压器耦合电路中的耦合元件。变压器还具有阻断直流的特性,所以这个耦合电路类似于电容耦合电路。同时,由于耦合变压器具有阻抗变换的特性,变压器耦合电路有多种形式。变压器耦合电路主要用于一些中频放大器、调谐放大器和音频功率放大器的输出级。

阻容耦合电路工作原理的分析与理解

在多级放大器的介绍中,耦合电容已经讨论了很多次。当两级放大器之间使用耦合电容时,两级放大器之间使用阻容耦合电路。阻容耦合电路由电阻和电容组成,但电路中只能直接看到耦合电容,看不到电阻。图2-6所示的阻容耦合电路的等效电路可以用来说明这种耦合电路的工作原理。

图2-6阻容耦合电路的等效电路

1.等效电路分析

阻容耦合电路等效电路的工作原理主要说明以下几点。

(1)电路中的C1为耦合电容,ri为后级放大器的输入阻抗。阻容耦合电路中的电阻为下一级放大器的输入阻抗ri,电容为C1。

(2)从图中可以看出,这是一个典型的由电容和电阻组成的分压电路,加到这个分压电路上的输入信号Ui就是前一级放大器的输出信号。从这个分压电路输出的信号是Uo,它是加到下一级晶体管基极的输入信号。该信号越大,耦合电路的信号损耗越小。

(3)根据分压电路的特性,当放大器的输入阻抗ri恒定(通常不变)时,耦合电容C1的容量大,其容抗小,输出信号Uo大,即耦合电容C1上的信号损耗小。因此,要求耦合电容的容量足够大,使得信号通过耦合电容时损耗小。

2.几个音符

关于阻容耦合电路,需要说明以下问题。

(1)当放大器的输入阻抗比较大时,可以适当减小耦合电容的容量,通过过压电路的特性很容易理解。降低耦合电容C1的电容有利于降低耦合电容的漏电流,因为c越大

(2)耦合电容对低频信号容抗大于对中频和高频信号的容抗,因此阻容耦合电路对低频信号不利。当耦合电容的容量不够大时,低频信号会先衰减,说明阻容耦合电路的低频特性不好。

(3)耦合电容有阻断DC的作用,所以阻容耦合的放大器不能放大DC信号,也不能有效放大频率很低的交流信号,因为耦合电容的容抗太大。

(4)在不同工作频率的放大器中,由于放大器放大的信号频率不同,对耦合电容的容量要求也不同。在音频放大器中,耦合电容的容量一般在1 ~ 10 f之间,为了降低电容的漏电流,前级耦合电容越多,其容量要求就越小。

(5)图2-7是一个变形的阻容耦合电路,即在耦合电容C1的回路中串联一个电阻R1,一般为2k。这种变形的阻容耦合电路常见于一些性能较好的音频放大器中。这种耦合电路的功能与普通阻容耦合电路基本相同,只是电阻R1可以用来防止可能的高频自激。

图2-7变形电阻-电容耦合电路

直接耦合电路工作原理的分析与理解

双管直接耦合放大器中引入了直接耦合电路。直接耦合电路的特点是前级放大器的输出端和后级放大器的输入端之间没有耦合元件。

直接耦合电路可以让交流电流和DC电流同时通过,这是这种耦合电路的特点,所以直接耦合放大器可以用来放大低频特性好的DC信号。

直接耦合电路的缺点是,由于DC电流也能通过,参与耦合的各级放大器的DC电路相互牵制,不利于电路故障修复。

变压器耦合电路工作原理的分析与理解

变压器耦合电路有多种具体的电路形式。

1.一个变压器耦合电路

图2-8显示了一个变压器耦合电路。在电路中,VT1和VT2构成一个两级放大器;T1是一个耦合变压器,L1是它的初级绕组,初级绕组有一个抽头,L2是它的次级绕组。这个耦合变压器T1只有一组次级绕组。

图2-8变压器耦合电路之一

这个变压器耦合电路的工作原理主要说明以下几点。

(1)1)VT1的集电极信号电流流过T1初级绕组的L1抽头下面的绕组。根据变压器原理,T1次级绕组两端有一个输出信号电压,加到VT2的基极电路上。信号电流回路为:二次绕组L2上端VT2基极VT2发射极发射极旁路电容C7地线电容C4二次绕组L2下端,通过二次绕组L2完成回路,完成信号传输。

(2)对于DC电流,由于T1的一次绕组和二次绕组是绝缘的,VT1的DC电路和VT2所在的DC电路是相互隔离的,这和阻容耦合电路是一样的。

(3)变压器耦合电路低频特性不好,因为耦合变压器的初级绕组是VT1集电极负载,绕组的电感与频率成正比,所以当信号频率低时,电感小,VT1集电极负载电阻小,电压放大小(集电极负载电阻小时放大器电压放大小)。显然,变压器耦合电路的低频特性并不好。此外,当信号的频率高到一定程度时,高频信号由于耦合变压器T1中的各种高频能量损失而丢失,因此这种耦合电路的高频特性不好。

2.变压器耦合电路II

图2-9显示了另一个变压器耦合电路。该电路与之前电路的不同之处在于,耦合变压器T1的次级绕组具有