变压器耦合方式的放大电路及其特点
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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
多级放大器在电路中由多个逐级放大器组成,它们之间有耦合回路将放大结果垂直传递。
耦合方式包括:
(1)直接耦合:将一个放大器的输出量程直接连接到另一个放大器的输入端上,称为直接耦合。
直接耦合在多级放大电路中,使得一级放大器的输出直接连接到另一级放大器的输入结果,通过放大器的多次耦合,可以锁定受控对象的电场和磁场,使得受控对象承受巨大的驱动力,可以使其产生快速、大范围的变化,从而实现控制目标。
(2)变压器耦合:用变压器耦合将一个放大器的输出以变化的电压连接到另一个放大器的输入上,可以解决输入放大器的均衡负载问题,同时可以将另一个放大器的输出波形连接到另一个输入级,以提供稳定的信号输出。
(3)电容耦合:电容耦合是指使用电容的方式连接放大器的输出和输入,电容耦合能够稳定输入信号的大小,同时可以将放大器输入级和放大器输出级共享一个整体回路,使用电容耦合可以省略耦合网络,减少对空间的占用,而电容耦合也为放大器功能提供了诡计传输,使系统更加稳定。
多级放大电路3种耦合方式的详细分析
在实际应用中,常对放大电路的性能提出多方面的要求,单级放大电路的电压倍数一般只能达到几十倍,往往不能满足实际应用的要求,而且也很难兼顾各项性能指标。
这时,可以选择多个基本放大电路,将它们合理连接,从而构成多级放大电路。
组成多级放大电路的每一个基本电路称为一级,级与级之间的连接方式称为级间耦合。
多级放大电路有3种常见的耦合方式,即阻容耦合、变压器耦合和直接耦合。
1、阻容耦合
将多级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。
图1所示为两阻容耦合放大电路,第一级为共射放大电路,第二级为共集放大电路。
图1 两级阻容耦合放大电路。
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。