耦合电路功能和电路类型

在多级放大器中，每级放大器都是相对独立的。为了连接之一级放大器，级间耦合电路是必不可少的。

1.耦合电路功能

耦合电路的要求是信号损耗应该尽可能小。有时候，耦合电路不仅起到级间信号耦合的作用，还起到处理信号的作用，主要有以下几种情况。

(1)两个放大器之间的DC电路由耦合电路隔离，这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)信号的电压被耦合电路提升或衰减。

(4)通过耦合电路进行前级和后级放大器之间的阻抗匹配。

2.耦合电路的类型

多级放大器中主要有以下几种耦合电路。

(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，可以将交流信号耦合到下一级放大器，隔离前一级放大器的直流。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。这也是一个常见的耦合电路，用于连接直接前置放大器的输出和后置放大器的输入。直接耦合电路可用于多级交流放大器或多级直流放大器，必须用于多级直流放大器。

(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DC-交流隔离的特性，所以这种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，变压器耦合电路变化形式多样。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

在介绍多级放大器时，多次提到耦合电容。当在两级放大器之间使用耦合电容器时，在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。这种耦合电路的工作原理可以用图2-6所示的阻容耦合电路的等效电路来解释。

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解释如下。

(1)电路中的C1是耦合电容，ri是后续放大器的输入阻抗。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。这个分压电路输出的信号是Uo，是加到下一级三极管基极的输入信号。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容量大，其容抗小，输出信号Uo大，即耦合电容C优优资源网1上的信号损耗小。因此，要求耦合电容器的容量应该足够大，使得通过耦合电容器的信号损耗将很小。

2.一些解释

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，这一点通过过压电路的特性很容易理解。降低耦合电容C1的容量有利于降低耦合电容的漏电流，因为电容的容量越大，漏电流越大，放大器的噪声也就越大(耦合电容的漏电流就是电路噪声)，尤其是输入放大器输入端的耦合电容应该越小越好。

(2)耦合电容对低频信号容抗大于中频和高频信号的容抗，不利于低频信号。当耦合电容的容量不够大时，低频信号先衰减，说明阻容耦合电路的低频特性不好。

(3)耦合电容有DC隔离的作用，所以阻容耦合的放大器不能放大DC信号，耦合电容的容抗对低频交流信号不能有效放大。

(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和1~10F之间。为了降低电容的漏电流，前级耦合电容越多，容量需求越小。

(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，电阻友资源 *** 一般为2k。这种变形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

在双管直接耦合放大器中引入了直接耦合电路。直接耦合电路的特征在于，在前放大器的输出和后放大器的输入之间没有耦合元件。

直接耦合电路可以让交流电流通过，也可以让DC电流通过。这就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DC信号，它具有良好的低频特性。

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。电路中，VT1和VT2构成两级放大器；T1是耦合变压器，L1是它的一次绕组，一次绕组有抽头，L2是它的二次绕组，这个耦合变压器T1只有一组二次绕组。

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)VT1集电极信号电流流过T1初级绕组抽头L1以下的绕组。根据变压器的原理，T1次级绕组两端有一个输出信号电压，这个输出信号电压施加在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→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的DC电路是相互隔离的，与阻容耦合电路相同。

(3)变压器耦合电路的低频特性不好。这是因为耦合变压器的初级绕组是VT1集电极负载。由于绕组的电感与频率成正比，信号频率低时电感小，VT1集电极负载电阻小，电压放大倍数小(集电极负载电阻小时放大器电压放大倍数小)。显然，变压器耦合电路的低频特性不好。另外，当信号的频率高到一定程度时，耦合变压器T1有各种高频能量损耗，高频信号丢失，所以这种耦合电路的高频特性不好。

2.变压器的第二耦合电路

图2-9显示了另一个变压器耦合电路。该电路与前一电路的区别在于，耦合变压器T1的次级绕组有一个中心抽头，中心抽头通过电容C3交流接地，使得次级绕组L2上下两端的信号电压相位相反。

图2-9变压器耦合电路2

这个变压器耦合电路的工作原理主要说明以下几点。

(1)当次级绕组L2的上端信号为正半周周期时，次级绕组L2的下端信号为负半周周期；当L2的上部信号是负半周时，L2的下部信号是正半周。

(2)由于这个耦合变压器T1的次级绕组L2有一个中心抽头，次级绕组可以输出两个大小相等相位相反的信号，即来自L2上端和抽头之间绕组的一个信号加到VT2的基极，来自L2抽头和下端之间绕组的另一个信号加到VT3的基极。基于VT2和VT3的交流信号电压波形如图2-9所示。

(3)因为VT2和VT3是NPN晶体管，所以加到VT2和VT3基极的信号电压大小相等，相位相反。这样，当VT2被正半周信号导通并放大时，VT3被负半周信号关断。当VT2被负半周信号关断时，VT3被正半周信号导通并放大。

(4)VT2基极的信号电流回路为:二次绕组L2上端→VT2基极→VT2发射极→接地端→C3→二次绕组L2抽头，缠绕在L2抽头上方形成回路。

(5)VT3基极的信号电流回路为:二次绕组L2下端→VT3基极→VT3发射极→接地端→C3→二次绕组L2抽头，L2抽头以下绕组形成回路。

3.变压器的第三耦合电路

图2-10显示了另一个变压器耦合电路。这种电路与前一种电路的不同之处在于，耦合变压器有两组独立的次级绕组L2和L3，两组绕组的匝数相等，这样耦合变压器也可以输出大小相等、相位相反的两个信号。两组次级绕组输出的信号电压分别施加在VT2和VT3的基极上，两管基极上的信号电压波形如图2-9所示。

从电路中二次绕组L2和L3的同名端标记可以看出，当L2的上端信号为正半周时，VT2导通并放大信号，而L3的下端信号为负半周，使VT3关断。