耦合电路(详细解释耦合电路的原理)

耦合电路的功能和类型

在多级放大器中，每级放大器相对独立，级间耦合电路是连接第一级放大器必不可少的。

1.耦合电路功能

对耦合电路的要求是信号损耗越小越好。有时，耦合电路不仅起到级间信号耦合的作用，还对信号进行一些处理，主要表现在以下几种情况。

(1)通过耦合电路隔离两个放大器之间的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)信号的电压被耦合电路提升或衰减。

(4)通过耦合电路实现前级放大器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耦合电路。

(1)电容器用于在RC耦合电路中耦合交流信号。这是最常用的耦合电路。电容具有阻断直流和交流的特性，在将交流信号耦合到下一级放大器的同时，可以隔离前一级的直流。该电路广泛应用于多级交流放大器。

(2)直接耦合电路中没有耦合元件。直接前置放大器的输出与后置放大器的输入相连也是一种常见的耦合电路。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-交流阻断特性，因此这种耦合电路类似于电容耦合电路。同时，由于耦合变压器的阻抗变换，变压器耦合电路以各种形式变化。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。

对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，我们已经多次谈到耦合电容。当在两级放大器之间使用耦合电容时，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。这个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说明。

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是耦合电容，ri是下一个放大器的输入阻抗。RC耦合电路中的电阻是下一个放大器的输入阻抗ri，电容是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就是前一个放大器的输出信号。该分压电路的输出信号是Uo，即加到下一级晶体管基极的输入信号。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不变(通常不变)时，耦合电容C1的容量大，容抗小，输出信号Uo大，即耦合电容C1上的信号损耗小。因此，要求耦合电容器的容量足够大，使得通过耦合电容器的信号损耗小。

2.一些解释

关于电阻电容耦合电路，应说明以下问题。

(1)当放大器的输入阻抗相对较大时，耦合电容的容量可以适当减小，这很容易通过过压电路的特性来理解。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要尽可能小。

(2)耦合电容对低频信号容抗大于中频信号和高频信号的容抗，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，低频信号首先衰减，这表明阻容耦合电路的低频特性不好。

(3)耦合电容具有阻挡DC的功能，所以电阻电容耦合的放大器无法放大DC信号，耦合电容对低频交流信号的容抗过大，无法有效放大。

(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。音频放大器中，耦合电容的容量一般在1 ~ 10 μ f之间，为了降低电容的漏电流，前级耦合电容越多，对容量的要求越小。

(5)图2-7为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2kω。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。该耦合电路的功能与普通的电阻电容耦合电路基本相同，只是可以使用电阻R1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引入了直接耦合电路。直接耦合电路的特点是前置放大器的输出和后置放大器的输入之间没有耦合元件。

直接耦合电路可以同时通过交流电流和DC电流，这是该耦合电路的特点，因此可以使用直接耦合放大器来放大具有良好低频特性的DC信号。

直接耦合电路的缺点是由于DC电流也可以通过，参与耦合的各级放大器的DC电路相互制约，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.变压器耦合电路之一

图2-8显示了变压器耦合电路。电路中，VT1和VT2构成两级放大器；T1是一个耦合变压器，L1是它的初级绕组，初级绕组有抽头，L2是它的次级绕组，而这个耦合变压器T1只有一套次级绕组。

图2-8变压器耦合电路之一

该变压器耦合电路的工作原理主要说明以下几点。

(1)VT1集电极信号电流流经T1初级绕组L1抽头下方的绕组。根据变压器原理，T1次级绕组两端有一个输出信号电压，施加到VT2基电路。信号电流回路为:次级绕组上端L2 →VT2基极→VT2发射极→发射极旁路电容C7→地线→电容C4→次级绕组下端L2，通过次级绕组L2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，所以VT1的DC电路和VT2的DC电路是相互隔离的，这和阻容耦合电路是一样的。

(3)变压器耦合电路的低频特性不好，因为耦合变压器的初级绕组是VT1集电极负载。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并不好。此外，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，因此这种耦合电路的高频特性不好。

2.变压器耦合电路二

图2-9显示了另一种变压器耦合电路，它与以前的电路不同之处在于耦合变压器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，这样次级绕组L2上下端的信号电压相位相反。

图2-9变压器耦合电路二

该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的上信号为正半周期时，L2绕组的下信号为负半周期；当上L2信号为负半周期时，下L2信号为正半周期。

(2)由于耦合变压器T1的二次绕组L2有一个中心抽头，二次绕组可以输出大小相等、相位相反的两个信号，即来自L2上端与抽头之间的绕组的一个信号加到VT2基极，另一个相位相反的信号加到VT3基极。VT2和VT3基极的交流信号电压波形如图2-9所示。

(3)因为VT2和VT3是NPN三极管，所以施加到VT2和VT3基极的信号电压大小相等，相位相反。因此，当VT2被VT2基极的正半周期信号接通和放大时，VT3被VT3基极的负半周期信号关断。当VT2被VT2基极的负半周期信号关闭时，VT3被VT3基极的正半周期信号打开并放大。

(4)VT2基极信号电流回路为:二次绕组L2上端→VT2基极→VT2发射极→地→C3→二次绕组L2抽头，通过L2抽头上紧形成回路。

(5)VT3基极信号电流回路为:二次绕组L2下端→VT3基极→VT3发射极→地→C3→二次绕组L2抽头，通过L2抽头向下绕制形成回路。

3.变压器耦合电路3

图2-10显示了另一个变压器耦合电路，它与以前的电路不同之处在于耦合变压器有两个独立的次级绕组L2和L3，两个绕组的匝数相等，因此耦合变压器也可以输出两个大小相等、相位相反的信号。两组次级绕组输出的信号电压分别施加到VT2和VT3的基极，两个晶体管基极上的信号电压波形如图2-9所示。

从电路中次级绕组L2和L3的同名端标可以看出，当L2的上半周信号为正半周时，VT2导通并放大信号，而L3的下半周信号为负半周时，关闭VT3。

图2-10变压器耦合电路三

当信号变为另一个半周期时，L2的上端为负半周期信号，L3的上端为正半周期信号，VT3导通并放大。

电路分析总结

(1)直接耦合电路、阻容耦合电路和变压器耦合电路的区分非常简单。级与级之间有电容连接时为阻容耦合电路，级与级之间有变压器时为变压器耦合电路，级与级之间无元器件时为直接耦合电路。

(2)在能够放大DC信号的放大器中，必须采用直接耦合电路。当然，直接耦合放大器也可以放大交流信号，很多交流放大器都采用直接耦合电路。

(3)具有电阻-电容耦合或变压器耦合的放大器便于修理，因为级间的DC电路彼此隔离。

(4)从频率特性来看，直耦电路性能最好，但维修不便。

(5)阻容耦合放大器和变压器耦合放大器的低频特性不如直接耦合电路。

以上就是由优质生活领域创作者 深圳生活网小编 整理编辑的，如果觉得有帮助欢迎收藏转发~