《耦合电路详解》PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,引言,组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级，级与级之间的连接称为,级间耦合,。多级放大电路有四种常见的耦合方式：,直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦合。,本页完,引言,u,i,u,o,返回,第一级放大器,第二级放大器,耦合方式,u,o1,u,i1,耦合电路往往与放大电路融为一体，不单独存在的。,一、直接耦合方式,1、直接耦合方式的特点,1、直接耦合方式的特点,直接耦合方式,将前一级的输出端直接连接到后一级的输入端，称为直接耦合。,典型的直接耦合方式,继续,本页完,第一级,第二级,u,O1,+,-,u,I2,第一级的输出直接与第二级的输入相连，这是直接耦合的特点。,第一级的集电极电阻R,c1,亦是第二级输入端的基极偏置电阻,(上偏),。,+V,CC,T,1,T,2,R,b1,+,-,u,I,R,c1,R,b2,R,c2,u,O,+,-,问题：本电路存在什么缺陷？,典型直接耦合方式的讨论,1、直接耦合方式的特点,直接耦合方式,典型的直接耦合方式,继续,本页完,+,-,第一级的,U,CE1Q,=第二级的,U,BE2Q,，而正常放大时第二级的,U,BE2Q,=0.7V，显然这个电压对第一级的,U,CE1Q,显得太小了，容易使第一级进入饱和区。,考虑静态时的Q点,+V,CC,T,1,T,2,R,b1,I,C1Q,R,c1,R,b2,R,c2,U,CEQ2,+,-,问题：本电路存在什么缺陷？,I,B2Q,U,CE1Q,U,BE2Q,将前一级的输出端直接连接到后一级的输入端，称为直接耦合。,2、直接耦合方式的改进电路,第二级加入R,e,1、直接耦合方式的特点,直接耦合方式,继续,本页完,+,为了使第一级的,U,CE1Q,有较高的电压,而第二级的,U,BE2Q,=0.7V，,通常在第二级的发射极加一个电阻,R,e,。,+V,CC,T,1,T,2,R,b1,I,C1Q,R,c1,R,b2,R,c2,+,-,加入R,e,后，会令放大电路的增益下降,I,B2Q,U,CE1Q,U,BE2Q,2、直接耦合方式的改进,R,e,-,+,-,+,-,未加入R,e,时,A,u,= - ,R,c,r,be,加入R,e,后,A,u,= - ,R,c,r,be,+(1+)R,e,考虑静态时的Q点,在第二级加入电阻R,e,U,CEQ2,第二级加入二极管,1、直接耦合方式的特点,直接耦合方式,继续,本页完,+,为了使电路有足够的增益，可以把R,e,改为一个二极管(或两个二极管串联)，,二极管静态时压降为0.7V，可提高,U,CEQ1,，动态时( 工作在交流时 ) 正向电阻很小，相当于,T,2,的,R,e,很小。,+V,CC,T,1,T,2,R,b1,I,C1Q,R,c1,R,b2,R,c2,+,-,加入R,e,后，会令放大电路的增益下降,I,B2Q,U,CE1Q,U,BE2Q,2、直接耦合方式的改进,D,-,+,-,+,-,未加入R,e,时,A,u,= - ,R,c,r,be,加入R,e,后,A,u,= - ,R,c,r,be,+(1+)R,e,0.7V,考虑静态时的Q点,用二极管正向连接代替R,e,在第二级加入电阻R,e,U,CEQ2,第二级加入稳压二极管,1、直接耦合方式的特点,直接耦合方式,继续,本页完,若,T,1,需要较大的,U,CEQ1,，可以把R,e,改为一个稳压二极管,，利用稳压二极管反向击穿时的压降,V,Z,较高，提高,U,CEQ1,，其击穿后的动态电阻也很小。,+V,CC,T,1,T,2,R,b1,R,c1,R,b2,R,c2,+,-,加入R,e,后，会令放大电路的增益下降,2、直接耦合方式的改进,D,+,-,未加入R,e,时,A,u,= - ,R,c,r,be,加入R,e,后,A,u,= - ,R,c,r,be,+(1+)R,e,V,Z,考虑静态时的Q点,R,-,+,-,+,用稳压二极管代替R,e,用二极管正向连接代替R,e,在第二级加入电阻R,e,U,CEQ2,为了保证稳压管工作在反向击穿状态，必须从电源利用电阻R 把反向电压加至稳压管。,讨论前四种电路集电极电位,1、直接耦合方式的特点,直接耦合方式,以上几个电路的输出有一个共同的特点，就是静态时各三极管集电极的电位随着级数的增加会越来越高(因为为了保证三极管正常工作在放大区，集电极电压一定要比基极电压高)。,+V,CC,T,1,T,2,R,b1,R,c1,R,b2,R,c2,+,-,2、直接耦合方式的改进,D,V,Z,R,用稳压二极管代替R,e,用二极管正向连接代替R,e,在第二级加入电阻R,e,U,CEQ2,+,-,-,+,继续,本页完,集电极电位会越来越接近电源的电压，令后级的Q 点取不到合适的数值。,所以若耦合级数过多时，应令集电极电位降下来。,NPN与PNP型混合耦合方式,1、直接耦合方式的特点,直接耦合方式,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。,+V,CC,T,1,T,2,R,b1,R,c1,R,b2,R,e2,+,-,2、直接耦合方式的改进,用稳压二极管代替R,e,用二极管正向连接代替R,e,在第二级加入电阻R,e,U,CEQ2,+,-,-,+,用PNP和NPN混合使用,R,c2,u,O,集电极电位会越来越接近电源的电压，令后级的Q 点取不到合适的数值。,所以若耦合级数过多时，应令集电极电位降下来。,本页完,3、直接耦合方式的优缺点,1、直接耦合方式的特点,直接耦合方式,继续,+V,CC,T,1,T,2,R,b1,R,c1,R,b2,R,e2,+,-,2、直接耦合方式的改进,U,CEQ2,+,-,-,+,优点：低频特性好，即对低频信号不易产生失真；可以放大缓慢变化的信号（如随温度、光线变化的电信号等）；便于在集成电路中使用。,R,c2,u,O,集电极电位会越来越接近电源的电压，令后级的Q 点取不到合适的数值。,所以若耦合级数过多时，应令集电极电位降下来。,3、直接耦合方式的优缺点,缺点：前后级Q点相互牵连，令电路的设计、调试和分析带来一定的困难；尤其是受温度的影很大。,本页完,二、阻容耦合方式1、阻容耦合方式的特点,1、阻容耦合方式的特点,阻容耦合方式,继续,阻容耦合中的电阻是利用了放大电路中的电阻(如,R,b2,和,R,e2,)和三极管的输入电阻(r,be,)。,本页完,典型的阻容耦合方式,+V,CC,T,1,T,2,R,b2,+,-,u,I,R,c1,R,b1,R,b2,u,O,+,-,R,e2,R,e1,R,L,C,e,C,3,C,1,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。,C,2,C,2,R,b2,r,be2,(1+,2,)(,R,e2,/,R,L,),+,-,+,+,-,-,U,o1,U,c2,U,i2,U,i2,=U,o1,-,U,c2,C,2,容量很大，,X,C,很小，有,U,c2,0。,相当于短路。,由图得,所以,U,i2,U,o1,由推导知：阻容耦合中必须有电阻，否则无法取得信号。,u,O1,u,i2,2、阻容耦合方式的优缺点,1、阻容耦合方式的特点,阻容耦合方式,继续,阻容耦合中的电阻是利用了放大电路中的电阻(如,R,b2,和,R,e2,)和三极管的输入电阻(r,be,)。,本页完,典型的阻容耦合方式,+V,CC,T,1,T,2,R,b2,+,-,u,I,R,c1,R,b1,R,b2,u,O,+,-,R,e2,R,e1,R,L,C,e,C,3,C,1,C,2,由推导知：阻容耦合中必须有电阻，否则无法取得信号。,u,O1,u,i2,2、阻容耦合方式的优缺点,优点：由于有电容器的隔直流作用，所以前后级的Q 点相互独立，因而温度稳定性较好且容易分析、设计和调试。在分立元件电路中使用广泛。,缺点：低频特性差。因为电容器对低频的容抗大，低频信号在电容器上的电压降较大( 衰减信号)并产生相移，使低频信号衰减和失真；另电容器不易集成。,三、变压器耦合方式（结束页）1、变压耦合的特点,1、变压器耦合的特点,变压器耦合方式,继续,变压器耦合的最大优点是可以实现阻抗变换(自行复习有关知识)，直流前后级相互隔离。,本页完,典型的变压器耦合方式,前级的输出端通过变压器连接到后级的输入端或负载上，称为变压器耦合。,变压器不能耦合缓慢的信号(即低频特性差)，体积大而重，不能集成，现时使用较少。,+V,CC,T,R,b1,+,-,u,I,N,1,R,b2,R,L,R,e,C,e,C,1,u,O1,u,i2,N,2,+,-,u,O,+,+,四、光电耦合方式1、光电耦合的特点,1、光电耦合的特点,光电耦合方式,继续,本页完,光电耦合器,前级的输出信号通过光电耦合器传输到后级的输入端，称为光电耦合。,发光二极管，光强随电流,i,D,而变化，即把电能转化为光能，作为输入回路。,T,1,c,+,u,D,D,i,D,T,2,i,c,e,-,光线(光能),光电三极管，受光照射可产生电流,i,C,(把光能转化为电能)，作为输出回路。,由于前后级的电气部分完全隔离，所以能有效地抑制电干扰。,2、光电耦合器的传输特性,1、光电耦合的特点,光电耦合方式,继续,本页完,光电耦合器,T,1,c,+,u,D,D,i,D,T,2,i,c,e,-,2、光电耦合器的传输特性,u,CE,/V,i,C,/mA,O,I,D3,I,D1,I,D2,I,D4,光电耦合器的传输特性,光电耦合器的传输特性曲线与三极管的传输特性曲线相似，输入电流,i,D,相当于三极管的基极电流,i,B,，只要,u,CE,足够大，,i,C,只随,i,D,按正比例变化，即,i,C,= CTR ,i,D,其中CTR是常数，称为传输比，相当于三极管中的,，但比小很多，一般CTR=0.1 1.5 。,