【導(dǎo)讀】多級放大器中，每一級放大器之間是相對獨(dú)立的，要將一級級放大器之間連接起來，級間耦合電路不可缺少。
耦合電路功能和電路種類
多級放大器中，每一級放大器之間是相對獨(dú)立的，要將一級級放大器之間連接起來，級間耦合電路不可缺少。
1.耦合電路功能
對耦合電路的要求是，對信號的損耗愈小愈好。有時，耦合電路不僅起級間的信號耦合作用，還要對信號進(jìn)行一些處理，主要有以下幾種情況。
(1)通過耦合電路將兩級放大器之間的直流電路隔離，這是最常用的功能之一。
(2)通過耦合電路獲得兩個電壓大小相等、相位相反的信號。
(3)通過耦合電路對信號的電壓進(jìn)行提升或衰減。
(4)通過耦合電路對前級和后級放大器之間進(jìn)行阻抗的匹配。
2.耦合電路種類
多級放大器中的耦合電路主要有下列幾種。
(1)阻容耦合電路中采用電容器進(jìn)行交流信號的耦合。這是最常用的耦合電路。電容器具有隔直通交的特性，在讓交流信號耦合到下一級放大器的同時，將前一級的直流電流隔離。這種電路廣泛用于多級交流放大器中。
(2)直接耦合電路中沒有耦合元器件。直接將前級放大器的輸出端與后級放大器的輸入端相連，這也是一種常見的耦合電路。直接耦合電路可以用于多級交流放大器中，也可用于多級直流放大器中，在多級直流放大器中必須采用這種耦合電路。
(3)變壓器耦合電路中采用變壓器作為耦合元件。變壓器也具有隔直通交特性，所以這種耦合電路與電容器耦合電路相似，同時由于耦合變壓器具有阻抗變換等特性，所以變壓器耦合電路變化形式很豐富。變壓器耦合電路主要用于一些中頻放大器、調(diào)諧放大器和音頻功率放大器的輸出級中。
阻容耦合電路工作原理分析與理解
前面在介紹多級放大器時已多次講述了耦合電容，當(dāng)兩級放大器之間采用耦合電容時，兩級放大器之間采用阻容耦合電路。阻容耦合電路由電阻和電容構(gòu)成，但是在電路中只能直接看出耦合電容，看不到電阻。可以用如圖2-6所示阻容耦合電路的等效電路來說明這種耦合電路的工作原理。
圖2-1 阻容耦合電路等效電路
1.等效電路分析
關(guān)于阻容耦合電路等效電路的工作原理主要說明下列幾點(diǎn)。
(1)電路中的C1是耦合電容，ri是后一級放大器的輸入阻抗。阻容耦合電路中所說的電阻是下一級放大器的輸入阻抗ri，電容是C1。
(2)從圖中可以看出這是一個電容、電阻構(gòu)成的典型分壓電路，加到這一分壓電路中的輸入信號Ui是前一級放大器的輸出信號。從這一分壓電路輸出的信號是Uo，這也就是加到后一級三極管基極上的輸入信號，這一信號愈大，說明耦合電路對信號的損耗愈小。
(3)根據(jù)分壓電路特性可知，當(dāng)放大器輸入阻抗ri大小一定時(通常它不變化)，耦合電容C1容量大，其容抗小，輸出信號Uo大，即在耦合電容C1上的信號損耗小。所以，要求耦合電容的容量要足夠大，這樣信號通過耦合電容時損耗才小。
2.幾點(diǎn)說明
關(guān)于阻容耦合電路還要說明以下幾個問題。
(1)當(dāng)放大器的輸入阻抗比較大時，可以適當(dāng)減小耦合電容的容量，這一點(diǎn)通過分壓電路的特性很容易理解。降低耦合電容C1的容量，對降低耦合電容的漏電電流有利，因?yàn)殡娙莸娜萘坑?，其漏電電流就愈大，放大器的噪聲就愈?耦合電容的漏電流就是電路噪聲)，特別是輸入級放大器的輸入端耦合電容要盡可能小。
(2)耦合電容對低頻信號容抗比中頻和高頻信號的容抗要大，所以阻容耦合電路對低頻信號是不利的，當(dāng)耦合電容的容量不夠大時，低頻信號首先受到衰減，說明阻容耦合電路的低頻特性不好。
(3)耦合電容具有隔直作用，所以采用阻容耦合的放大器不能放大直流信號，對頻率很低的交流信號耦合電容的容抗太大也不能有效放大。
(4)在不同工作頻率的放大器中，由于放大器所放大的信號頻率不同，對耦合電容的容量大小要求也不同。音頻放大器中，一般耦合電容的容量在1～10μF之間。為了降低電容漏電電流，愈是處于前級的耦合電容，其容量要求愈小。
(5)圖2-2所示是一種變形阻容耦合電路，即在耦合電容C1回路中串聯(lián)一只電阻R1，該電阻一般為2kΩ。這種變形阻容耦合電路在一些性能較好的音頻放大器中常見到。這一耦合電路的作用同普通阻容耦合電路基本一樣，只是電阻R1可以用來防止可能出現(xiàn)的高頻自激。
圖2-2 變形阻容耦合電路
直接耦合電路工作原理分析與理解
在雙管直接耦合放大器中介紹了直接耦合電路。直接耦合電路的特點(diǎn)是前級放大器輸出端與后級放大器輸入端之間沒有耦合元器件。
直接耦合電路讓交流電流通過的同時，也可以讓直流電流通過，這是這種耦合電路的特點(diǎn)，所以直接耦合放大器可以用來放大直流信號，而且低頻特性好。
直接耦合電路的缺點(diǎn)是，由于直流電流也能通過，參加耦合的各級放大器直流電路相互牽制，這對電路故障修理不利。
變壓器耦合電路工作原理分析與理解
變壓器耦合電路的具體電路形式有多種。
1.變壓器耦合電路之一
圖2-3所示是一種變壓器耦合電路。電路中，VT1和VT2構(gòu)成兩級放大器;T1是一個耦合變壓器，L1是它的一次繞組，一次繞組有一個抽頭，L2是它的二次繞組，這一耦合變壓器T1只有一組二次繞組。
圖2-3 變壓器耦合電路之一
關(guān)于這一變壓器耦合電路的工作原理主要說明下列幾點(diǎn)。
(1)VT1 集電極信號電流流過T1 一次繞組L1抽頭以下繞組，根據(jù)變壓器原理可知，T1二次繞組兩端便有輸出信號電壓，這一輸出信號電壓加到VT2基極回路。其信號電流回路是：二次繞組L2上端→VT2基極→VT2發(fā)射極→發(fā)射極旁路電容C7→地線→電容C4→二次繞組L2下端，通過二次繞組L2成回路，完成信號的傳輸。
(2)對于直流電流而言，由于T1一次繞組和二次繞組之間是絕緣的，這樣VT1直流電路與VT2所在的直流電路相互隔離，這一特性同阻容耦合電路相同。
(3)變壓器耦合電路的低頻特性不好，這是因?yàn)轳詈献儔浩鞯囊淮卫@組是VT1集電極負(fù)載，由于繞組的感抗與頻率成正比，這樣當(dāng)信號頻率低時感抗小，VT1集電極負(fù)載電阻小，電壓放大倍數(shù)較小(集電極負(fù)載電阻小時放大器電壓放大倍數(shù)小)，顯然變壓器耦合電路的低頻特性不佳。另外，當(dāng)信號的頻率高到一定程度時，由于耦合變壓器T1存在各種高頻的能量損耗，高頻信號受到損失，所以這種耦合電路的高頻特性也不好。
2.變壓器耦合電路之二
圖2-4所示是另一種變壓器耦合電路，這一電路與前面電路的不同點(diǎn)是：耦合變壓器T1二次繞組有一個中心抽頭，而中心抽頭通過電容C3交流接地，這樣二次繞組L2上端、下端的信號電壓相位相反。
圖2-4 變壓器耦合電路之二
關(guān)于這一變壓器耦合電路的工作原理主要說明下列幾點(diǎn)。
(1)當(dāng)二次繞組L2上端信號為正半周期間，L2繞組的下端信號為負(fù)半周期間;當(dāng)L2上端信號為負(fù)半周期間，L2下端信號為正半周期間。
(2)由于這一耦合變壓器T1二次繞組L2有一個中心抽頭，這樣二次繞組能夠輸出大小相等、相位相反的兩個信號，即L2上端與抽頭之間繞組輸出一個信號加到VT2基極，L2抽頭與下端之間繞組輸出另一個相位相反的信號加到VT3基極。VT2和VT3基極上的交流信號電壓波形如圖2-4中所示。
(3)由于VT2和VT3都是NPN型三極管，加到VT2和VT3基極的信號電壓大小相等，相位相反。這樣在VT2基極為正半周信號而使VT2導(dǎo)通、放大時，VT3基極為負(fù)半周信號而使VT3截止;在VT2基極為負(fù)半周信號而使VT2截止時，VT3基極為正半周信號而使VT3導(dǎo)通、放大。
(4)VT2基極信號電流回路是：二次繞組L2上端→VT2基極→VT2發(fā)射極→地端→C3→二次繞組L2抽頭，通過L2抽頭以上繞組成回路。
(5)VT3基極信號電流回路是：二次繞組L2下端→VT3基極→VT3發(fā)射極→地端→C3→二次繞組L2抽頭，通過L2抽頭以下繞組成回路。
3.變壓器耦合電路之三
圖2-5所示是另一種變壓器耦合電路，這一電路與上一個電路的不同之處是：耦合變壓器有兩組獨(dú)立的二次繞組L2和L3，兩組繞組的匝數(shù)相等，這樣耦合變壓器也能輸出大小相等、相位可以相反的兩個信號。兩組二次繞組輸出的信號電壓分別加到VT2和VT3基極，兩管基極上的信號電壓波形如圖2-4中所示。
由電路中二次繞組L2和L3的同名端標(biāo)記可知，當(dāng)L2的上端信號為正半周期間，VT2導(dǎo)通、放大信號，此時L3的下端信號為負(fù)半周，使VT3截止。
圖2-5 變壓器耦合電路之三
當(dāng)信號變化到另一個半周時，L2的上端為負(fù)半周信號，L3的上端為正半周信號，VT3導(dǎo)通、放大。
電路分析小結(jié)
(1)分辨直接耦合電路、阻容耦合電路和變壓器耦合電路很簡單，當(dāng)級間有電容連接時為阻容耦合電路，當(dāng)級間有變壓器時為變壓器耦合電路，當(dāng)級間沒有元器件時為直接耦合電路。
(2)能夠放大直流信號的放大器中，一定要采用直接耦合電路。當(dāng)然直接耦合的放大器也能夠放大交流信號，許多交流放大器中就是采用直接耦合電路。
(3)采用阻容耦合或變壓器耦合的放大器，由于級間的直流電路是相互隔離的，所以修理起來比較方便。
(4)從頻率特性角度來講，直接耦合電路性能最好，但不方便修理。
(5)阻容耦合、變壓器耦合放大器的低頻特性欠佳，沒有直接耦合電路的低頻特性好。
