在實際應用中,常對放大電路的性能提出多方面的要求,單級放大電路的電壓倍數一般只能達到幾十倍,往往不能滿足實際應用的要求,而且也很難兼顧各項性能指標。這時,可以選擇多個基本放大電路,將它們合理連接,從而構成多級放大電路。
組成多級放大電路的每一個基本電路稱為一級,級與級之間的連接方式稱為級間耦合。多級放大電路有3種常見的耦合方式,即阻容耦合、變壓器耦合和直接耦合。
1、阻容耦合
將多級放大電路的前級輸出端通過電容接到後級輸入端,稱為阻容耦合方式。圖1所示為兩阻容耦合放大電路,第一級為共射放大電路,第二級為共集放大電路。
圖1 兩級阻容耦合放大電路
阻容耦合的優點是:前級和後級直流通路彼此隔開,每一級的靜態工件點相互獨立,互不影響。便於分析和設計電路。因此,阻容耦合在多級交流放大電路中得到了廣泛應用。
阻容耦合的缺點是:信號在通過耦合電容加到下一級時會大幅衰減,對直流信號(或變化緩慢的信號)很難傳輸。在集成電路裡製造大電容很困難,不利於集成化。所以,阻容耦合只適用於分立元件組成的電路。
應當指出,由於集成放大電路的應用越來越廣泛,只有在特殊需要下,由分立元件組成的放大電路中才可能採用阻容耦合方式。
2、變壓器耦合
變壓器耦合是利用變壓器將前級的輸出端與後級的輸入端連接起來,這種耦合方式稱為變壓器耦合,如圖2所示。輸出信號經過變壓器送到負載。RB1、RB2為T管的偏置電阻,CE是旁路電容,用於提高交流放大倍數。
圖2 變壓器耦合共射放大電路
變壓器耦合的優點是:由於變壓器不能傳輸直流信號,且有隔直作用,因此各級靜態工作點相互獨立,互不影響。變壓器在傳輸信號的同時還能夠進行阻抗、電壓、電流變換。
變壓器耦合的缺點是:體積大、笨重等,不能實現集成化應用。
但是由於變壓器比較笨重,無法實際集成,而且也不能傳輸緩慢變化的信號,因此,這種耦合方式目前已很小採用。
3、直接耦合
直接耦合是將前級放大電路和後級放大電路直接相連的耦合方式,這種耦合方式稱為直接耦合,如圖3(a)所示。直接耦合所用元件少,體積小,低頻特性好,便於集成化。直接耦合的缺點是:由於失去隔離作用,使前級和後級的直流通路相通,靜態電位相互牽制,使得各級靜態工作點相互影響。另外還存在著零點漂移現象。現討論如下
(a)簡單直接耦合的多級放大電路
(b)改進的直接的多級耦合電路
圖3 直接耦合多級放大電路
①靜態工作點相互牽制。如圖3(a)所示,不論T1管集電極電位在耦合前有多高,接入第二級後,被T2管的基極鉗制在0.7V左右,致使T2管處於臨界飽和狀態,導致整個電路無法正常工作。
為了使前、後級電路的靜態工作點較合理,必須對電路的結構進行必要的改進。圖3 (b)所示為一種簡單改進的直接耦合放大電路。圖中,T2的發射極接有穩壓管,利用穩壓管的直流壓降UZ可以提高T1的集-射極電壓(UCE1=UBE2+UZ),而且,由於穩壓管的動態電阻很小,故對第二級電路的電壓放大倍數影響不大。
②零點漂移現象。由於溫度變化等原因,使放大電路在輸入信號為零時輸出信號不為零的現象稱為零點漂移,簡稱零漂。產生零點漂移的主要原因是由於溫度變化而引起的。因而,零點漂移的大小主要由溫度所決定。
在直接耦合的多級放大電路中,由於前、後級直接相連,前一級的漂移電壓會和有用的信號一起送到下一級,而且逐級放大,以至於在輸出端很難區別什麼是有用信號,什麼是漂移電壓,放大電路不能正常工作。抑制零點漂移簡單而且有效的措施是採用差動放大電路。