RC耦合放大器
阻容耦合简称RC耦合。这是放大器中最常用的耦合技术。
两级 RC 耦合放大器的构造
两级RC耦合晶体管放大器电路的结构细节如下。两级放大器电路有两个晶体管,以CE配置连接,并使用公共电源V CC 。分压网络R 1和R 2以及电阻器R e形成偏置和稳定网络。发射极旁路电容器C e为信号提供低电抗路径。
电阻器R L用作负载阻抗。放大器初级处的输入电容器 C 将 AC 信号耦合到晶体管的基极。电容器C C是耦合电容器,连接两级并防止级之间的直流干扰并控制工作点的偏移。下图是RC耦合放大器的电路图。
RC 耦合放大器的操作
当交流输入信号施加到第一个晶体管的基极时,它被放大并出现在集电极负载R L处,然后通过耦合电容器C C传递到下一级。这成为下一级的输入,其放大输出再次出现在其集电极负载上。因此,信号被逐级放大。
这里必须注意的重要一点是,总增益小于各个阶段增益的乘积。这是因为当第二级跟随第一级时,第一级的有效负载电阻由于第二级的输入电阻的分流效应而减小。因此,在多级放大器中,只有最后一级的增益保持不变。
当我们在这里考虑两级放大器时,输出相位与输入相同。因为相位反转是由两级CE配置的放大器电路完成两次。
RC 耦合放大器的频率响应
频率响应曲线是表示电压增益与频率函数之间关系的曲线图。RC 耦合放大器的频率响应如下图所示。
从上图可以看出,对于低于 50Hz 的频率和高于 20KHz 的频率,频率会滚降或降低。而 50Hz 至 20KHz 频率范围内的电压增益是恒定的。
我们知道,
$$X_C = \frac{1}{2 \pi f_c}$$
这意味着容抗与频率成反比。
低频(即低于 50 Hz)
容抗与频率成反比。在低频时,电抗相当高。输入电容C in和耦合电容C C的电抗非常高,以至于只允许输入信号的一小部分。发射极旁路电容器C E的电抗在低频期间也非常高。因此它不能有效地分流发射极电阻。由于所有这些因素,电压增益在低频时会滚降。
高频(即高于 20 KHz)
再次考虑同一点,我们知道高频时容抗较低。因此,电容器在高频下表现为短路。结果,下一级的负载效应增加,从而降低了电压增益。与此同时,随着发射极二极管的电容减小,晶体管的基极电流增大,从而电流增益(β)减小。因此,电压增益在高频时会滚降。
中频(即 50 Hz 至 20 KHz)
电容器的电压增益在此频率范围内保持恒定,如图所示。如果频率增加,电容器 C C的电抗减小,这往往会增加增益。但这种较低的无功电容会增加下一级的负载效应,从而导致增益降低。
由于这两个因素,增益保持恒定。
RC耦合放大器的优点
以下是RC耦合放大器的优点。
RC 放大器的频率响应在很宽的频率范围内提供恒定增益,因此最适合音频应用。
由于采用了廉价的电阻和电容,电路简单,成本较低。
随着技术的升级,它变得更加紧凑。
RC 耦合放大器的缺点
以下是RC耦合放大器的缺点。
由于有效负载电阻,电压和功率增益较低。
随着年龄的增长,他们变得吵闹。
由于阻抗匹配不良,功率传输会很低。
RC耦合放大器的应用
以下是RC耦合放大器的应用。
它们在很宽的频率范围内具有出色的音频保真度。
广泛用作电压放大器
由于阻抗匹配较差,最后级很少使用RC耦合。