為實(shí)現(xiàn)能量和信號(hào)的傳輸,連接各個(gè)功能電路的方法即為耦合電路。一般的,耦合電路通常具有濾波、蓄能、隔離、阻抗變換等一種或幾種功能。
中文名:耦合電路
外文名:coupled circuit
功能:濾波、蓄能、隔離、阻抗變換
釋義:連接各個(gè)功能電路的方法
簡(jiǎn)介
耦合是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的電路元件或電路網(wǎng)絡(luò)的輸入與輸出之間存在緊密配合與相互影響,并通過(guò)相互作用從一側(cè)向另一側(cè)傳輸能量的現(xiàn)象。耦合電路就是指參與耦合過(guò)程的電路。
從電路來(lái)說(shuō),總是可以區(qū)分為驅(qū)動(dòng)的源和被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大,驅(qū)動(dòng)電路要把電容充電、放電,才能完成信號(hào)的跳變,在上升沿比較陡峭的時(shí)候,電流比較大,這樣驅(qū)動(dòng)的電流就會(huì)吸收很大的電源電流,由于電路中的電感,電阻(特別是芯片管腳上的電感,會(huì)產(chǎn)生反彈),這種電流相對(duì)于正常情況來(lái)說(shuō)實(shí)際上就是一種噪聲,會(huì)影響前級(jí)的正常工作,這就是耦合。
幾種耦合電路
一級(jí):組成多級(jí)放大電路的每一個(gè)基本放大電路稱為一級(jí)。
級(jí)間耦合:級(jí)與級(jí)之間的連接稱為級(jí)間耦合。
多級(jí)放大電路的耦合方式:直接耦合、阻容耦合、變壓器耦合和光電耦合。
直接耦合
直接耦合:將前一級(jí)的輸出端直接連接到后一級(jí)的輸入端。
直接耦合方式的缺點(diǎn):采用直接耦合方式使各級(jí)之間的直流通路相連,因而靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響。有零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。
直接耦合方式的優(yōu)點(diǎn):具有良好的低頻特性,可以放大變化緩慢的信號(hào);由于電路中沒有大容量電容,易于將全部電路集成在一片硅片上,構(gòu)成集成電路。
阻容耦合方式
阻容耦合方式:將放大電路的前級(jí)輸出端通過(guò)電容接到后級(jí)輸入端,稱為阻容耦合方式。
直流分析:由于電容對(duì)直流量的電抗為無(wú)窮大,因而阻容耦合放大電路各級(jí)之間的直流通路不相通,各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立。
交流分析:只要輸入信號(hào)頻率較高,耦合電容容量較大,前級(jí)的輸出信號(hào)可幾乎沒有衰減地傳遞到后級(jí)的輸入端。因此,在分立元件電路中阻容耦合方式得到非常廣泛的應(yīng)用。
阻容耦合電路的缺點(diǎn):首先,不適合傳送緩慢變化的信號(hào),當(dāng)緩慢變化的信號(hào)通過(guò)電容時(shí),將嚴(yán)重被衰減,由于電容有“隔直”作用,因此直流成分的變化不能通過(guò)電容。更重要的是,由于集成電路工藝很難制造大容量的電容,因此,阻容耦合方式在集成放大電路中無(wú)法采用。
變壓器耦合
變壓器耦合:將放大電路前級(jí)的輸出端通過(guò)變壓器接到后級(jí)的輸入端或負(fù)載電阻上,稱為變壓器耦合。
如右圖所示為變壓器耦合共射放大電路。
電路缺點(diǎn):它的低頻特性差,不能放大變化緩慢的信號(hào),且非常笨重,不能集成化。
電路優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)阻抗變換,因而在分立元件功率放大電路中得到廣泛應(yīng)用。變壓器耦合電路的前后級(jí)靠磁路耦合,它的各級(jí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立。
光電耦合器
光電耦合器:是實(shí)現(xiàn)光電耦合的基本器件,它將發(fā)光元件(發(fā)光二極管)與光敏元件(光電三極管)相互絕緣地組合在一起
工作原理:發(fā)光元件為輸入回路,它將電能轉(zhuǎn)換成光能;光敏元件為輸出回路,它將光能再轉(zhuǎn)換成電能,實(shí)現(xiàn)了兩部分電路的電氣隔離,從而可有效地抑制電干擾。
傳輸比CTR:在c-e之間電壓一定的情況下,iC的變化量與iD的變化量之比稱為傳輸比CTR,即CTR的數(shù)值只有0.1~1.5。
電容耦合的作用
電容耦合的作用是將交流信號(hào)從前一級(jí)傳到下一級(jí)。耦合的方法還有直接耦合和變壓器耦合的方法。直接耦合效率最高,信號(hào)又不失真,但是,前后兩級(jí)工作點(diǎn)的調(diào)整比較復(fù)雜,相互牽連。為了使后一級(jí)的工作點(diǎn)不受前一級(jí)的影響,就需要在直流方面把前一級(jí)和后一級(jí)分開,同時(shí),又能使交流信號(hào)從前一級(jí)順利的傳遞到后一級(jí),同時(shí)能完成這一任務(wù)的方法就是采用電容傳輸或者變壓器傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)。他們都能傳遞交流信號(hào)和隔斷直流,使前后級(jí)的工作點(diǎn)互不牽連。但不同的是,用電容傳輸時(shí),信號(hào)的相位要延遲一些,用變壓器傳輸時(shí),信號(hào)的高頻成分要損失一些。一般情況下,小信號(hào)傳輸時(shí),常用電容作為耦合元件,大信號(hào)或者強(qiáng)信號(hào)傳輸時(shí),常用變壓器作為耦合元件。