详解退耦电路的工作原理

退耦电路是多级放大器中特有的电路，也是必须设置的电路。退耦电路的作用是消除各级放大器相互之间的有害干扰。退耦电路通常设置在两级放大器之间，所以只有多级放大器中才有退耦电路。分析退耦电路工作原理之前，应该先了解为什么要在多级放大器中设置退耦电路，即各级放大器之间如何产生有害的级间交连。

 

1.电源内阻

 

众所周知，直流电压+V端对交流而言是接地的，这是理想情况，即不考虑电源的内阻R0。实际上直流电源存在内阻，如图1所示。从电路中可以看出，虚线框内是直流电源，它由电压源E和内阻R0串联而成，当电流流过这一直流电源时，在内阻R0上就有压降，这个压降是造成电路中有害交连的根本原因所在。

 

图1 直流电源等效电路

 

2.交连

 

所谓交连就是指发生在多级放大器中的一种自激现象。

 

由共发射极放大器的特性可知，这种放大器的输出信号电压相位与输入信号电压相位相反。一级共发射极放大器对输入信号相位反相180°;如果是两级共发射极放大器，就会对输入信号反相360°。如果经过两级共发射极放大器放大后的信号通过电源内阻串入了第一级放大器的输入端，这就是正反馈，就是多级放大器之间的有害交连，这在多级放大器中是不允许的，所以要设置级间退耦电路。

 

为了方便讲解多级放大器中退耦电路的工作原理，以图2所示两级放大器为例。

 

图2 多级放大器中的退耦电路

 

关于多级放大器之间的级间交连主要说明下列几点。

 

(1)VT1 和VT2 分别构成第一级和第二级放大器，这两级都是共发射极放大器。根据共发射极放大器的输入信号电压和输出信号电压相位特性可知，这种放大器的输出信号电压相位与输入信号电压相位相反。

 

(2)假设电路中没有退耦电容C2，并假设某瞬间在VT1基极上的信号电压在增大，即为“+”，如电路图所示。由于共发射极放大器的输出信号电压相位与输入信号电压相位相反，这样VT1集电极上的信号电压相位为“-”，VT2基极信号电压相位为“-”(耦合电容C3不移信号相位)，VT2集电极上的信号电压相位为“+”(共发射极放大器输出信号电压与输入信号电压相位相反)。

 

(3)由于直流电源不可避免地存在内阻R0，VT2集电极信号电流流过R0时，在其上产生了信号压降，即电路中的B点有信号电压，且相位为“+”。

 

(4)电路中B 点的这一信号经R4 加到A点，A点信号电压相位也为“+”，该信号通过R1又加到VT1基极上，使VT1基极信号电压更大，再通过上述电路的一系列正反馈，使VT1中的信号很大而产生自激，出现啸叫声，这便是多级放大器中有害交连引起的电路啸叫现象。

 

3.退耦电路工作原理分析与理解

 

关于退耦电路的工作原理主要说明下列几点。

 

(1)在加入退耦电容C2后，电路中A点上的正极性信号被C2旁路到地端，而不能通过电阻R1加到VT1基极，这样多级放大器中不能产生正反馈，也就没有级间的交连现象，达到消除级间有害交连的目的。

 

(2)电路中加入退耦电阻R4之后，可以进一步提高退耦效果，因为电路中B点的信号电压被R4和C2构成的分压电路进行了衰减，比不加入R4时的A点信号电压还要小，所以退耦效果更好。

 

(3)退耦电阻R4除具有加强退耦的作用外，还为前级放大器提供直流工作电压，直流电流流过退耦电阻R4后在电阻R4上有压降，这样降低了前级电路的直流工作电压。

 

小结

(1)多级放大器中，至少每两级共发射极放大器要设一退耦电路。因为每一级共发射极放大器对信号电压反相一次，两级放大器进行两次反相后信号电压的相位又成为同相，这就容易产生级间正反馈而出现自激。所以，多级放大器中设有多节退耦电路。

 

(2)退耦电容除了起退耦作用外，对直流工作电压还具有滤波的作用。