耦合電容的原理詳細(xì)解析
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2023-06-09 16:29:38
耦合,在物理學(xué)中,指兩個(gè)或兩個(gè)以上的體系或運(yùn)動(dòng)形式之間通過各種相互作用而彼此影響。如在兩個(gè)單擺中間連一根線,它們的振動(dòng)就會(huì)發(fā)生耦合。耦合電容,又稱電場耦合或靜電耦合,是由于分布電容的存在而產(chǎn)生的一種耦合方式。耦合電容器是使得強(qiáng)電和弱電兩個(gè)系統(tǒng)通過電容器耦合并隔離,提供高頻信號(hào)通路,阻止低頻電流進(jìn)入弱電系統(tǒng),保證人身安全。
電容接在交流電路中,一個(gè)腳接的電路的電壓逐漸升高,逐漸在所在的極板集聚電荷,等待該腳所接的電路的電壓下降時(shí),再將電位高時(shí)積聚的電荷返回電路。另端也是如此。電容是絕緣的,整個(gè)電容并沒有電流通過,但是它隨著電位升高、降低而集聚和釋放電荷的現(xiàn)象,使人誤以為是有電流通過。因此,它能把直流隔離,而交流信號(hào)呢,以兩端升高和降低電位的形式,耦合過來,傳給以下的電路元件。電容有通交流阻直流的特性,作為耦合電容,它的作用是允許交流信號(hào)正常通過,而隔斷上放大電路的直流電流,使之對(duì)下放大電路工作點(diǎn)不會(huì)產(chǎn)生影響。電容為什么能夠使交流電流過而直流電不能流過呢?電容的兩個(gè)極板能夠存儲(chǔ)電荷但并沒有形成回路,直流電可以給電容充電,但當(dāng)電容兩端電壓與電源電壓相同時(shí)電路穩(wěn)定下來,故而不會(huì)有電流流過;交流電的正半周給電容充電,負(fù)半周時(shí)先給電容放電,如此不斷的充電和放電,相當(dāng)于電流流過電容,形成通路。
二、耦合電容耦合和退耦
1、耦合 耦合指信號(hào)由級(jí)向第二級(jí)傳遞的過程,一般不加注明時(shí)往往是指交流耦合。從電路來說,總是可以區(qū)分為驅(qū)動(dòng)電源和被驅(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) 于正常情況來說實(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。
2、退耦 退耦是指對(duì)電源采取進(jìn)一步的濾波措施,去除兩級(jí)間信號(hào)通過電源互相干擾的影響。耦合常數(shù)是指耦合電容值與第二級(jí)輸入阻抗值乘積對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)。 退耦三個(gè)目的:
a. 將電源中的高頻紋波去除,將多級(jí)放大器的高頻信號(hào)通過電源相互串?dāng)_的通路切斷;
b. 大信號(hào)工作時(shí),電路對(duì)電源需求加大,引起電源波動(dòng),通過退耦降低大信號(hào)時(shí)電源波動(dòng)對(duì)輸入級(jí)/高電壓增益級(jí)的影響;
c.形成懸浮地或是懸浮電源,在復(fù)雜的系統(tǒng)中完成各部分地線或是電源的協(xié)調(diào)匹有源器件在開關(guān)時(shí)產(chǎn)生的高頻開關(guān)噪聲將沿著電源線傳播。去耦電容的主要功能就是提供一個(gè)局部的直流電源給有源器件,以減少開關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地。
三、耦合方式
干擾源產(chǎn)生的干擾信號(hào)是通過一定的耦合通道對(duì)電控系統(tǒng)發(fā)生電磁干擾作用的。干擾的耦合方式無非是通過導(dǎo)線、空間、公共線等作用在電控系統(tǒng)上。分析下來主要有以下幾種。 直接耦合:這是干擾侵入直接的方式,也是系統(tǒng)中存在普遍的一種方式。如干擾信號(hào)通過導(dǎo)線直接侵入系統(tǒng)而造成對(duì)系統(tǒng)的干擾。對(duì)這種耦合方式,可采用濾波去耦的方法有效地抑制電磁干擾信號(hào)的傳入。
公共阻抗耦合:這也是常見的一種耦合方式。常發(fā)生在兩個(gè)電路的電流有共同通路的情況。公共阻抗耦合有公共地和電源阻抗兩種。防止這種耦合應(yīng)使耦合阻抗趨近于零、使干擾源和被干擾對(duì)象間沒有公共阻抗。
電容耦合:又稱電場耦合或靜電耦合,是由于分布電容的存在而產(chǎn)生的一種耦合方式。
電磁感應(yīng)耦合:又稱磁場耦合。是由于內(nèi)部或外部空間電磁場感應(yīng)的一種耦合方式,防止這種耦合的常用方法是對(duì)容易受干擾的器件或電路加以屏蔽。 輻射耦合:電磁場的輻射也會(huì)造成干擾耦合,是一種無規(guī)則的干擾。這種干擾很容易通過電源線傳到系統(tǒng)中去。另當(dāng)信號(hào)傳輸線較長時(shí),它們能輻射干擾波和接收干擾波,稱為天線效應(yīng)。
漏電耦合:所謂漏電耦合就是電阻性耦合。這種干擾常在絕緣降低時(shí)發(fā)生。
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