耦合电容电路

『壹』 什么是电容什么是耦合电容什么是去耦电路

电容为基本物理量，符号C，单位为F（法拉）。电容器与电容不同，电容器，通常简称其容纳电荷的本领为电容，用字母C表示。定义1：电容器，顾名思义，是‘装电的容器’，是一种容纳电荷的器件。英文名称：capacitor。电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路， 能量转换，控制等方面。定义2：电容器，任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体（包括导线）间都构成一个电容器。
耦合电容，又称电场耦合或静电耦合，是由于分布电容的存在而产生的一种耦合方式。耦合电容器是使得强电和弱电两个系统通过电容器耦合并隔离，提供高频信号通路，阻止工频电流进入弱电系统，保证人身安全。带有电压抽取装置的耦合电容器除以上作用外，还可抽取工频电压供保护及重合闸使用，起到电压互感器的作用。耦合方法有多种。
去耦电容是电路中装设在元件的电源端的电容，此电容可以提供较稳定的电源，同时也可以降低元件耦合到电源端的噪声，间接可以减少其他元件受此元件噪声的影响。
在电子电路中，去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用，电容所处的位置不同，称呼就不一样了。对于同一个电路来说，旁路（电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除，而去耦电容也称退耦电容，是把输出信号的干扰作为滤除对象。去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方，用来消除自激，使放大器稳定工作。

『贰』 电容耦合原理

耦合电容器是用来在 电力网络中传递信号的电容器。 主要用于 工频高压及超高压交流 输电线路中，以实现 载波、 通讯、 测量、 控制、 保护及抽取电能等目的。

1、耦合电容器 - 耦合电容的作用是使得强电和弱电两个系统通过电容器耦合并隔离，提供高频信号通路，阻止工频电流进入弱电系统，保证人身安全。带有电压抽取装置的耦合电容器除以上作用外，还可抽取工频电压供保护及重合闸使用，起到电压互感器的作用。

2、耦合电容器 - 耦合电容器的使用耦合电容器是和结合滤波器、阻波器一起使用的。结合设备接在耦合电容器的低电压端和连接电力线载波机的高频电缆之间；或者在桥路情况下，直接或经过附加设备接往另一台结合设备。结合设备经耦合电容器与电力线的一相或多相导线耦合。相地耦合、相相耦合是最普遍的耦合方式。这种方式的特点： （1）既能使高压强电与高频设备进一步隔离，并抑制其它频率信号的干扰，又能使高频通路的输入阻抗与高频电缆的输入阻抗相匹配，以利于高频信号的传输。 （2）通过结合滤波器、阻波器还能使经过耦合电容器泄漏的高压工频电流可靠接地保障高频设备的安全。

3、耦合电容器 - 耦合电容的工作原理由电工原理可知，电容器容抗Xc的大小取决与电流的频率f和电容器的容量C：Xc=1/2πfC，高频载波信号通常使用的频率为30~500kHz，对于50Hz的工频来说，耦合电容器呈现的阻抗要比高频信号呈现的阻抗值大600~1000倍，基本上相当于开路，而对于高频信号来说，则相当于短路。 电容接在交流电路中，一个脚接的电路的电压逐渐升高，逐渐在所在的极板集聚电荷，待该脚所接的电路的电压下降时，再将电位高时积聚的电荷返回电路。另端也是如此。电容是绝缘的，整个电容并没有电流通过，但是它随着电位升高、降低而集聚和释放电荷的现象，使人误以为是有电流通过。因此，它能把直流隔离，而交流信号呢，以两端升高和降低电位的形式，耦合过来，传给以下的电路元件。作为耦合电容，它的作用是允许交流信号正常通过，而隔断上一级放大电路的直流电流，使之对下一级放大电路工作点不会产生影响。电容为什么能够使交流电流过而直流电不能流过呢？电容两个极板并没有直流通路，所以直流电不能流过；电容的两个极板能够存储电荷，交流电的正半周给电容充电，负半周时先给电容放电，如此不断的充电和放电，相当于电流流过电容。

『叁』 耦合电路的几种耦合电路

一级：组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级。
级间耦合：级与级之间的连接称为级间耦合。
多级放大电路的耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦合。
直接耦合
直接耦合：将前一级的输出端直接连接到后一级的输入端。
直接耦合方式的缺点：采用直接耦合方式使各级之间的直流通路相连，因而静态工作点相互影响。有零点漂移现象。
直接耦合方式的优点：具有良好的低频特性，可以放大变化缓慢的信号；由于电路中没有大容量电容，易于将全部电路集成在一片硅片上，构成集成电路。
阻容耦合方式
阻容耦合方式：将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端，称为阻容耦合方式。
直流分析：由于电容对直流量的电抗为无穷大，因而阻容耦合放大电路各级之间的直流通路不相通，各级的静态工作点相互独立。
交流分析：只要输入信号频率较高，耦合电容容量较大，前级的输出信号可几乎没有衰减地传递到后级的输入端。因此，在分立元件电路中阻容耦合方式得到非常广泛的应用。
阻容耦合电路的缺点：首先，不适合传送缓慢变化的信号，当缓慢变化的信号通过电容时，将严重被衰减，由于电容有“隔直”作用，因此直流成分的变化不能通过电容。更重要的是，由于集成电路工艺很难制造大容量的电容，因此，阻容耦合方式在集成放大电路中无法采用。
变压器耦合
变压器耦合：将放大电路前级的输出端通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上，称为变压器耦合。
如右图所示为变压器耦合共射放大电路。
电路缺点：它的低频特性差，不能放大变化缓慢的信号，且非常笨重，不能集成化。
电路优点是可以实现阻抗变换，因而在分立元件功率放大电路中得到广泛应用。变压器耦合电路的前后级靠磁路耦合，它的各级放大电路的静态工作点相互独立。
光电耦合器
光电耦合器：是实现光电耦合的基本器件，它将发光元件（发光二极管）与光敏元件（光电三极管）相互绝缘地组合在一起
工作原理：发光元件为输入回路，它将电能转换成光能；光敏元件为输出回路，它将光能再转换成电能，实现了两部分电路的电气隔离，从而可有效地抑制电干扰。
传输比CTR：在c-e之间电压一定的情况下，iC的变化量与iD的变化量之比称为传输比CTR，即
CTR的数值只有0.1~1.5。

『肆』 耦合电容的原理

电容接在交流电路中，一个脚接的电路的电压逐渐升高，逐渐在所在的极板集聚电荷，等待该脚所接的电路的电压下降时，再将电位高时积聚的电荷返回电路。另端也是如此。电容是绝缘的，整个电容并没有电流通过，但是它随着电位升高、降低而集聚和释放电荷的现象，使人误以为是有电流通过。因此，它能把直流隔离，而交流信号呢，以两端升高和降低电位的形式，耦合过来，传给以下的电路元件。电容有通交流阻直流的特性，作为耦合电容，它的作用是允许交流信号正常通过，而隔断上一级放大电路的直流电流，使之对下一级放大电路工作点不会产生影响。电容为什么能够使交流电流过而直流电不能流过呢？电容的两个极板能够存储电荷但并没有形成回路，直流电可以给电容充电，但当电容两端电压与电源电压相同时电路稳定下来，故而不会有电流流过；交流电的正半周给电容充电，负半周时先给电容放电，如此不断的充电和放电，相当于电流流过电容，形成通路。

『伍』 电容耦合双级放大电路工作原理（简述）

在基本放大电路中，耦合电容要视频率而定，当频率较高时，需用无极电容，特点是比较稳定，耐压可以做得比较高，体积相对小，但容量做不大。其最大的用途是可以通过交流电，隔断直流电，广泛用于高频交流通路、旁路、谐振等电路。（简单理解为高频通路）
当频率较低时，无极电容因为容量较低，容抗相对增大，就要用有极性的电解电容了，由于其内部加有电解液，可以把容量做得很大，让低频交流电通过，隔断直流电。但由于内部两极中间是有机介质的，所以耐压受限，多用于低频交流通路、滤波、退耦、旁路等电路。（简单理解为低频通路）

『陆』 关于电容耦合的工作原理

电容耦合的工作原理是使得强电和弱电两个系统通过电容器耦合并隔离，提供高频信号通路，阻止低频电流进入弱电系统，保证人身安全。带有电压抽取装置的耦合电容器除以上作用外，还可抽取工频电压供保护及重合闸使用，起到电压互感器的作用。

耦合指信号由第一级向第二级传递的过程，一般不加注明时往往是指交流耦合。从电路来说，总是可以区

如果负载电容比较大，驱动电路要把电容充电、放电，才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候，电流比较大，这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹），这种电流相对 于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作。

(6)耦合电容电路扩展阅读

退耦有三个目的：

1、将电源中的高频纹波去除，将多级放大器的高频信号通过电源相互串扰的通路切断；

2、大信号工作时，电路对电源需求加大，引起电源波动，通过退耦降低大信号时电源波动对输入级高电压增益级的影响；

3、形成悬浮地或是悬浮电源，在复杂的系统中完成各部分地线或是电源的协调匹有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。

去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。

『柒』 什么是耦合电容什么是去耦电路

耦合指信号由第一级向第二级传递的过程，一般不加注明时往往是指交流耦合。退耦是指
对电源采取进一步的滤波措施，去除两级间信号通过电源互相干扰的影响。耦合常数是指
耦合电容值与第二级输入阻抗值乘积对应的时间常数。
退耦有三个目的：1.将电源中的高频纹波去除，将多级放大器的高频信号通过电源相互串
扰的通路切断；2.大信号工作时，电路对电源需求加大，引起电源波动，通过退耦降低大
信号时电源波动对输入级/高电压增益级的影响；3.形成悬浮地或是悬浮电源，在复杂的系
统中完成各部分地线或是电源的协调匹
有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。
摘引自伦德全《电路板级的电磁兼容设计》一文，该论文对噪声耦和路径、去耦电容和旁路电容的使用都讲得不错。请参阅。

干扰的耦合方式

干扰源产生的干扰信号是通过一定的耦合通道对电控系统发生电磁干扰作用的。干扰的耦合方式无非是通过导线、空间、公共线等作用在电控系统上。分析下来主要有以下几种。

直接耦合：这是干扰侵入最直接的方式，也是系统中存在最普遍的一种方式。如干扰信号通过导线直接侵入系统而造成对系统的干扰。对这种耦合方式，可采用滤波去耦的方法有效地抑制电磁干扰信号的传入。

公共阻抗耦合：这也是常见的一种耦合方式。常发生在两个电路的电流有共同通路的情况。公共阻抗耦合有公共地和电源阻抗两种。防止这种耦合应使耦合阻抗趋近于零、使干扰源和被干扰对象间没有公共阻抗。

电容耦合：又称电场耦合或静电耦合，是由于分布电容的存在而产生的一种耦合方式。

电磁感应耦合：又称磁场耦合。是由于内部或外部空间电磁场感应的一种耦合方式，防止这种耦合的常用方法是对容易受干扰的器件或电路加以屏蔽。

辐射耦合：电磁场的辐射也会造成干扰耦合，是一种无规则的干扰。这种干扰很容易通过电源线传到系统中去。另当信号传输线较长时，它们能辐射干扰波和接收干扰波，称为大线效应。

漏电耦合：所谓漏电耦合就是电阻性耦合。这种干扰常在绝缘降低时发生。

记得以前我的观点是：去藕电容一般容量比较大，也就是避免噪声耦合到其他部分的意思；旁路电容容量小，提供低阻抗的噪声回流路径。
其实这种说法也可以算没有什么大错误。但是经过偶查阅了相关资料，才发现其实decouple和bypass从根本上来说没有任何区别，两者在称谓上可以互换。两者的作用低俗一点说：当电源用。所谓噪声其实

就是电源的波动，电源波动来自于两个方面：电源本身的波动，负载对电流需求变化和电源系统相应能力的差别带来的电压波动。而去藕和旁路电容都是相对负载变化引起的噪声来说。所以他们两个没有必要做

区分。而且实际上电容值的大小，数量也是有理论根据可循的，如果随意选择，可能会在某些情况下遇到去藕电容（旁路）和分布参数发生自激振荡的情况。所以真正意义上的去藕和旁路都是根据负载和供电系

统的实际情况来说的。没有必要去做区分，也没有本质区别。

电容是板卡设计中必用的元件，其品质的好坏已经成为我们判断板卡质量的一个很重要的方面。

①电容的功能和表示方法。
由两个金属极，中间夹有绝缘介质构成。电容的特性主要是隔直流通交流，因此多用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐。电容在电路中用“C”加数字表示，比如C8，表示在电路中编号为8的电容。

②电容的分类。

电容按介质不同分为：气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容电解电容。按极性分为：有极性电容和无极性电容。按结构可分为：固定电容，可变电容，微调电容。

③电容的容量。

电容容量表示能贮存电能的大小。电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，容抗与交流信号的频率和电容量有关，容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率，C表示电容容量)。

④电容的容量单位和耐压。

电容的基本单位是F（法），其它单位还有：毫法（mF）、微法（uF）、纳法（nF）、皮法（pF）。由于单位F 的容量太大，所以我们看到的一般都是μF、nF、pF的单位。换算关系：1F＝1000000μF，1μF=1000nF=1000000pF。

每一个电容都有它的耐压值，用V表示。一般无极电容的标称耐压值比较高有：63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等。有极电容的耐压相对比较低，一般标称耐压值有：4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等。

⑤电容的标注方法和容量误差。

电容的标注方法分为：直标法、色标法和数标法。对于体积比较大的电容，多采用直标法。如果是0.005，表示0.005uF=5nF。如果是5n，那就表示的是5nF。

数标法：一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是10的多少次方。如：102表示10x10x10 PF=1000PF，203表示20x10x10x10 PF。

色标法，沿电容引线方向，用不同的颜色表示不同的数字，第一、二种环表示电容量，第三种颜色表示有效数字后零的个数（单位为pF）。颜色代表的数值为：黑=0、棕=1、红=2、橙=3、黄=4、绿=5、蓝=6、紫=7、灰=8、白=9。

电容容量误差用符号F、G、J、K、L、M来表示，允许误差分别对应为±1%、±2%、±5%、±10%、±15%、±20%。

⑥电容的正负极区分和测量。

电容上面有标志的黑块为负极。在PCB上电容位置上有两个半圆，涂颜色的半圆对应的引脚为负极。也有用引脚长短来区别正负极长脚为正，短脚为负。

当我们不知道电容的正负极时，可以用万用表来测量。电容两极之间的介质并不是绝对的绝缘体，它的电阻也不是无限大，而是一个有限的数值，一般在1000兆欧以上。电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻或漏电电阻。只有电解电容的正极接电源正（电阻挡时的黑表笔），负端接电源负（电阻挡时的红表笔）时，电解电容的漏电流才小（漏电阻大）。反之，则电解电容的漏电流增加（漏电阻减小）。这样，我们先假定某极为“+”极，万用表选用R*100或R*1K挡，然后将假定的“+”极与万用表的黑表笔相接，另一电极与万用表的红表笔相接，记下表针停止的刻度（表针靠左阻值大），对于数字万用表来说可以直接读出读数。然后将电容放电（两根引线碰一下），然后两只表笔对调，重新进行测量。两次测量中，表针最后停留的位置靠左（或阻值大）的那次，黑表笔接的就是电解电容的正极。

⑦电容使用的一些经验及来四个误区。

一些经验：在电路中不能确定线路的极性时，建议使用无极电解电容。通过电解电容的纹波电流不能超过其充许范围。如超过了规定值，需选用耐大纹波电流的电容。电容的工作电压不能超过其额定电压。在进行电容的焊接的时候，电烙铁应与电容的塑料外壳保持一定的距离，以防止过热造成塑料套管破裂。并且焊接时间不应超过10秒，焊接温度不应超过260摄氏度。

四个误区：

●电容容量越大越好。

很多人在电容的替换中往往爱用大容量的电容。我们知道虽然电容越大，为IC提供的电流补偿的能力越强。且不说电容容量的增大带来的体积变大，增加成本的同时还影响空气流动和散热。关键在于电容上存在寄生电感，电容放电回路会在某个频点上发生谐振。在谐振点，电容的阻抗小。因此放电回路的阻抗最小，补充能量的效果也最好。但当频率超过谐振点时，放电回路的阻抗开始增加，电容提供电流能力便开始下降。电容的容值越大，谐振频率越低，电容能有效补偿电流的频率范围也越小。从保证电容提供高频电流的能力的角度来说，电容越大越好的观点是错误的，一般的电路设计中都有一个参考值的。

●同样容量的电容，并联越多的小电容越好，

耐压值、耐温值、容值、ESR(等效电阻)等是电容的几个重要参数，对于ESR自然是越低越好。ESR与电容的容量、频率、电压、温度等都有关系。当电压固定时候，容量越大，ESR越低。在板卡设计中采用多个小电容并连多是出与PCB空间的限制，这样有的人就认为，越多的并联小电阻，ESR越低，效果越好。理论上是如此，但是要考虑到电容接脚焊点的阻抗，采用多个小电容并联，效果并不一定突出。

●ESR越低，效果越好。

结合我们上面的提高的供电电路来说，对于输入电容来说，输入电容的容量要大一点。相对容量的要求，对ESR的要求可以适当的降低。因为输入电容主要是耐压，其次是吸收MOSFET的开关脉冲。对于输出电容来说，耐压的要求和容量可以适当的降低一点。ESR的要求则高一点，因为这里要保证的是足够的电流通过量。但这里要注意的是ESR并不是越低越好，低ESR电容会引起开关电路振荡。而消振电路复杂同时会导致成本的增加。板卡设计中，这里一般有一个参考值，此作为元件选用参数，避免消振电路而导致成本的增加。

●好电容代表着高品质。

“唯电容论”曾经盛极一时，一些厂商和媒体也刻意的把这个事情做成一个卖点。在板卡设计中，电路设计水平是关键。和有的厂商可以用两相供电做出比一些厂商采用四相供电更稳定的产品一样，一味的采用高价电容，不一定能做出好产品。衡量一个产品，一定要全方位多角度的去考虑，切不可把电容的作用有意无意的夸大.

『捌』 如何理解放大电路中的耦合电容的含义和作用

理解放大电路中的耦合电容的主要功能有两个：
1、传递交流信号，由于电容对交流信号呈现低阻专抗，所以交属流信号相当于“畅通无阻”，在交流分析是，电容相当于短路就是这个意思。
2、隔断直流信号，在多级放大器中通过电容器隔断前后级放大器静态偏置的相互影响，可以让各级放大器的偏置工作在最佳状态。
耦合电容在放大电路中的作用就以上两点，归纳就是：通交隔直！