[科普中国]-静电耦合

静电耦合又称电容耦合，噪声源与被干扰电路之间存在着电容通路。静电耦合是可以通过两根导线之间构成的分布电容窜入系统。两根并排的导线之间会构成分布电容，如印制线路板上印制线路之间、变压器绕线之间都会构成分布电容。

简介耦合是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。1

干扰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。

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。1

相关的名词解释1、静电耦合

静电耦合又称电容耦合，噪声源与被干扰电路之间存在着电容通路。静电耦合是可以通过两根导线之间构成的分布电容窜入系统。两根并排的导线之间会构成分布电容，如印制线路板上印制线路之间、变压器绕线之间都会构成分布电容。

2、磁场耦合

空间的磁场耦合是通过导体间的互感耦合进来的。在任何载流导体周围都会产生磁场，当电流变化时会引起交变磁场，该磁场必然在其周围的闭合回路中产生感应电势引起干扰。在设备内部，线圈或变压器的漏磁也会引起干扰；在设备外部，平行架设的两根导线也会产生干扰，由于感应电磁场引起的耦合，可以计算感应电压。

3、公共阻抗耦合

公共阻抗耦合干扰是由于电流流过回路间公共阻抗，使得一个回路的电流所产生的电压降影响到另一回路。在计算机控制系统中，普遍存在公共耦合阻抗，例如，电源引线、印刷电路板上的地和公共电源线、汇流排等。这些汇流条都具有一定的阻抗，对于多回路来讲，就是公共耦合阻抗。

静电耦合干扰的抑制措施1、消除干扰源

抑制干扰积极、主动的措施是消除干扰源。要消除干扰源， 必须首先确定何处是干扰源。在无法消除干扰源时，可采取抑制措施，在越靠近干扰源的地方采取措施，干扰抑制效果就越好。

一般来说，电流或电压剧变的地方就是干扰源， 具体地说，继电器通断、电容充电、电机运转、集成电路开关工作等都可能成为干扰源。

2、割断干扰耦合途径

对于以“电路”的形式侵入的干扰，可采取诸如提高绝缘性能，采用隔离变压器、光耦合器等切断干扰途径； 采用退耦、滤波等手段引导干扰信号的转移；改变接地形式切断干扰途径等。 对于以“辐射”的形式侵入的干扰，一般采取各种屏蔽措施，如静电屏蔽、电磁屏蔽、磁屏蔽等。

3、提高抗干扰能力

要削弱接收电路对干扰的敏感性，必须提高检测装置的抗干扰能力。一般来说，高输入阻抗的电路比低输入阻抗的电路易受干扰；模拟电路比数字电路的抗干扰能力差。一个设计良好的检测装置应该具备对有用信号敏感、对干扰信号尽量不敏感的特性。2

静电耦合的应用静电屏蔽：带电物体接近被测电路的输入端时，就会发生静电耦合和干扰。在低阻抗之下，由于电荷迅速消散，所以干扰的影响不明显。然而，高阻材料不允许电荷迅速衰减，就可能产生不稳定的测量结果。由于错误的读数可能由直流或交流静电场引起，所以静电屏蔽有助于尽量降低这种电场的影响。

直流电场可能产生有噪声的读数或无法探测的误差。实验电路附近的运动（例如，操作仪器人员的运动或者在临近区域里的其它运动等）引起静电计显示读数发生波动，就反映出这种场的存在。为了迅速检查干扰的存在，在电路附近放置一个带电的塑料物体，如梳子等。仪表的读数发生大的变化就说明屏蔽不够完善。

交流电场同样会产生麻烦。交流电场常常由供电电源和RF场引起。如果输入端的交流电压很大，其一部分信号被整流，于是在被测的直流信号中产生了误差。用示波器观察静电计或皮安计的模拟输出，可以对此进行检查。限幅的波形表明需要改进静电屏蔽。1

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所