[科普中国]-直流耦合

直流耦合(DC Coupling)就是直通，交流直流一起过，并不去掉了交流分量。

简介直流耦合(DC Coupling)就是直通，交流直流一起过，并不去掉了交流分量。

比如在3V的直流电平上叠加一个1Vpp的正弦波，如果用直流耦合，看到的是以3V为基准，+/-0.5V的正弦波。在功率放大中有重要应用。

直流耦合的匹配电路直流耦合就是直接的导线连接，包括通过像电阻之类的线性元件的连接。它适用于对包括直流分量的信号的放大电路中。在直流耦合电路中，各级电路的静态工作点是互相影响的。一级的工作点改变了相邻的二级也会受到影响。因此不能单独地调整工作点电流和电压。而在交流耦合直流不耦合的电路中各级电路是用电容或者是电感隔离开的。因此静态工作点是独立的，调整静态工作点比较容易。直流耦合中因为各级的输入和输出阻抗是一定的，不好作阻抗变换，直接耦合时高效率匹配就很难做到。而在交流耦合电路中用线间变压器就很好地进行阻抗变换实现高效率的匹配。特别是选频放大电路中普遍采用的LC谐振电路更是极大地提高了电路的效率。

电容具有隔直通交的特性，所以电容只能用来耦合交流信号，而对于直流，电容用来滤波，就是把直流中的交流滤去。1

相关优缺点优点1、具有良好的低频特性，可以对缓慢信号进行放大，适合于直流（零频）放大器。容易将电路集成在一块硅片上，构成放大器。

2、由于电容的隔直作用，各级直流通路相互独立，静态工作点互不影响，所以对Q点的分析、设计、调试如同单管放大器一样，简单方便。

缺点1、电容对低频信号呈现的电抗大，传递低频信号的能力弱，所以不能反映直流成分的变化，不适合放大缓慢变化的信号。为了减小耦合电容对信号的衰减，耦合电容的选取一般在几十微法到几百微法，这样大的电容是不可以集成化的。所以，阻容耦合只适用于分立元件的交流放大器。

2、由于直接耦合方式前后级直接相连，工作点必然相互影响，这不仅使Q分析复杂化，同时带来两个需要解决的问题：级间电平配置问题；解决零点漂移问题。2

直流耦合电容的介绍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。

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。

耦合电容的工作原理由电工原理可知，电容器容抗的大小取决与电流的频率和电容器的容量，高频载波信号通常使用的频率大约为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。

直流耦合特点直流耦合放大电路与阻容耦合放大电路相比，具有以下特点：

1、电路中只有晶体管和电阻，没有大电容，级与级之间是直接联结，便于集成化。

2、由于级间采用直接耦合，电路对于低频信号甚至直流信号都能放大。

3、 前后级的静态工作点互不独立，相互影响。前级的集电极电位恒等于后级的基极电位，前级的集电极电阻同时又是后级的基极偏流电阻，以致造成前后级的工作点互相影响，互相牵制。

在放大电路中，任何参数的变化，如电源电压的波动、元件的老化、元件参数随温度的变化等都将产生零点漂移。而在多级直接耦合放大电路中，又以第一级的漂移影响最大，因为第一级的漂移会被后面各级逐级放大。因此，抑制零漂要着重于第一级。在产生零点漂移的诸多原因中，以温度的影响最为严重。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