[科普中国]-耦合电路

为实现能量和信号的传输，连接各个功能电路的方法即为耦合电路。一般的，耦合电路通常具有滤波、蓄能、隔离、阻抗变换等一种或几种功能。

简介耦合是指两个或两个以上的电路元件或电路网络的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象。耦合电路就是指参与耦合过程的电路。1

从电路来说，总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。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，这就是耦合。1

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。2

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。2

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。2

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。2

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。2

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。2

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。2

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。2

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。2

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。2

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。2

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。2

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2

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。2

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。2

电容耦合的作用电容耦合的作用是将交流信号从前一级传到下一级。耦合的方法还有直接耦合和变压器耦合的方法。直接耦合效率最高，信号又不失真，但是，前后两级工作点的调整比较复杂，相互牵连。为了使后一级的工作点不受前一级的影响，就需要在直流方面把前一级和后一级分开，同时，又能使交流信号从前一级顺利的传递到后一级，同时能完成这一任务的方法就是采用电容传输或者变压器传输来实现。他们都能传递交流信号和隔断直流，使前后级的工作点互不牵连。但不同的是，用电容传输时，信号的相位要延迟一些，用变压器传输时，信号的高频成分要损失一些。一般情况下，小信号传输时，常用电容作为耦合元件，大信号或者强信号传输时，常用变压器作为耦合元件。3

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学