[科普中国]-电场耦合

电场耦合：又称静电耦合或电容耦合，是由于分布电容的存在而产生的一种耦合方式。 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。电场耦合包括信号或能量在电路的不同结点之间通过电容进行的传递。

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。

在模拟电路中的应用

在模拟电路中，耦合电容用于连接电路的两个部分。第一部分电路中只有交流信号可以通过电场耦合传递到第二部分电路，而直流部分则被耦合电容阻隔。这样可以隔离电路不同部分之间的直流偏压(DC Bias)。每一级耦合电容以及下一级电路都组成一个高通滤波器，造成低频响应特性的损失。可以通过提高耦合电容的方法改进低频响应特性。

寄生耦合

寄生耦合通常是一种希望避免的电场耦合。例如在印刷电路板的两条布线之间，由于存在寄生电容，一条布线上的信号会通过电场耦合而影响另一条布线上的信号，即在另一条布线上产生噪声。减小寄生耦合的方法包括使布线之间的距离尽可能远，或者在两条可能互相影响的布线之间增加接地的导线或平面（Ground Planes)。面包板对于寄生耦合十分敏感，因为面包板的每一个器件都通过很长的金属条连接，这些金属条之间的寄生电感可以达到若干皮法（pF)。在较高频率下（例如几十兆赫兹），通常需要增加接地平面来减小不同连线之间的电场耦合。

在无线充电中的应用

电场耦合是除了电磁感应模式以外另一种常用的无线充电模式。在电场耦合的无线充电模式中，充电座和待充电电器不是通过高频磁场来进行磁场的感应，而是直接通过两者之间形成的电容中的高频电场，这种充电方式具有成本低，对准要求低的优点1。

退耦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。

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。22

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。2

本词条内容贡献者为:

何星 - 副教授 - 上海交通大学