耦合电容的原理

耦合电容的原理

科技前沿 • 2025-03-11 11:26 • 阅读 62

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1.那么电容是如何将前端的电传递到后端的呢？

常用的耦合结构模型如下：
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我们要分析Vin的信号如何传递到Vout端，需要用到一个高通滤波器模型，因为最终Vout是要连接下一端电路的。在这里我们可以把它简化为负载电阻R，则模型如下：

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这就是一个高通滤波器，将Vin端的信号传递到Vout端，我们只需要用阻抗、容抗计算Vout端的电压即可。Vout=VinR/（R+1/（2/πfC））。这里的f是Vin端信号的频率。
我们要保证Vin的信号较好的传递到Vout端，那么需要一个衡量的尺度截止频率，这个概念不懂的自己百度，截止频率Ft=1/（2πR*C）。即如果要保证信号的传递不失真，则电路的R、C、f需要满足这个公式。

2.那么到底电子是如何从Vin端传递到Vout端呢？

我们暂时假设100M的正弦波信号需要从Vin传递到Vout端，Vpp=1V,电压向上偏移1v，即Vin端产生的信号为1----2V的正弦信号。
信号上升阶段，即Vin的信号从1V上升到2V,此时电子传递模型如下：

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正弦波上升时期，Vin对电容C1充电，则电子逐渐聚集到电容C1的左电极上。此时Vout相对GND端，输出正的电压，逐渐升高；
正弦波信号下降阶段，即Vin的信号从2V逐渐下降到1V，此时电子的传递模型如下：
在这里插入图片描述

正弦波下降阶段，C1左电极上的电子开始想Vin方向传递，Vout端的电流传递是从GND向Vout，表现为Vout端的电压为负电压。
因此交流信号通过如上模型，传递到Vout端。

3.假如Vin的频率很低，接近0hz，或者远低于截止频率，Vout端的电压如何？

4.正常输出时Vout单端的信号波形如何？

当我们用电容进行耦合输出时，即使我们Vin端输出的电压为1v—2v的正弦波信号，因为耦合电容的作用，Vout端的输出电压则为-0.5v到0.5v的正弦波信号，这也就是耦合电容的特性，隔离直流分量，只输出交流信号。

5.电容的选型问题？

通过我们上面的分析，电容的容量选择越大越好，那么信号的截止频率就会很小，信号不会衰减厉害。但是呢，电容量选的越大，则电容的ESR参数会越大，对信号的干扰越大，因此我们倾向于选择ESR损耗小的电容进行耦合。