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耦合電容的相關知識介紹

2018年03月14日 16:42 網絡整理 作者: 用戶評論(0

  一、耦合電容的簡介

  耦合電容,又稱電場耦合或靜電耦合,是由于分布電容的存在而產生的一種耦合方式。耦合電容器是使得強電和弱電兩個系統通過電容器耦合并隔離,提供高頻信號通路,阻止工頻電流進入弱電系統,保證人身安全。帶有電壓抽取裝置的耦合電容器除以上作用外,還可抽取工頻電壓供保護及重合閘使用,起到電壓互感器的作用。

  

  二、耦合電容原理及作用

  1、耦合電容的工作原理

  由電工原理可知,電容器容抗Xc的大小取決與電流的頻率f和電容器的容量C:Xc=1/2πfC,高頻載波信號通常使用的頻率為30~500kHz,對于50Hz的工頻來說,耦合電容器呈現的阻抗要比高頻信號呈現的阻抗值大600~1000倍,基本上相當于開路,而對于高頻信號來說,則相當于短路。

  2、耦合電容的作用

  是將交流信號從前一級傳到下一級。耦合的方法還有直接耦合和變壓器耦合的方法。直接耦合效率最高,信號又不失真,但是,前后兩級工作點的調整比較復雜,相互牽連。為了使后一級的工作點不受前一級的影響,就需要在直流方面把前一級和后一級分開,同時,又能使交流信號從前一級順利的傳遞到后一級,同時能完成這一任務的方法就是采用電容傳輸或者變壓器傳輸來實現。他們都能傳遞交流信號和隔斷直流,使前后級的工作點互不牽連。但不同的是,用電容傳輸時,信號的相位要延遲一些,用變壓器傳輸時,信號的高頻成分要損失一些。  一般情況下,小信號傳輸時,常用電容作為耦合元件,大信號或者強信號傳輸時,常用變壓器作為耦合元件。

  

  三、耦合電容的選用

  在選用耦合電容時可根據以下兩個方面的因素進行考慮:

  1、耦合電容容量太小時,低頻信號通過耦合電容時就會有嚴重的衰減,甚至不能通過。

  以所制做電路時最好使用信號發生器在耦合電容輸入端注入信號,用視波器來觀察信號是否被嚴重衰減。注意頻率和幅度要與實際電路大致相同。

  2、耦合電容容量太大時,電路出現延遲。電路上電后要等待幾十秒才有反應,特別是信號幅度很小的時候。

  最佳選擇:耦合電容容量應選擇能保證輸入信號經過耦合電容后不出現衰減的最小值容量值。

  

  四、耦合電容使用注意事項:

  一般情況下,在使用耦合電容時應注意的事項有:

  1、一般在低頻耦合或旁路,電氣特性要求較低時,可選用紙介、滌綸電容器;在高頻高壓電路中,應選用云母電容器或瓷介電容器;在電源濾波和退耦電路中,可選用電解電容器。

  2、在振蕩電路、延時電路、音調電路中,電容器容量應盡可能與計算值一致。在各種濾波及網(選頻網絡),電容器容量要求精確;在退耦電路、低頻耦合電路中,對同兩級精度的要求不太嚴格。

  3、電容器額定電壓應高于實際工作電壓,并要有足夠的余地,一般選用耐壓值為實際工作電壓兩倍以上的電容器。

  4、優先選用絕緣電阻高,損耗小的電容器,還要注意使用環境。

  

  五、耦合電容的應用和電路圖解析

  耦合電容的相關知識介紹

  該圖是耦合電容電路的模型框圖。我們在電路分析中會經常遇見耦合電容。它的作用是將前級的信號盡最大努力無損地加到后級電路中,同時有可能去掉不需要的信號。根據電容的特性可知,該耦合的過程就是將有用的交流信號從前級加到后級,而阻止其中的直流信號。這也是該類型電路的一般分析思路。

  接下來是以一具體的電路來分析其工作原理,如圖1所示:

  耦合電容的相關知識介紹

  這是兩級的放大電路,耦合電容經常出沒的地方。為了便于分析,把從A點向TV2看的輸入電阻Rin與耦合電容C1構成的分壓電路圖給出,如圖2所示:

  耦合電容的相關知識介紹

  根據圖2與分壓的原理可知,當Rin很大,C1容抗()很小時,該耦合電路對信號幾乎無衰減地加到后級TV2.

  對于低頻來說,Rin不變時,增大C1的容值,即C1容抗減小,這時信號的衰減也隨著減小。但是C1并不能無限制的增大,當大到一定程度時,會增大耦合電容漏電,這是一種電路噪聲,是我們不愿接受的。當然可以通過提高輸入電阻Rin來改善電路的低頻特性。

  如果電路工作的頻率很高,那么C1值可以取得小一些。在多級放大電路中,前級的耦合電容也可以取得小一些。

  最后來說說耦合電容去除無用信號的作用。我們知道圖1中的電路若要正常穩定工作的話,就要保證其靜態工作點的穩定。可見耦合電容C1在其中就是把兩邊直流隔開,以確保兩邊的直流偏置不相互影響從而是電路處于正常工作狀態。即凡是電路中見到了耦合電容,那么前級與后級之間的直流成分是彼此獨立的。

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( 發表人:陳翠 )

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