关于耦合电容的三种形式

耦合的含义

Coupling，译为连接、耦合。

耦合，在物理学中，指两个或两个以上的体系或运动形式之间通过各种相互作用而彼此影响。如在两个单摆中间连一根线，它们的振动就会发生耦合。

图1-1 光电耦合

光电耦合（optical coupling）是指对同一波长的光功率进行分路或合路的过程。光电耦合器（optical coupler，简称OC），也被称为光电隔离器或光耦，是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成，这两部分被组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端。常见的发光源为发光二极管，而受光器通常是光敏二极管或光敏三极管。

光电耦合器的工作原理是，发光二极管将输入的电信号转换为光信号，然后这个光信号被传输到光敏管并被转换为电信号输出。由于发光二极管和光敏管之间没有直接的电气连接，因此这种方式既可以实现信号的耦合传输，又具有隔离干扰的作用。

光电耦合器在电路中有着广泛的应用，可以用于隔离电路、负载接口以及各种家用电器中。此外，光电耦合器还具有体积小、使用寿命长、工作温度范围宽、抗干扰性能强、无触点且输入与输出在电气上完全隔离等特点。

光电耦合器的种类较多，常见的包括光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型以及集成电路型等。按照光路径的不同，光电耦合器可以分为外光路光电耦合（也称为光电断续检测器）和内光路光电耦合。而外光路光电耦合又可以进一步分为透过型和反射型光电耦合。此外，按照隔离特性的不同，光电耦合器可以分为普通隔离光电耦合（一般光学胶灌封低于5000V，空封低于2000V）和高压隔离光电耦合（可分为10kV、20kV、30kV等）。

光电耦合器在电路中扮演着非常重要的角色，它可以实现电信号到光信号的转换，再将光信号转换回电信号，从而实现信号的传输和隔离。

图1-2 电磁耦合

电磁耦合是指两个或两个以上的电路元件、电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。它通常通过电磁感应原理实现，即发送侧的交流电流转换为磁场，而接收侧则耦合并产生电动势。电磁耦合可以根据其耦合系数不同分为密耦合和疏耦合。密耦合的初级和次级耦合距离很小，通常带有铁芯，因此耦合系数较大，可以实现较大功率的能量传输。而疏耦合的初级和次级耦合距离相对较大，耦合系数偏低，因此主要传输较小的功率。

电磁耦合在许多领域都有应用，如电动车电池充电、全双工通信实验等。此外，电磁耦合还被应用于无线电能传输系统，这是一种利用磁场或电场实现无接触电能传输的技术。这种技术可以避免传统电线传输带来的限制和安全隐患，因此在许多领域都有广阔的应用前景。

电磁耦合是一种重要的物理现象，不仅在电力系统和电子设备中有广泛应用，还在无线通信、生物医学工程等领域发挥着重要作用。随着科技的不断发展，电磁耦合的应用前景将会更加广阔。

图1-3 电场耦合

电场耦合，也称为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。耦合是指信号或能量由第一级向第二级传递的过程，而电场耦合主要涉及信号或能量在电路的不同结点之间通过电容进行的传递。

在电场耦合中，电位差的存在会导致低频磁场对骚扰对象产生场耦合。这种耦合方式在模拟电路中很常见，特别是在布线间的电场耦合中。当两个线路布线靠得较近时，它们之间会产生寄生电容，这会导致信号或能量从一个线路传递到另一个线路，即使它们之间没有直接的电气连接。

此外，在EMC（电磁兼容性）领域中，电场耦合是由于位移电流的电容性效应而产生的。寄生电容会对电流提供一个低阻抗的路径，导致电流在电路中流动时受到电容的影响。这种影响可能会导致电路性能下降，产生噪声或干扰等问题。

总之，电场耦合是一种常见的物理现象，在电路设计和电子设备中需要特别注意。为了减少电场耦合带来的影响，可以采取一些措施，如增加电路元件之间的距离、使用屏蔽材料、优化布线设计等。

耦合，在电子学中，表示将能量从一个电路传输（传递）到另一个电路。如通过发光二极管可以把光能传递给光敏三极管（如图1-1）、通过一个电感可以把磁能传递给另一个电感（如图1-2）、通过一个电容可以把电能从电容的一端传递到电容的另一端（如图1-3），以上能量的传递，皆可称为耦合。

电容耦合：通过电容将交流信号的能量从一个电路传递到另一个电路。这是一种能量耦合方式，其他的能量耦合方式还有电感耦合、光耦耦合、导线耦合等耦合方式。

耦合电容：将交流信号的能量从一个电路传递到另一个电路的电容。

审核编辑：黄飞