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耦合、直流耦合、交流耦合及其在示波器中的體現(xiàn)

來源:西安安泰測試設備有限公司 更新時間:2022-05-17 13:49:10 閱讀量:553

問題:在使用Multisim軟件中的雙示蹤(雙通道)示波器檢測交流信號時,選擇DC耦合輸入和AC耦合輸入,得到的交流信號波形圖會不同,這個不同具體表現(xiàn)為波形在縱坐標上下移動了一定位置。

比如下面的全波整流電路,其中變壓器變壓比10:1(輸出電壓輸比輸入電壓小10倍),通道A檢測的是整流前的交流電壓信號(圖中為了與其他電線區(qū)分,改為黃色),通道B檢測整流后的電壓信號。兩個二極管型號是1N4148,負載電阻為40歐姆。

為了方便觀察,將A通道信號波形圖往下移動1.4格。

上圖A,B通道信號耦合輸入方式都選擇DC耦合時,得到B通道的波形符合理論上全波整流后的單向脈沖性特點,且頻率為整流前信號頻率的2倍。

當把B通道信號耦合輸入方式改為AC耦合時,B通道的波形往下移動了一個距離,看下圖:

為什么會出現(xiàn)這種情況?AC耦合輸入讓輸入信號發(fā)生了什么變化。DC耦合、AC耦合又是什么?還有中間的0耦合方式又是什么?

在信號處理領域,這是個值得商榷的話題。AC耦合、DC耦合究竟是什么?讓我們先從耦合是什么開始回答。何為耦合?

能量從一種媒介到另一種媒介,當中的傳輸過程(或者稱為傳輸方式)就叫耦合。例如電能從金屬電線到光纜的傳輸過程是一種耦合,馬達的動能變?yōu)橐簤罕玫膲毫δ埽虚g的傳輸過程亦是一種耦合。可以理解耦合是一種傳輸工具,或轉(zhuǎn)變方式。

上述電路中示波器將通道輸入端的電信號通過AC耦合或DC耦合轉(zhuǎn)為屏幕上顯示的電信號。AC、DC耦合是怎樣一種轉(zhuǎn)變方式?

先說DC耦合,DC耦合能夠同時允許電路中交流、直流信號同時通過,或者理解為它對信號不起攔截作用,允許所有類型的信號通過。因此DC耦合能夠展現(xiàn)一個信號原始模樣,但電路分析中,往往需要的是一個信號源中有用的信號,比如一個信號

這個信號源就含有一個交流信號

和一個直流信號5伏特。像這種信號源一般稱為帶有5伏特直流偏置的交流信號。

如果我們只需要其中的對電路分析有用的信號,比如當中的交流信號,那么將該信號源通過AC耦合即可。

AC耦合只允許交流信號通過。當示波器選擇AC耦合輸入方式,其實是在輸入電路中加入一個電容,從而起到隔離直流信號的目的,讓示波器屏幕只顯示信號源中的交流成分,方便工程師檢測電路。

說白了,DC耦合就是對輸入信號不做任何處理,對輸入信號不產(chǎn)生任何影響。

下面是一個帶有200伏特直流偏置的交流信號源,同時用A、B通道對該電流源進行信號檢測,其中A通道設置為DC耦合輸入方式,B通道設置為AC耦合輸入方式,結果如下:

A通道檢測的信號波形復原了電流源原始信號,而B通道則過濾掉直流信號,剩下交流信號。以上可以用簡單的數(shù)學公式表示,過濾掉直流信號這個過程是不是有點像數(shù)學中三角函數(shù)求導,把常量部分抹去了,這只是目前自己的猜測。

而Multisim中耦合方式還有一個是0,這個就相當于斷路了,沒信號輸入。

DC耦合允許任何類型信號通過;

AC耦合只允許交流信號通過。

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