耦合是什么意思？
耦合是指能量从一个介质（例如一个金属线、光导纤维）传播到另一种介质的过程。在电子学中，耦合指从一个电路部分到另一个电路部分的能量传递。例如，通过电导性耦合（ Conductive coupling）能量从一个电压源传播到负载上。
利用电容器允许通过交流成分、阻挡直流成分的性质，可以将电路的交流部分和直流部分耦合起来。变压器也可以充当耦合介质，通过在两端配置适当的阻抗，可以达到适当的阻抗匹配。
本文深入探讨交流耦合理、示波器直流耦合交流耦合区别及原因。本文专为电气工程师和相关领域而设计，探讨了交流耦合在示波器使用和信号分析中的重要性。
交流耦合是基于示波器的分析领域中一项至关重要且不可替代的技术，但其价值常常被低估。示波器和交流耦合在电子领域齐头并进。示波器中交流耦合的使用将信号分析提升到了另一个水平。
交流耦合也称为电容耦合，是一种用于将交流 (AC) 信号从一个电路传输到另一个电路同时阻止直流 (DC) 的方法。该技术消除了信号的直流分量，使工程师能够专注于交流分量。它就像一座选择性桥梁，只允许特定信号通过，而其他信号则被阻止。
示波器在测量交流信号，以及有直流偏置电压的信号时，需要使用交流耦合。
交流耦合的工作原理是电容器本质的基本原理，主要基于电容器的“通交流、阻直流”特性。
在交流耦合电路中，电容器作为耦合元件，对交流信号呈现低阻抗，使得交流信号能够顺利通过。而对直流信号则呈现高阻抗，从而有效地隔离直流分量。当交流信号通过电容器时，电容器会进行充放电操作，允许交流信号通过并传递到下一级电路。通过这种方式，交流耦合实现了信号的分离和传输，确保传输的信号仅为交流信号，提高了信号的纯净度和准确性。
一个电容器：
允许交流信号通过
阻止直流信号
交流耦合中使用的电容器充当高通滤波器 消除直流分量并将交流分量传递到下一级。
什么是电容器？
电容器通常被视为交流耦合的组成部分，在执行该技术的功能中发挥着至关重要的作用。本质上，电容器是一种在电场中存储电能的两端电气元件。
在交流耦合中，电容器用于创建高通滤波器。它允许频率高于某个截止频率的信号通过，并阻止频率低于截止频率的信号。该频率由电容器的值及其所连接的电路的电阻决定。
要点 - 信号分析中采用交流耦合，可以准确测量交流成分，避免直流信号的干扰。
只允许信号中的交变部分通过，将移除信号中的直流分量（DC部分），通常使用隔直电容器实现。AC耦合可有效地阻隔掉信号中的DC部分，使信号的平均值为0。如下图所示的一个应变信号采用AC耦合时，得到的测量值围绕 0𝜇波动。
交流耦合作为信号分析中的关键仪器，提供了许多好处，同时也带来了一些挑战。
交流耦合的优点
消除直流偏移：它可以有效地消除直流偏移，从而提供更清晰的交流信号视图。
增强信号分析：通过关注交流分量，它简化了信号分析并增强了细节观察。
提供保护：它通过阻止可能损害链中下一级的直流电压来为电路提供保护。
交流耦合的缺点
会使低频信号失真：如果耦合电容器的截止频率高于信号频率，可能会导致信号失真。
不适合直流信号：由于它会阻挡直流分量，因此不适合分析具有重要直流成分的信号。
交流耦合的应用
交流耦合的用途不仅仅限于示波器。它在电子领域有很多用途，以下是一些例子。
音频系统：音频系统中经常采用交流耦合，以消除可能损害扬声器或使音频信号失真的任何直流偏移。
通信系统：交流耦合用于无线电和其他通信系统，以传递调制信号，同时阻止任何不需要的直流信号。
放大器：在放大器电路中，交流耦合用于阻止可能使放大器运行失真的直流电压电平。
电源单元：电源单元设计中采用交流耦合，隔离直流和交流分量，提高供电效率和稳定性。
示波器上通常有两个或四个模拟通道。这些通道会被编号，每个特定通道通常还会有一个相关的按钮，用 于打开或关闭该通道。另外，可能还有一个选项，用来指定交流或直流耦合。如果选择直流耦合，整个信 号都将被输入。反之，交流耦合会阻挡直流分量，使波形居中在 0 伏左右（接地）。
交流耦合是通过在信号路径中串联插入一个电容器来实现的。该元件的电容值对于确定高通滤波器的截止频率至关重要。
交流耦合的配置
主要有两种用于交流耦合的配置：
源耦合：这里，耦合电容器连接在信号源处。它通常用于信号处理的初始阶段。
负载耦合在此配置中，电容器连接在负载侧。通常应用于信号传输的最后阶段。
示波器中的交流耦合
交流耦合在示波器中具有重要作用。它允许您测量叠加在直流电平上的信号的交流内容。如果没有它，如果交流信号变化与直流电平相比较小，则示波器可能会显示一条平坦的线。
例如，考虑 100mV 的交流信号叠加在 10V 的直流信号上。如果没有交流耦合，示波器将显示一条在 10V 标记附近有轻微波动的线。但通过交流耦合，示波器将清晰地显示交流信号，而与直流信号无关。
在示波器中使用交流耦合是一个简单的过程：
将探头连接到示波器。
选择探头连接的通道。
从耦合设置中选择交流耦合选项。
调整垂直刻度以正确观察交流信号。
请记住，从直流耦合过渡到交流耦合时，由于耦合电容器的初始充电，显示屏上可能会出现小的瞬变。这是正常现象，稍后会稳定下来。交流耦合的实现
交流耦合是通过在信号路径中串联插入一个电容器来实现的。该元件的电容值对于确定高通滤波器的截止频率至关重要。
主要有两种用于交流耦合的配置：
源耦合：这里，耦合电容器连接在信号源处。它通常用于信号处理的初始阶段。
负载耦合：在此配置中，电容器连接在负载侧。通常应用于信号传输的最后阶段。
示波器中的交流耦合
交流耦合在示波器中具有重要作用。它允许您测量叠加在直流电平上的信号的交流内容。如果没有它，如果交流信号变化与直流电平相比较小，则示波器可能会显示一条平坦的线。
例如，考虑 100mV 的交流信号叠加在 10V 的直流信号上。如果没有交流耦合，示波器将显示一条在 10V 标记附近有轻微波动的线。但通过交流耦合，示波器将清晰地显示交流信号，而与直流信号无关。
在示波器中使用交流耦合是一个简单的过程：
将探头连接到示波器。
选择探头连接的通道。
从耦合设置中选择交流耦合选项。
调整垂直刻度以正确观察交流信号。
请记住，从直流耦合过渡到交流耦合时，由于耦合电容器的初始充电，显示屏上可能会出现一个小的瞬态。这是正常现象，过一会儿就会稳定下来。
示波器和交流耦合在电子领域齐头并进。示波器中交流耦合的使用将信号分析提升到了另一个水平。
交流耦合在信号可见性中的作用
示波器中交流耦合的主要作用是提高信号可视性。如果没有它，叠加在较大直流信号上的小交流信号可能会被忽视。交流耦合隔离这些交流分量，使您能够有效地分析它们。
交流耦合的不同示波器设置
现代示波器提供各种设置来有效利用交流耦合。了解这些设置可以帮助工程师微调他们的信号分析并更准确地诊断潜在问题。
在示波器中使用交流耦合的最佳实践
在示波器中有效使用交流耦合不仅需要正确的设置，还需要对所研究的信号有深入的了解。应用最佳实践（例如选择适当的标度和管理瞬态响应）可以进一步增强示波器中交流耦合的实用性。
示波器探头和交流耦合
使用的示波器探头类型会影响交流耦合的性能。工程师需要就探头选择和校准做出明智的决定，以确保在使用交流耦合时获得准确的信号读数。
在示波器上使用交流耦合的决定很大程度上取决于您正在分析的信号的性质以及您感兴趣研究的特定元素。
分析叠加在直流上的交流信号：如果您正在处理叠加在大直流信号上的交流信号，那么使用交流耦合可以简化您的分析。交流耦合将有效消除直流分量，使您能够专注于交流信号，而不会因大的直流偏移而分心。
研究微小的交流变化：当您有兴趣观察信号上微小的交流变化时，交流耦合会非常有用。使用直流耦合时，这些微小的变化可能会被直流电平掩盖并且变得难以观察。交流耦合将隔离这些交流变化，使它们在示波器显示屏上更加突出。
保护示波器：如果信号的直流分量存在超过示波器电压限制的风险，则应使用交流耦合。交流耦合将阻止潜在有害的直流信号，保护您的示波器免受任何损坏。
但是，请务必记住，当您需要分析具有重要直流内容的信号或频率非常低的信号时，不应使用交流耦合，因为它可能会导致信号失真。在这些情况下，直流耦合将是更好的选择。了解信号分析的要求是有效使用示波器并就何时使用交流耦合做出明智决策的关键。
直流耦合(DC coupling)因为交流分量往往没有办法过滤。所谓的直流耦合，就是对信号不做任何处理。这样可以同时采集交流和直流信号来进行分析。直流耦合允许任何类型信号通过; 同时允许信号中的交变部分 （AC)和直流分量（DC)通过。所以使用直流耦合，交流部分和直流部分都会显示。
DC成分为0Hz的信号，扮演了偏置的作用，而AC部分则围绕这个直流偏置量进行波动。如下图所示为一个应变测量信号采用直流耦合时，得到的交变部分围绕55𝜇波动。
交流耦合通过隔直电容耦合，去掉了直流分量，只能过交流分量。交流耦合的各级电路是用电容或者是电感隔离开的。交流耦合各级电路的静态工作点是独立的。
直流耦合直通，交流直流一起过，并不没有去掉交流分量。直流耦合的各级电路是直接的导线连接，包括通过像电阻之类的线性元件的连接。直流耦合各级电路的静态工作点是互相影响的。
耦合方式的选择 - 直流耦合 VS 交流耦合
被测信号只测交流不测直流，将直流分量滤掉，称为交流耦合
输入信号有直流分量和交流分量一起进入测量电路，称为直流耦合
在选择输入模式时，可能选择不同的耦合方式会影响到数据中的频率成分。大多数信号都有AC成分和DC成分，DC成分是0Hz的部分，对应时域信号中的直流分量，AC成分是信号中的交变部分, 包含信号中所有的非零频率成分，如下图所示。
如上图所示，交变的AC部分围绕DC偏置波动，有时称这个直流分量 DC部分为基线，即信号围绕基线波动。对直流偏置进行 FFT分析，得到0Hz的成分。对交变部分进行FFT分析，则得到信号中的非零频率成分。
我们在 FFT频谱图中，有时是不是看到0Hz的幅值很大，而非零频率成分却很小。这时，为了更好地查看非零频率成分，有时需要去掉前面几个频率点数据或者显示1 Hz 或 2 Hz 以上的频率部分。
我们采集到的信号总不会是理想波形，例如，在采集交流信号的时候，可能会混入直流分量，而在采集直流信号的时候，也有可能混入交流分量，所以一个待测信号包含交流和直流两部分。
6大技巧帮助您充分利用认知你的示波器，涵盖基本的触发功能，探头选择，信号缩放调试，正确的采集模式等等。
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