耦合电容为什么可以用极性电容？

Question

我在看许多的书里面，放大电路前都有个耦合电容，但是耦合电容有常常是极性电容，因为极性电容电流不能够反向，但是耦合前的信号即使是正弦波，都会有个反向的电流啊，为什么可以拿来耦合呢？
我是电子新手，大家多多包涵

Answer 1

耦合指信号由第一级向第二级传递的过程，一般不加注明时往往是指交流耦合。退耦是指
对电源采取进一步的滤波措施，去除两级间信号通过电源互相干扰的影响。耦合常数是指
耦合电容值与第二级输入阻抗值乘积对应的时间常数。
退耦有三个目的：1.将电源中的高频纹波去除，将多级放大器的高频信号通过电源相互串
扰的通路切断；2.大信号工作时，电路对电源需求加大，引起电源波动，通过退耦降低大
信号时电源波动对输入级/高电压增益级的影响；3.形成悬浮地或是悬浮电源，在复杂的系
统中完成各部分地线或是电源的协调匹
有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。
摘引自伦德全《电路板级的电磁兼容设计》一文，该论文对噪声耦和路径、去耦电容和旁路电容的使用都讲得不错。

干扰的耦合方式

干扰源产生的干扰信号是通过一定的耦合通道对电控系统发生电磁干扰作用的。干扰的耦合方式无非是通过导线、空间、公共线等作用在电控系统上。分析下来主要有以下几种。

直接耦合：这是干扰侵入最直接的方式，也是系统中存在最普遍的一种方式。如干扰信号通过导线直接侵入系统而造成对系统的干扰。对这种耦合方式，可采用滤波去耦的方法有效地抑制电磁干扰信号的传入。

公共阻抗耦合：这也是常见的一种耦合方式。常发生在两个电路的电流有共同通路的情况。公共阻抗耦合有公共地和电源阻抗两种。防止这种耦合应使耦合阻抗趋近于零、使干扰源和被干扰对象间没有公共阻抗。

电容耦合：又称电场耦合或静电耦合，是由于分布电容的存在而产生的一种耦合方式。

电磁感应耦合：又称磁场耦合。是由于内部或外部空间电磁场感应的一种耦合方式，防止这种耦合的常用方法是对容易受干扰的器件或电路加以屏蔽。

辐射耦合：电磁场的辐射也会造成干扰耦合，是一种无规则的干扰。这种干扰很容易通过电源线传到系统中去。另当信号传输线较长时，它们能辐射干扰波和接收干扰波，称为大线效应。

漏电耦合：所谓漏电耦合就是电阻性耦合。这种干扰常在绝缘降低时发生。

记得以前我的观点是：去藕电容一般容量比较大，也就是避免噪声耦合到其他部分的意思；旁路电容容量小，提供低阻抗的噪声回流路径。
其实这种说法也可以算没有什么大错误。但是经过偶查阅了相关资料，才发现其实decouple和bypass从根本上来说没有任何区别，两者在称谓上可以互换。两者的作用低俗一点说：当电源用。所谓噪声其实
就是电源的波动，电源波动来自于两个方面：电源本身的波动，负载对电流需求变化和电源系统相应能力的差别带来的电压波动。而去藕和旁路电容都是相对负载变化引起的噪声来说。所以他们两个没有必要做
区分。而且实际上电容值的大小，数量也是有理论根据可循的，如果随意选择，可能会在某些情况下遇到去藕电容（旁路）和分布参数发生自激振荡的情况。所以真正意义上的去藕和旁路都是根据负载和供电系
统的实际情况来说的。没有必要去做区分，也没有本质区别。

电容是板卡设计中必用的元件，其品质的好坏已经成为我们判断板卡质量的一个很重要的方面。

①电容的功能和表示方法。
由两个金属极，中间夹有绝缘介质构成。电容的特性主要是隔直流通交流，因此多用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐。电容在电路中用“C”加数字表示，比如C8，表示在电路中编号为8的电容。

②电容的分类。

电容按介质不同分为：气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容电解电容。按极性分为：有极性电容和无极性电容。按结构可分为：固定电容，可变电容，微调电容。

③电容的容量。

电容容量表示能贮存电能的大小。电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，容抗与交流信号的频率和电容量有关，容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率，C表示电容容量)。

④电容的容量单位和耐压。

Answer 2

这是你的错觉！虽然耦合电容通过了交流信号，但是它始终是处在正向电压的控制之下的，绝对没有反向电流通过的！这就好比河水一样，虽然水面上有波纹但是河水并没有倒流哇！交流信号是载在直流信号之上的，你如果能测量此状态电容二端的电压变化你就会发现，电容二端的电压并没有反向电压出现，只不过是有幅度的变化。 用极性电容是很有道理的：一是同样的电容极性电容要便宜得多，个头要小得。实际上较大的电容是很难用非极性的方法制造出来的！

Answer 3

电解电容器，不是工作电流不能反向，而是工作电压不能反向；
电容器的工作模式，就是充电放电，充电电流和放电电流肯定是反向的。
对于耦合电容器，工作电压总是直流，
不信，你可以用示波器观察，只不过，它是一个波动的直流，
如果输入端是正弦波，那么，用示波器观察，耦合电容器上的直流电压也是按正弦波动。
但是，耦合电容器上通过的电流（按正弦规律充电放电电流），却是纯交流，
于是在RL上得到一个纯交流电压。

Answer 4

电解电容器，不是工作电流不能反向，而是工作电压不能反向；
电容器的工作模式，就是充电放电，充电电流和放电电流肯定是反向的。
对于耦合电容器，工作电压总是直流，
不信，可以用示波器观察，只不过，它是一个波动的直流，
如果输入端是正弦波，那么，用示波器观察，耦合电容器上的直流电压也是按正弦波动。
但是，耦合电容器上通过的电流（按正弦规律充电放电电流），却是纯交流，
于是在RL上得到一个纯交流电压。

Answer 5

耦合电容两端的电压不同，只要有一端较高，且信号电平不高出这个差值（频率也较低），就可以用极性电容。正弦波信号能正常传输，用图表示，k>0，但直流部分不传输。