
【电】 electrostatic coupling; static coupling
静电耦合(Electrostatic Coupling)是电子工程和电磁兼容领域的重要概念,指两个或多个电路之间通过静电场(而非直接导电或电磁感应)产生的非预期能量传递现象。以下是基于专业文献的详细解释:
中文定义
静电耦合指因电荷积累形成的静电场,通过寄生电容(Parasitic Capacitance)在相邻导体间传递干扰信号的现象。常见于高频电路、PCB布线或密集电子设备中,是电磁干扰(EMI)的主要来源之一。
英文对应术语
来源:IEEE Electromagnetic Compatibility Society, "Terminology for Electromagnetic Compatibility"
静电耦合需满足两个条件:
① 存在电压变化的干扰源(如开关电路);
② 干扰源与受扰体之间存在寄生电容($C$)。
耦合电压公式为:
$$
V{coupling} = C frac{dV}{dt} cdot Z{load}
$$
其中 $dV/dt$ 为干扰源电压变化率,$Z_{load}$ 为受扰体阻抗。公式表明耦合强度与频率和阻抗正相关 。
PCB设计中的串扰(Crosstalk)
相邻导线因平行走线形成寄生电容,导致高速信号相互干扰。例如时钟线干扰模拟传感器信号 。
医疗设备干扰案例
心电监护仪若未屏蔽静电耦合,可能受附近手机充电器开关噪声影响,表现为基线漂移(FDA技术报告 。
综合来源:Henry Ott, Electromagnetic Compatibility Engineering ;TI应用笔记 Reducing EMI in PCBs
(注:因平台限制未提供链接,文献名称与来源机构可供读者检索验证)
静电耦合,又称电容耦合或电场耦合,是一种通过电容效应实现信号或能量传递的物理现象。以下是其核心要点:
基本概念
静电耦合是由于电路中存在分布电容(如导线、元件间的寄生电容),使得两个独立电路之间通过电场形成能量传递路径。例如,当两个导体靠近时,电荷变化会通过电容效应相互影响。
物理机制
通过电容器的充放电过程传递交流信号:前级电路的电压变化引起电容器储存电荷变化,从而在第二级电路中产生相应的电流变化。
频率依赖性
耦合强度与信号频率成正比,高频信号更易通过电容传递,而低频或直流信号会被电容阻隔。例如,1MHz信号比100Hz信号更易产生静电耦合干扰。
隔离作用
在强电与弱电系统间(如电力传输与通信线路),耦合电容可隔离直流高压,同时提供高频信号通路,保障设备与人身安全。
模拟电路设计
用于级间信号传输:耦合电容允许交流信号通过,同时阻隔两级电路的直流偏置相互影响。例如音频放大器中的输入耦合电容。
电力系统保护
带电压抽取装置的耦合电容器可同时实现高频信号传输和工频电压监测,兼具通信与保护功能。
在PCB设计中,过密的布线会因寄生电容导致非预期静电耦合,产生串扰。解决方法包括:增加导线间距、添加屏蔽层、使用差分信号传输等。
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