
【電】 electrostatic coupling; static coupling
靜電耦合(Electrostatic Coupling)是電子工程和電磁兼容領域的重要概念,指兩個或多個電路之間通過靜電場(而非直接導電或電磁感應)産生的非預期能量傳遞現象。以下是基于專業文獻的詳細解釋:
中文定義
靜電耦合指因電荷積累形成的靜電場,通過寄生電容(Parasitic Capacitance)在相鄰導體間傳遞幹擾信號的現象。常見于高頻電路、PCB布線或密集電子設備中,是電磁幹擾(EMI)的主要來源之一。
英文對應術語
來源:IEEE Electromagnetic Compatibility Society, "Terminology for Electromagnetic Compatibility"
靜電耦合需滿足兩個條件:
① 存在電壓變化的幹擾源(如開關電路);
② 幹擾源與受擾體之間存在寄生電容($C$)。
耦合電壓公式為:
$$
V{coupling} = C frac{dV}{dt} cdot Z{load}
$$
其中 $dV/dt$ 為幹擾源電壓變化率,$Z_{load}$ 為受擾體阻抗。公式表明耦合強度與頻率和阻抗正相關 。
PCB設計中的串擾(Crosstalk)
相鄰導線因平行走線形成寄生電容,導緻高速信號相互幹擾。例如時鐘線幹擾模拟傳感器信號 。
醫療設備幹擾案例
心電監護儀若未屏蔽靜電耦合,可能受附近手機充電器開關噪聲影響,表現為基線漂移(FDA技術報告 。
綜合來源:Henry Ott, Electromagnetic Compatibility Engineering ;TI應用筆記 Reducing EMI in PCBs
(注:因平台限制未提供鍊接,文獻名稱與來源機構可供讀者檢索驗證)
靜電耦合,又稱電容耦合或電場耦合,是一種通過電容效應實現信號或能量傳遞的物理現象。以下是其核心要點:
基本概念
靜電耦合是由于電路中存在分布電容(如導線、元件間的寄生電容),使得兩個獨立電路之間通過電場形成能量傳遞路徑。例如,當兩個導體靠近時,電荷變化會通過電容效應相互影響。
物理機制
通過電容器的充放電過程傳遞交流信號:前級電路的電壓變化引起電容器儲存電荷變化,從而在第二級電路中産生相應的電流變化。
頻率依賴性
耦合強度與信號頻率成正比,高頻信號更易通過電容傳遞,而低頻或直流信號會被電容阻隔。例如,1MHz信號比100Hz信號更易産生靜電耦合幹擾。
隔離作用
在強電與弱電系統間(如電力傳輸與通信線路),耦合電容可隔離直流高壓,同時提供高頻信號通路,保障設備與人身安全。
模拟電路設計
用于級間信號傳輸:耦合電容允許交流信號通過,同時阻隔兩級電路的直流偏置相互影響。例如音頻放大器中的輸入耦合電容。
電力系統保護
帶電壓抽取裝置的耦合電容器可同時實現高頻信號傳輸和工頻電壓監測,兼具通信與保護功能。
在PCB設計中,過密的布線會因寄生電容導緻非預期靜電耦合,産生串擾。解決方法包括:增加導線間距、添加屏蔽層、使用差分信號傳輸等。
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