关于交流耦合和直流恢复知识解析

        交流耦合（AC Coupling）就是通过隔直电容耦合，去掉了直流分量。交流耦合主要是指在两部分的电路中，通过对电路元件及参数的设置，使交流信号按照人们的意愿进行传送的电路形式。常用在交流放大电路级间电路连接中。在交流放大电路两个放大级之间，要求只传送交流信号，而将直流信号（或电源）进行隔离，避免影响放大器的工作点，因此有如一楼朋友所说的变压器耦合，阻容耦合，直接耦合等各种耦合。

　　交流耦合（AC COUPLED）是通过电容串联在线路中来完成的耦合，电容种类不限，交流耦合的作用是去除信号里面的直流分量。它对纯交流信号（没有任何直流成分）没有特别的影响，对于直流信号来说则是去除了直流分量，这是电容充电稳定后的特性。

　　在交流耦合过后必须恢复自己已知的直流分量，这需要用到嵌位（CLAMP）和直流恢复（DC RESTORATION）。关于嵌位，即是对一定范围内的交流电比如视频信号，叠加一个直流电平基点，使交流电的幅度变化范围从一个范围跳变到另一个范围，比如1-2V跳变到4-5V，使之满足输入和输出需求的条件。常用嵌位方式是BAV99，或者上下各接两个二极管分别接电压跟地。如下图：

图像信号的直流恢复电路

　　交流耦合的优点：

　　使用电容实现LVDS数据连接的交流耦合有很多益处，比如电平转换，去除共模误差以及避免输入电压故障的发生。这文不仅介绍了电容的适当选型，也为和终端拓扑提供指导，同时也讨论了共模故障分析的问题。

　　电平转换

　　LVDS （低压差分信号）逻辑输入是众多现有逻辑标准的一种。只要信号源可以为LVDS输入提供足够的幅度，典型值为差分100mVP-P，采用交流耦合就可以提供所需的电平转换。图1描述了一个负压ECL逻辑经交流耦合后将信号转换到LVDS逻辑的电路图。

　　图1. ECL至LVDS电平转换配置

　　优化共模电压

　　交流耦合LVDS的另外一个优点是允许接收IC设置其最优的共模电压。图2展示了一个典型的LVDS输入电路，MAX9248。内部基准电压，通常为1.2V，为两个高阻端接电阻提供偏置。如果输入是交流耦合，接收IC可以将允许共模电压设置为内部的偏置电平。

　　图2. LVDS输入偏置电路

　　过压保护

　　LVDS信号在汽车电子的串行－解串（SerDes）链路中总是采用交流耦合，因为这种配置可以防止汽车电池短路。对于任何通过电源配线槽的信号线，一个基本要求是必须能够忍受与电池电压短路而不损坏。采用交流耦合的LVDS链路，当耦合电容充电到电池电压时，仅仅会有一个短暂的大电流脉冲。电流的幅度峰值是短路时实际阻抗的函数。电流毛刺的持续时间是耦合电容以及LVDS输入输出保护结构的函数。虽然SerDes链路在短路时并不工作，但当短路故障解除后可恢复工作。

　　交流耦合和直流恢复的区别

　　直流耦合时，屏幕上显示的才是真正的被测信号。交流耦合时，输入信号通过一个电容器进行耦合，之后才进入示波器的放大电路，由于电容器的隔直作用，被测信号中的直流分量会被滤除，示波器显示的只是交流分量。

　　交流耦合和直流耦合在匹配电路上的区别：

　　直流耦合就是直接的导线连接，包括通过像电阻之类的线性元件的连接。它适用于对包括直流分量的信号的放大电路中。在直流耦合电路中，各级电路的静态工作点是互相影响的。一级的工作点改变了相邻的二级也会受到影响。因此不能单独地调整工作点电流和电压。而在交流耦合直流不耦合的电路中各级电路是用电容或者是电感隔离开的。因此静态工作点是独立的，调整静态工作点比较容易。直流耦合中因为各级的输入和输出阻抗是一定的，不好作阻抗变换，直接耦合时高效率匹配就很难做到。而在交流耦合电路中用线间变压器就很好地进行阻抗变换实现高效率的匹配。特别是选频放大电路中普遍采用的LC谐振电路更是极大地提高了电路的效率。