耦合的含義

Coupling，譯為連接、耦合。

耦合，在物理學(xué)中，指兩個(gè)或兩個(gè)以上的體系或運(yùn)動(dòng)形式之間通過各種相互作用而彼此影響。如在兩個(gè)單擺中間連一根線，它們的振動(dòng)就會(huì)發(fā)生耦合。

圖1-1 光電耦合

光電耦合（optical coupling）是指對同一波長的光功率進(jìn)行分路或合路的過程。光電耦合器（optical coupler，簡稱OC），也被稱為光電隔離器或光耦，是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成，這兩部分被組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端。常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，而受光器通常是光敏二極管或光敏三極管。

光電耦合器的工作原理是，發(fā)光二極管將輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，然后這個(gè)光信號(hào)被傳輸?shù)焦饷艄懿⒈晦D(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。由于發(fā)光二極管和光敏管之間沒有直接的電氣連接，因此這種方式既可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的耦合傳輸，又具有隔離干擾的作用。

光電耦合器在電路中有著廣泛的應(yīng)用，可以用于隔離電路、負(fù)載接口以及各種家用電器中。此外，光電耦合器還具有體積小、使用壽命長、工作溫度范圍寬、抗干擾性能強(qiáng)、無觸點(diǎn)且輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點(diǎn)。

光電耦合器的種類較多，常見的包括光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達(dá)林頓型以及集成電路型等。按照光路徑的不同，光電耦合器可以分為外光路光電耦合（也稱為光電斷續(xù)檢測器）和內(nèi)光路光電耦合。而外光路光電耦合又可以進(jìn)一步分為透過型和反射型光電耦合。此外，按照隔離特性的不同，光電耦合器可以分為普通隔離光電耦合（一般光學(xué)膠灌封低于5000V，空封低于2000V）和高壓隔離光電耦合（可分為10kV、20kV、30kV等）。

光電耦合器在電路中扮演著非常重要的角色，它可以實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到光信號(hào)的轉(zhuǎn)換，再將光信號(hào)轉(zhuǎn)換回電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸和隔離。

圖1-2 電磁耦合

電磁耦合是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的電路元件、電網(wǎng)絡(luò)的輸入與輸出之間存在緊密配合與相互影響，并通過相互作用從一側(cè)向另一側(cè)傳輸能量的現(xiàn)象。它通常通過電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)，即發(fā)送側(cè)的交流電流轉(zhuǎn)換為磁場，而接收側(cè)則耦合并產(chǎn)生電動(dòng)勢。電磁耦合可以根據(jù)其耦合系數(shù)不同分為密耦合和疏耦合。密耦合的初級和次級耦合距離很小，通常帶有鐵芯，因此耦合系數(shù)較大，可以實(shí)現(xiàn)較大功率的能量傳輸。而疏耦合的初級和次級耦合距離相對較大，耦合系數(shù)偏低，因此主要傳輸較小的功率。

電磁耦合在許多領(lǐng)域都有應(yīng)用，如電動(dòng)車電池充電、全雙工通信實(shí)驗(yàn)等。此外，電磁耦合還被應(yīng)用于無線電能傳輸系統(tǒng)，這是一種利用磁場或電場實(shí)現(xiàn)無接觸電能傳輸?shù)募夹g(shù)。這種技術(shù)可以避免傳統(tǒng)電線傳輸帶來的限制和安全隱患，因此在許多領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。

電磁耦合是一種重要的物理現(xiàn)象，不僅在電力系統(tǒng)和電子設(shè)備中有廣泛應(yīng)用，還在無線通信、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。隨著科技的不斷發(fā)展，電磁耦合的應(yīng)用前景將會(huì)更加廣闊。

圖1-3 電場耦合

電場耦合，也稱為靜電耦合或電容耦合，是由于分布電容的存在而產(chǎn)生的一種耦合方式。耦合是指信號(hào)或能量由第一級向第二級傳遞的過程，而電場耦合主要涉及信號(hào)或能量在電路的不同結(jié)點(diǎn)之間通過電容進(jìn)行的傳遞。

在電場耦合中，電位差的存在會(huì)導(dǎo)致低頻磁場對騷擾對象產(chǎn)生場耦合。這種耦合方式在模擬電路中很常見，特別是在布線間的電場耦合中。當(dāng)兩個(gè)線路布線靠得較近時(shí)，它們之間會(huì)產(chǎn)生寄生電容，這會(huì)導(dǎo)致信號(hào)或能量從一個(gè)線路傳遞到另一個(gè)線路，即使它們之間沒有直接的電氣連接。

此外，在EMC（電磁兼容性）領(lǐng)域中，電場耦合是由于位移電流的電容性效應(yīng)而產(chǎn)生的。寄生電容會(huì)對電流提供一個(gè)低阻抗的路徑，導(dǎo)致電流在電路中流動(dòng)時(shí)受到電容的影響。這種影響可能會(huì)導(dǎo)致電路性能下降，產(chǎn)生噪聲或干擾等問題。

總之，電場耦合是一種常見的物理現(xiàn)象，在電路設(shè)計(jì)和電子設(shè)備中需要特別注意。為了減少電場耦合帶來的影響，可以采取一些措施，如增加電路元件之間的距離、使用屏蔽材料、優(yōu)化布線設(shè)計(jì)等。

耦合，在電子學(xué)中，表示將能量從一個(gè)電路傳輸（傳遞）到另一個(gè)電路。如通過發(fā)光二極管可以把光能傳遞給光敏三極管（如圖1-1）、通過一個(gè)電感可以把磁能傳遞給另一個(gè)電感（如圖1-2）、通過一個(gè)電容可以把電能從電容的一端傳遞到電容的另一端（如圖1-3），以上能量的傳遞，皆可稱為耦合。

電容耦合：通過電容將交流信號(hào)的能量從一個(gè)電路傳遞到另一個(gè)電路。這是一種能量耦合方式，其他的能量耦合方式還有電感耦合、光耦耦合、導(dǎo)線耦合等耦合方式。

耦合電容：將交流信號(hào)的能量從一個(gè)電路傳遞到另一個(gè)電路的電容。

審核編輯：黃飛