记忆示波器（数字存储示波器，DSO）中的AC耦合和DC耦合是两种不同的信号输入耦合方式，它们决定了示波器如何处理输入信号的直流（DC）和交流（AC）成分。以下是两者的详细区别及应用场景：
一、AC耦合与DC耦合的定义
| 耦合方式 | 定义 |
|---|
| AC耦合 | 仅允许信号的交流成分通过，滤除直流偏置（DC Offset）。 |
| DC耦合 | 允许信号的直流和交流成分同时通过，完整显示信号的实际波形。 |
二、工作原理
- AC耦合的实现
- 通过串联一个电容到输入通道，电容对直流信号呈现高阻抗，阻止直流分量通过，仅允许交流信号通过。
- 等效电路：输入信号 → 电容 → 示波器输入端。
- DC耦合的实现
- 直接将输入信号连接到示波器输入端，无电容隔离，信号的直流和交流成分均通过。
- 等效电路：输入信号 → 示波器输入端。
三、AC耦合与DC耦合的区别
| 特性 | AC耦合 | DC耦合 |
|---|
| 信号成分 | 仅显示交流成分，滤除直流偏置 | 显示直流和交流成分，完整还原信号 |
| 典型应用 | 测量小信号（如音频、射频）的交流特性 | 测量包含直流偏置的信号（如电源、传感器） |
| 直流偏置影响 | 消除直流偏置，便于观察交流信号的幅度和频率 | 保留直流偏置，显示信号的实际电平 |
| 低频响应 | 截止频率以下（如10Hz以下）的信号被衰减 | 无低频截止，完整显示低频信号 |
| 信号失真 | 可能导致低频信号（如直流漂移）丢失 | 无信号失真，完整显示信号 |
四、应用场景
1. AC耦合的应用
- 音频信号分析：
- 例如，测量麦克风输出的音频信号时，需滤除电源的直流偏置，仅关注声音的交流成分。
- 射频信号测试：
- 在高频信号中，直流偏置无意义，AC耦合可简化波形显示。
- 噪声分析：
- 例如，测量电源噪声时，AC耦合可消除直流电压，仅显示噪声的交流分量。
2. DC耦合的应用
- 电源电压测量：
- 例如，测量电池电压时，需同时观察直流电压和纹波（交流成分）。
- 传感器信号监测：
- 例如，温度传感器的输出信号包含直流偏置（代表温度）和微小的交流噪声。
- 直流电机驱动分析：
五、优缺点对比
| 耦合方式 | 优点 | 缺点 |
|---|
| AC耦合 | - 消除直流偏置，便于观察交流信号 | - 低频信号丢失，无法测量直流电平 |
| DC耦合 | - 完整显示信号，无信号失真 | - 直流偏置可能压缩交流信号的显示范围 |
六、选择建议
- 信号特性：
- 若信号包含直流偏置且需分析直流电平，选择DC耦合。
- 若仅需分析交流成分（如噪声、频率），选择AC耦合。
- 测量需求：
- 电源设计：通常使用DC耦合，观察电源的直流输出和纹波。
- 音频测试：通常使用AC耦合，滤除直流偏置。
- 示波器设置：
- 大多数示波器默认使用DC耦合，可通过面板按钮（如
AC/DC）切换。 - 注意：切换耦合方式后，需重新调整垂直增益（VOLTS/DIV）和时基（TIME/DIV）。
七、示例
示例1：测量5V直流电源的纹波
- 需求：观察5V直流电压上的交流纹波。
- 设置：
- 耦合方式：DC耦合（保留直流偏置和纹波）。
- 垂直增益：500mV/div（纹波幅度通常为几十mV）。
- 时基：1ms/div（纹波频率通常为几十kHz）。
示例2：测量麦克风输出的音频信号
- 需求：观察音频信号的幅度和频率。
- 设置：
- 耦合方式：AC耦合（滤除直流偏置）。
- 垂直增益：100mV/div（音频信号幅度通常为几百mV）。
- 时基：1ms/div（音频频率范围为20Hz-20kHz）。
八、总结
- AC耦合：适合交流信号分析，滤除直流偏置。
- DC耦合：适合直流和交流信号的完整测量。
- 选择原则：根据信号特性和测量需求，选择合适的耦合方式，确保信号的准确显示和分析。
通过合理选择耦合方式，可有效提高示波器的测量精度和效率，为工业调试和故障排查提供可靠支持。
