示波器上的交流直流耦合

在 示波器（Oscilloscope） 上，交流耦合（AC Coupling） 和 直流耦合（DC Coupling） 是两种不同的信号测量模式，它们的区别在于如何处理信号中的 直流分量（DC） 和 交流分量（AC）。

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1. 直流耦合（DC Coupling）

🔹 特点：

• 同时显示信号的直流分量和交流分量（即完整的信号）。
• 不会滤除信号的直流偏移，适用于观察信号的绝对电压水平。

🔹 适用场景：
✅ 测量低频信号（如 0Hz 直流电压），例如：

• 电池电压、传感器输出（如 0~5V 的温度传感器）。
• 电源电压、稳压器输出（如 3.3V 或 12V 电源轨）。
  ✅ 测量带有直流偏移的信号（如放大器输出、电源中的脉冲信号）。
  ✅ 分析信号的绝对电压水平，例如：
• 单片机 GPIO 输出（如 0V/3.3V 逻辑信号）。
• DAC（数模转换器）输出的模拟信号。

🔹 示波器设置方式：

• 在示波器的 “Coupling” 选项中选择 DC 模式。
• 这样，波形显示的是信号的 实际电压值，包括 直流偏移 和 交流分量。

🔹 示例：
如果测量一个带有直流偏移的正弦波信号（例如 2V 直流偏移 + 1V 正弦波），在 DC 耦合模式 下，你会看到波形在 1V ~ 3V 之间波动。

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2. 交流耦合（AC Coupling）

🔹 特点：

• 滤除直流分量，只显示交流分量。
• 通过在信号输入端串联一个 高通滤波电容，阻断直流，允许交流信号通过。
• 适用于观察 信号的变化趋势，而不是其绝对电压水平。

🔹 适用场景：
✅ 测量小信号交流波形（如 50mV ~ 100mV 的小信号），避免被大直流分量淹没：

• 例如 带有 5V 偏置的 100mV 交流信号，AC 耦合可以去掉 5V，只显示 100mV 信号。
  ✅ 观察交流信号的波形细节：
• 音频信号（麦克风、扬声器输出）。
• 电源纹波（Power Ripple）测量（去掉 DC，观察 50Hz/100Hz 或 MHz 级别的纹波）。
  ✅ 查看交流分量的变化（如放大器增益测试）。

🔹 示波器设置方式：

• 在示波器的 “Coupling” 选项中选择 AC 模式。
• 这样，波形显示的只是 交流部分，去除了直流偏移。

🔹 示例：
如果测量一个 带有 2V 直流偏移的 1V 正弦波，在 AC 耦合模式 下，你会看到一个 0V ~ 1V 的正弦波（直流偏移被去掉）。

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3. AC 耦合 vs DC 耦合 对比总结

模式	DC Coupling（直流耦合）	AC Coupling（交流耦合）
直流分量	保留	滤除（高通滤波）
交流分量	保留	保留
适用于测量	低频信号、直流电压、带直流偏置的信号	纯交流信号、小信号、高频信号、去除直流偏移
示波器滤波方式	直接显示完整信号	使用串联电容滤除 DC，保留 AC
应用示例	电源电压测量、传感器信号、逻辑电平	音频信号、功放输出、电源纹波分析

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4. 何时使用 AC 耦合？

🔹 如果你的信号 带有较大的直流偏移，但你只关心它的 交流成分（信号变化），那么 使用 AC 耦合。
🔹 示例应用：

• 测量小幅度交流信号（如 50mV 交流信号，叠加在 5V 直流电压上）。
• 观察电源中的高频纹波（去掉 12V DC，只查看 mV 级别的纹波）。
• 分析音频信号（去掉 DC 偏置，确保波形对称于 0V）。

5. 何时使用 DC 耦合？

🔹 如果你关心信号的 绝对电压值（包括 DC 偏移），那么 使用 DC 耦合。
🔹 示例应用：

• 测量电池电压、稳压器输出（如 3.3V、5V）。
• 查看数字信号（GPIO、UART、PWM）（如 0V/3.3V、0V/5V）。
• 测量 DAC（数模转换器）输出，确保电压值正确。

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6. 结论

• DC 耦合 = 直流 + 交流，全信号测量。
• AC 耦合 = 只保留交流，滤除直流偏置。
• 如果信号 带有大直流偏置，而你只关心 AC 成分，请选择 AC 耦合。
• 如果你需要观察整个信号，包括 DC 偏移，请选择 DC 耦合。

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✅ 最佳实践

1️⃣ 测量直流电压（电池、电源轨） → DC 耦合
2️⃣ 测量逻辑信号（GPIO、UART） → DC 耦合
3️⃣ 测量电源纹波（Power Ripple） → AC 耦合
4️⃣ 测量音频信号（扬声器、麦克风） → AC 耦合
5️⃣ 分析放大器输出（带 DC 偏移的 AC 信号） → AC 耦合

⚡ 正确选择 AC/DC 耦合，避免错误测量，获得更精准的信号波形！