Couplage capacitif

Le couplage capacitif est le transfert d'énergie au sein d'un réseau électrique ou entre réseaux distants au moyen d' un courant de déplacement entre les nœuds du ou des circuits , induit par le champ électrique. Ce couplage peut avoir un effet intentionnel ou accidentel.

Dans sa mise en œuvre la plus simple, le couplage capacitif est obtenu en plaçant un condensateur entre deux nœuds. Lorsque l'analyse de nombreux points d'un circuit est effectuée, la capacité à chaque point et entre les points peut être décrite sous forme de matrice .

Dans les circuits analogiques , un condensateur de couplage est utilisé pour connecter deux circuits de telle sorte que seul le signal CA du premier circuit puisse passer au suivant tandis que le CC est bloqué. Cette technique permet d'isoler les paramètres de polarisation CC des deux circuits couplés. Le couplage capacitif est également connu sous le nom de couplage CA et le condensateur utilisé à cette fin est également connu sous le nom de condensateur de blocage CC .

La capacité d'un condensateur de couplage à empêcher une charge CC d'interférer avec une source CA est particulièrement utile dans les circuits d'amplificateur de classe A en empêchant qu'une entrée de 0 volt soit transmise à un transistor avec une polarisation de résistance supplémentaire ; créant ainsi une amplification continue.

Le couplage capacitif diminue le gain basse fréquence d'un système contenant des unités couplées de manière capacitive. Chaque condensateur de couplage ainsi que l' impédance électrique d'entrée de l'étage suivant forment un filtre passe-haut et la séquence de filtres produit un filtre cumulatif avec une fréquence de coupure qui peut être supérieure à celle de chaque filtre individuel.

Les condensateurs de couplage peuvent également introduire une distorsion non linéaire à basse fréquence. Ce n'est pas un problème à haute fréquence car la tension aux bornes du condensateur reste très proche de zéro. Cependant, si un signal traversant la capacité de couplage a une fréquence basse par rapport à la fréquence de coupure RC , des tensions peuvent se développer aux bornes du condensateur, ce qui, pour certains types de condensateurs, entraîne des changements de capacité, entraînant une distorsion. On évite cela en choisissant des types de condensateurs ayant un faible coefficient de tension et en utilisant des valeurs élevées qui placent la fréquence de coupure bien inférieure aux fréquences du signal.

Le couplage CA est également largement utilisé dans les circuits numériques pour transmettre des signaux numériques avec une composante CC nulle , appelés signaux CC équilibrés . Les formes d'onde CC équilibrées sont utiles dans les systèmes de communication, car elles peuvent être utilisées sur des connexions électriques couplées CA pour éviter les problèmes de déséquilibre de tension et d'accumulation de charge entre les systèmes ou composants connectés.

C'est pour cette raison que la plupart des codes de ligne modernes sont conçus pour produire des formes d'onde équilibrées en courant continu. Les classes les plus courantes de codes de ligne équilibrés en courant continu sont les codes à pondération constante et les codes à disparité appariée .

Une boucle gimmick est un type simple de coupleur capacitif : deux brins de fil très rapprochés. Il fournit un couplage capacitif de quelques picofarads entre deux nœuds. Généralement, les fils sont torsadés ensemble.

Le couplage capacitif est souvent involontaire, comme la capacité entre deux fils ou pistes de PCB qui sont côte à côte. Un signal peut se coupler de manière capacitive avec un autre et provoquer ce qui semble être du bruit . Pour réduire le couplage, les fils ou les pistes sont souvent séparés autant que possible, ou des lignes de masse ou des plans de masse sont placés entre des signaux qui pourraient s'influencer mutuellement, de sorte que les lignes se couplent de manière capacitive à la terre plutôt qu'entre elles. Les prototypes de circuits analogiques haute fréquence (des dizaines de mégahertz) ou à gain élevé utilisent souvent des circuits construits sur un plan de masse pour contrôler le couplage indésirable. Si la sortie d'un amplificateur à gain élevé se couple de manière capacitive à son entrée, il peut devenir un oscillateur électronique .