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经常看到用一个电容做成的所谓的"隔直电路"，如图1。这是没真正理解隔直的含义的表现。电容可以实现隔直，这是中学生的理解水平，搞电子的人不应该停留在这个水平。

经常看到用一个电容做成的所谓的"隔直电路"，如图1。这是没真正理解隔直的含义的表现。电容可以实现隔直，这是中学生的理解水平，搞电子的人不应该停留在这个水平。

这世界上并不存在绝对的"隔直流通交流"的电路。试问直流和交流的界限何在？1Hz 是交流，0.1Hz 是交流......无穷小的频率仍然是交流！无穷小频率的交流跟直流怎么区分？所谓隔直电路的本质是截止频率比较低的高通滤波器，如此而已！那么高通滤波器的结构是什么样的？最简单的 RC 高通滤波器也是一个电容串联一个电阻，如图2。哪有一个电容就能工作的高通滤波器？

也许某些隔直电路看起来只有一个电容，那是因为电容后面的负载本身有一定的输入等效电阻。如果后面是运放的高阻输入端，仅仅用一个电容就是错误的设计了。这种电路，不仅无法隔直，而且运放的输入偏置电流在电容上逐渐积分，最终会导致电容两端积累过高的电压致使运放输入电压超出正常的共模输入范围。

因此，有人把这个电阻的作用解释为"直流泄放电阻"，当然不能算错。但这种理解仍有隔靴搔痒的感觉，最根本的原因就是：这个电阻是高通滤波器的两个必要元件之一！即使后面的电路绝对没有偏置电流，这个电阻仍然不能少。如果后面的运放没有偏置电流，也没有输入电阻，这个电阻就变成了电容 C1 与运放输入电容 Ci 分压的电路。由于 C1 >> Ci，在上电过程中，输入电平通过 C1 对 Ci 充电，将会有运放的输入电压 IN1 ～ IN。显然，直流信号通过了电容  C1，根本没发生什么"隔直"事件！

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问题在哪呢？
"因此，有人把这个电阻的作用解释为"直流泄放电阻"，当然不能算错。但这种理解仍有隔靴搔痒的感觉，最根本的原因就是：这个电阻是高通滤波器的两个必要元件之一！"是不是这样？非也。
R1 作为"直流泄放电阻"肯定没有问题。就是说，R1可以防止运放偏置电流积分而饱和。而R1要作为高通滤波的必要元件就勉强了。正巧，lzjnytttt出来反顶一下，我们两个持不同意见者几乎"同时出现"来了，请大家仔细端详，有一定道理否：

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lzjnytttt 发表于 2004-4-1 21:49 技术交流 ←返回版面   

反顶一下！是不是可以这样理解？

是不是可以这样理解：
其实电容所谓的通交流，需要一端接地才能体现所谓的通（实际上在电容极板间没有电流通过），而直接与运放相连，运放的输入阻抗非常大，对电容这端就没有了地的呼应，所以图一是错误的。图二提供了电阻这个电容与地之间的通道，所以是正确的，但是电阻非常大之后，高通的效果是不是也不好了？

lzjnytttt 发表于 2004-4-1 21:54 技术交流 ←返回版面   

是不是可以这样理解？

以前对电容的通电流一直不太理解。今天这个问题是不是可以这样理解：
  1。电容的通交流实际上需要有地的呼应。
  2。图一的运放输入阻抗无穷大，使电容缺少了地的呼应，所以错。
  3。图二的电阻如果非常大的话，那么这个电容的高通效果是不是将变差？
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如果后面的运放没有偏置电流，也没有输入电阻，这个电阻就变成了电容 C1 与运放输入电容 Ci 分压的电路。由于 C1 >> Ci，在上电过程中，输入电平通过 C1 对 Ci 充电，将会有运放的输入电压 IN1 ～ IN。显然，直流信号通过了电容  C1，根本没发生什么"隔直"事件！
----这时过去的是直流信号吗？纵然是，也是"上"电的电，也不是信号的"电"，上电结束后，后面的故事是什么？
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我初步认为：
R1，包括运放输入电阻Ri，要说直到滤波电阻的作用，应当和上一级的输出阻抗一起产生作用，而不是由R1自己单独起作用。一般地，R1的选择，要考虑运放偏置电流的大小，不能随意选择，否则，选得太大，达不到泄放电流的目的，太小，输入输入阻抗又偏低，要综合考虑。
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频率问题，个人认为也有点不妥，后面讨论。

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　首先，我必须承认我的第一篇帖子举的例子有问题，导致这么多争论。我的本意是解释隔直电路的问题，但额外引入了运放输入偏置电流的问题，作为解释概念的文章，这样是不合适的。解释基本概念就应该尽可能简化问题，避免不必要的牵连。这对我可算一个有益的教训，感谢 lm7556 网友的提醒。
　　我重新系统表述我对隔直电路问题的理解，问题本身的讨论已经显得有些过分了，如果我下面的论证思路能对初学者有所启示，也就够了。

1. 基本概念

　　所有讨论的基础概念：直流信号。（说明：这里的直流特指"恒定直流"，不要忘了，脉动直流也是直流。）

1.1. 加窗的直流信号

　　有人想的很简单化：恒定就是不随时间发生任何改变。其实没有这么简单，许多概念一旦绝对化就会带来无法解决的悖论——如果非要说某个信号 s "绝对恒定"，那就应该是：
　　　　s = 某个常量， t=-∞→+∞
　　这实际上是不可能的，连宇宙本身都可能是有限的。这种讨论会把技术讨论变成哲学甚至玄学讨论，这就是概念绝对化的后果。
　　因此，实际存在的直流信号一定是"有始有终"的"加窗信号"，即一个足够宽的方波脉冲（实际还是梯形波）。有网友说"上电瞬间的直流不是直流，因为它包含了丰富的高频分量"，也是同样的问题。"上电瞬间的直流"实际上是阶跃过程。但如果没有这个"起点"，所有电路中的直流信号恐怕都只能是 0！
　　问题的根源：过渡态分析和稳态分析不能混为一谈！在稳态分析中，我们可以用"绝对"的恒定直流概念。因为稳态分析本身就是具有理想性质的。而在过渡态，根本就不能用"恒定直流"这个概念——这是我们前面犯的一个严重错误。

1.2. 过渡过程：隔直电路的"直"之一

　　暂且不论低频交流能否看作直流的问题。隔直电路的"直"至少应该既包括"绝对的恒定直流"，也包括上电过程的阶跃信号。否则，这个所谓的"隔直电路"根本没有任何意义。因为实际电路不可能只有稳态，没有过渡态（除非你的电路比宇宙还古老）。

1.3. 缓变信号（极低频交流信号）：隔直电路的"直"之二

　　有人说缓变信号和极低频交流信号都不是（恒定）直流。简直正确的成了废话。我前面说直流包括缓变信号和极低频交流信号的确是误导。
　　但是，如果隔直电路前级存在缓变的直流漂移，应不应该隔离？理论上不必须，但实践中必须。因为就连电源都会有缓变，不隔离怎么行？因此，虽然缓变信号和极低频交流信号都不是（恒定）直流，但隔直电路的"直"却往往应该包括它们。

1.4. 滤波器的过渡带：隔直电路的"直"之三

　　上面说隔直电路应该隔离缓变信号和低频交流，是从需求的角度说的。从可行性角度，也只能如此。
　　所谓"只隔直流，不隔交流"的幅频特性，就是 f=0 时增益 A=0，f>0 时 A=常量。这根本是个不连续函数，怎么可能实现？更不用说滤波器的过渡带不可能垂直。

2. "正确"隔直电路的分析

　　图 1 的电路是一个 HPF，能实现隔直功能（暂且不论其它电路能否），这没有疑问。
　　为了简化问题，这里没考虑负载效应，因为实践中应该保证负载电阻远大于 RL，负载电容足够小。
　　如果将 R 换成电感 L，也是 HPF（二阶），并且也是隔直电路。本文姑且只考虑 RC 电路。

3. "错误"隔直电路的分析

　　问题：假设隔直电路只用一个电容 C，如图 2，能实现隔直吗？
　　我们分三步讨论。

3.1. 假设 C 为理想电容，不考虑负载效应

　　此时的电容为一端悬空，其两端电压为：
　　　　VC = VIN - VOUT
　　电流为：
　　　　i ≡ 0
　　所以其两端电压 VC 永远不会变：
　　　　dV = 1/C * di/dt
　　=>
　　　　dV ≡ 0
　　如果令初始条件 VC(0)=0（先短路一下即可），则
　　　　VC ≡ 0
　　　　VOUT ≡ VIN
　　不论 VIN 是什么信号，上式都成立。
　　结论：无法隔直。

3.2. 假设 C 为理想电容，考虑负载效应

　　考虑 CL。
　　假设 VIN(0)=VC(0)=0：
　　　　VOUT = VIN * k
　　其中 k 为分压比（C,CL的函数，公式就懒得写了）
    结论：无法隔直。

　　考虑 RL。
　　C 和 RL 构成了 HPF。可以隔直。但此时的图 2 实际上已经变成了图 1。
　　实践中，如果 RL 是运放的输入电阻之类，考虑到其不稳定性，不提倡用 RL 代替 R。

3.3. 考虑电容漏电流和负载效应

　　此时分析起来比较复杂，但是也没必要仔细分析。因为漏电流是不稳定因素，不应该指望依靠它把不能工作的电路变成能工作的。

四、关于隔直电路的总结

　　综合二、三：
　　1. 有 R 的电路能实现隔直
　　2. 没有 R 的电路不能实现隔直，或者不能实现稳定的隔直
　　3. 基本隔直电路只是"直流增益为 0"的高通滤波器（HPF）的代名词

　　由 3.2 还可以看出，隔直电容起作用的充要条件是上电后其两端电压要发生变化：
　　令 3.2 的初始条件 VC(0)=0，上电前：
　　　　VC(0-) = VIN(0-) = VOUT(0-) = 0
　　如果要隔直，当输入为阶跃信号：
　　　　VIN(t) = VIN(0+) = 常数, t > 0
　　必须有：
　　　　VOUT(t) = 0, t > t1
　　其中 t1 表示足够长的过渡时间。于是
　　　　VC(t) = VIN(t) - VOUT(t) = VIN(0+)
　　电容两端电压变化量：
　　　　ΔVC = VC(0+) - VC(0-) = VIN(0+)
　　为产生 ΔVC，必须有电流流过 C。而电阻 R 的作用之一正是在过渡过程提供电流途径，给电容提供电荷：
　　　　ΔQ = C  * ΔVC
　　这正是过渡过程令人迷惑的奥秘所在。

五、相关问题

5.1. 运放输入偏置电阻

　　如果 RC 隔直电路后级为运放同相端，如图 3，R 将"兼具"运放输入偏置电阻的职能。因为例子选择不当，为说明隔直，我以前的帖子无意中贬低了这种职能，是不对的。应该说：此时的 R 具有双重必要性。

5.2. 器件参数选取

　　既然实际电路存在过渡过程和低频漂移之类因素，HFP 的截止频率 fL=2*pi/RC 不能太低。根据需要，也许某些场合 fL = 1Hz 就可以了，某些场合可能需要 fL > 50Hz（顺便滤工频，但此时这个电路已经不再是"作为隔直电路的 HPF"，而是"具有隔直功能的 HPF"）。
　　如果后级为运放，还必须考虑运放的需求——不是简单的输入偏置电阻。
　　1) 为偏置电流 IIB 提供通路，并满足一定的直流误差
　　　　VERR = IIB * R - VOS < VERR(max)
　　2) 噪声阻抗匹配
　　　　源阻抗影响运放电路的噪声，必须根据具体运放特性选取。例如，对于 OP27 之类，R < 1kohm；对于 OP07/OP177 之类，R < 50kohm；对于 FET 输入运放，R 甚至可以达到 Mohm。
　　对于电容，要求高的场合可能必须用无极性电容，此时一般 C <= 1uF，这也是重要的选择原则。此外，还需要考虑电容的温度特性、频率特性。

5.3. 电容极间电流（忽略漏电流）

　　当电流通过电容时，电容极间的"空间"（介质）也有电流流过。这个电流不是实际载流子的运动，而是空间位移电流（可能有些不易理解）。对于电容极间，KCL 依然成立。

5.4. 我为什么要强调 HPF

　　对于具体电路，不明白这点也许无碍。对于但建立正确的数学模型能力，是"熟练工"与"工程师"的重要区别。对于图 3 的简单情形，也许因为知道要用偏置电阻，所以用了 R，无意中也用了 HPF 电路的 R。但换了个复杂电路又如何？我原意只是举个简单例子提醒初学者不要停留在想当然的阶段。搞成这么热闹的讨论，实出意外。讨论了这么长时间，也许收获最大的正是我自己。这也正说明了 BBS 上的一个道理：敢于发表自己的观点，不要怕错。