作者：鼎阳科技 蒋宇辰
在示波器通道中，交流耦合与直流偏移都是设计来抵消输入信号的直流成分。需要注意虽然这两种手段都是用来抵消输入信号的直流成分，但效果并不完全相同。在实际使用中我们往往使用交流耦合来抵消直流成分，而把直流偏移功能仅仅用于调整波形在屏幕中的位置。本文将讨论两种手段的实现方法和使用限制，并提供典型案例进行分析，方便使用者选择最合适的手段进行测试。
01 交流耦合
1.1 实现方法
示波器的交流耦合是在示波器通道的放大器前加入耦合电容实现的，本质上是一个高通滤波器。
图 1 示波器直流耦合等效电路
图 2 示波器交流耦合等效电路
1.2 使用限制
示波器交流耦合的响应为一阶响应，这意味着截止频率附近很宽的频带内幅频和相频响应会受到影响，观察频率成分较为复杂的信号时可能带来失真。
典型的示波器交流耦合截止频率在10 Hz以内，一般设计在5 Hz左右。下图是理想一阶RC的幅频和相频响应图，可以看到即使将截止频率设置到5 Hz，仍需要到100 Hz才能保证响应幅度接近0 dB，而要到接近1 kHz时响应相位才接近0°。
图 3 理想一阶响应幅频特性
图 4 理想一阶响应相频特性
对于复杂信号来说，如果所包含的最低频率分量落在1 kHz以内，使用交流耦合很可能带来较为明显的失真。如下图是100 Hz方波使用直流耦合和交流耦合时所采集到的波形，可以看到交流耦合下波形已经严重失真，这往往是不可接受的。
图 5 直流耦合
图 6 交流耦合
以直流耦合下方波幅值为基准，交流耦合时各频率方波幅值测量误差如下表。可以看出由于相频响应导致的波形失真，对示波器幅值测量影响非常大，而有效值测量误差则接近理论值。
对于复杂频率成分的信号，如果仅关注波形的能量而不是幅度值，使用交流耦合导致波形失真时，有效值（交流均方根值）测量可以获得更高的精度。
对于需要精准测量波形幅度的情形，需要尽量避免使用交流耦合，或者详细验证后再使用。
02 直流偏移
2.1 实现方法
不同于交流耦合采用耦合电容去除输入信号的直流分量，直流偏移通过加法电路实现对输入直流成分的抵消。
图 7 示波器直流偏移等效电路
因为直流偏移是输入信号与内部偏移电压的叠加，所以不会影响输入信号通路的频率响应，不存在交流耦合中出现的问题。
2.2 使用限制
