直流偏壓

在信號處理中，當描述時域中的週期函數時，直流偏壓、直流分量、直流偏移或直流係數是指波形的平均值。平均值為零或無直流偏壓的波形稱為直流平衡波形或無直流波形。

起源

該術語源於電子學，其中 DC 指的是直流電壓。相對地，其他各種非直流頻率則類似於疊加的交流 (AC) 電壓或電流，因此稱為交流分量或交流係數。

應用

在電子放大器電路的設計中，每個主動元件都有偏壓來設定其工作點，即在沒有信號施加時元件上的穩態電流和電壓。例如，在雙極性電晶體偏壓中，會使用一個電阻網路將少量直流電施加到電晶體的基極端。交流信號也施加在同一個終端上並被放大。偏壓網路的設計是為了保留所施加的交流信號。同樣地，使用場效應電晶體或真空管的放大器也具有偏壓電路。放大器的工作點極大地影響其失真和效率特性；功率放大器的類別是根據直流偏壓設定的工作點來區分的。

當直流偏移導致削波或放大器工作點發生其他不希望的變化時，它通常是不受歡迎的。電氣上的直流偏壓無法通過變壓器或電容器；因此，可以使用一個簡單的隔離變壓器或串聯電容器來阻擋或移除它，只留下另一側的交流分量。在信號處理方面，可以透過高通濾波器即時減少直流偏移。對於儲存的數位信號，從每個取樣點中減去平均振幅即可移除偏移。極低頻率可能看起來像直流偏壓，但被稱為「緩慢變化的直流」或「基線漂移」。

通訊系統

直流平衡信號用於通訊系統中，以防止信號通過具有電容耦合或變壓器的電路時產生位元錯誤。當一系列的 1 產生一個直流位準，對耦合電容器充電，從而錯誤地將信號輸入拉低到 0 位準時，就可能發生位元錯誤。為了避免這類位元錯誤，大多數線路碼被設計為能產生直流平衡信號。最常見的直流平衡線路碼類別是等重碼和配對差異碼。

音訊

在音訊錄製中，直流偏移是一種不希望的特性。它發生在聲音被捕捉、到達錄音機之前，通常是由有缺陷或品質低劣的設備引起的。它會導致錄音波形的中心發生偏移，從而可能引起兩個主要問題。一是因為波形的基線被上移，信號中最響亮的部分會被提早削波；二是會發生聽不見的低頻失真。低頻失真在初始錄音中可能聽不見，但如果波形被重新取樣為壓縮或有損數位格式（例如 MP3），這些損壞就可能變得可以聽見。

早期的磁帶錄音機使用直流磁帶偏磁來減少失真。

在功率放大器中，直流偏壓會被施加到真空管的控制柵極上以調節功率。

頻率選擇

在壓控振盪器 (VCO)（例如無線電發射器中的）上，載波的中心頻率是透過直流偏壓來選擇的。對於調頻 (FM)，交流分量是基頻音訊信號加上任何副載波。頻移鍵控可以僅透過改變直流偏壓來完成。

波形表示

此概念已擴展到波形的任何表示方式，以及像 JPEG 中使用的離散餘弦轉換這樣的二維轉換。

參見

• 幻象電源
• 均方根振幅
• 均方根電壓