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        進行電平信號測量時需要考慮的速度問題

        作者: 時間:2011-09-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

        因此, 1TΩ的源電阻和100pF的電容將帶寬限制在:

        當(dāng)上升時間和測量周期的數(shù)量級相同時,就會影響測量的準確度。如果獲取讀數(shù)前允許的時間等于上升時間,將會產(chǎn)生大約10%的誤差,因為信號只能上升到其最終值的90%。為了降低誤差,必須等待更長的時間。為使誤差降低到1%,必須等待大約兩倍的上升時間。而為了使誤差降低到0.1%,則必須等待大約三倍的上升時間(或者接近7倍時間常數(shù)的時間)。

        在要求的誤差優(yōu)于0.1%(有的時候是1%)的情況下,二極點效應(yīng)開始起作用。例如,由于絕緣體的介電吸收和其它的二階效應(yīng),為了達到最終值的0.01%,一般需要4倍以上上升時間的時間長度。

        總的來說,由于頻率響應(yīng)和上升時間直接有關(guān),模擬儀器(或者大多數(shù)數(shù)字儀器的模擬輸出)對于變化的輸入信號的響應(yīng)是其帶寬的函數(shù)。為了確保準確的測量結(jié)果,在加入輸入信號之后,必須允許足夠的建立時間,以便使源、儀器的連接以及儀器本身建立到其穩(wěn)定的狀態(tài)。

        輸入電容對上升時間和噪聲的影響

        電壓測量

        在對高阻抗源進行電壓測量時(圖2-47),電壓表(VM)兩端的電容(CIN)必須通過RS充電。輸出電壓對時間的函數(shù)關(guān)系為:

        VM = VS (1-e-t/RSCIN)

        其中:VM = 在t秒時電壓表的讀數(shù)

           VS = 階躍函數(shù)電壓源

        t = 階躍發(fā)生后的時間秒數(shù)

           RS = 以歐姆為單位的等效串聯(lián)電阻

           CIN = 以法拉為單位的等效并聯(lián)電容(儀器的電容加電纜的電容)

        這樣就得到了圖2-48所示的熟悉的指數(shù)曲線。要獲得準確的讀數(shù)就必須等待4到5倍時間常數(shù)的時間。在大數(shù)值電阻和電容的情況下,上升時間可能達到數(shù)分鐘。加大并聯(lián)電容雖然增加了上升時間,但是由于降低了電壓表的有效帶寬,所以就濾掉了由源和互連電纜產(chǎn)生的噪聲。

        分流電流測量

        使用分流型安培計(圖2-49)時,輸入電容對電流測量的影響與電壓測量時類似。分流型安培計可以看成是在其輸入端跨接了電阻器的電壓表。電路表明,輸入電容(CIN)必須以時間常數(shù)RSCIN的指數(shù)速率,充電到ISRS伏。注意,CIN是源、連接電纜和儀表電容之和。



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