進行電平測量時需要考慮的速度問題
因此, 1TΩ的源電阻和100pF的電容將帶寬限制在:
當上升時間和測量周期的數量級相同時,就會影響測量的準確度。如果獲取讀數前允許的時間等于上升時間,將會產生大約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倍時間常數的時間)。
在要求的誤差優于0.1%(有的時候是1%)的情況下,二極點效應開始起作用。例如,由于絕緣體的介電吸收和其它的二階效應,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,由于頻率響應和上升時間直接有關,模擬儀器(或者大多數數字儀器的模擬輸出)對于變化的輸入信號的響應是其帶寬的函數。為了確保準確的測量結果,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定的狀態。
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關系為:
VM = VS (1-e-t/RSCIN)
其中:VM = 在t秒時電壓表的讀數
VS = 階躍函數電壓源
t = 階躍發生后的時間秒數
RS = 以歐姆為單位的等效串聯電阻
CIN = 以法拉為單位的等效并聯電容(儀器的電容加電纜的電容)
這樣就得到了圖2-48所示的熟悉的指數曲線。要獲得準確的讀數就必須等待4到5倍時間常數的時間。在大數值電阻和電容的情況下,上升時間可能達到數分鐘。加大并聯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RSCIN的指數速率,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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