無論在何種環(huán)境下,兩個具有差異電位的導體間城市發(fā)生電容。在兩個具有差異電位的導體之間,老是存在一個電場。電場中存儲的能量由驅動電路供應。因為驅動電路是一個功率有限的鼓勵源,所以在任何兩個導體之間的電壓將在有限的時間內成立一個不變狀態(tài)值。跟著能量的注入,電壓會很快地成立或衰減,個中對電壓的阻力稱為電容。譬喻兩個平等金屬板的布局,在低電壓下包括了大量電荷,所以電容就很大。
本文引用地點:圖1.5顯示了由30歐鼓勵源驅動一個電容時抱負的電流和電壓波形,電容階躍響應的上升變革顯示為一個時間的函數(shù)。當電壓階躍剛開始時,大量的能量流入電容,從而成立起它的電場。進入電容的初始電流相當高,而電壓階躍剛開始時,大量的能量流入電容,從而成立起它的電場。進入電容的初始電流相當高,而電壓與電流的比值Y(T)II(T)很是低。在很短的時間范疇內,電容看起來就像一個短路毗連。
跟著時間的推移,比值Y(T)II(T)逐漸增大。最終,電流下降至靠近于零,電容此時看起來像開路一樣。最后,電容內的電場完全成立,由于電介質非抱負的絕緣性質,電容南北極之間只有一個很小的泄泄電流存在。此時的Y(T)II(T)比值很是高。
有此電路元件的階躍響應在某個時間范疇內顯示為電容特征,而在別的的時間范疇內顯示為電感特征,可能相反,舉例來說,電容的安裝引腳在很是高的頻率時,其電感凡是足以使整個元件泛起為電感特征。該電容的階躍響應在零時刻會呈現(xiàn)一個微小的脈沖,也許僅有數(shù)百皮秒(對應于引腳電感巨細),接著下降至零,隨后才是一個正常的容性上升斜線。
假如階躍鼓勵源的上升時間太慢,輸出曲線的軌跡將不會呈現(xiàn)電感性尖脈沖。由于脈沖很是短,假如示波器的掃描時間基準設定得太慢,也很容易會錯過。令人感樂趣的是,通過調解上升時間和設定掃描時間基準,我們可以使電路元件的階躍響應丈量功效在某個特定頻率范疇內特征越發(fā)突出。歸納綜合來說,假如階躍上升時間是TR,靠近零時刻的階躍響應與電路元件在頻率FA四周的阻抗巨細有關:FA=0.5/TR
個中,TR=階躍鼓勵源的上升時間
FA=近似闡明頻率
通過直觀地平均整個時間周期上的階躍應值,我們可以休息出較低頻率上的阻抗巨細?;厥丈鲜娇梢杂嬢^出應于一個平均周期值TR的近似闡明頻率。
階躍響應的最終數(shù)值顯示出了直流時的阻抗。
僅從一個階躍上升時間TR,我們無法揣度出比FA更高的頻率分量上更多特性。只有階躍鼓勵源的信號頻率足夠高,才氣確保展現(xiàn)出所想要看到的環(huán)境。
圖1.6描畫了一個丈量裝置,適適用來表示一個幾皮法電容在納秒級時間周期上的特性。這個裝置合用于展現(xiàn)諸如印刷電路走線、六電路輸入電容、旁路電容元件以及其他數(shù)字電路通用元件的電容特性。該要領通過一個已知的電阻來驅動被測電容。通過丈量發(fā)生波形的上升時間,可以推導出電容的容值。與音頻電路所用技能對較量,這個裝置很是巨大。巨大性來自于在高頻電磁場能量的節(jié)制和引導方面的堅苦。同軸電纜用來直接引導測試信號,并把丈量功效輸入輸出到一個小于1IN的完整地平面,該處是實際舉辦丈量的位置。把丈量區(qū)域限制為NIN,是為了確保電路泛起為集總電路的特性。
例1.1 一個小的接地電容的丈量
本例中(見圖1.6)的被測設備(DUT)是一個平行板電容器?;厥?.5IN*0.75IN的1.5IZ覆銅印制在環(huán)氧樹脂F(xiàn)R-4印刷電路板正面,不和是一個平行的完整地平面,標稱的平行隔斷為0.008IN。這個布局一個電容器, 4.7uf 63v,附帶有很是低的寄生串聯(lián)電感。
丈量裝置由兩個RG-174同軸電纜構成,別離用于信號的輸入和輸出。輸入電纜通過50歐端接到地,已端接的信號輸出通過一個1K的驅動電阻毗連到被測設備。1K電阻斷絕了被測設備與信號源,為信號幅度機能的一致性,面無需考被測設備的負載阻抗。
實際路中的信號源脈沖產(chǎn)生器應能提供幅度及上升時間與期望臨近似的信號。當丈量無源元件時,脈沖產(chǎn)生器的直流偏置不太重要。另一方面,當丈量門電路輸入時,凡是應使脈沖源的輸出包圍門電路輸入的整個轉換范疇, 貼片鋁電解,并向被測門電路提供能量,以使門電路偏置于嘗試所需的事情范疇之內。需要較大輸入驅動電流的門電路大概還會要求比1K更小的源端電阻。
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