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电容工作道理与用法总结
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电容工作道理与用法总结
发布者admin来源:未知发布时间:2019-04-09 16:11

无论在何种情况下,两个具有不合电位的导体间都邑产生电容。在两个具有不合电位的导体之间,老是存在一个电场。电场中存储的能量由驱动电路供给。因为驱动电路是一个功率有限的鼓励源,所以在任何两个导体之间的电压将在有限的时光内建立一个稳定状况值。跟着能量的注入,电压会很快地建立或衰减,个中对电压的阻力称为电容。例如两个平等金属板的构造,在低电压下包含了年夜量电荷,所以电容就很年夜。

图1.5显示了由30欧鼓励源驱动一个电容时幻想的电流和电压波形,电容阶跃响应的上升变更显示为一个时光的函数。当电压阶跃刚开端时,年夜量的能量流入电容,从而建立起它的电场。进入电容的初始电流相当高,而电压阶跃刚开端时,年夜量的能量流入电容,从而建立起它的电场。进入电容的初始电流相当高,而电压与电流的比值Y(T)II(T)异常低。在很短的时光范围内,电容看起来就像一个短路连接。

跟着时光的推移,比值Y(T)II(T)逐渐增年夜。最终,电流降低至接近于零,电容此时看起来像开路一样。最后,电容内的电场完全建立,因为电介质非幻想的绝缘性质,电容两极之间只有一个很小的泄漏电流存在。此时的Y(T)II(T)比值异常高。

有此电路元件的阶跃响应在某个时光范围内显示为电容特点,而在别的的时光范围内显示为电感特点,或者相反,举例来说,电容的安装引脚在异常高的频率时,其电感平日足以使全部元件出现为电感特点。该电容的阶跃响应在零时刻会出现一个渺小的脉冲,也许仅稀有百皮秒(对应于引脚电感年夜小),接着降低至零,随后才是一个正常的容性上升斜线。

假如阶跃鼓励源的上升时光太慢,输出曲线的轨迹将不会出现电感性尖脉冲。因为脉冲异常短,假如示波器的扫描时光基准设定得太慢,也很轻易会错过。令人感兴趣的是,经由过程调剂上升时光和设定扫描时光基准,我们可以使电路元件的阶跃响应测量成果在某个特定频率范围内特点加倍凸起。概括来说,假如阶跃上升时光是TR,接近零时刻的阶跃响应与电路元件在频率FA邻近的阻抗年夜小有关:FA=0.5/TR

个中,TR=阶跃鼓励源的上升时光

FA=近似分析频率

经由过程直不雅地平均全部时光周期上的阶跃应值,我们可以歇息出较低频率上的阻抗年夜小。采取上式可以计算出应于一个平均周期值TR的近似分析频率。

阶跃响应的最终数值显示出了直流时的阻抗。

仅从一个阶跃上升时光TR,我们无法揣摸出比FA更高的频率分量上更多特点。只有阶跃鼓励源的旌旗灯号频率足够高,才能确保揭示出所想要看到的情况。

图1.6描述了一个测量装配,合实用来表示一个几皮法电容在纳秒级时光周期上的特点。这个装配实用于揭示诸如印刷电路走线、六电路输入电容、旁路电容元件以及其他数字电路通用元件的电容特点。该办法经由过程一个已知的电阻来驱动被测电容。经由过程测量产生波形的上升时光,可以推导出电容的容值。与音频电路所用技巧比拟较,这个装配异常复杂。复杂性来自于在高频电磁场能量的控制和引导方面的艰苦。同轴电缆用来直接引导测试旌旗灯号,并把测量成果输入输出到一个小于1IN的完全地平面,该处是实际进行测量的地位。把测量区域限制为NIN,是为了确保电路出现为集总电路的特点。

例1.1 一个小的接地电容的测量

本例中(见图1.6)的被测设备(DUT)是一个平行板电容器。采取0.5IN*0.75IN的1.5IZ覆铜印制在环氧树脂FR-4印刷电路板正面,后头是一个平行的完全地平面,标称的平行距离为0.008IN。这个构造一个电容器,附带有异常低的寄生串联电感。

测量装配由两个RG-174同轴电缆构成,分别用于旌旗灯号的输入和输出。输入电缆经由过程50欧端接到地,已端接的旌旗灯号输出经由过程一个1K的驱动电阻连接到被测设备。1K电阻隔离了被测设备与旌旗灯号源,为旌旗灯号幅度机能的一致性,面无需考被测设备的负载阻抗。

实际路中的旌旗灯号源脉冲产生器应能供给幅度及上升时光与期望邻近似的旌旗灯号。当测量无源元件时,脉冲产生器的直流偏置不太重要。另一方面,当测量门电路输入时,平日应使脉冲源的输出覆盖门电路输入的全部转换范围,并向被测门电路供给能量,以使门电路偏置于实验所需的工作范围之内。须要较年夜输入驱动电流的门电路可能还会请求比1K更小的源端电阻。

假如旌旗灯号产生器具有一个50欧的反端接器件,应用它可以削减输入电缆上的反射。该器件在旌旗灯号产生器输出级插入一个50欧的串联阻抗,可以削减旌旗灯号源电缆的前向和反向反射,该反射平日是由测试夹具与旌旗灯号源输出阻抗之间弗成避免的稍微不匹配而引起的。反向端接后,来自源旌旗灯号的不须要反射被两次衰减,第一次是被测试夹具弹回时,第二次是在源端反向端接电阻上反弹后返回到测量仪器的路径上,反向端接固然使旌旗灯号源输出的有效幅度降低了一半,然则改良了体系阶跃响应。

输出电缆经由过程一个1K电阻与被测电路隔离连接,另一端连到一个内部含有50欧端接的示波器输入端。1K电阻起一个21:1探头的感化。这里的输入和输出电缆都是3FT长。

输出电缆经由过程一个1K电阻与被测电路隔离连接,另一端连到一个内部含有50欧端接的示波器输入端。1K电阻起一个21:1探头的感化。这个旌旗灯号感应装配的长处将在本书后面关于示波器摸索测的末节中具体阐述。这里的输入和输出电电缆都是3FT长。

当旌旗灯号源的阶跃输入为2.6V,且DUT断开时,这个探头的开路响应成果如图1.7所示。顶部的扫描线是以5NS/刻度记录的,底部的扫描线记录的是同一旌旗灯号放年夜为500PS/刻度的视图。

用于记录这个波形的TEKTRINIX11403示波器主动计算出的10~90%上升时光为818PS标称阶跃幅度的1/21,而DUT上幅度1.3V是旌旗灯号源驱动电压的一半。

如图1.8所示,这个实验设备的戴维南等效电路,将总体系上升时光都集中表示到旌旗灯号源上。这里不关怀毕竟是旌旗灯号源照样示波器使得不雅察到的上升的时光变得更慢。任何一个具有近似开路的时光的旌旗灯号源与示波器的合理组合,在这个DUT的影响下都邑有类似的特点。我们只关怀已知的旌旗灯号源-示波器的合理组合,在这个DUT的影响下都邑有类似的特点。我们只关怀已知的旌旗灯号源-示波器组合的总上升时光。当测量无源元件时,我们同样只关怀不雅察到的阶跃幅度,而DUT上实际的电压细节的探头衰减比例都不重要。

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