中心議題：

• 探討電平測量時需要考慮的速度問題

解決方案：

• 盡可能短的屏蔽電纜
• 將靜電計、SMU或皮安計與信號源連接起來

時間和頻率的關係

lijiewentaizhiliuxinhaojiadaodianyabiaoshangdeqingkuangzaigainianshangmeiyoushenmekunnan。raner，ruguogaixinhaojuyoushibiandefenliang，liruzaizhiliuxinhaoshangdiejialejiaoliuxinhao
，yibiaojiujianggensuigaibianhuadexinhao，bingbiaoshichugaishuruxinhaodeshunshifudu。dangjiaoliufenliangdepinlvzengjiashi，zhiliuyibiaodexiangyingjiuhuibiandebugoukuai
，zhidaozaimouyipinlvshi，yibiaozhinengxianshichushurudianyadepingjunzhi。電壓表對交流信號的響應降低到70%時的頻率常常稱為“3dB點”（f3dB）。數字多用表的帶寬粗略地為其顯示讀數的變換速率（每秒鍾的讀數次數）的一半。除了將數字量重新變換為模擬信號的情況
，儀表模擬輸出的帶寬一般要寬得多。

帶dai寬kuan說shuo明ming了le儀yi器qi在zai某mou一yi頻pin率lv範fan圍wei內nei響xiang應ying時shi變bian信xin號hao的de能neng力li。儀yi器qi響xiang應ying速su度du的de另ling一yi種zhong度du量liang方fang法fa是shi其qi響xiang應ying階jie躍yue函han數shu信xin號hao的de能neng力li。這zhe種zhong響xiang應ying的de典dian型xing度du量liang是shi儀yi器qi的de上shang升sheng時shi間jian。帶dai寬kuan或huo上shang升sheng時shi間jian可ke以yi用yong來lai說shuo明ming儀yi器qi對dui時shi變bian信xin號hao的de響xiang應ying情qing況kuang。

模擬儀器（或模擬輸出）的上升時間一般定義為輸入信號從零立即上升到某一固定值時
，輸出信號從最終值的10%上升到90%所需要的時間。此關係示於圖2-46。圖2-46a示出假定上升時間為零的階躍函數
，而圖2-46b示出儀器的響應及相應的上升時間。單極點係統（1階係統）的上升時間、頻率響應和RC常數是有關聯的。3dB點由下式給出： 上升時間（ ）與RC時間常數的關係如下： 例如，源電阻為1TΩ
、電容為100pF的電路的上升時間大約為： 使用上述RC和f3dB的關係，可以看到： 因此
， 1TΩ的源電阻和100pF的電容將帶寬限製在： 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於上升時間
，將會產生大約10%的誤差，因為信號隻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）。

在要求的誤差優於0.1%（有的時候是1%）的情況下

，二極點效應開始起作用。例如
，由於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
，由於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）對於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
，在加入輸入信號之後
，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。 function ImgZoom(Id)//重新設置圖片大小 防止撐破表格 { var w = $(Id).width; var m = 650; if(w
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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係為：

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 = 階躍發生後的時間秒數

 RS = 以歐姆為單位的等效串聯電阻

 CIN = 以法拉為單位的等效並聯電容（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(bei)時(shi)間(jian)常(chang)數(shu)的(de)時(shi)間(jian)。在(zai)大(da)數(shu)值(zhi)電(dian)阻(zu)和(he)電(dian)容(rong)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，上(shang)升(sheng)時(shi)間(jian)可(ke)能(neng)達(da)到(dao)數(shu)分(fen)鍾(zhong)。加(jia)大(da)並(bing)聯(lian)電(dian)容(rong)雖(sui)然(ran)增(zeng)加(jia)了(le)上(shang)升(sheng)時(shi)間(jian)，但(dan)是(shi)由(you)於(yu)降(jiang)低(di)了(le)電(dian)壓(ya)表(biao)的(de)有(you)效(xiao)帶(dai)寬(kuan)，所(suo)以(yi)就(jiu)濾(lv)掉(diao)了(le)由(you)源(yuan)和(he)互(hu)連(lian)電(dian)纜(lan)產(chan)生(sheng)的(de)噪(zao)聲(sheng)。 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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反饋電流測量

輸入電容對采用負反饋的電流表的影響與其對分流型安培計的影響不同。這種模式的電路示於圖2-50。 如果放大器的增益A很大，則V0 = -IINRFB 。在這種情況下，CIN不會對RFB分流。其影響與分流皮安計的情況相比是很小的。速度提高的原因是由於負反饋的作用使皮安計的輸入阻抗降低。換言之，在CIN上產生的電壓隻有VS = -V0/A伏，而分流皮安計時此電壓卻為V0。所以，即使並聯在輸入端的電容很大，其對上升時間的影響也很小。

反饋型皮安計的上升時間是反饋電阻（RFB）上並聯的物理電容或寄生電容的函數。靜電計、SMU和皮安計等都可以使用比較大的源電容數值。應當認識到增大輸入並聯電容（包括源、電纜和輸入電容等的並聯效果）的數值將會使測量的信號-噪聲比降低。

電阻測量（恒流法）

輸入電容也會以同樣的方式影響電阻測量（圖2-51）。這時，CIN也必須由電流（IR）充電，因此也適用同樣的公式。 靜電計上升時間小結

對dui於yu大da多duo數shu高gao阻zu源yuan的de測ce量liang來lai說shuo
，考kao慮lv上shang升sheng時shi間jian的de時shi候hou，需xu要yao盡jin量liang減jian小xiao儀yi表biao輸shu入ru端duan並bing聯lian的de電dian容rong。前qian麵mian提ti到dao，這zhe樣yang做zuo同tong時shi也ye降jiang低di了le噪zao聲sheng增zeng益yi。廣guang義yi地di說shuo
，與yu儀yi表biao的de反fan饋kui阻zu抗kang相xiang比bi，源yuan阻zu抗kang應ying當dang比bi較jiao大da。

減小輸入電容最有效的方法是用盡可能短的屏蔽電纜將靜電計、SMU或(huo)皮(pi)安(an)計(ji)與(yu)信(xin)號(hao)源(yuan)連(lian)接(jie)起(qi)來(lai)。在(zai)測(ce)量(liang)高(gao)阻(zu)源(yuan)的(de)電(dian)壓(ya)或(huo)者(zhe)測(ce)量(liang)高(gao)電(dian)阻(zu)的(de)時(shi)候(hou)


，保(bao)護(hu)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)盡(jin)量(liang)降(jiang)低(di)輸(shu)入(ru)電(dian)容(rong)的(de)影(ying)響(xiang)。因(yin)為(wei)這(zhe)時(shi)用(yong)適(shi)當(dang)的(de)電(dian)位(wei)驅(qu)動(dong)三(san)同(tong)軸(zhou)電(dian)纜(lan)的(de)內(nei)層(ceng)屏(ping)蔽(bi)或(huo)包(bao)圍(wei)輸(shu)入(ru)端(duan)的(de)屏(ping)蔽(bi)盒(he)，從(cong)而(er)盡(jin)量(liang)降(jiang)低(di)了(le)有(you)效(xiao)電(dian)容(rong)。