進(jìn)行電平信號測量時(shí)需要考慮的速度問(wèn)題
時(shí)間和頻率的關(guān)系
理解穩態(tài)直流信號加到電壓表上的情況在概念上沒(méi)有什么困難。然而,如果該信號具有時(shí)變的分量,例如在直流信號上疊加了交流信號,儀表就將跟隨該變化的信號,并表示出該輸入信號的瞬時(shí)幅度。當交流分量的頻率增加時(shí),直流儀表的響應就會(huì )變得不夠快,直到在某一頻率時(shí),儀表只能顯示出輸入電壓的平均值。電壓表對交流信號的響應降低 到70%時(shí)的頻率常常稱(chēng)為“3dB點(diǎn)”(f3dB)。數字多用表的帶寬粗略地為其顯示讀數的變換速率(每秒鐘的讀數次數)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。
帶寬說(shuō)明了儀器在某一頻率范圍內響應時(shí)變信號的能力。儀器響應速度的另一種度量方法是其響應階躍函數信號的能力。這種響應的典型度量是儀器的上升時(shí)間。帶寬或上升時(shí)間可以用來(lái)說(shuō)明儀器對時(shí)變信號的響應情況。
模擬儀器(或模擬輸出)的上升時(shí)間一般定義為輸入信號從零立即上升到某一固定值時(shí),輸出信號從最終值的10%上升到90%所需要的時(shí)間。此關(guān)系示于圖2-46。圖2-46a示出假定上升時(shí)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(shí)間。單極點(diǎn)系統(1階系統)的上升時(shí)間、頻率響應和RC常數是有關(guān)聯(lián)的。3dB點(diǎn)由下式給出:
上升時(shí)間( )與RC時(shí)間常數的關(guān)系如下:
例如,源電阻為1TΩ、電容為100pF的電路的上升時(shí)間大約為:
使用上述RC和f3dB的關(guān)系,可以看到:
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