無論在何種情況下,兩個具有不同電位的導體間都會產生電容。在兩個具有不同電位的導體之間,總是存在一個電場。電場中存儲的能量由驅動電路供給。因為驅動電路是一個功率有限的激勵源,所以在任何兩個導體之間的電壓將在有限的時間內建立一個穩定狀態值。隨著能量的注入,電壓會很快地建立或衰減,其中對電壓的阻力稱為電容。例如兩個平等金屬板的結構,在低電壓下包含了大量電荷,所以電容就很大。
圖1.5顯示了由30歐激勵源驅動一個電容時理想的電流和電壓波形,電容階躍響應的上升變化顯示為一個時間的函數。當電壓階躍剛開始時,大量的能量流入電容,從而建立起它的電場。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,從而建立起它的電場。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)非常低。在很短的時間范圍內,電容看起來就像一個短路連接。
隨著時間的推移,比值Y(T)II(T)逐漸增大。最終,電流下降至接近于零,電容此時看起來像開路一樣。最后,電容內的電場完全建立,由于電介質非理想的絕緣性質,電容兩極之間只有一個很小的泄漏電流存在。此時的Y(T)II(T)比值非常高。
有此電路元件的階躍響應在某個時間范圍內顯示為電容特征,而在另外的時間范圍內顯示為電感特征,或者相反,舉例來說,電容的安裝引腳在非常高的頻率時,其電感通常足以使整個元件呈現為電感特征。該電容的階躍響應在零時刻會出現一個微小的脈沖,也許僅有數百皮秒(對應于引腳電感大小),接著下降至零,隨后才是一個正常的容性上升斜線。
如果階躍激勵源的上升時間太慢,輸出曲線的軌跡將不會出現電感性尖脈沖。由于脈沖非常短,如果示波器的掃描時間基準設定得太慢,也很容易會錯過。令人感興趣的是,通過調整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測量結果在某個特定頻率范圍內特征更加突出。概括來說,如果階躍上升時間是TR,接近零時刻的階躍響應與電路元件在頻率FA附近的阻抗大小有關:FA=0.5/TR
其中,TR=階躍激勵源的上升時間
FA=近似分析頻率
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大小。采用上式可以計算出應于一個平均周期值TR的近似分析頻率。
階躍響應的最終數值顯示出了直流時的阻抗。
僅從一個階躍上升時間TR,我們無法推斷出比FA更高的頻率分量上更多特性。只有階躍激勵源的信號頻率足夠高,才能確保揭示出所想要看到的情況
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