乱伦最新网址,欧美精品一区二区蜜臀亚洲,中文字幕 日韩 人妻 无码,护士长在办公室躁BD视频,日本乱偷中文字幕av,国产亚洲国际精品福利

新聞資訊
您當(dāng)前的位置 : 首 頁(yè) > 新聞資訊 > 技術(shù)資訊

探頭關(guān)鍵因素對(duì)高頻暫態(tài)電壓測(cè)量精度影響分析

2021-12-07 09:32:56

電壓探頭關(guān)鍵因素對(duì)高頻暫態(tài)電壓測(cè)量精度的影響分析

仿真電路

高頻暫態(tài)電壓由圖6a所示的雙脈沖測(cè)試電路產(chǎn)生,采用Saber軟件進(jìn)行電路仿真,仿真波形如圖6b所示。所用開關(guān)器件為有開爾文源的MOSFET,在各目標(biāo)信號(hào)中,VGs1為高共模電壓低壓差分信號(hào),VDs1為高共模電壓高壓差分信號(hào),VGs2為低共模電壓低壓差分信號(hào),VDS2為高壓對(duì)地信號(hào)。根據(jù)信號(hào)類型,VGs1、VDs1和 VGs2需采用差分探頭測(cè)量,VDS2既可采用高阻無(wú)源探頭測(cè)量,也可采用差分探頭測(cè)量。當(dāng)開關(guān)器件無(wú)開爾文源時(shí),S2驅(qū)動(dòng)回路源端接地,VGs2也可采用高阻無(wú)源探頭或具有寬輸入范圍的有源單端探頭測(cè)量。

示波器

示波器廠家

圖6. 雙脈沖測(cè)試電路及其仿真結(jié)果


帶寬與上升時(shí)間

對(duì)于n個(gè)模塊級(jí)聯(lián)而成的線性時(shí)不變系統(tǒng),記各級(jí)階躍響應(yīng)的上升時(shí)間為tr,m,當(dāng)各級(jí)的階躍響應(yīng)皆為高斯函數(shù)(高斯響應(yīng))時(shí),系統(tǒng)的上升時(shí)間可表示為

本地示波器哪家好

當(dāng)各級(jí)階躍響應(yīng)有過(guò)沖現(xiàn)象且過(guò)沖幅度大約為階躍幅度的5%或10%時(shí),系統(tǒng)的上升時(shí)間將比式(4)給出的上升時(shí)間略短,系統(tǒng)的過(guò)沖幅度約為各級(jí)過(guò)沖幅度總和的二次方根。

考慮目標(biāo)信號(hào)、電壓探頭示波器級(jí)聯(lián)形成的系統(tǒng),各級(jí)階躍響應(yīng)的上升時(shí)間依次記為 tr,sign、tr,probe、 tr,scope。其中后兩級(jí)組成的測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)示波器的前端放大器相互隔離,使得這兩者的上升時(shí)間相互獨(dú)立,常用的電壓探頭和示波器一般具有高斯響應(yīng),由式(4)可得測(cè)量系統(tǒng)的上升時(shí)間為

進(jìn)一步地假設(shè)目標(biāo)信號(hào)和電壓探頭的上升時(shí)間也相互獨(dú)立,則整個(gè)系統(tǒng)的上升時(shí)間,即示波器顯示波形的上升時(shí)間為

優(yōu)質(zhì)示波器廠家

實(shí)際上電壓探頭對(duì)目標(biāo)信號(hào)有負(fù)載效應(yīng),目標(biāo)信號(hào)的上升時(shí)間將因探頭的加入而改變。負(fù)載效應(yīng)模型如圖7所示。圖中,Vs為單位階躍信號(hào)源,Rs為信號(hào)源電阻,Cs為負(fù)載電容,Vsign為目標(biāo)信號(hào),Ri與Ci為電壓探頭的輸入阻抗。未施加探頭時(shí),由RC電路的階躍響應(yīng)函數(shù)易得目標(biāo)信號(hào)的上升時(shí)間tr,sign為2.2RsCs。同理施加電壓探頭后,目標(biāo)信號(hào)的上升時(shí)間變?yōu)?.2(Rs//Ri)(Cs+Ci)。目標(biāo)信號(hào)上升時(shí)間因電壓探頭的負(fù)載效應(yīng)而變化的程度可表示為

示波器公司


示波器怎么樣

圖7. 電壓探頭對(duì)目標(biāo)信號(hào)的負(fù)載效應(yīng)模型

開關(guān)器件的柵源電壓和漏源電壓對(duì)應(yīng)的等效負(fù)載電容Cs可分別用器件的輸入電容和輸出電容近似,tr,sign可由數(shù)據(jù)表直接讀出,因此開關(guān)器件等效信號(hào)源電阻Rs可表示為tr,sign/(2.2Cs),取現(xiàn)有商售SiC器件進(jìn)行估算,可得目標(biāo)信號(hào)的等效負(fù)載電阻約在100Ω的數(shù)量級(jí)上,而常用的高阻無(wú)源探頭和有源高壓差分探頭的輸入電阻數(shù)量級(jí)約為MΩ,于是,式(7)可近似為

示波器

高阻電壓探頭的輸入電容越大,其對(duì)開關(guān)器件的負(fù)載效應(yīng)越明顯。然而,由于開關(guān)器件的輸入電容和輸出電容是變量,不能用式(8)來(lái)準(zhǔn)確計(jì)算。

考慮到電壓探頭的負(fù)載效應(yīng),式(8)可修正為

示波器價(jià)格

進(jìn)而可定義測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生的上升時(shí)間誤差為

示波器公司

可知,為減小目標(biāo)信號(hào)的上升時(shí)間測(cè)量誤差,應(yīng)使電壓探頭的輸入電容足夠小,并且使測(cè)量系統(tǒng)的上升時(shí)間遠(yuǎn)小于目標(biāo)信號(hào)的上升時(shí)間。

帶寬和上升時(shí)間成反比,對(duì)于高斯響應(yīng)型的測(cè)量系統(tǒng),兩者間關(guān)系可近似表示為

示波器廠家

暫態(tài)信號(hào)含有豐富的頻率分量,理論上需要用全部的頻率分量才能重構(gòu)暫態(tài)信號(hào),實(shí)際上頻率過(guò)高的分量對(duì)暫態(tài)信號(hào)的重構(gòu)影響甚微,為此定義拐點(diǎn)頻率,在暫態(tài)信號(hào)重構(gòu)過(guò)程,高于拐點(diǎn)頻率的分量將被舍棄。對(duì)于目標(biāo)信號(hào),其拐點(diǎn)頻率表示為

示波器哪家好

因此,從頻域的角度看,為減小目標(biāo)信號(hào)上升時(shí)間的測(cè)量誤差,應(yīng)當(dāng)要求測(cè)量系統(tǒng)的帶寬遠(yuǎn)大于目標(biāo)信號(hào)的拐點(diǎn)頻率。

圖8比較了在不同的探頭帶寬下VDs2和VGs2的仿真波形,為簡(jiǎn)化分析,不考慮示波器的作用,以探頭輸出電壓Vp和衰減系數(shù)k的乘積作為目標(biāo)信號(hào)的測(cè)量結(jié)果。不難看出,隨著探頭帶寬的降低,目標(biāo)信號(hào)測(cè)量結(jié)果的上升時(shí)間變長(zhǎng),測(cè)量誤差也相應(yīng)增大。此外,可以看出探頭的測(cè)量結(jié)果滯后于目標(biāo)信號(hào),即出現(xiàn)傳輸延遲現(xiàn)象,這主要是探頭的傳輸線導(dǎo)致的,本文對(duì)此不作深入討論。

本地示波器廠家

示波器代理商

0 (14).png

圖8. 不同的探頭帶寬下VDs2和VGs2的仿真波形比較

為定量說(shuō)明電壓探頭對(duì)目標(biāo)信號(hào)測(cè)量結(jié)果上升時(shí)間的作用,取VDs2在50MHz帶寬探頭作用前后的上升時(shí)間來(lái)分析。由圖8a可知,該探頭的負(fù)載效應(yīng)使VDs2的上升時(shí)間由10.424ns變?yōu)?0.875ns,又由式(11)可得該探頭的上升時(shí)間約為7ns,將這些數(shù)據(jù)代入到式(9)可解得探頭測(cè)量結(jié)果的上升時(shí)間為12.933ns,這與仿真得到的12.915ns一致。由式(10)可得,50MHz帶寬探頭對(duì)VDs2上升時(shí)間的測(cè)量誤差達(dá)到23.9%,這表明低帶寬探頭無(wú)法滿足高頻暫態(tài)信號(hào)上升時(shí)間的測(cè)量要求。

電壓探頭帶寬過(guò)低,意味著暫態(tài)信號(hào)的高頻分量被極大衰減,當(dāng)暫態(tài)信號(hào)波形具有高頻振蕩或尖刺時(shí),低帶寬電壓探頭將無(wú)法還原其快速變化的細(xì)節(jié),圖8a和圖8b的仿真波形分別顯示出低帶寬探頭對(duì)目標(biāo)信號(hào)過(guò)沖幅度的抑制作用和對(duì)目標(biāo)信號(hào)尖刺波形的平滑作用。

綜上所述本節(jié)的分析得到以下主要結(jié)論:

(1)電壓探頭對(duì)目標(biāo)信號(hào)的負(fù)載效應(yīng)和測(cè)量系統(tǒng)與目標(biāo)信號(hào)的級(jí)聯(lián)效應(yīng)共同導(dǎo)致上升時(shí)間的測(cè)量誤差,且誤差隨探頭的輸入電容或上升時(shí)間增大而增大。

(2)電壓探頭的帶寬和上升時(shí)間成反比。

(3)電壓探頭帶寬過(guò)低將使測(cè)得信號(hào)的過(guò)沖幅度下降、尖刺波形平滑。

寄生電感

為了提高測(cè)量的靈活性,高阻無(wú)源探頭的地線端通常設(shè)計(jì)為拖尾的鱷魚夾,引入了地線線路電感和接地環(huán)路電感。出于同樣的原因,有源高壓差分探頭的信號(hào)端通常留有一定長(zhǎng)度的引線,于是也引入了寄生電感。此外,有些探測(cè)點(diǎn)受限于物理空間而難以直接測(cè)量,通常需要在探測(cè)點(diǎn)和探頭間額外接入一段引線,這同樣會(huì)引入寄生電感。

探頭前端的寄生電感Lp與輸入電容Ci相互影響,兩者在高頻時(shí)形成諧振,諧振頻率為

示波器

對(duì)于某一確定的探頭,其諧振頻率將隨寄生電感的增大而減小。考慮到諧振頻率附近,電壓探頭增益劇增,因此當(dāng)諧振頻率靠近或低于探頭帶寬時(shí),探頭在帶寬內(nèi)的線性度將極大降低。

當(dāng)目標(biāo)信號(hào)有過(guò)沖或振鈴現(xiàn)象時(shí),探頭前端的寄生電感會(huì)加劇目標(biāo)信號(hào)測(cè)量結(jié)果的振蕩。不同探頭寄生電感下VDs2和VGs2的仿真波形比較如圖9所示。以VDs2的上升暫態(tài)波形為例進(jìn)行分析,由圖9a可知其振鈴階段的振蕩頻率約為100MHz。

示波器價(jià)格

示波器好用嗎

圖9. 不同探頭寄生電感下VDs2和VGs2的仿真波形比較

仿真所用無(wú)源探頭的輸入電容為 9.5pF,取地線電感Lg分別為50nH、100nH、150nH,則探頭的諧振頻率依次約為230MHz、160MHz、130MHz??芍?,隨著地線電感增大,諧振頻率逐漸接近于目標(biāo)信號(hào)振蕩頻率,這將導(dǎo)致探頭對(duì)振蕩頻率附近分量的增益變大。如圖9a 所示,隨著地線電感增大,VDs2測(cè)量結(jié)果的過(guò)沖幅度漸次增大,這與分析一致。

即使目標(biāo)信號(hào)無(wú)明顯過(guò)沖現(xiàn)象,當(dāng)電壓探頭的諧振頻率接近或低于目標(biāo)信號(hào)的拐點(diǎn)頻率時(shí),測(cè)量結(jié)果仍會(huì)出現(xiàn)過(guò)沖或振鈴,圖9b即為這種情況。

綜上所,本節(jié)的分析得到以下主要結(jié)論:

(1)電壓探頭的寄生電感與輸入電容對(duì)目標(biāo)信號(hào)高頻分量產(chǎn)生諧振作用,諧振頻率隨寄生電感的增大而降低。

(2)當(dāng)電壓探頭諧振頻率逐漸降低且逼近于目標(biāo)信號(hào)振蕩頻率時(shí),測(cè)得波形的振蕩幅度將增大。

(3)低諧振頻率電壓探頭對(duì)無(wú)明顯過(guò)沖現(xiàn)象的目標(biāo)信號(hào)仍能產(chǎn)生振蕩作用。

共模抑制比

對(duì)于差分探頭,其輸出電壓可表示為

示波器廠家

式中,Vdm與Vcm分別為輸入電壓信號(hào)的差模分量和共模分量。由式(1)可得

示波器價(jià)格

如果取共模增益極性為正,則有

示波器哪家好

進(jìn)而可定義差分探頭輸入信號(hào)的偽差模分量為


示波器怎么樣

偽差模分量與差模分量的比值衡量了差分探頭的“共模誤差”,即

示波器廠家


由于差分探頭兩差分信號(hào)路徑的阻抗對(duì)稱性隨頻率增大而變差,因此差分探頭的共模抑制比一般隨共模分量頻率增大而降低。對(duì)于具有相同差模分量幅度和共模分量幅度的信號(hào),差分探頭的“共模誤差”將隨信號(hào)頻率升高而顯著增大。

差分探頭在低于帶寬時(shí)的差模增益基本不變,約為其衰減系數(shù)的倒數(shù),即有kAdm≈1,因此差分探頭的數(shù)據(jù)表中一般用201g(k|Acm|)表示共模抑制比,它與式(1)中定義的共模抑制比近似互為相反數(shù)。不同的探頭共模抑制比下VGs1的仿真波形比較如圖10所示。圖10a為典型有源高壓差分探頭“共模抑制比”的頻率響應(yīng)曲線,為方便分析,仿真時(shí)取共模抑制比為常值,用這些共模抑制比不同的探頭測(cè)量VGs1,得到圖10b的仿真結(jié)果。仿真電路下管處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí),VGs1差模電壓為-3V,共模電壓約為600V。取共模抑制比為60dB的探頭分析,由式(17)可算出該探頭輸入信號(hào)的偽差模分量為0.6V,進(jìn)而由式(18)可得該探頭測(cè)量結(jié)果的“共模誤差”達(dá)到20%,這與仿真結(jié)果一致。此外,由仿真波形可知,隨著共模抑制比的提高,探頭的“共模誤差”逐漸減小。

綜上所述本節(jié)的分析得到以下主要結(jié)論:

(1)“共模誤差”由兩個(gè)因素組成:

①差分探頭的共模抑制比;

②目標(biāo)信號(hào)的共模分量與差模分量之比,且“共模誤差”隨前者的增大或后者的減小而減小。

(2)差分探頭的共模抑制比一般隨共模分量頻率增大而減小,這導(dǎo)致開關(guān)器件暫態(tài)信號(hào)的“共模誤差”往往比穩(wěn)態(tài)信號(hào)的“共模誤差”更大。

示波器廠家

示波器價(jià)格

圖10. 不同的探頭共模抑制比下VGS1的仿真波形比較

近期瀏覽:

乐东| 开封县| 理塘县| 利川市| 临江市| 玛沁县| 崇信县| 黄骅市| 宝坻区| 司法| 黑山县| 栾城县| 韩城市| 沂水县| 新绛县| 西城区| 建昌县| 北碚区| 托克逊县| 琼中| 项城市| 永寿县| 花莲市| 宁强县| 姚安县| 庆云县| 天祝| 自贡市| 沙坪坝区| 安庆市| 桂林市| 青川县| 永仁县| 苍溪县| 涪陵区| 依安县| 南漳县| 安义县| 顺昌县| 内黄县| 灵川县|