电阻分压器-3 dB频率与上升时间的关系
测量电阻的变化规律
测量电阻的变化规律电阻是电路中常见的基本元件之一，在电子学和电工领域中起着重要的作用。
测量电阻的变化规律是电路设计和实验研究的关键内容之一。
本文将探讨测量电阻变化规律的方法和技巧。
一、电阻的定义和基本特性电阻是指电流通过时电子遭遇到的阻碍程度。
通常用欧姆（Ω）来表示，它是电压与电流的比值。
电阻的基本特性包括阻值、温度系数和功率耗散等。
阻值表示电阻对电流的阻碍程度，通常在电阻器上有标明。
温度系数表示电阻值随温度改变的比例关系，根据材料的不同可以分为正温度系数和负温度系数。
功率耗散表示电阻在通过电流时转化为热能的能力。
二、测量电阻的方法1. 恒流法恒流法是一种常用的测量电阻值的方法。
该方法基于欧姆定律，通过给电阻施加一个恒定的电流，然后测量电压，计算得到电阻大小。
实际应用中，常用电流表和电压表进行测量，确保施加的电流和测量的电压稳定准确。
2. 恒压法恒压法是另一种测量电阻值的常见方法。
该方法基于欧姆定律，通过给电阻施加一个恒定的电压，然后测量电流，计算得到电阻大小。
实际应用中，常用电压表和电流表进行测量，确保施加的电压和测量的电流稳定准确。
三、电阻变化规律1. 温度对电阻的影响温度是影响电阻变化的重要因素之一。
对于大部分材料而言，温度升高时电阻值会增大，呈正温度系数。
而对于一些特殊材料，如热敏电阻，温度升高时电阻值会减小，呈负温度系数。
2. 光照对电阻的影响光照也可以对某些材料的电阻值产生影响。
光敏电阻就是一种典型的例子。
当光照强度增加时，光敏电阻的电阻值减小，而当光照强度减小时，电阻值增大。
3. 机械应变对电阻的影响某些特殊材料的电阻值还会受到机械应变的影响。
应变电阻是一种常见的应用之一。
当材料受到机械应变时，电阻值会发生变化，通过测量电阻的变化可以得到机械应变的大小。
四、测量电阻变化的应用1. 温度传感器利用电阻温度特性的传感器被广泛应用于温度测量。
常见的热敏电阻和热电偶就是利用电阻随温度变化的特性进行温度测量的。
四、高电压技术
高电压技术一、电介质的电气特性及放电理论01 电介质的基本特性1．电介质的四性：•极化特性•电导特性•损耗特性•击穿特性2．所有介质中均发生的极化类型为电子式极化。
3．温度和频率对电子式极化都影响不大。
4．频率对离子式极化无影响。
5．温度对离子式极化有影响，温度上升，离子式极化程度加强。
6．温度对偶极子极化有明显影响，对于极性气体，温度上升，偶极子极化程度减小；对于极性液体、固体，温度上升，偶极子极化程度先增大后减小。
7．频率升高，偶极子极化程度先不变后减小。
8．电压性质（频率）对夹层极化有明显影响，只有直流或低频交流下发生。
9．温度升高，夹层极化程度减小。
10．对于液体和固体，温度升高，介电常数先增大后减小；频率增加，介电常数减小。
电介质受潮或污染后，介电常数变大。
11．介电常数：气体1，纯绝缘油2.2，酒精33，水81。
12．直流电压下，流过绝缘的总电流=电容电流（无损极化）+吸收电流（有损极化损耗）+泄漏电流（电导损耗）13．气体、中性和弱极性液体（变压器油）、无机固体中的云母、有机固体中的非极性材料（聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯）的损耗主要是电导损耗。
14．极性液体、无机固体中的玻璃和电工陶瓷、有机固体中的极性材料（聚氯乙烯、纤维素、酚醛树脂、胶木、绝缘纸）的损耗主要是电导损耗和极化损耗。
15．电导损耗随温度的升高而升高，极化损耗随温度的升高先升高再降低，总损耗随温度的升高先升高再降低再升高。
16．电导损耗不受频率影响，极化损耗随频率的升高先不变后降低，总损耗随频率的升高先不变后降低。
17．电导损耗随场强增大，损耗先不变再升高。
18．变压器负载损耗中，绕组电阻损耗与温度成正比；附加损耗与温度成反比。
02 气体放电过程及其击穿特性1．平均自由行程：带电粒子在单位行程中碰撞次数的倒数。
2．迁移率：带电粒子在单位场强下沿电场方向的漂移速度。
3．工频交流电压下，棒-棒气隙的工频击穿电压比棒-板高。
示波器带宽与上升时间的计量方法-是德科技大学
示波器带宽与上升时间的计量方法是德科技应用工程师赵勇一．示波器带宽、频响方式以及带宽与上升时间的关系1．示波器带宽与频响方式在考虑示波器的测试信号，尤其是高速数字信号或高频信号时，带宽和上升时间通常是最重要的选择因素。
示波器带宽会影响测试结果，其中最主要的是对高速数字信号上升时间的影响。
示波器带宽是指被测信号幅值衰减到0.707倍时对应的频带宽度。
幅值的平方即为功率，平方后为1/2倍，带宽也即功率在衰减至一半时的频带宽度。
频响方式及其带内平坦度也是影响信号测试的重要因素，示波器的频响方式有所不同，通常有高斯频响与平坦响应方式。
如下图，平坦响应相比高斯响应在示波器带宽内具有更小的衰减。
2.示波器带宽与上升时间的关系信号上升时间通常规定为信号从其幅度稳态最大值的10%（20%）上升到90%（80%）的时间。
示波器的上升时间为示波器能够测量显示的最快上升沿的变化时间。
如下图周期性方波信号的傅里叶级数展开为在使用示波器测量理想的方波信号时，示波器带宽越大，能够测试到越高的奇次谐波，也就可以测试到越小的上升时间。
如下图所示。
)5sin 513sin 31(sin 4)( +Ω+Ω+Ω=t t t t f π2.1 高斯响应示波器带宽与上升时间的关系高斯频响可以表示为式：将高斯频响简化为一阶低通RC滤波器，其阶跃响应为：根据10%-90%上升时间的定义，tr=t2-t1，可以得到：上升时间:时间常量：信号带宽BW≈fH所以，信号带宽与上升时间有以下关系：2.2 平坦响应示波器带宽与上升时间的关系对于平坦响应，高速电路设计理论中[参考1]，信号转折频率Fknee =0.5/tr, 下图所示为数字信号的幅度频谱密度。
数字信号的转折频率大于转折频率的部分，幅度谱密度滚降远大于20dB/decade，对数字信号的特征影响非常小，而低于转折频率的部分包含了数字信号的大部分能量。
所以，我们可以使用转折频率来解释数字信号的频谱特征。
电压上升时间定义
电压上升时间定义电压上升时间是指从信号开始上升到达其最高值所需的时间。
在电路和电子设备的设计中，电压上升时间是非常重要的参数，它直接关系到信号传输的速度和设备的响应速度。
因此，掌握电压上升时间的定义和计算方法对于电子工程师来说是必不可少的。
在实际应用中，电压上升时间的计算方法有很多种。
下面我们将根据其类别进行详细介绍。
数字电路中的电压上升时间数字电路是由逻辑门和触发器等基本逻辑元件组成的电路。
在数字电路中，电压上升时间的计算方法是指从输入信号电平上升到达输出信号电平的一半所需的时间。
这个时间被称为“50%上升时间”。
在数字电路中，电压上升时间越短，电路的响应速度就越快。
模拟电路中的电压上升时间模拟电路是由电阻、电容、电感等被称为模拟元件的基本元件组成的电路。
在模拟电路中，电压上升时间的计算方法是指从输入信号电平上升到达输出信号电平的90%所需的时间。
这个时间被称为“90%上升时间”。
在模拟电路中，电压上升时间越短，信号传输的速度就越快。
放大器中的电压上升时间放大器是一种将输入信号放大到一定程度并输出的电路。
在放大器中，电压上升时间的计算方法是指从输入信号电平上升到达输出信号电平的10%到90%之间的时间。
这个时间被称为“10%~90%上升时间”。
在放大器中，电压上升时间越短，信号放大的速度就越快。
总结电压上升时间是电子工程中非常重要的一个参数，不同类型的电路中计算方法有所不同。
在数字电路中，电压上升时间是指从输入信号电平上升到达输出信号电平的一半所需的时间；在模拟电路中，电压上升时间是指从输入信号电平上升到达输出信号电平的90%所需的时间；在放大器中，电压上升时间是指从输入信号电平上升到达输出信号电平的10%到90%之间的时间。
掌握电压上升时间的计算方法对于电子工程师来说是非常重要的。
电路基础原理详解电路的带宽和上升时间分析
电路基础原理详解电路的带宽和上升时间分析电路是现代科技中不可或缺的一部分，而要深入了解电路，有两个关键概念必须掌握——带宽和上升时间。
本文将从基础原理的角度详细解析这两个概念，并探讨其在电路设计和性能评估中的重要性。
带宽是指电路的频率响应范围，也就是电路能够处理的频率范围。
对于信号传输和处理电路来说，带宽的大小直接影响着信号的传输速度和质量。
带宽越大，电路能够处理更高频率的信号，传输速度越快；带宽越小，电路只能处理低频信号，传输速度较慢。
因此，在设计电路或选择电子设备时，了解电路的带宽是至关重要的。
那么如何计算电路的带宽呢？通常，带宽可以通过电路的频率响应曲线来确定。
例如，对于滤波器电路，可以通过绘制传输函数曲线，确定其-3dB截止频率来计算带宽。
-3dB截止频率是指信号通过滤波器时，幅度降低至输入信号幅度的70.7%。
截止频率之间的频率范围即为电路的带宽。
不过，在进行带宽计算时，还需考虑上升时间这个因素。
上升时间是指信号从低电平到高电平之间所需的时间。
它与带宽紧密相关，可通过上升时间与带宽之间的关系来进行分析。
根据电路频率响应曲线，上升时间可以用信号通过电路时-10%到90%过渡的时间来计算。
为了更好地理解带宽和上升时间的关系，我们以数字信号传输为例。
在数字电路中，带宽是一个重要的性能指标。
对于高速数字信号，希望信号的上升时间尽可能短，以确保信号的快速传输和准确恢复。
当信号的上升时间较长时，信号的频谱变宽，导致带宽变大。
因此，为了提高数字信号的传输质量，需要设计具有较小上升时间的电路。
另一个需要了解的是反馈电路中的带宽和上升时间分析。
反馈电路是一种常用的电路设计技术，用于增加电路的稳定性和控制性能。
在这种电路中，带宽和上升时间的分析尤为重要。
通常，通过反馈电路来调整带宽和上升时间，以满足特定的设计需求。
总之，带宽和上升时间是电路设计和性能评估中两个重要的概念。
了解电路带宽和上升时间的分析方法，有助于我们更好地设计电路、选择电子设备，并提高信号的传输质量。
上拉电阻阻值选择及应用原则
上拉电阻阻值选择及应用原则一、定义：1、上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平！电阻同时起限流作用！下拉同理2、上拉是对器件注入电流，下拉是输出电流3、弱强只是上拉电阻的阻值不同，没有什么严格区分4、对于非集电极（或漏极）开路输出型电路（如普通门电路）提升电流和电压的能力是有限的，上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路输出电流通道。
二、拉电阻作用：1、一般作单键触发使用时，如果IC本身没有内接电阻，为了使单键维持在不被触发的状态或是触发后回到原状态，必须在IC外部另接一电阻。
2、数字电路有三种状态：高电平、低电平、和高阻状态，有些应用场合不希望出现高阻状态，可以通过上拉电阻或下拉电阻的方式使处于稳定状态，具体视设计要求而定！3、一般说的是I/O端口，有的可以设置，有的不可以设置，有的是内置，有的是需要外接，I/O端口的输出类似与一个三极管的C，当C接通过一个电阻和电源连接在一起的时候，该电阻成为上C拉电阻，也就是说，如果该端口正常时为高电平，C通过一个电阻和地连接在一起的时候，该电阻称为下拉电阻，使该端口平时为低电平，其作用主要是确保某端口常态时有确定电平：用法示例：当一个接有上拉电阻的端口设为输入状态时，他的常态就为高电平，用于检测低电平的输入。
4、上拉电阻是用来解决总线驱动能力不足时提供电流的。
一般说法是拉电流，下拉电阻是用来吸收电流的，也就是我们通常所说的灌电流。
5、接电阻就是为了防止输入端悬空。
6、减弱外部电流对芯片产生的干扰。
7、保护cmos内的保护二极管，一般电流不大于10mA。
8、通过上拉或下拉来增加或减小驱动电流。
9、改变电平的电位，常用在TTL-CMOS匹配。
10、在引脚悬空时有确定的状态。
11、增加高电平输出时的驱动能力。
12、为OC门提供电流。
三、上拉电阻应用原则：1、当TTL电路驱动COMS电路时，若TTL电路输出的高电平低于COMS电路的最低高电平（一般为3.5V），这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻，以提高输出高电平值。
分频器
关于频率与上升沿时间的关系******************************************************************************* ***************************经对不同频率的方波信号测试，如：100HZ信号（假设周期为T1=10000US），上升时间为80uS（TH1）,1KHZ信号（假设周期T2=1000US），上升时间测得8uS（TH2）,T1 TH1____=_____T2 TH2上面只是用两个频率信号说明，多几个频率信号结果一样，是与周期成正比关系(和频率成反比例关系)。
得出的结论：1、上升沿或下降沿占整个周期的时间,是和介质和元件延时参数有关的;2、固定的介质和元件参数下,上升沿或下降沿时间和信号的频率成反比例关系,即和信号周期成正比例关系.随着周期的变小(频率升高),上升沿或下降沿时间越来越小了.******************************************************************************* ***************************PWM信号的上升时间与频率无关系的反驳：假设PCB板和元件的参数不改变，如果上升或下降时间固定（50NS），1GHZ信号就是1NS 的周期，那通1G信号的上升沿时间难道也是固定的50NS？上升沿时间比信号的周期大了？在固定的PCB板和元件的参数下，是不是相对于所有的高频信号，它的上升下降时间都成定值了啊？那是不可能的，应当是频率越高（周期越小），上升沿和下降沿时间越小才合理的。
如果固定不变，那上升沿时间和下一步降沿时间脚比信号周期大了？不可能。
因为PWM波是由上升时间和下降时间沿构成的。
数字示波器数字示波器因具有波形触发、存储、显示、测量、波形数据分析处理等独特优点，其使用日益普及。
由于数字示波器与模拟示波器之间存在较大的性能差异，如果使用不当，会产生较大的测量误差，从而影响测试任务。
电阻分压的截止频率
电阻分压的截止频率
电阻分压本身并不直接具有截止频率的概念。
截止频率通常与电路中的电容和电感有关，它是指在特定频率下，信号的幅度或功率被电路降低到预定水平（如70.7%）以下的频率。
在电阻分压器中，电阻值决定了分压比例，而与频率无关。
然而，如果电阻分压器与电容器或电感器一起使用，形成一个RC或RL电路，那么截止频率的概念就变得重要了。
在这种情况下，截止频率取决于电阻和电容（或电感）的值。
例如，在RC电路中，截止频率（fc）可以通过以下公式计算：
fc = 1 / (2 * π * R * C)
其中，R是电阻的阻值，C是电容器的电容，π是圆周率。
当频率达到截止频率时，电路对信号的响应将减弱至低于理论最大值的70.7%。
因此，要确定电阻分压器的截止频率，需要考虑与其连接的电容或电感元件，并使用适当的公式进行计算。
如果仅考虑纯电阻分压器，则没有截止频率的概念。
示波器带宽和上升时间--定义及原理
示波器带宽和上升时间--定义及原理示波器带宽和上升时间--定义及原理带宽示波器最生根的技术指标就是带宽。
示波器的带宽表明了该示波器垂直系统的频率响应。
示波器的带宽定义为示波器在屏幕上能以不低于真实信号3dB的幅度来显示信号的最高频率。
—3dB点的频率就是示波器所显示的信号幅度“Vdisp”为示波器输入端真实信号值“Vinput”的71％时的信号频率，如下式所示：设：dB(伏)＝20log(电压比)—3Db=20log(Vdisp/Vinput)—0.15＝log(Vdisp/Vinput)10-0.15=Vdisp/VinputVdisp=0.7Vinput图表示出一个100MHz示波器的典型频率响应曲线。
出于现实的理由，通常把带宽想象成为叔响曲线一直平坦延伸至其截止频率，然后从该频率以－20dB/+倍频程的斜率下降。
当然，这是一种简化的考虑。
实际上，放大器的灵敏度从较低的频率就开始下降，百在其截止频率达到－3dB。
图5中中同时给出了简化的频率响应曲线和实际的频率响应曲线。
上升时间上升时间直接和带宽有关。
上升时间通常规定为信号从其稳态最大值的10％到90％所用的时间。
上升时间是一个示波器从理论上来说能够显示的最快的瞬变的时间。
示波器的高频响应曲线是经过认真安排的。
这就保证了具有高谐波含量的信号，如方波，能够在屏幕上精确的再现。
如果频响曲线下降太快，则在信号的快速上升沿上就会发生振铃现象。
如果频响曲线下降太慢，即在频响曲线上下降开始得过早，则示波器总的高频响应就受到影响，使得方波失去“方形”特性。
对于各种通用示波器来说，其高频响应曲线是类似的。
从该曲线我们可以得到一个示波器带宽和上升时间的简单关系公式。
此公式为：tr(s)=0.35/BW(Hz)对于高频示波器来说，这个公式可以表示为：tr(ns)=350/BW(MHz)对于一个100MHz的示波器来说，上升时间为3.5（ns=纳秒10－9秒）在示波器的标尺上刻有标明0％和100％的专门的线，用来进行上升时间的测量。
电阻分压器性能与高压纳秒双指数脉冲的测量
Ｐｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｆｒ ｓｓａ ｃ ｉ ｉ ｅ ｎ ｅ ｓ ｅ ｅ ｔ ｒｏ ｍ ｎ ｅ ｏ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ｄ ｖ ｄ ｒ ａ ｄ ｍ ａ ｕｒ ｍ ｎ ｏ ｇ ｏ ｔ ｇ ａ ｏ ｅ ｏ ｄ ｄ ｕｂ ｅ ＵＤ ｘ ｏ ｅ ｉ Ｉ ｕ ｓ ｈ＿ ｖ ｅ Ｃ Ｏ ｉ ｏ ｌ ａ
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ ３ １３ ． Ｍ ａ ２ ０ ｙ ０６
电 阻分 压器 性 能 与 高 压 纳 秒 双 指 数 脉 冲 的测 量
陈炜 峰 蒋全兴
（ 东南大学机械 Ｔ程学院 ， 京 ２ ０９ ） 南 １０ ６
摘 要 ： 分析 电阻分压 器性 能 影响 因素 的基 础 上 ， 真 分 析 了电感 补偿 、 给 式 电容 补偿 、 在 仿 供 收集 武 电容补偿 及 综合 补偿 的补偿 效果 ． 入 套筒 电极 的 收集 式补偿 措 施 ， 加 更适用 于 小 型 电阻分压器 的 性能 改善． 绍 了小 型收集 式 补偿 电 阻分压器 的结 构 设 计 ， 验对 比验 证 了其 补 偿 效 果． 介 试 仿真 优 化显 示 ， 分压器 阶跃响 应 的上 升 时间 （０ ～ ０ ） 该 １％ ９ ％ 能够 降低 ７ｎ ， 到 ｌｎ 内． 对分压 ｓ达 ｓ以 并 器 的双指 数脉 冲 响应进 行 了仿 真分析 和试 验 ， 结果 表 明 ， 分压器 准确 测 量双 指数 脉冲 的前 提是 分 压器 阶跃响应 的上 升 时 间小 于被 测脉 冲 的上 升 时间 ， 没 有过 冲． 且 关 键词 ：电阻分压 器 ；双 指数 脉冲 ；阶跃 响应 ；纳秒脉 冲 测 量 中 图分 类号 ： Ｍ８５ １ Ｔ ３． 文 献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： ０ １ ０ ０ （０６ ０ －３４０ １０ — ５５ ２０ ）３０ ７ －６
浅谈选择示波器时的“5倍法则”
浅谈选择示波器时的“5倍法则”众所周知，选择示波器时经常会用到5倍法则，其实不仅仅是针对带宽，当涉及到快沿信号上升时间测试时，根据上升时间选择示波器也会用到5倍法则。
本文将分别对这两种情况下的5倍法则展开讨论，并介绍当考虑示波器和探头构成的整个测试系统时又该如何选择。
1. 示波器带宽选择时的5倍法则所谓5倍法则，就是为了保证信号的幅度测试精度，示波器的带宽至少要选择为信号频率的5倍！这通常针对于正弦波信号，因为其频谱只有一根谱线。
而对于脉冲信号，由于理论上具有无数个谐波，通常将示波器带宽选择为所关注的最高次谐波频率的5倍。
为什么按照5倍法则选择示波器的带宽呢？如果不按照这个法则，对于信号幅度测试精度有多大影响呢？选择示波器带宽时，5倍法则主要适用于哪一类示波器？为了解释这些问题，首先需要了解一下示波器的模拟带宽。
示波器的模拟通道具有低通滤波器的频率响应，带宽就是指该低通滤波器的3dB截止频率。
如果测试一个频率与示波器标定带宽相同的正弦波信号，电压幅度测试结果将下降为真实电压值的0.707倍，如果用对数表示，则测量幅度将降低3dB。
可将示波器的模拟通道等效为一个RC低通滤波器，为了简便起见，此处只考虑一阶RC低通滤波器，其等效电路及幅频响应如图1所示。
一阶RC低通滤波器的幅频响应表达式可写为：图1. 一阶RC低通滤波器电路模型及其幅频响应使得传输系数下降至0.707时的频率称为低通滤波器的截止频率，或者称为3dB带宽，据此可得经计算得代入幅频响应函数后得由图1中的幅频响应可知，随着频率的不断提高，信号经过滤波器时的衰减越大，这也意味着测得的信号幅度误差越大。
如何保证信号的幅度测试精度呢？很明显，当示波器的带宽远远大于信号的频率时，才可以得到非常高的幅度测试精度。
但是，示波器带宽越大，成本越高，实际选择时必须折中考虑成本和测试精度。
业界通常采用5倍法则选择示波器的带宽，此时可以保证至少98%的幅度测试精度。
示波器的上升时间与频宽
关键字：安捷伦安捷伦科技agilent示波器模拟引言：传统上，示波器的频率响应是高斯型的，是由许多具有类似频响的电路元件组合而成的，传统的模拟示波器就是这个样子，从它的BNC输入端至CRT显示，有很多模拟放大器构成一个放大器链注1。
有关高斯频响示波器的特点，在行业内已经广为人知。
但鲜为人知的是当代高性能数字示波器所普遍采用的平坦频率响应。
数字示波器中和高斯频响有关的只是很少的几个模拟放大器，并可用DSP技术优化其对精度的影响。
对于数字示波器来说，还有一件重要事情是，要尽量避免采样混叠误差注2，而模拟示波器是根本没有这种问题的。
与高斯频响相比，平坦型频率响应能减少采样混叠误差，我们在这里首先回顾高斯响应和平坦响应的特性。
然后讨论这两种响应类型所对应的上升时间测量精度。
从而说明具有平坦频率响应的示波器与具有同样带宽的高斯响应示波器相比，有更高的上升时间测量精度。
我们的讨论以1GHz示波器为例。
这里的分析结论完全适用于其它带宽。
高斯响应示波器的特性1GHz 示波器的典型高斯频响如图1所示。
高斯频率响应的优点是不管输入信号(被测信号)有多快，它都能给出没有过冲的较好脉冲响应(即示波器屏幕上显示的信号没有过冲)。
图2示出1GHz高斯频响示波器对快沿阶跃信号的脉冲响应。
在高斯频响示波器中，示波器的上升时间注3与示波器带宽注4间有熟知的常用公式 ...上升时间= 0.35 / 带宽注5（高斯系统）高斯系统的另一常用特性是它的系统总带宽注6为各子系统带宽的RMS值，可使用下面熟悉的关系式计算:通常情况下，若示波器探头带宽比示波器带宽更高，系统带宽不会变得很差。
相反，被测上升时间通常与系统及信号上升时间有关，计算公式为:当示波器系统的上升时间并不比信号上升时间快很多时，则可用该关系式估算信号的实际上升时间。
图1对平坦响应和高斯响应作了比较。
应注意它在-3dB前有更为平坦的频率响应，但在-3dB后迅速下降。
这样的响应形状有时也称为最大平坦响应或砖墙响应。
避免放大器电路设计中的常见问题
如果做了所有尝试都失败，请阅读本文避免放大器电路设计中的常见问题By Charles Kitchin [charles.kitchin@ ]引言与分立器件相比，现代集成运算放大器（op amp ）和仪表放大器（in-amp ）为设计工程师带来了许多好处。
虽然提供了许多巧妙、有用并且吸引人的电路。
往往都是这样，由于仓促地组装电路而会忽视了一些非常基本的问题，从而导致电路不能实现预期功能——或者可能根本不工作。
本文将讨论一些最常见的应用问题，并给出实用的解决方案。
AC 耦合时缺少DC 偏置电流回路最常遇到的一个应用问题是在交流（AC ）耦合运算放大器或仪表放大器电路中没有提供偏置电流的直流（DC ）回路。
在图1中，一只电容器与运算放大器的同相输入端串联以实现AC 耦合，这是一种隔离输入电压（V IN ）的DC 分量的简单方法。
这在高增益应用中尤其有用，在那些应用中哪怕运算放大器输入端很小的直流电压都会限制动态范围，甚至导致输出饱和。
然而，在高阻抗输入端加电容耦合，而不为同相输入端的电流提供DC 通路，会出现问题。
V OUT图1. 错误的运算放大器AC 耦合输入实际上，输入偏置电流会流入耦合的电容器，并为它充电，直到超过放大器输入电路的共模电压的额定值或使输出达到极限。
根据输入偏置电流的极性，电容器会充电到电源的正电压或负电压。
放大器的闭环DC 增益放大偏置电压。
这个过程可能会需要很长时间。
例如，一只场效应管（FET ）输入放大器，当1 pA 的偏置电流与一个0.1 μF 电容器耦合时，其充电速率I/C 为10–12/10–7=10 μV/s ，或每分钟600 μV 。
如果增益为100，那么输出漂移为每分钟0.06 V 。
因此，一般实验室测试（使用AC 耦合示波器）无法检测到这个问题，而电路在数小时之后才会出现问题。
显然，完全避免这个问题非常重要。
V OUT图2. 正确的双电源供电运算放大器AC 耦合输入方法图2示出了对这常见问题的一种简单的解决方案。
数字示波器使用常识
相比较，直到被测信号满足这些条件时才启动扫描，从而使得扫描的频率与被测 信号相同或存在整数倍的关系的技术，我们就称为“触发”，而这些条件我们称 其为“触发条件”。 触发方式有自动触发、普通触发、单次触发等。 触发模式的形式很多，最常用最基本的就是边沿触发，另外还有脉宽触发、斜率 触发、视频触发和交替触发，在数字信号中还有码型触发和持续时间触发等。 什么是示波器的捕获率 答案： 示波器的捕获率是指示波器单位时间内捕获的波形数，常用 波形每秒（wfms/s） 作为单位（waveforms/s 的缩写）。 输出阻抗在高阻和 50 欧切换的时候，为什么输出没有变化？ 答案： 这是由于信号源的物理输出阻抗固定为 50 欧，输出阻抗的条件只是通过软件调 节信号源输出值的大小。 首先，切换输出阻抗的时候，信号的幅值设置会有随之改变，如：1KHz、2Vpp 的方波，输出阻抗为高阻，这时我们切换到 50 欧，此时我们再去看设置，已经 变成了 1KHz、1Vpp 的方波。但是我们还是设置示波器输入阻抗为高阻去观察这 个信号，那么测量所得的结果仍是 1KHz、2Vpp 的方波，这是因为示波器的输入 阻抗与信号源的输出阻抗不匹配造成的。这时我们需要去调整示波器的输入阻抗 为 50 欧，这样测得的结果才是正确的，为 1KHz、1Vpp 的方波。 外触发作用是什么？ 答案： 外触发信源可用于在两个通道上采集数据的同时在第三个通道上触发。例如，可 利用外部时钟或来自待测电路的信号作为触发信源。 什么是示波器的带宽 答案： 带宽是表征示波器观测信号频率范围的物理量，常用单位 MHz/GHz 来表示。通常 认为示波器测量信号的幅度下降为信号真实幅度的 70.7%（-3dB）所对应的频率 点就是示波器的带宽。这里的信号通常以正弦波为参考，其只有一次谐波。 示波器的带宽不足会导致波形幅度衰减和波形失真。 示波器所需带宽=被测信号的最高频率成分 X5 采样率不足对测试测量有什么影响？ 答案： 一、被测波形发生混淆； 二、造成波形的漏失 三、影响对高频信号的幅度和边沿测试 什么是示波器的实时采样率 答案： 实时采样率对应于实时采样。 实时采样率是表征示波器采样能力的物理量指单位时间（1s）内示波器所采集 的点数（sample，简写为 Sa），通常用 MSa/s 或 GSa/s 来表示。 什么是浮地测试？如何进行浮地测试？ 答案： 浮地信号即信号系统的任何一点都与参考点没有电联系，而参考点通常为大地，
RC电路的应用
RC电路的应用RC电路在模拟电路、脉冲数字电路中得到广泛的应用，由于电路的形式以及信号源和R，C元件参数的不同，因而组成了RC电路的各种应用形式：微分电路、积分电路、耦合电路、滤波电路及脉冲分压器。
关键词：RC电路。
微分、积分电路。
耦合电路。
在模拟及脉冲数字电路中，常常用到由电阻R和电容C组成的RC电路，在些电路中，电阻R和电容C的取值不同、输入和输出关系以及处理的波形之间的关系，产生了RC电路的不同应用，下面分别谈谈微分电路、积分电路、耦合电路、脉冲分压器以及滤波电路。
1. RC微分电路 如图1所示，电阻R和电容C串联后接入输入信号V I，由电阻R输出信号V ，当RC 数值与输入方波宽度t W之间满足：R C<<t W，这种电路就称为微分电路。
O在 R两端（输出端）得到正、负相间的尖脉冲，而且发生在方波的上升沿和下降沿，如图2 所示。
在t=t1时，V I由0→V m，因电容上电压不能突变（来不及充电，相当于短路，V C＝0），输入电压V I全降在电阻R上，即V O＝V R＝V I＝V m 。
随后（t>t1），电容C的电压按指数规律快速充电上升，输出电压随之按指数规律下降（因V O ＝V I－V C＝V m－V C），经过大约3τ（τ＝R × C）时，VCVm，VO0，τ（RC）的值愈小，此过程愈快，输出正脉冲愈窄。
t=t2时，V I由V m→0,相当于输入端被短路，电容原先充有左正右负的电压V m 开始按指数规律经电阻R放电，刚开始，电容C来不及放电，他的左端（正电）接地，所以V O＝－V m，之后V O随电容的放电也按指数规律减小，同样经过大约3τ后，放电完毕，输出一个负脉冲。
只要脉冲宽度t W>（5~10）τ，在t W时间内，电容C已完成充电或放电（约需3 τ），输出端就能输出正负尖脉冲，才能成为微分电路，因而电路的充放电时间常数τ必须满足：τ＜（1/5~1/10）t W，这是微分电路的必要条件。
Ch1_基本知识(2)
高速数字系统设计2005年2月28日第一章基本知识1-1 信号与信号完整性（Signal Integrity）1-2 频率与时间1-3 时间与距离1-4 -3dB频率与上升时间1-5 集总系统与分布系统1-6 四种电抗1-7 高速数字系统中的电阻、电容和电感元件中国科大快电子学安琪21-2 频率与时间电路元件的参数是对频率敏感的，在不同的频率范围内会表现出来不同的特性。
任何一种电参数，其数值仅在一定的频率范围内有效。
某参数f中国科大快电子学安琪3几种无源元件的阻抗中国科大快电子学安琪4中国科大快电子学安琪5考虑两个极端情况：12101. 一个频率为的正弦波波形变化一个周期需要3万年。
若输入到TTL 电路，其输出电压每天变化不到1µV 。
任何一个包含这样低频率的半导体器件的试验都会以失败而告终。
在这样长的时间尺度来看，集成电路只是一小块氧化硅。
2. 一个频率为的正弦波信号周期为1ps ，数字电路根本无法响应这个频率的信号。
一些电路参数发生变化。
如地线的电阻由于趋肤效应由0.01Ω（1KHz ）变为1Ω，并且还获得50Ω的感应电抗。
1210−到底多高的频率会影响到高速数字电路的设计呢？中国科大快电子学安琪6中国科大快电子学安琪7膝频率（F Knee ）D Q /QCP F clock Random “1”or “0”时钟信号的上升、下降时间为时钟周期的1%。
D 触发器输出数字信号的特征与输入时钟类似。
一个实验中国科大快电子学安琪8频谱分析从频率F clcok 到频率F knee ，整个输出功率密度谱呈-20dB/decade 的斜率下降。
在F knee 处附近，谱密度曲线开始快速下降。
拐点频率F knee 的功率谱密度比正常下降曲线低6.8dB 。
输出信号的能量主要集中在低于拐点频率F knee 的频率范围内。
将膝频率F knee 频看作为数字信号的频率成分上限。
D Q /QCP F clock Random “1”or “0”谱分析中国科大快电子学安琪9膝频率与上升时间任何电路若对膝频率F Knee 及其以下频率有平坦的响应曲线的话，那么信号通过此电路不会失真。
运算放大器知识经典问答
运算放大器知识经典问答1.什么是开环电压增益？开环电压增益是指当放大器输入输出开路时既开环，放大器输出端的电压变化与输入端的电压变化之比。
2.什么是共模抑制比？共模抑制比是指放大器对差分电压信号放大倍数与共模电压信号放大倍数之比，单位为分贝（dB）。
3. 什么是输入电流噪声(in)？输入电流噪声（Input Current Noise (in )）：是和无噪声放大器的输入并联应用的等效电流噪声。
4. 电压反馈放大器和电流反馈放大器之间有什么区别？两种运放的内部电路是不同的，所以对于一个已给的配置，两种类型运放是没有必要去互换的。
电压反馈的运放受制于内部设计，只有非常低的输入偏流，但内部没有限.制差分输入电压，仅仅当外部的反馈需要时才会做出限制。
相反，对于电流反馈放大器，其差分输入电压受制于内部设计，但并没有限制它的输入偏流为低，所以仅仅当外部反馈需要时才会限制。
尽管，大多数高校仍没有授关于电流反馈放大器的基础知识，但使用电流反馈放大器有许多优点，尤其在高速的应用中请看下面的应用笔记:/an/OA/OA-30.pdf OA-30,电流电压反馈放大器的比较/an/OA/OA-07.pdf OA-07,电流反馈放大器应用电路指导/an/OA/OA-13.pdf OA-13,电流闭环反馈增益分析和性能提高/an/OA/OA-15.pdf OA-15, 在运用宽带电流反馈放大器时，频繁失真/an/OA/OA-20.pdf OA-20, 电流反馈误判断/appinfo/webench/放大器放大器WEBENCH 支持电流模式和电压模式的放大器类型。
5. 开环和闭环之间有什么差别？“开环增益”实际上是没有反馈的运放的“内部”增益，通常取1,000 到10，000，000之间的任意值。
请看数据手册中的“开环增益”图；“闭环增益”是整个电路的增益，带有由用户选择适当的反馈电阻值选择的反馈，比如“增益为+10”“或"增益为-2 ”。
分压电路的频率响应曲线
分压电路的频率响应曲线分压电路是电路中常见的一种电路形式，广泛应用于各种电子设备中。
它是通过合理设计电阻网络，将输入电压按照一定比例分到输出端的一种电路。
在研究分压电路的性能指标时，我们经常关注其频率响应特性。
频率响应曲线是描述电路在不同频率下的传递特性的一种图形展示方式，也是评估电路性能的重要指标之一。
通过该曲线，我们可以直观地了解电路在不同频率下的增益衰减情况，帮助我们优化电路设计，满足实际应用需求。
在分压电路中，频率响应曲线通常表示电压分压比与频率之间的关系。
频率响应曲线的横轴表示频率，单位一般是赫兹（Hz），纵轴表示电压分压比，单位可以是分贝（dB）或者百分比（%）。
根据不同的电路设计和分压比例，频率响应曲线可能呈现不同的形状，如低通、高通、带通等形式。
在低频情况下，频率响应曲线一般呈现为平坦水平线，即电压分压比基本不随频率变化而变化。
这是因为在低频条件下，理想分压电路中的电阻并没有显著的阻抗变化，所以电压分压比基本保持不变。
这种情况常见于直流电源的电压分压设计。
然而，在高频情况下，频率响应曲线一般会呈现出非常规的形状。
这是因为在高频条件下，电路中的电阻、电感和电容等元件的阻抗会发生变化，从而影响电压分压比。
一般来说，电感元件的阻抗随着频率增加而增大，而电容元件的阻抗随着频率增加而减小。
对于带通分压电路，频率响应曲线会呈现出一定的波动。
这是因为在带通范围内，电路中的电阻、电感和电容等元件起到一定的滤波作用，使得特定频率的信号被增强或者衰减。
这种特性在一些无线通信系统的信号处理中非常重要。
因此，在设计分压电路时，为了满足实际需求，需要根据具体的应用场景选择合适的电阻、电感和电容等元件，以及合适的电路结构。
通过分析频率响应曲线的形状和特性，可以帮助我们优化电路设计，提高电路的性能和稳定性。
总之，频率响应曲线是评估分压电路性能的重要工具，它生动地展示了电压分压比与频率之间的关系。
通过了解和分析频率响应曲线，我们可以根据实际需求选择合适的元件和电路结构，优化电路设计，提高电路的性能和可靠性。
静态衰减时间表
静态衰减时间表
静态衰减时间是指一种电子元器件或器材的信号响应特性。
在信号的输入停止后，信号被逐渐降低的时间被称为静态衰减时间。
它是一个非常关键的电路指标，尤其在射频和通信系统中，因为它和信号带宽、信噪比、接收灵敏度等因素有着密切的关系。
接下来，我们就具体地了解一下静态衰减时间。
一、静态衰减时间的定义
静态衰减时间是指在信号输入停止之后，信号幅度从其输入大小下降到其幅度噪声电平下的时间。
静态衰减时间越小，元器件或器材响应速度越快。
二、静态衰减时间的影响因素
1.元器件或器材的带宽：以信号下降3dB的频率称为元器件或器材的带宽。
带宽越高，静态衰减时间越短。
2.元器件或器材的放大程度：放大程度越大，静态衰减时间越长。
3.元器件或器材内部的负载：负载越小，静态衰减时间越短。
三、常用的静态衰减时间表
在通信系统中，常见的元器件或器材的静态衰减时间可以划分为以下三级：
1.一级：1微秒以内的元器件或器材，如微带线、耦合器、功分器等。
2.二级：1到10微秒之间的元器件或器材，如放大器、滤波器等。
3.三级：10微秒以上的元器件或器材，如数字信号处理器、微处理器等。
四、结语
静态衰减时间是一个非常重要的电路指标，在射频和通信系统的设计中占有重要地位。
了解静态衰减时间的定义和影响因素，并根据不同的需求选择合适的元器件或器材，可以提高整个系统的性能，使其更加稳定和可靠。
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第17卷第7期强激光与粒子束V o l.17,N o.7 2005年7月H I G H P OW E R L A S E R A N D P A R T I C L E B E AM S J u l.,2005文章编号:1001-4322(2005)07-1065-05电阻分压器-3d B频率与上升时间的关系*曾创(电子科技大学光电信息学院,四川成都610054)摘要:研究了无电感补偿和有电感补偿的一级和两级电阻分压器的幅频特性-3d B频率与阶跃响应10%～90%上升时间的关系。
无电感补偿一级分压器的-3d B频率与阶跃响应上升时间之积为常数0.350;对无电感补偿两级分压器,该乘积在0.349附近很小范围内变动;对电感补偿一级分压器,该乘积由过冲决定,当过冲在0～10%范围内变化时,该乘积在0.35～0.29之间线性变化;对电感补偿两级分压器,该乘积随过冲和分压器参数变化,在不大于10%的确定过冲下,变化范围约为±10%;当两级分压器第一级的时间常数远大于第二级的时间常数时,可能难以在第二级进行有效的电感补偿。
关键词:电阻分压器;幅频特性;-3d B频率;上升时间中图分类号:TM83文献标识码:A电阻分压器是常用的高电压脉冲测量探头[1～6]。
在分压器的设计、分析和使用中,经常需要知道它的特征频率(通常用幅频特性的-3d B频率表示)与阶跃响应上升时间(通常用相对于稳定值的10%～90%响应上升时间表示)的关系。
当测量上升很快的脉冲时,往往需要进行电感补偿,以得到较好的分压器响应特性。
文献[7]对部分电路系统的幅频特性-3d B频率与10%～90%阶跃响应上升时间的关系进行了报道,并给出其乘积(近似等于0.45);在宽带示波器技术中取这一乘积近似等于0.35[8,9];但对于电阻分压器尤其是电感补偿电阻分压器这一关系如何尚需深入研究。
本文分析计算了无电感补偿和有电感补偿的一级和两级电阻分压器的幅频特性-3d B频率与10%～90%阶跃响应上升时间的关系,给出了不同情况下二者乘积的近似值,并且讨论了电阻分压器能够获得有效电感补偿的条件。
1电阻分压器的等效电路电阻分压器通常有一级和两级构型,其集总参数等效电路分别见图1和图2[4～6],其中C*为一级分压器等效对地分布电容,C*1和C*2分别为两级分压器第一级和第二级的等效对地分布电容。
当采用电感补偿时,一级和两级电阻分压器的等效电路分别见图3和图4(对于第一级采用电解质溶液电阻的两级分压器,补偿电感通常只能置于第二级)[4～6]。
以下将针对这4种分压器的等效电路进行幅频特性-3d B频率与10%～90%阶跃响应上升时间关系的分析计算。
F i g.1E q u i v a l e n t c i r c u i t f o r o n e-s t a g e r e s i s t i v e d i v i d e r图1一级电阻分压器等效电路F i g.2E q u i v a l e n t c i r c u i t f o r t w o-s t a g e r e s i s t i v e d i v i d e r图2两级电阻分压器等效电路F i g.3E q u i v a l e n t c i r c u i t f o r o n e-s t a g e r e s i s t i v ed i v i de rw i t h i n d u c t a n c e c o m p e n s a t i o n图3电感补偿一级电阻分压器等效电路F i g.4E q u i v a l e n t c i r c u i t f o r t w o-s t a g e r e s i s t i v ed i v i de rw i t h i n d u c t a n c e c o m p e n s a t i o n图4电感补偿两级电阻分压器等效电路*收稿日期:2005-02-23;修订日期:2005-06-16基金项目:电子科技大学学生创新研究课题作者简介:曾创(1984-),男,本科生,光电工程与光通信专业;E-m a i l:z c h126e b o x@126.c o m。
2 分压器-3d B 频率与10%!90%响应上升时间的关系2.1 无补偿一级电阻分压器对于图1所示的无补偿一级电阻分压器等效电路,利用基尔霍夫定律及电容器的伏安特性可得分压器对单位阶跃输入的响应V o (t)满足下列微分方程d V o dt +1τV o =1R 1C *V o (0)=<==0(1)式中:t 为时间;τ=R 1R 2R 1+R 2C *≈R 2C *。
由此可以解出单位阶跃响应V o (t)=R 2R 1+R 2(1-e -t /τ)(2)令V ∞=l i m t ’∞V o (t )=R 2/(R 1+R 2)及V o (t 0.1)=0.1V ∞,V o (t 0.9)=0.9V ∞,再由式(2)可推得10%～90%阶跃响应上升时间t r =t 0.9-t 0.1=τl n 9(3) 利用方程(1)或采用符号法可以求得图1电路的幅频特性A (ω)=R 2R 1+R 211+(ωτ)(2(4)式中:ω=2πf 为角频率,f 为频率。
由式(4)可知A (ω)的最大值为A (0)=R 2/(R 1+R 2)。
令A (ωc )=A (0)/(2,由式(4)得到ωc =1/τ,于是幅频特性-3d B 频率f c =1/2πτ(5)由式(3)及式(5)得到f c t r =ln 9/2π=0.350(6)式(6)表明:一级无补偿电阻分压器严格满足f c t r 为常数。
2.2 无补偿两级电阻分压器图2的无补偿两级电阻分压器对单位阶跃输入的响应V o (t )满足二阶线性常系数微分方程,该微分方程的特征方程有两个不相等的负实数根,故无法给出10%～90%阶跃响应上升时间的显式表达式;同时,求解图2电路的幅频特性-3d B 频率的一般表达式也很繁琐;为了得出有实用价值的结果,以下采用数值计算方法寻找f c t r 的近似关系。
计算过程是:首先在很宽的分压比、电阻和分布电容范围内排列出若干组分压器参数,然后分别用P s p i c e 电路模拟软件和M a t l a b 数学软件数值计算得到分压器10%～90%阶跃响应上升时间和幅频特性的-3d B 频率,最后列表分析所得f c t r 值的规律性。
为了说明数值计算结果的不确定度,对前述无补偿一级电阻分压器按相同方法进行数值计算以作比较,f c t r 的值按舍入法取到小数点后第3位,所得f c t r 值为表1 一级电阻分压器f c t r 值的计算结果T a b l e 1 C o m p u t e d f c t r f o r o n e -s t a ge r e s i s t i v e d i v i d e r R 1/k ΩR 2/ΩC */n F f c t r (L =0)fc t r (L /n H )o v e r s h o o t 5%fc t r (L /n H )o v e r s h o o t 10%1011.00.3500.323(0.461)0.292(0.571)1015.00.3500.323(2.31)0.292(2.86)10150.00.3500.323(23.1)0.292(28.6)10100.10.3490.323(4.63)0.292(5.73)10100.50.3500.323(23.2)0.292(28.7)10105.00.3500.323(232)0.292(286)111.00.3500.323(0.463)0.292(0.573)1110.00.3500.323(4.64)0.292(5.74)1150.00.3500.323(23.1)0.292(28.6)1100.10.3500.323(4.59)0.292(5.70)1101.00.3490.323(46.1)0.292(57.2)11010.00.3490.323(461)0.292(572)6601强激光与粒子束第17卷0.349～0.350,见表1第4列。
表2第7列为无补偿两级电阻分压器f c t r 值的数值计算结果。
对所列分压器参数,f c t r 的取值范围是0.349±0.005(±1.5%)。
表2 两级电阻分压器f c t r 值的计算结果T a b l e 2 C o m p u t e d f c t r f o r t w o -s t a ge r e s i s t i v e d i v i d e r R 1/k ΩR 2/ΩC *1/n F R 3/k ΩR 4/ΩC *2/n Ff c t r (L =0)fc t r (L /n H )o v e r s h o o t 5%fc t r (L /n H )o v e r s h o o t 10%110.5111.000.3470.341(0.518)0.320(0.640)1150.0111.000.353--110.51150.000.3540.323(23.05)0.292(28.60)1150.01150.000.3480.351(34.75)0.334(41.80)110.55500.010.3450.352(17.28)0.337(20.80)1150.05500.010.350--110.55501.000.3460.323(1149)0.292(1426)1150.05501.000.3490.351(1742)0.334(2095)110.51500.010.3470.352(17.57)0.336(21.20)1150.01500.010.349--110.51501.000.3490.322(1143)0.291(1424)1150.01501.000.3460.351(1770)0.334(2131)1100.5111.000.3490.378(2.694)0.346(2.938)11050.0111.000.348--1100.51150.000.3500.324(23.13)0.294(28.67)11050.01150.000.352--1100.55500.010.352--11050.05500.010.346--1100.55501.000.3500.324(1152)0.294(1430)11050.05501.000.352--1100.51500.010.350--11050.01500.010.3500.320(25405)0.289(26909)1100.51501.000.3500.324(1146)0.294(1429)11050.01501.000.350--2.3 电感补偿一级电阻分压器电感补偿可以改善电阻分压器的频率响应特性[4～6],使分压器阶跃响应的上升时间减小,当允许小的波头过冲时补偿效果更好(但须满足条件:在幅频特性-3d B 频率范围内分压器的相频特性近似为线性)。