用Picoammeter測(cè)量能有多快？
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雖不及古時(shí)“千里江陵一日還”“輕舟已過(guò)萬(wàn)山”的境界，也沒(méi)有“急湍甚箭，猛浪若奔”氣魄，也不像刮風(fēng)和閃電那樣迅速的風(fēng)馳電掣，但敏感型儀表產(chǎn)品對(duì)模擬輸出測(cè)量速度要求越來(lái)越高。
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/201702/338548.htm許多敏感的儀表產(chǎn)品，例如皮安表或靜電計(jì)，都提供了能夠用數(shù)據(jù)采集板卡或數(shù)字化范圍來(lái)監(jiān)控的模擬輸出，以最大化測(cè)量速度。這些來(lái)自儀表的模擬輸出信號(hào)的上升時(shí)間的規(guī)格表明，比起儀表前面板或IEEE-488、RS-232總線，這些模擬輸出信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)快得多的測(cè)量。
下面比較一下吉時(shí)利428型號(hào)電流放大器和型號(hào)6485、6487皮安表的響應(yīng)時(shí)間。
方法
如果一個(gè)電容器和一個(gè)三角波串聯(lián)，產(chǎn)生的電流會(huì)是一個(gè)方波。這一技術(shù)被用來(lái)向被評(píng)估的儀表發(fā)送一個(gè)方波：6487，6485和428. 一個(gè)軸向電容(50pf)被放在一個(gè)屏蔽的BNC接頭盒里(例如Pomona型號(hào)3231)。一個(gè)來(lái)自函數(shù)發(fā)生器的10赫茲的三角波通過(guò)電容器被送入儀表的輸入。從BNC到三同軸適配器被用來(lái)為所有連接最大化三同軸電纜的使用。一塊KPCMCIA-16AIAO-C卡被用來(lái)為來(lái)自儀表的模擬輸出信號(hào)采樣，也包括進(jìn)入電容器的三角波。這樣可以比較相對(duì)于施加激勵(lì)的輸出的響應(yīng)時(shí)間。每信道采樣率是50赫茲，對(duì)于KPCMCIA數(shù)據(jù)采集卡，增益取為1。
結(jié)果
下面是來(lái)自型號(hào)6487皮安表的數(shù)據(jù)。皮安表的范圍是2nA，抑制選項(xiàng)關(guān)閉。紅色的曲線是輸入電容器的三角波(坐標(biāo)為電壓)。黑色曲線是6487的模擬輸出(坐標(biāo)是電流)，在三角波的每一個(gè)拐點(diǎn)處，模擬輸出都改變了極性。這張圖展示了6487的響應(yīng)時(shí)間。
下面是來(lái)自型號(hào)428電流放大器的數(shù)據(jù)。同樣的10赫茲三角波通過(guò)一個(gè)50pf的電容器被送入428的輸入。使用1E9的增益。響應(yīng)時(shí)間過(guò)濾器關(guān)閉。在這一環(huán)境下，可以得到顯著改善的響應(yīng)時(shí)間。然而，在曲線的平坦部分出現(xiàn)了明顯的噪聲。這些噪聲的周期和60赫茲噪聲是一致的。函數(shù)發(fā)生器非常有可能從它的內(nèi)部電源發(fā)出一個(gè)錯(cuò)誤的信號(hào)。428更快的響應(yīng)時(shí)間允許這一信號(hào)在模擬輸出中被看到，而6485或6487較慢的響應(yīng)則可以將這一部分過(guò)濾掉。這似乎一個(gè)典型的在速度和穩(wěn)定性之間的權(quán)衡。
然而，428有一些非常靈活的過(guò)濾選項(xiàng)，如下圖所示。這這種情況下，使用的信號(hào)不變，但開(kāi)啟了可編程上升時(shí)間過(guò)濾器功能，使用了1ms的上升時(shí)間?？梢钥吹剑肼暠灰种屏?，但代價(jià)是犧牲了響應(yīng)時(shí)間。即使這樣，這些數(shù)據(jù)清楚的表明，當(dāng)測(cè)量快速改變信號(hào)是優(yōu)先目標(biāo)時(shí)，428電流放大器具有最出色的響應(yīng)時(shí)間。 與使用儀表的前面板或通過(guò)總線進(jìn)行測(cè)量相比，監(jiān)測(cè)一個(gè)具有高速數(shù)字轉(zhuǎn)換器的皮安表的模擬輸出，能夠得到更快的響應(yīng)信號(hào)。然而響應(yīng)時(shí)間的上限仍然存在，必須得到考慮。當(dāng)待測(cè)信號(hào)的變化率很快時(shí)，型號(hào)428電流放大器能提供最好的響應(yīng)時(shí)間性能。
評(píng)論