阻抗的关系如何影响测试结果
您知道吗？ICP®信号适调仪的输出阻抗和显示设备的输入阻抗可以影响您的频率和幅值测量。这个技术文章将为您解释说明缓冲型和非缓冲型信号适调仪的定义和它们的输出差异。...
您知道吗？ICP®信号适调仪的输出阻抗和显示设备的输入阻抗可以影响您的频率和幅值测量。这个技术文章将为您解释说明缓冲型和非缓冲型信号适调仪的定义和它们的输出差异。
在
交流AC电路中，阻抗为阻碍电流通过的所有物理量。阻抗的测量在大多数电子系统中有重要的作用。包含ICP®信号适调仪的测量链也不例外。ICP®信号适调仪的输出阻抗和显示设备中的输入阻抗之间的关系在测量链中起到关键作用。这些阻抗值可以影响频率和幅值的测量结果。
ICP®信号适调仪有两种不同的输出类型：
1. 非缓冲的输出：适调仪的输出阻抗由串联电容和分流电阻决定。这个电阻和显示设备的输入阻抗组成一个并联电路。（如图1所示）
C1 =信号适调仪的输出耦合电容
R1(图1中) =决定信号适调仪输出阻抗的输出电阻
R1(图2中) =信号适调仪的输出电阻
R2=显示设备的输入阻抗
U1=运算放大器[缓冲器]
不同的数据采集系统的输入阻抗有所不同。高阻抗输入，大于1MΩ就不需要考虑适调仪的类型，不论是缓冲型的还是非缓冲型的。低阻抗输入，大约50Ω，就需要考虑适调仪的输出类型和各自受到的负面影响。对于非缓冲的输出，放电时间常数将变短，从而影响系统的低频响应。对于缓冲输出，信号幅值将会减小。下面为具体的例子和方程。
非缓冲输出
方程１：计算放电时间常数（DTC）T=R×C（方程1）
这里：T代表放电时间常数，单位为秒R代表阻抗，单位为欧姆
C代表电容，单位为法拉
C为信号适调仪输出耦合电容的电容值。R不是信号适调仪的输出阻抗。信号适调仪的输出阻抗和显示设备的输入阻抗是并联关系（如图1）。这使得R为这部分电路的总并联阻抗。总R值取决于信号适调仪的阻抗和显示设备的阻抗。这一点至关重要，因为在DTC的方程中的R的值为系统的阻抗。总并联阻抗由方程2计算得出。
R2代表显示设备的输入阻抗
RTotal代表总并联阻抗
下面示例1和2说明了当使用非缓冲ICP®信号适调仪时，显示设备的输入阻抗是如何影响总并联电路的阻抗。这个例子基于元件值类似于非缓冲PCB®信号适调仪482C05。
型号482C05的技术规格表中列出了在1MΩ负载下放电时间常数大于5秒。示例1证实了显示设备输入阻抗为1MΩ可以维持信号适调仪的放电时间常数。示例2表明低输入阻抗[50Ω]的显示设备将极大的降低放电时间常数，从而不能满足所规定的指标。
放电时间常数确定了系统的低频响应。信号适调仪和显示设备的R-C网络是个高通滤波器，会衰减低频信号。图3是一个典型的低频率和相位响应图。理论的上限截止频率(F0)将移动到更低或更高的频率，这取决于放电时间常数的大小。图4是一个低频率响应表,包括一些典型的DTC值及其对应的频率幅值点。方程3,4和5表明了放电时间常数DTC和频率的关系。
缓冲输出
ICP®信号适调仪上的缓冲输出保持放电时间常数和低频响应，无论显示设备的输入阻抗大小。运算放大器放置在信号适调仪输出电阻的后面（如图2中的放大器U1）。这个放大器作为缓冲区并隔离来自显示设备输入阻抗的输出电阻。决定适调仪输出阻抗的电阻与显示设备的输入阻抗不再并行。放大器的放置使显示设备的输入阻抗对信号适调仪的放电时间常数DTC或低频响应的影响成为无效。信号适调仪的DTC等式方程与方程1一样，但是R是不再受显示设备影响的系统阻抗。R的大小取决于被放大器隔离的信号适调仪内置的其他电阻值。
ICP®信号适调仪上的缓冲输出不会消除所有与低阻抗输入显示设备有关的信号传输问题，低阻抗输入仍将通过减少电压幅值影响测量信号。一个PCB®缓冲型信号适调仪的输出阻抗通常为50Ω或更低（远低于非缓冲适调仪）。这就产生了由于阻抗和电压值构成的电压传递方程的问题。方程6表明了这个关系。
R1代表信号适调仪的输出阻抗
R2代表显示设备的输入阻抗
示例3展示了当显示设备的阻抗为1MΩ时候的良好信号传输。示例4显示了低阻抗输入如何将5V信号减小到2.5V。低阻抗输入降低测量信号并且导致不准确的测量结果。推荐高阻抗1MΩ为最佳信号传输因为它将确保信号幅值不减小。
当选择显示设备的输入阻抗为高阻抗时，在大多数应用中信号传输将为最佳。无论是缓冲和非缓冲输出的ICP®信号适调仪，都推荐显示设备的输入阻抗为高阻抗。由于长放电时间常数将保持，因此会避免系统的频率响应降低。测量信号的幅值将保持在正确的水平。重要的是理解显示设备的输入阻抗是如何影响最终测试结果。显示设备的输入阻抗需要在测试前经常复查。这个最佳做法,将有助于防止错误数据,确保准确的测量结果。
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