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電容高頻響應試驗測試

作者:佚名   來源:劉溫電   點擊數:  更新時間:2013年11月23日   【字體:

試驗3

 

目的:測試電容,接入不同的頻率方波,都會變成什么樣子。
設備:電阻,面包板,STM32F103VE 試驗板 , 示波器。
方法:將103,104,1u,10u電容,分別以不同形式接入頻率為1K,10K,1M,10M,的方波,觀察其波形和區別。
電路圖:各種接發詳見下文。
編譯環境:iar
 
程序方面:和測試一相同.
 
電路方面

 

首先是用了一個22P的電容測試,在1HZ的頻率下,結果為0V,波形也是一條直線。

 

 

這是100hz的情況,貌似有一些細微的變化

 

 

 

這是放大以后的波形,這是不是就是傳說中的毛刺,是不是電容漏電的原因?

 

 

這是把頻率加到1KHZ時的樣子,基本上就變成有規律的波紋了。

 

 

 

 

這是把頻率加到100khz時的樣子,第一副圖是把時基調到500ms,而第二副則把時基調到5us,其他的也有這個狀況,有的時候,時基不同,高的時基下也可以顯示出一種波形,低時基下也可以顯示出一種波形,很奇妙。

 

 

1Mhz下的波形

 

 

 10Mhz下的波形

 

 

10Mhz 50P的波形,好像比22P的更糾結一些。

 

 

這是1hz下103電容的波形,上面的是測試波形,下面的是正常波形,可以看出,跳變沿和下跳變沿的時候,會發生一個電壓的變化,而且是以地為基準的。

 

 

這是100hz時103的變化,也是以0V為基準變化的,是不是從這點來說,方波,也屬于交流。

 

 

1k時候的波形,基本上相近了

 

 

100k時候的波形,已經一樣了,則應該就可以說明電容的通交隔直的特性了吧。

 

 

這是10MHZ時的波形,一模一樣地。

 

 

這是104電容,1hz頻率時的波形,試分析一下,開始的時候,電容的a端,也就是與管角相連的那端為0電平,b端,也就是測量端,也為低電平,然后突然,a端有一個高電平,由于電容內部沒有存儲電荷,所以b端和a端為等電位,b端也被拉高了,隨著時間的推移,電容開始充電,電位開始下降,直到電容充滿電,電位變成0,但有個問題,1、按理說,示波器的測試端應該屬于斷路,那么這樣的話,他不形成回路,既然沒有回路的話,那么電荷是從哪里來的呢?如果這個問題可以解釋清楚的話,那么按照這個邏輯往下推的話,當下降沿來臨時,a端電位變成了低電平,電荷隨著a端就釋放掉了,所以電壓變成了負的,隨著時間的推移,電荷慢慢的釋放掉了,a端和b端又變成了等電位,所以就成了下降沿對應的波形了。那么這里還是有個問題,當a端為0V的時候,那么b端為啥就變成正的了呢?那么就還回到了第一個問題,b端斷路的狀態,如果能解釋清楚這個問題,那么第二個問題,就好辦了。查資料中。。。

 

 

100HZ 下,104的樣子,這個和上面的應該是一個道理,區別是,由于頻率變了,周期就變了,所以,還沒等電容存慢電荷,就進入跳變沿了,這時電容又開始根據上升或下降沿,放電或充電了,但有個問題,可以從數據中看出電壓似乎便小了,最大電壓只有1.76V了,也就是說壓差縮小了,可以看1hz的,壓差應該有6v 左右,而這個,就變成了4V左右了,具體啥原因,我也解釋不清。

 但從這個波形可以看出,頻率越高,電容越大,還原波形就越好,

 

 

這是1khz頻率的104電容

 

 

 這時10Mhz的104電容,基本上可以說還原了原來的波形。

 

 

這個是1hz頻率的105電容,至于為啥是斜的,我覺得應該是圓的,就像1hz的104電容一樣,不是圓的也應該是尖尖的,可能是因為電容太大的緣故。

 

 

100u電解電容在1hz的情況下的波形

 

 

 

100u電容在100hz下的波形

 

 

100u在10M下的波形,可以看到幅度一樣,y軸的位置不一樣。

 

搜了一下baidu,http://zhidao.baidu.com/question/44610205.html

看到了這個回答

問:將電容器一端接電源,另一端斷開,會充電嗎??

 

答:

交流電就會充放電(這個很顯然):交流電斷路的時候,如果電路阻抗平衡,電路中電場形成駐波,駐波的能流密度是0,就沒了電流。 但是阻抗不平衡,如樓主的問題中的情況, 就會有能流,電容或電感中的能量會以電磁波的形式耗散。 其實天線就是一端斷路的交流電路,并需要阻抗匹配讓能量以最大的效率以電磁波發射。其實有好多交流電路,零線懸空還是能正常工作的。(高壓最好不要)直流電的話絕對穩壓就不會(但是極板還是有電荷的), 但是一般的直流電一定有紋波,電容還是會以微弱的電流充放電。。
這個回答應該就是問題
下面是另一種電路

 

 

這種也是我最想了解的,因為這種電路經常用在電源濾波,和信號濾波的電路中。

對于這種電路,我是這么分析的,首先,信號為低電平,這時,電容的正極與負極是等電位的,這時候,沒有電流也沒有電壓,然后信號由低變為高,電容兩端存在壓差,所以電容開始充電,這個時候,電壓是逐漸從第到高,然后等到信號由高變到低的時候,由于電容正端帶正電,電容開始放電,雖然這個時候,信號變成低電平了,但測試點不會馬上變成低電平,因為電容里還有電壓,隨著電容的放電,電壓逐漸下降,電壓波形會從高電平漸漸的走向低電平,不會像方波一樣,一下子變成低電平。這時,如果信號在電容未放完電的情況下,又從低電平變到高電平時,這時,電容又會被重新充電,如果電容足夠大的情況下,這種類似波紋的電壓,就會在測試端被忽略,就像備用電池一樣,電源沒電了,電池可以繼續用,如果電源在電池為用完的時候恢復電力,這樣就可以讓電腦持續工作,而不受到影響。這就是濾波。

如果用于濾波的話,根據不同的頻率挑選不同的電容,頻率越高,電容越小,濾波效果越好。頻率低的,可以選用大一點的電容。一般的情況是103 104 474電容,如果是電源用103,如果是按鍵,我用的一般是474,這個挺管事的。效果挺好。如果1個不夠,可以用多個并聯使用。

 

 

1M頻率時103的波形 可以看到,波形變的平緩了,但由于上升和下降沿時,電容不能馬上的反應,所以會有一段時間,這就是那些刺刺

 

 

這是1M時22u的電解電容的反應,但有個問題,不是預想中的那樣,我預想中的波形應該是一條直線 

 

 

結果證明,這個圖除了電容能起作用,電阻起不到啥作用。

 

結論,這么多個實驗,對電容感觸很深。但主要地有兩點

1、電容在交變電壓下,另一端即使是浮空,也可以檢測出電壓來

2、電容對方波的濾波不是想象中的一條直線。呵呵,現在仔細想想也對,跟本部可能是一條直線。

其他的,雖然有感覺,但不知道如何總結,所以就不寫了,用圖片總結吧,呵呵。

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