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输入电容对上升时间和噪声的影响

电压测量

在对高阻抗源进行电压测量时（图2-47），电压表（VM）两端的电容（CIN）必须通过RS充电。输出电压对时间的函数关系为：

VM = VS (1-e-t/RSCIN)

其中：VM = 在t秒时电压表的读数

　　 VS = 阶跃函数电压源

t = 阶跃发生后的时间秒数

　　 RS = 以欧姆为单位的等效串联电阻

　　 CIN = 以法拉为单位的等效并联电容（仪器的电容加电缆的电容）

这样就得到了图2-48所示的熟悉的指数曲线。要获得准确的读数就必须等待4到5倍时间常数的时间。在大数值电阻和电容的情况下，上升时间可能达到数分钟。加大并联电容虽然增加了上升时间，但是由于降低了电压表的有效带宽，所以就滤掉了由源和互连电缆产生的噪声。

分流电流测量

使用分流型安培计（图2-49）时，输入电容对电流测量的影响与电压测量时类似。分流型安培计可以看成是在其输入端跨接了电阻器的电压表。电路表明，输入电容（CIN）必须以时间常数RSCIN的指数速率，充电到ISRS伏。注意，CIN是源、连接电缆和仪表电容之和。

反馈电流测量

输入电容对采用负反馈的电流表的影响与其对分流型安培计的影响不同。这种模式的电路示于图2-50。

如果放大器的增益A很大，则V0 = -IINRFB 。在这种情况下，CIN不会对RFB分流。其影响与分流皮安计的情况相比是很小的。速度提高的原因是由于负反馈的作用使皮安计的输入阻抗降低。换言之，在CIN上产生的电压只有VS = -V0/A伏，而分流皮安计时此电压却为V0。所以，即使并联在输入端的电容很大，其对上升时间的影响也很小。

反馈型皮安计的上升时间是反馈电阻（RFB）上并联的物理电容或寄生电容的函数。静电计、SMU和皮安计等都可以使用比较大的源电容数值。应当认识到增大输入并联电容（包括源、电缆和输入电容等的并联效果）的数值将会使测量的信号-噪声比降低。

电阻测量（恒流法）

输入电容也会以同样的方式影响电阻测量（图2-51）。这时，CIN也必须由电流（IR）充电，因此也适用同样的公式。

静电计上升时间小结

对于大多数高阻源的测量来说，考虑上升时间的时候，需要尽量减小仪表输入端并联的电容。前面提到，这样做同时也降低了噪声增益。广义地说，与仪表的反馈阻抗相比，源阻抗应当比较大。

减小输入电容最有效的方法是用尽可能短的屏蔽电缆将静电计、SMU或皮安计与信号源连接起来。在测量高阻源的电压或者测量高电阻的时候，保护技术可以尽量降低输入电容的影响。因为这时用适当的电位驱动三同轴电缆的内层屏蔽或包围输入端的屏蔽盒，从而尽量降低了有效电容。