如何使用电容分压器？

理想的电容分压器由两个纯电容串联而成，两个电容上的电压都小于被测电压，通常输出信号从较大的电容上引出。电容分压器有分立式与耦合式两种类型，前者用分立制式电容做成，多采用绝缘壳的油纸绝缘的脉冲电容来串并联组装而成，在结构上不依赖于被测系统。由于每个元件不仅有电容而且有串联的固有电感和对地的杂散电容，这种分压器应看作分布参数，故又称为分布式电容分压器。后者利用测量电极与被测系统高压电极之间的耦合电容形成高压臂，构成的分压器与被测系统组成一体，不能单独使用。这种分压器电容采用集中电容，故又名为集中式电压分压器。

1.分立式电容分压器

分立式电容分压器的理想结构如图5-35所示。实际电容都具有一定的杂散电感和泄漏电阻，电容外壳与地之间也有一定的杂散电容，另外还有引线电感。由此得到分立式电容分压器等效电路如图5-36所示。

对于额定电压不太高，分压器高度较低的分布式电容的串联电感是很小的，在测量时可忽略，同时泄漏电阻趋于无穷大，因此分立式电容误差主要有对地杂散电容引起。计算可得分立式电容分压器的阶跃响应为

U_o≈（U_i／K）［1-C_e／6C₁］

式中，K为分压比，K＝（C₁＋C₂）／C₁；C_e为对地总杂散电容。

图5-35 分立式电容分压器

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图5-36 分立式电容分压器等效电路

由此可见对于无感电容分压器的输出响应，只存在幅值误差而不存在相位误差，且误差值与对地杂散电容成正比。只要用一个标准的分压器校订后，可以完全消除幅值误差。但是不管什么电容都不可避免地会存在电感，而且接入引线的电感会在电容分压器上产生振荡。分压器的容抗随脉冲频率增大而减小，感抗随脉冲频率增大而增大，因此分立式电容分压器从原理上讲比较适于前沿较慢（几十纳秒以上）脉冲的测量而不太适于脉冲前沿很快（10ns以下）的情况。

2.耦合式电容分压器

在脉冲电压测量中，耦合式电容分压器经常用于传输线脉冲电压的测量。如图5-37所示，分别为平板型和同轴型耦合式电容分压器，其高压臂电容都是利用插入的探测电极与高压电极之间（一般充有液体绝缘介质）的耦合电容得到，因此其L′和C_e′可以忽略。同时R′通常很大，也可以忽略。因此，能否得到好的分压器性能就主要取决于低压臂以及测量回路的制作水平。低压臂电容通常利用探测电极与传输线接地电极之间的耦合电容得到。

图5-37 耦合式电容分压器结构

耦合式电容分压器低压臂回路的制作要尽量避免引线电感，为此应当采用传输线型信号引出结构，并与传送输出信号用的高频同轴电缆的波阻抗相同。如果低压臂回路制作不当，即使只引入了纳亨级电感，对前沿不是很快、宽度不是很窄（例如前沿、宽度在10ns以上）的脉冲，分压器的输出波形会叠加一些规则的振荡，而对前沿很快、宽度很窄（例如前沿1ns左右，宽度2～3ns），则杂散电感会激发严重的振荡，使输出脉冲波形严重畸变，对于水介质传输线，R′并不是很大，会对分压器性能产生一定影响。