第6章阻抗测量1Word文档格式.docx
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测试信号电频
直流偏置电压和电流
温度
其它影响因素(环境,湿度,老化等)
电阻器
电容器
电感器
②测试信号电频:
测试信号(AC)电频对电容器和铁芯电感器的影响
陶瓷电容器与铁芯电感器的直流偏置影响
③直流偏置
④温度
6.1.2元件参数测量的基本技术
1.测量方法概述
电桥法
电桥法的优缺点和频率范围
⏹高精度(0.1%典型值)
⏹使用不同电桥可得到宽频率范围
⏹需要手动平衡
⏹单台仪器的频率覆盖范围较窄
⏹频率范围:
DC~300MHz
谐振法
⏹改变电容C直到电路谐振
⏹
谐振时XL=XC仅有RX存在
谐振法的优缺点和频率范围:
⏹可测很高的Q值
⏹需要调谐到谐振
⏹阻抗测量精度低
10KHz~70MHz
电压电流法
⏹由测量的电压值和电流值计算被测阻抗ZX
⏹电流通过它所流经的RS上的电压计算
电压电流法的优缺点和频率范围:
⏹可测量接地器件
⏹适合于探头类测试需要
⏹使用简单
⏹工作频率范围受使用探头的变压器的限制
10KHz~100MHz
RF电压电流法
⏹射频电压电流法与低频电压电流法的原理相同
有两种连接电压表和电流表的方法
射频电压电流法的优缺点和频率范围
⏹高频下的宽阻抗范围
1MHz~3GHz
自动平衡电桥法
通过DUT的电流也通过电阻R
⏹“L”点的电位保持为0V(称为虚地)
自动平衡电桥法的优缺点和频率范围
⏹高精度(0.05%典型值)
⏹很宽的测量范围
⏹不能适应更高的频率范围
20Hz~110MHz
网络分析法
⏹通过测量输入信号与反射信号之比得到反射系数
⏹用定向耦合器或电桥检测反射信号
用网络分析仪提供激励并测量响应
网络分析法的优缺点和频率范围
⏹高频率范围
⏹当被测阻抗接近特征阻抗时得到高精度
⏹改变测量频率需要重新校准
⏹阻抗测量范围窄
300KHz~3GHz
频率和测量方法
选择正确的测量方法
⏹每种方法都有其各自的优缺点
⏹必须首先考虑测量的要求和条件,然后选择最合适的方法
⏹需要考虑的因素包括频率覆盖范围、测量量程、测量精度和操作的方便性
⏹没有一种方法能包括所有的测量能力,因而在选择测量方法时需折衷考虑
2.仪器分类
阻抗测量仪器分为两种
一种是利用模拟阻抗测量的仪器
⏹采用电桥法的:
万用电桥;
惠斯登电桥等各种电桥仪器
⏹采用谐振法的:
Q表
⏹采用电压-电流法的:
多用表;
可变电阻器;
参数测测仪
另一种是数字式阻抗测量仪器
⏹采用RF电压电流法的:
射频阻抗分析仪
⏹采用自动平衡电桥法的:
LF阻抗测量仪
⏹采用网络分析法的:
网络分析仪
3.测试连接头
所有阻抗测试都涉及连接头的问题.常用的连接方法有:
⏹两端接线柱式(或香蕉插头)适用于Q表等低准确度谐振式阻抗仪器
⏹有极性的同轴的连接头
⏹中性精密同轴连接头
⏹三端连接头、四端连接头、五端连接头
⏹四端对接头
阻抗的连接图、示意图和测量范围
两端连接头
三端连接头
四端连接头和四端对连接头
四端对连接头
五端连接头
实际的阻抗测量范围不仅取决于测量仪器,
而且也取决于四端对连接头与DUT的正确连接。
否则也会限制测量范围。
每种连接方法各有优缺点,必须根据DUT
的阻抗和要求的测量精度,选择最适合的连接方法。
6.2.1电阻标准
1)标准概况
2)标准电阻器
6.2.2电容标准
2)标准电容器
6.2.3电感标准
2)标准电感器
电阻计量标准器具分为一等和二等两个等级
一等电阻标准包括10-3Ω,10-2Ω,10-1Ω,1Ω,10Ω,102Ω,103Ω,104Ω,105Ω9个标称值及一等电阻标准装置。
二等电阻标准除上述9个标称值及电阻标准装置外,还有106Ω和107Ω及其相应装置。
电阻工作计量器具有13个标称值,从10-4Ω到108Ω.每个标称值又有0.00005级到0.2级不等的7到9个准确度等级。
标准电容器分为三等。
一等和二等标准电容量具采用标称值分别为1PF,10PF,100pF和1000PF的标准
电容器。
它们的差别在不确定度和年稳定度。
三等标准电容量具采用标称值为10-4PF-1F的标准电容器。
采用标称值为1μH-10000H的标准电感器作
为标准电感量具。
标准电感量具分成0.01级、0.02级、0.05级、0.1级、0.2级、0.5级和1.0级,对应的级别指数a为0.01,0.02,0.05,0.1,0.2,0.5和1.0,对应的最大允许误差δ和年稳定度γ为a%。
6.3阻抗的模拟测量法
6.3.1电压电流法
6.3.2电桥法
6.3.3谐振法测量元件参数
6.3.4Q值测量
电压-电流法又叫伏安法,即利用欧姆定律,用测量的电压值和电流值计算被测阻抗值:
被测器件的导纳为:
2)交流四臂电桥
3)变压器耦合臂电桥
4)电桥法测量集总参数元件的误差
①标准元件值的误差
②电桥指示器的误差
③屏蔽不良引起误差
寄生耦合和外界电磁场的干扰也会引起误差。
6.3.3谐振法测量元件参数
当回路达到谐振时:
(1)直接测量
选择适当电感L(不必为标准电感),接入标准
可变电容CS(如虚线所示),调回路至谐振,然后接入被测电容CX
(2)替代法:
6.3.4Q值测量
1.Q表组成原理及测量原理
Q表是根据谐振原理制成的,又称为品质因素测量仪。
它由高频振荡器、测量电路和输入、输出指示器等组成。
2.Q表测量中产生测量误差的因素
6.4.1矢量电流-电压法
1.矢量电流-电压法的原理
(1)固定轴法
(2)自由轴法
2.智能化LCR测量仪的基本组成
6.4.2自动平衡电桥
6.4.1矢量电流-电压法
2)阻抗的数字测量法原理图
2智能化LCR测量仪的基本组成
6.4.2自动平衡电桥
小结
①阻抗测量有多种方法
②电桥主要用来测量低频元件
③Q表主要用来测量高频元件
④阻抗的数字测量法