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阻抗分析仪的工作原理及测试电容方法

浏览次数:0 发布日期:2021-07-20

  阻抗分析仪的工作原理与测试方法

  阻抗分析仪和LCR表是非常通用的测量器件的电子仪器。根据阻抗范围和频率范围的不同,有一系列不同原理的仪器来满足测试要求,图1是不同阻抗范围和不同频率范围的阻抗测量方法。

  通常,在低频(《100KHz)的LCR表里,使用一个简单的运算放大器作为I-V转换器,缺点是运算放大器的频响在高频段较差。对于频率高于1MHz的LCR表或阻抗分析仪,I-V转换器由精密的零位检测器,相位检测器和积分器(环路滤波)组成。这种仪器可以测量高达110MHz的频率范围。

  RF I-V法是I-V技术在高频范围的扩展,可以紧密测量高达3GHz频率范围的阻抗值。RF I-V电路和路径必须仔细设计,以确保能够以50ohm阻抗与被测件DUT相连。如果连接路径的阻抗不是50ohm,不想要的反射将发生,将导致电流和电压的测量误差增大。RF I-V法细分为高阻和低阻两种测量模式。实际上,测量仪器保持不变,只是改变测试头,达到两种测量模式的要求。高阻测量模式,测试电流很小,为了正确的探测电流,电流探头要尽量靠近DUT;低阻测量模式,为了灵敏的得到电压值,电压探头要尽量靠近DUT。

  网络反射法即是网络分析仪方法,在此不着介绍。

  各种方法的优缺点如下。

  1、自动平衡电桥法优缺点:

  1)最准确,基本测试精度0.05%;

  2)最宽的阻抗测量范围:C,L,D,Q,R,X,G,B,Z,Y,O.。.;

  3)最宽的电学测量条件范围;

  4)简单易用;

  5)低频:f《110MHz。

  2、RF I-V法优缺点:

  1)宽的频率范围:1MHz

  为什么需要根据电容容量范围在不同的测试频率/电压下测量电容容量?

  答:仪表的频率设置取决于元件的寄生特性。为了更准确地读取元件数值,测量频率应偏离元件的自谐振频率(SRF)。行业用户会根据电容值在不同的频率点设置标准(请参见表1)。超过10uF的电容值被视为属于钽电容的范围。因此,随着陶瓷电容容量范围开始扩大并覆盖了钽电容的范围,业界将用于钽电容测量的频率标准应用于陶瓷电容中。

  施加的电压还取决于电容的电容容量。通常,针对10uF及以下电容值施加的电压为1.0±0.2 Vrms。但当电容值超过10uF时,施加的电压为0.5±0.1 Vrms。高电容容量电容的阻抗非常低,因此要提供充足的电流以进行测量,电源需要的电流还要大于1.0±0.2 Vrms时的电流。通过降低施加的电压,电源就能提供充足的电流以准确测量高电容容量的电容。

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