阻抗测量课件.ppt
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1、电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第1页第第6 6章章 阻抗测量阻抗测量 26.1 6.1 引言引言 6.2 6.2 阻抗标准阻抗标准 6.3 6.3 阻抗的模拟测量法阻抗的模拟测量法6.4 6.4 阻抗的数字测量法阻抗的数字测量法电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第2页-元件的工业趋势VHS3214567890*#电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第3页6.16.1慨述慨述6.1.16.1.1集集总参数元件特性表征参数元件特性表征 1.1.1.1.阻抗定阻抗定义及表示方法及表示方法 阻抗定义图阻抗定义图电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理
2、第4页阻抗两种坐标形式的转换关系为:阻抗两种坐标形式的转换关系为:DUTDUT实轴+j-j电阻电感电容虚轴电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第5页2.2.电阻器、电容器、电感器的电路模型电阻器、电容器、电感器的电路模型(1)真值,有效值和指示值真值,有效值和指示值(2)元件的影响因素元件的影响因素测试信号频率测试信号频率测试信号电频测试信号电频直流偏置直流偏置电压和电流电压和电流温度温度其它影响因素其它影响因素(环境,湿度,老化等)(环境,湿度,老化等)电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第6页理想电阻理想电阻考虑引线电感考虑引线电感考虑引线电感考虑引线电感和分布电容
3、和分布电容 电阻器电阻器电阻器电阻器RRRC0L0L0电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第7页理想理想电容容考虑泄漏、引考虑泄漏、引线电阻和电感线电阻和电感考虑泄漏、介考虑泄漏、介质损耗等质损耗等 电容器电容器电容器电容器CCCR0R0L0R,0电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第8页 电感器电感器电感器电感器理想电感理想电感考虑导线损耗考虑导线损耗考虑导线损耗考虑导线损耗和分布电容和分布电容LR0LC0LR0电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第9页测量器件的寄生参数影响测量器件的寄生参数影响DUTDUT电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理
4、第10页电阻器的频率响应电阻器的频率响应寄生电容C0R低阻值电阻理想RR|z|高阻值电阻理想RR|z|引线电感 RL0电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第11页电感器的频率响应电感器的频率响应C0 LR0LC0R0C0的影响|z|理想 LR0理想 LC0的影响|z|R0电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第12页电容器的频率响应电容器的频率响应L0的影响|z|R0理想 CR0CL0电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第13页测试信号(测试信号(ACAC)电频对电容器和铁芯电感器的影响)电频对电容器和铁芯电感器的影响与与ACAC有关的磁芯电感器有关的磁芯电感
5、器与与ACAC电压有关的陶瓷电容器电压有关的陶瓷电容器(a)测试电压(AC)测试信号电频:测试信号电频:高K值中K值低K值CoV(b)测试电流(AC)LoI电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第14页与与直直流流偏偏置置电电压压有有关的电容器关的电容器直流偏置电压与与直直流流偏偏置置电电流流有有关的磁芯电感器关的磁芯电感器陶瓷电容器与铁芯电感器的直流偏置影响陶瓷电容器与铁芯电感器的直流偏置影响直流偏置直流偏置 高K值低K值CoV0直流偏置电流oLI0电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第15页温度温度时间温度中K值高K值陶瓷电容器的温度相关性陶瓷电容器的温度相关性陶瓷电
6、容器的老化相关性陶瓷电容器的老化相关性oCCo1 10 102 103 10 425电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第16页6.1.26.1.2元件参数测量的基本技术元件参数测量的基本技术电桥法电桥法D1.1.1.1.测量方法概述测量方法概述测量方法概述测量方法概述电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第17页电桥法的优缺点和频率范围电桥法的优缺点和频率范围高精度(高精度(0.1%0.1%典型值)典型值)使用不同电桥可得到宽频率范围使用不同电桥可得到宽频率范围价格低价格低需要手动平衡需要手动平衡单台仪器的频率覆盖范围较窄单台仪器的频率覆盖范围较窄频率范围频率范围:DC
7、DC300MHz300MHz电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第18页谐谐振法振法振法振法 改变电容改变电容C C直到电路谐振直到电路谐振谐振时谐振时XL=XC仅有仅有RX存在存在VRXDUTDUTLXECVOSC电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第19页谐振法的优缺点和频率范围谐振法的优缺点和频率范围可测很高的可测很高的Q Q值值 需要调谐到谐振需要调谐到谐振 阻抗测量精度低阻抗测量精度低 频率范围频率范围:10KHz 10KHz 70MHz70MHz电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第20页 电压电流法流法 由测量的电压值和电流值计算被测阻抗由测量
8、的电压值和电流值计算被测阻抗ZX电流通过它所流经的电流通过它所流经的RS上的电压计算上的电压计算V1V2RSZXIOSC电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第21页电压电流法的优缺点和频率范围电压电流法的优缺点和频率范围可测量接地器件可测量接地器件 适合于探头类测试需要适合于探头类测试需要使用简单使用简单 工作频率范围受使用探头的变压器的限制工作频率范围受使用探头的变压器的限制 频率范围频率范围:10KHz10KHz100 MHz100 MHz电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第22页RF电压电流法流法(a)(a)低阻抗类型低阻抗类型 射频电压电流法与低频电压电流法的
9、原射频电压电流法与低频电压电流法的原理相同理相同有两种连接电压表和电流表的方法有两种连接电压表和电流表的方法 RV1VV2RI1ZXIOSCRI2电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第23页(b)(b)高阻抗类型高阻抗类型 RVV2V1ZXIOSCRR2电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第24页射频电压电流法的优缺点和频率范围射频电压电流法的优缺点和频率范围高精度(高精度(0.1%0.1%典型值)典型值)高频下的宽阻抗范围高频下的宽阻抗范围 工作频率范围受使用探头的变压器的限制工作频率范围受使用探头的变压器的限制 频率范围频率范围:1MHz1MHz3GHz3GHz电子
10、测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第25页自自动平衡平衡电桥法法-+DUTDUTHLR虚地V1II2I=I2V2=I2RZ=V1I=V1RV2V1I2=V2通过通过DUTDUT的电流也通过电阻的电流也通过电阻R“L”点的电位保持为点的电位保持为0 0V(称为虚地)(称为虚地)电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第26页自动平衡电桥法的优缺点和频率范围自动平衡电桥法的优缺点和频率范围高精度(高精度(0.05%0.05%典型值)典型值)很宽的测量范围很宽的测量范围 使用简单使用简单不能适应更高的频率范围不能适应更高的频率范围频率范围频率范围:20Hz20Hz110MHz110
11、MHz电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第27页网网络分析法分析法 通过测量输入信号与反射信号之比得到反射系数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用网络分析仪提供激励并测量响应 DUTVINCVR输入信号反射信号定向偶合器或电桥OSCZXV1V2电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第28页网络分析法的优缺点和频率范围网络分析法的优缺点和频率范围高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改变测量频率需
12、要重新校准 阻抗测量范围窄阻抗测量范围窄 频率范围频率范围:300KHz 300KHz 3GHz3GHz电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第29页-哪个值正确哪个值正确?Z AnalyzerQ:165Q:120LCR meterQ:165Q=120?D U TL:5.231uH?D U TL:5.310uHLCR meter5.310uHLCR meter5.231uHuH电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第30页网络分析法300KHz1101001K10K100K1M10M100M 1G10G10KHz70MHz10KHz110MHz1 MHz3GHzRF电压电流
13、法电压-电流法法谐振法0HZ300MHz电桥法20HZ110MHz自动平电桥法频率和测量方法频率和测量方法电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第31页选择正确的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每种方法都有其各自的优缺点必必须须首首先先考考虑虑测测量量的的要要求求和和条条件件,然然后后选选择择最最合合适的方法适的方法需需要要考考虑虑的的因因素素包包括括频频率率覆覆盖盖范范围围、测测量量量量程程、测量精度和操作的方便性测量精度和操作的方便性 没没有有一一种种方方法法能能包包括括所所有有的的测测量量能能力力,因因而而在在选选择测量方法时需折衷考虑择测量方法时需折衷考虑
14、 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第32页2.2.2.2.仪器分类仪器分类仪器分类仪器分类阻抗测量仪器分为两种阻抗测量仪器分为两种阻抗测量仪器分为两种阻抗测量仪器分为两种一种是利用模拟阻抗测量的仪器一种是利用模拟阻抗测量的仪器一种是利用模拟阻抗测量的仪器一种是利用模拟阻抗测量的仪器 采用电桥法的:万用电桥;惠斯登电桥等各种采用电桥法的:万用电桥;惠斯登电桥等各种采用电桥法的:万用电桥;惠斯登电桥等各种采用电桥法的:万用电桥;惠斯登电桥等各种电桥仪器电桥仪器电桥仪器电桥仪器采用谐振法的:采用谐振法的:采用谐振法的:采用谐振法的:Q Q Q Q表表表表 采用电压采用电压采用电压采用
15、电压-电流法的:多用表;可变电阻器;电流法的:多用表;可变电阻器;电流法的:多用表;可变电阻器;电流法的:多用表;可变电阻器;参数测测仪参数测测仪参数测测仪参数测测仪 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第33页另另一种是数字式阻抗测量仪器一种是数字式阻抗测量仪器一种是数字式阻抗测量仪器一种是数字式阻抗测量仪器采用采用采用采用RFRFRFRF电压电流法的:射频阻抗分析仪电压电流法的:射频阻抗分析仪电压电流法的:射频阻抗分析仪电压电流法的:射频阻抗分析仪采用自动平衡电桥法的:采用自动平衡电桥法的:采用自动平衡电桥法的:采用自动平衡电桥法的:LFLFLFLF阻抗测量仪阻抗测量仪阻抗测量
16、仪阻抗测量仪采用网络分析法的:网络分析仪采用网络分析法的:网络分析仪采用网络分析法的:网络分析仪采用网络分析法的:网络分析仪 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第34页3.3.测试连接头测试连接头所有阻抗测试都涉及连接头的问题所有阻抗测试都涉及连接头的问题.常用的连接方常用的连接方法有:法有:u两端接线柱式(或香蕉插头)适用于两端接线柱式(或香蕉插头)适用于Q Q表等低准表等低准确度谐振式阻抗仪器确度谐振式阻抗仪器u有极性的同轴的连接头有极性的同轴的连接头u中性精密同轴连接头中性精密同轴连接头u三端连接头、四端连接头三端连接头、四端连接头、五端连接头五端连接头 u四端对接头四端对
17、接头 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第35页阻抗的连接图、示意图和测量范围阻抗的连接图、示意图和测量范围 两端连接头两端连接头 HpLCDUTLPHCHC为为电流高端电流高端Hp为为电位高端电位高端LP为为电位低端电位低端LC为为电流低端电流低端(a)(a)连接图连接图电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第36页R0L0DUTVAR0L0(b)(b)示意图示意图1m 10m 100m 1 10 100 1K 10K 100K 1M 10M 100M1m 10m 100m 1 10 100 1K 10K 100K 1M 10M 100M2T2T(c)(c)阻抗测量范
18、围阻抗测量范围C0电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第37页三端连接头三端连接头HpLCDUTLPHC(a)(a)连接图连接图(b)(b)示意图示意图R0L0DUTVAR0L0C0电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第38页(d)(d)具有屏蔽的两端连接头具有屏蔽的两端连接头1m 10m 100m 1 10 100 1K 10K 100K 1M 10M 100M1m 10m 100m 1 10 100 1K 10K 100K 1M 10M 100M3T3T(c)(c)阻抗测量范围阻抗测量范围DUTVA电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第39页四端连接头四
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