欢迎来到苏州长盛电子科技有限公司
400-877-1203
技术资讯
当前位置:首页>技术资讯

元件阻抗的测量与电桥的选择

   

我们日常使用或工厂生产的元件 ( 主要指各种电源、电容、电阻 ) 均有一定的数值,从使用的角度已确定了该元件的数值 ( 标称值 ) ,实际上存在下列三个因数需要对元件进行测量。
1.工厂生产的元件均标有一定的偏差,使用元件是否满足该偏差要求,需要进行测量方能获得准确数值。
2.工厂生产的元件是在某种特定的条件下获得的(如测试频率、测试电平等),与使用条件不尽相同,而使用者需了解的是实际条件下元件的数值。
3.实际上,所有元件并非理性元件,包含各种寄生参数,因此还需要对元件的寄生情况进行测量,这对元件的正确使用来说是极为重要的。以电容C为例(见图一),包括引线电阻Rs和电感Ls,材料的绝缘电阻Rp1,电容器两端的分布电容Cp和电阻Rp2。有些寄生参数在使用条件下可以忽略,但有些是绝对不能忽略的。
元件阻抗的测量与电桥的选择
          以上述电容器为例,当容量C较大时,引线电阻Rs是主要的发热部件,该值过大,在高频大电流使用时可能会产生炸裂的严重后果。
元件阻抗的测量与电桥的选择
         阻抗Z表示为在对某一电子装置或电路施加某一特定频率的正弦交流电时所遇到的总阻力。其在复平面上以矢量表示。也可以阻抗的倒数导纳Y(Y=1/Z)表示。见图二。
         元件阻抗是一复杂的量值,且随施加其上的信号频率和电压的变化而变化,LCR数字电桥的测量目的不仅是测量电感(L)、电容(C)、电阻(R),还需活的描述元件的各种参数:阻抗Z、电抗X、导纳Y、电导G、电纳B、损耗D、品质因数Q、相位角θ。
仪器测量时并不直接测量某单个参数,而是测量复阻抗Z,然后按照其相互关系转换成需测量参数。
       一般的,某种LCR数字电桥均给出特定的测量条件,如测量频率、信号电平、直流偏置等,这些条件的设定规定了仪器的适用范围。由于被测元件在各种使用条件下呈现不同的特性,因此极为重要的是正确认识元件与使用条件的相互规律--相关性。仪器的测量条件尽可能真实地反映元件的使用条件。
1. 测量信号频率相关性
        所有元件均与信号频率有相关性。其变化的大小主要取决于元件寄生(杂散)参数的大小,使用仪器时可能仅考虑了串联和并联两种等效方式,真正的元件等效模式可能远比串联和并联等效复杂的多。图三大致表示了某些规格的电阻器、电感器、电容器的频率响应。
元件阻抗的测量与电桥的选择
图三 L 、 C 、 R 元件的频率
2.测试信号电平的相关性
        所有元件均存在信号电平的相关性。即在规定测试频率下,元件数值与信号电平的大小有关。有些元件数值对电平的变化不敏感,然而有些元件对信号电平具有极强的敏感性,如高K(高介电常数)值的陶瓷电容器,高导磁率的电感器等。因此,对此类器件规定其测量信号电平(电压或电流)是非常重要的。如图四所示。
元件阻抗的测量与电桥的选择
图四   元件与信号电平的相关性
3.直流偏置相关性
         元件与施加其上的直流偏置电压或偏置电流存在相关性。在元件的各种使用场合,交流与直流信号叠加使用是极为普遍的。如二极管、三极管的结电容,高K的陶瓷电容器,电解电容器,带瓷芯的电感器或变压器等。其上所叠加的直流电压或电流的不同便会引起参数的变化,某些器件参数可能会产生剧烈的变化。如图4.3所示高K的陶瓷电容器施加直流偏置电压的变化情况。
        综上所述,进行元件的测量不仅要考虑所需测量的参数,正确考虑测量这些参数时所使用的相关条件是极为重要的,往往会由于测量条件选择不当而获得错误的结果。
4、LCR数字电桥的使用场合
      A)精确评价元器件的性能,保证元件在使用条件下满足要求。为作出元件的精确评价,需要仪器能提供高准确度、强大功能,能对元件与多种条件的相关性作出准确评价。如新元件的开发与研究,计量鉴定部门检测、量值传递等。
       B)元件生产线快速测试或进货检验。这种目的对于仪器的测量条件是特定的。如提供快速的分选以提高效率,特定的频率、电平及其他一些所需要的功能。
 
5、选择LCR数字电桥关心的主要方面
A)测量准确度 
测量准确度是反映仪器性能的主要指标之一。确切了解所需仪器的准确度是准确评价元件优劣的关键。一般的,仪器的准确度是元件应比测量元件的技术指标高3-5倍。更为重要的是,通常仪器样本或其它宣传资料给出的是在某种条件下的高准确度。这是最能混淆的之处,应了解被测元件在测量频率的呈现的阻抗在对应该测量条件下的仪器准确度是否满足测量要求。
B) 测试信号频率与电频 
测试频率、电平是元件检测须确定的首要参数,也是反映元件要素相关性的最重要内容,对正确选择LCR电桥是极为重要的。
C) 仪器附件和选件 
出厂时给定了附件的标准配置。有时需测定元件的形状与尺寸与标准配置不符,这便需要另外选择符合要求的测试夹具,有时可能需自己制造测试夹具。合理适用的测试夹具是进行元件准确的保证。

展开