【導(dǎo)讀】當(dāng)今電子元件的設(shè)計(jì)追求高性能,而同時(shí)又致力于減少尺寸?功耗和成本?有效而準(zhǔn)確的元件性能描述?設(shè)計(jì)?評(píng)估和制造過(guò)程中的測(cè)試,對(duì)于元件用戶和生產(chǎn)廠家是至關(guān)重要的?
1?引言
當(dāng)今電子元件的設(shè)計(jì)追求高性能,而同時(shí)又致力于減少尺寸?功耗和成本?有效而準(zhǔn)確的元件性能描述?設(shè)計(jì)?評(píng)估和制造過(guò)程中的測(cè)試,對(duì)于元件用戶和生產(chǎn)廠家是至關(guān)重要的?
電感?電容?電阻是電子線路中使用最為廣泛的電子器件,在進(jìn)行電子設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,準(zhǔn)確地測(cè)量這些器件的值是極其重要的?LCR測(cè)試儀是一種采用交流方式測(cè)量電感?電容?電阻?阻抗等無(wú)源元件參數(shù)的裝置?用LCR測(cè)試儀測(cè)量元器件的參數(shù)時(shí),其關(guān)鍵問(wèn)題是測(cè)量誤差?它的誤差來(lái)源主要有兩部分,首先是LCR測(cè)試儀本身的內(nèi)部誤差,其次是由不正確校準(zhǔn)?測(cè)試件的連接方法及不正確選擇測(cè)量電路模型引起的?一般連接方法越麻煩越能準(zhǔn)確地測(cè)量出元器件的參數(shù)?
2?LCR測(cè)試儀校準(zhǔn)
首先對(duì)測(cè)試儀進(jìn)行開路校準(zhǔn),開路校準(zhǔn)主要是消除測(cè)試夾具與被測(cè)件相并聯(lián)的雜散導(dǎo)納?其次是進(jìn)行短路校準(zhǔn),通過(guò)一短路條(用低阻抗的金屬板)將高?低電極相連?短路校準(zhǔn)主要是消除測(cè)試夾具與被測(cè)件相串聯(lián)的殘余阻抗的影響?
3?選擇測(cè)量電路模型
對(duì)于小電容?大電感來(lái)說(shuō),電抗一般都很大?這意味著并聯(lián)電阻(R?)的影響相對(duì)于小數(shù)值串聯(lián)電阻(R,)更加顯著,所以應(yīng)采用并聯(lián)電路模型?相反,對(duì)于大電容?小電感則采用串聯(lián)模型?大于10K11左右用并聯(lián),小于10KQ左右用串聯(lián)?如圖1?
圖 1
4?LCR 測(cè)試儀與被測(cè)件的連接
4.12 端子法
這種連接方法比較簡(jiǎn)單,但由于接觸電阻?連接電纜的串聯(lián)阻抗(r)?連接電纜以及端子之間的雜散電容(c?)會(huì)引起較大的誤差?如果不是中等級(jí)數(shù)量的阻抗,那么測(cè)試誤差就會(huì)比較大?一般用于精度要求不是很高的測(cè)試?連接如圖2?
圖 2
4.23端子法
對(duì)測(cè)試電纜和被測(cè)件進(jìn)行屏蔽,通過(guò)抑制雜散電容,減少對(duì)高阻抗測(cè)試的測(cè)量誤差?一般用于小電容的測(cè)量?為了將測(cè)試引線的雜散電容減至最小,測(cè)試電纜引線的中心導(dǎo)體應(yīng)維護(hù)盡可能短,測(cè)量接頭的屏蔽與電纜中心導(dǎo)體互聯(lián),以降低對(duì)地雜散電容的影響?
4.34端子法
設(shè)置獨(dú)立的電壓檢測(cè)電纜,以消除由于測(cè)試電纜串聯(lián)阻抗所引起的電壓降和接觸電阻的影響,是一種減少低阻抗測(cè)試誤差的方法?但需要盡量考慮由于電纜之間的互感(M)所產(chǎn)生的影響,增加外屏蔽?外屏蔽導(dǎo)體起測(cè)量信號(hào)的返回路徑作用,相同電流既流過(guò)中心導(dǎo)體又流過(guò)外屏蔽導(dǎo)體(以相反方向)?所以在導(dǎo)體周圍未產(chǎn)生外部磁場(chǎng)(由內(nèi)部電流和外部電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)彼此完全抵消)?因此,消除了電纜之間的互感(M)造成的誤差?連接如圖 3?
圖 3
4.46 端子法
對(duì)于交流阻抗的測(cè)量與直流不同,其特點(diǎn)是不會(huì)受到溫差電動(dòng)勢(shì)的影響?但是,由于電流電纜與電壓電纜之間的電磁感應(yīng),測(cè)量的頻率越高,要想測(cè)量低阻抗就越困難?對(duì)于這個(gè)問(wèn)題,可以利用電纜的屏蔽層,使電流去路和歸路相互重疊,以抑制磁通量的產(chǎn)生,由此來(lái)減少由于電磁感應(yīng)所引起的殘留阻抗,抵制電磁感應(yīng)的影響?對(duì)電流電壓變換部分進(jìn)行控制,由此使試樣端(Lp)的電壓接近于零?即使 Lc 端子對(duì)上的電壓也接近于零?連接如圖 4?
圖 4
5?結(jié)束語(yǔ)
隨著科學(xué)應(yīng)用技術(shù)不斷發(fā)展的需要,測(cè)量精度要求越來(lái)越重要,因此測(cè)量方法的好壞對(duì)保征產(chǎn)品質(zhì)量和提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有著一定的實(shí)際意義?本文中所述校準(zhǔn)?連接等方法已經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明,用此方法對(duì)電子元件進(jìn)行測(cè)試誤差小,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠?
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