电子测量第6章阻抗测量.pptx

第6章 阻抗测量
6.1 引言 6.2 阻抗标准 6.3 阻抗的模拟测量法 6.4 阻抗的数字测量法
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1
6.1 引言
6.1.1集中参数元件特性表征
1. 阻抗定义及表示方法
•
I
•
U
Z
•
Z
U
•
I
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2
+j
电 感
虚 轴
电 容
-j
Z{R, }
Z
电阻
实轴 电阻
电抗
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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。
温度对陶瓷电容的影响
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其他因素的影响
o ΔC
1 10 102 103 10 4
时间
老化对陶瓷电容的影响
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6.1.2 元件参数测量的基本技术
1. 测量方法概述 (1) 电桥法
Z1
Zx
D
Z2
Z3
Zx
Z1 Z2
Z3
图6-2 电桥法
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➢ 谐振法
E OSC
LX
DUT
RX
C Q
图6-3 诣振法
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(3) 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
V2 RS
I
V1
ZX
Zx
V1 I
V1 V2
Rs
图6-4 电压电流法
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(4) RF 电压电流法
ZX
R RUI
OSC
V1
I1
I2
R
V2
R
(a)低阻抗类型
Zx
V I
2V1 I2 I1
2V1 2R V2 V1 V2 1 R R V1
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20
ZX
UI
V1 R OSC R
R
—
2
V2
Zx
V I
V1 V2
V2
/
R 2
R 2
VV12
1
(b) 高阻抗类型
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(5) 自动平衡电桥法
虚地
(a)连接图
DUT
V A
(b)示意图
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V
DUT
A
(c)具有屏蔽的四端连接头
DUT
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➢四端对连接头
HC Hp LP LC
(a) 连接图
DUT
V
DUT
A
(b) 示意图
4TP
1m 10m 100m 1 10 100 1K 10K 100K 1M 10M 100M
(c) 阻抗测量范围()
网络分析法
300KHz
RF电压电流法
1 MHz
3GHz
自动平电桥法
10KHz
谐振法
110MHz 70MHz
10KHz
电压-电流法法 110MHz
电桥法
300MHz
1K 10K 100K 1M 10M 100M 1G 10G
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2.仪器分类
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 ▪ 采用谐振法的：Q表 ▪ 采用电压-电流法的：多用表、可变电阻器、 参数测量仪
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阻抗的连接图、示意图和测量范
围
➢两端连接头
HC
HC 为电流高端
Hp
Hp 为电位高端
LP 为电位低端 LP LC 为电流低端
LC
DUT
R0
L0
V
C0
A
DUT
R0 L0
连接图
示意图
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➢三端连接头
HC Hp LP LC
连接图
DUT
V A
R0
L0
V
C0
DUT
A
R0 L0
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6.2 阻抗标准
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 1）标准概况 2）标准电容器
6.2.3电感标准 1）标准概况 2)标准电感器
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6.2.1电阻标准
1）标准概况
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，
10
L
R0
C0
|z|
C0的影响
R0
理想 L ƒ
普通电感
L
C0 R0
|z|
R0
理想 L
C0的影响
ƒ
磁心损耗高的电感
电感器的频率响应
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11
C
L0
|z|
R0
L0的影响
R0
理想 C
ƒ
电容器的频率响应
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测试信号电平（AC）的影响
高K值
ΔC
中K值
ΔL
低K值
o

o
V
测试电压(AC)
考虑导线损耗 和分布电容
L
R0
L
R0
L
C0
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测量器件的寄生参数影响
DU T
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8
(1) 真值、有效值和指示值 (2)(2) 元件的影响因素
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C0 寄生电容
R
|z|
R
理想R
ƒ
高阻值电阻
R
L0 引线电感
|z|
R
理想R
ƒ
低阻值电阻
电阻器的频率响应
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2. 电阻器、电容器、电感器的电路模型
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4
➢电阻器
理想电阻 考虑引线电感
考虑引线电感 和分布电容
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R
R
L0
R
C0 L0
5
➢ 电容器 理想电容
考虑泄漏、介 质损耗等
考虑泄漏、引 线电阻和电感
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C
C R0
,
R0
L0
C R0
6
➢ 电感器
理想电感
考虑导线损耗
示意图
DUT
具有屏蔽的两端连接头
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➢四端连接头
HC Hp
LP LC
(a)连接图
DUT
4T
V
A
(b)示意图
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1m 10m 100m 1 10 100 1K 10K 100K 1M 10M 100M
(c)阻抗测量范围 ()
DUT
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➢五端连接头
HC Hp LP LC
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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
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3. 测量连接 头
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
I
测试电流(AC)
(AC)电平对陶瓷电容器的影响 (AC)电平对铁心电感器的影响
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直流偏置影响
o 低K值
ΔC 高K值
直流偏置电压
V0
直流偏置电压对 陶瓷电容器的影响
o ΔL
I0
直流偏置电流
直流偏置电流 对铁心电感器的影响
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温度的影响
ΔC
中K值
o
高K值
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温度
H
L
DUT
V1
I
R
I2
+
V2
图6-6 自动平衡电桥法
I= I2
V2= I2R
Z = ─V1 = ─V1 = ─V1R
I
I2 V2
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(6) 网络分析法
定向耦合 器或电桥
OSC
V1
V2
反射信号
输入信号 ZX
图6-7 网络分析法
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20HZ
0HZ 1 10 100