阻抗測試基本概念
阻抗定義:
阻抗是元器件或電路對周期的交流信號的總的反作用。
AC 交流測試信號 (幅度和頻率)。
包括實部和虛部。
阻抗是評測電路、元件以及制作元件材料的重要參數(shù)。那么什么是阻抗呢?讓我們先來看一下阻抗的定義。
首先阻抗是一個矢量。
通常,阻抗是指器件或電路對流經它的給定頻率的交流電流的抵抗能力。它用矢量平面上的復數(shù)表示。一個阻抗矢量包括實部(電阻R)和虛部(電抗X)。
如圖下圖所示,阻抗在直角坐標系中用Z=R+jX表示。那么在極坐標系中,阻抗可以用幅度和相角表示。直角坐標系中的實部和虛部可以通過數(shù)學換算成極坐標系中的幅度和相位。
其次,要記住阻抗的單位是歐姆。另外,要思考一下我們所熟知的電阻(R)、電感(L)和電容(C)分別對應由于復阻抗平面中的位置。
導納:導納是阻抗的倒數(shù),它也可以可以表述為實部(G電導)和虛部(電納),其單位是西門子。
導納公式
為什么要有阻抗和導納兩種表述方式呢?主要是為了非常簡單的表述兩種常用串連和并聯(lián)連接方式。對于電阻和電抗串聯(lián)連接時,采用阻抗的表述非常簡單易用。但是對于電阻和電抗并聯(lián)連接時,阻抗的表述非常復雜,這時候,采用導納就非常簡單易用了。
阻抗和導納的關系
通常,阻抗是指器件或電路對流經它的給定頻率的交流電流的抵抗能力。它用矢量平面上的復數(shù)表示。一個阻抗矢量包括實部(電阻R)和虛部(電抗X)。
阻抗測量有多種可選擇的方法,每種方法都有各自得優(yōu)點和缺點。需要首先考慮測量的要求和條件,然后選擇最合適的方法。需要考慮的因素包括頻率覆蓋范圍、測量量程、測量精度和操作的方便性。
1、自動平衡電橋法
流過DUT的電流也流過電阻器Rr。“L”點的電位保持為0V(從而稱為“虛地”)。I-V轉換放大器使Rr上的電流與DUT的電流保持平衡。測量高端電壓和Rr上的電壓,即可計算出DUT的阻抗值。
各類儀器自動平衡電橋的實際配置會有所不同。常規(guī)LCR表的低頻范圍一般低于100KHz,可使用簡單的運算放大器作為它的I-V轉換器。由于受到放大器性能的限制,這類儀器在高頻時的精度較差。寬帶LCR表和阻抗分析儀所使用的I-V轉換器包括復雜的檢波器、積分器和矢量調制器,以保證在1MHz以上寬頻率范圍內的高精度。這類儀器能達到110MHz的最高頻率。
2、射頻I-V法
射頻I-V法用阻抗匹配測量電路(50歐姆)和精密同軸測試端口實現(xiàn)不同配置,能在較高頻率下工作。有兩種放置電壓表和電流表的方法,以分別適應低阻抗和高阻抗的測量。如圖所示,被測器件(DUT)的阻抗由電壓和電流測量值導出,流過DUT的電流由已知阻值的低阻電阻器R上的電壓經計算得到。在實際測量中,電阻器R處放置低損耗互感器,但該互感器也限制了可應用頻率范圍的低端。
3、網絡分析法
通過測量注入信號與反射信號之比得到反射系數(shù)。用定向耦合器或電橋檢測反射信號,并用網絡分析儀提供和測量該信號。由于這種方法測量的是在DUT上的反射,因而能用于較高的頻率范圍。