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阻抗测试的基本概念与方法

  阻抗是评测电路、元件以及制作元件材料的重要参数。那么什么是阻抗呢?让我们先来看一下阻抗的定义。

  通常,阻抗是指器件或电路对流经它的给定频率的交流电流的抵抗能力。它用矢量平面上的复数表示。一个阻抗矢量包括实部(电阻R)和虚部(电抗X)。

  如图下图所示,阻抗在直角坐标系中用Z=R+jX表示。那么在极坐标系中,阻抗可以用幅度和相角表示。直角坐标系中的实部和虚部可以通过数学换算成极坐标系中的幅度和相位。

  其次,要记住阻抗的单位是欧姆。另外,要思考一下我们所熟知的电阻(R)、电感(L)和电容(C)分别对应由于复阻抗平面中的位置。

  导纳:导纳是阻抗的倒数,它也可以可以表述为实部(G电导)和虚部(电纳),其单位是西门子。

  为什么要有阻抗和导纳两种表述方式呢?主要是为了非常简单的表述两种常用串连和并联连接方式。对于电阻和电抗串联连接时,采用阻抗的表述非常简单易用。但是对于电阻和电抗并联连接时,阻抗的表述非常复杂,这时候,采用导纳就非常简单易用了。

  通常,阻抗是指器件或电路对流经它的给定频率的交流电流的抵抗能力。它用矢量平面上的复数表示。一个阻抗矢量包括实部(电阻R)和虚部(电抗X)。

  阻抗测量有多种可选择的方法,每种方法都有各自得优点和缺点。需要首先考虑测量的要求和条件,然后选择最合适的方法。需要考虑的因素包括频率覆盖范围、测量量程、测量精度和操作的方便性。

  流过DUT的电流也流过电阻器Rr。“L”点的电位保持为0V(从而称为“虚地”)。I-V转换放大器使Rr上的电流与DUT的电流保持平衡。测量高端电压和Rr上的电压,即可计算出DUT的阻抗值。

  各类仪器自动平衡电桥的实际配置会有所不同。常规LCR表的低频范围一般低于100KHz,可使用简单的运算放大器作为它的I-V转换器。由于受到放大器性能的限制,这类仪器在高频时的精度较差。宽带LCR表和阻抗分析仪所使用的I-V转换器包括复杂的检波器、积分器和矢量调制器,以保证在1MHz以上宽频率范围内的高精度。这类仪器能达到110MHz的最高频率。

  射频I-V法用阻抗匹配测量电路(50欧姆)和精密同轴测试端口实现不同配置,能在较高频率下工作。有两种放置电压表和电流表的方法,以分别适应低阻抗和高阻抗的测量。如图所示,被测器件(DUT)的阻抗由电压和电流测量值导出,流过DUT的电流由已知阻值的低阻电阻器R上的电压经计算得到。在实际测量中,电阻器R处放置低损耗互感器,但该互感器也限制了可应用频率范围的低端。

  通过测量注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,并用网络分析仪提供和测量该信号。由于这种方法测量的是在DUT上的反射,因而能用于较高的频率范围。

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