阻抗測試的基本概念與方法

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(jīng)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(fù)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(biāo)系中用Z=R+jX表示。那么在極坐標(biāo)系中，阻抗可以用幅度和相角表示。直角坐標(biāo)系中的實部和虛部可以通過數(shù)學(xué)換算成極坐標(biāo)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(yīng)由于復(fù)阻抗平面中的位置。

導(dǎo)納：導(dǎo)納是阻抗的倒數(shù)，它也可以可以表述為實部（G電導(dǎo)）和虛部（電納），其單位是西門子。

導(dǎo)納公式

為什么要有阻抗和導(dǎo)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(fù)雜，這時候，采用導(dǎo)納就非常簡單易用了。

阻抗和導(dǎo)納的關(guān)系

通常，阻抗是指器件或電路對流經(jīng)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(fù)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?！癓”點的電位保持為0V（從而稱為“虛地”）。I-V轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換器包括復(fù)雜的檢波器、積分器和矢量調(diào)制器，以保證在1MHz以上寬頻率范圍內(nèi)的高精度。這類儀器能達(dá)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(yīng)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(dǎo)出，流過DUT的電流由已知阻值的低阻電阻器R上的電壓經(jīng)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(yīng)用頻率范圍的低端。

3、網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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。