使用LCR測(cè)試儀測(cè)量電子元件的正確方法

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表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)。

1、LCR測(cè)試儀校準(zhǔn)

首先對(duì)測(cè)試儀進(jìn)行開(kāi)路校準(zhǔn)， 開(kāi)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。

2、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。如圖所示:

3、LCR測(cè)試儀與被測(cè)件的連接

3.1 2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:

3.2 3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。

3.3 4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*抵消)。因此,消除了電纜之間的互感(M)造成的誤差。連接如圖:

3.4 6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:

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。

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審核編輯：湯梓紅