用LCR測試儀準(zhǔn)確測量電感、電容、電阻的連接方法及校準(zhǔn)

　　本文重點(diǎn)介紹用LCR測試儀準(zhǔn)確測量電感、電容、電阻的連接方法及校準(zhǔn)和使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)。

　　關(guān)鍵詞：LCR測試儀;儀器校準(zhǔn);連接方法

　　1、引言

　　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)、 評估和制造過程中的測試， 對于元件用戶和生產(chǎn)廠家是至關(guān)重要的。

　　電感、 電容、 電阻是電子線路中使用最為廣泛的電子器件， 在進(jìn)行電子設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上， 準(zhǔn)確地測量這些器件的值是極其重要的。 ＬＣＲ測試儀是一種采用交流方式測量電感、 電容、 電阻、 阻抗等無源元件參數(shù)的裝置。 用ＬＣＲ測試儀測量元器件的參數(shù)時(shí)， 其關(guān)鍵問題是測量誤差。 它的誤差來源主要有兩部分， 首先是ＬＣＲ測試儀本身的內(nèi)部誤差， 其次是由不正確校準(zhǔn)、 測試件的連接方法及不正確選擇測量電路模型引起的。 一般連接方法越麻煩越能準(zhǔn)確地測量出元器件的參數(shù)。

　?。?、ＬＣＲ測試儀校準(zhǔn)

　　首先對測試儀進(jìn)行開路校準(zhǔn)， 開路校準(zhǔn)主要是消除測試夾具與被測件相并聯(lián)的雜散導(dǎo)納。 其次是進(jìn)行短路校準(zhǔn)， 通過一短路條（用低阻抗的金屬板）將高、 低電極相連。 短路校準(zhǔn)主要是消除測試夾具與被測件相串聯(lián)的殘余阻抗的影響。

　?。?、選擇測量電路模型

　　對于小電容、 大電感來說， 電抗一般都很大。 這意味著并聯(lián)電阻（Ｒ。 ）的影響相對于小數(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， 對于大電容、小電感則采用串聯(lián)模型。 大于１０Ｋ１１左右用并聯(lián)， 小于１０ＫＱ左右用串聯(lián)。 如圖１。

　　圖1

　　4、LCR測試儀與被測件的連接

　　4.1 2端子法

　　這種連接方法比較簡單， 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。 ）會引起較大的誤差。 如果不是中等級數(shù)量的阻抗，那么測試誤差就會比較大。 一般用于精度要求不是很高的測試。 連接如圖２。

　　圖2

　　4.2 ３端子法

　　對測試電纜和被測件進(jìn)行屏蔽， 通過抑制雜散電容，減少對高阻抗測試的測量誤差。 一般用于小電容的測量。 為了將測試引線的雜散電容減至最小， 測試電纜引

　　線的中心導(dǎo)體應(yīng)維護(hù)盡可能短， 測量接頭的屏蔽與電纜中心導(dǎo)體互聯(lián)， 以降低對地雜散電容的影響。

　　4.3 ４端子法

　　設(shè)置獨(dú)立的電壓檢測電纜， 以消除由于測試電纜串聯(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)體起測量信號的返回路徑作用，相同電流既流過中心導(dǎo)體又流過外屏蔽導(dǎo)體（以相反方向）。所以在導(dǎo)體周圍未產(chǎn)生外部磁場（由內(nèi)部電流和外部電流產(chǎn)生的磁場彼此完全抵消）。因此，消除了電纜之間的互感（M）造成的誤差。連接如圖3。

　　圖3

　　4.4 6端子法

　　對于交流阻抗的測量與直流不同，其特點(diǎn)是不會受到溫差電動勢的影響。但是，由于電流電纜與電壓電纜之間的電磁感應(yīng)，測量的頻率越高，要想測量低阻抗就越困難。對于這個(gè)問題，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端子對上的電壓也接近于零。連接如圖4。

　　圖4

　　5、結(jié)束語

　　隨著科學(xué)應(yīng)用技術(shù)不斷發(fā)展的需要，測量精度要求越來越重要，因此測量方法的好壞對保征產(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。本文中所述校準(zhǔn)、連接等方法已經(jīng)過實(shí)踐證明，用此方法對電子元件進(jìn)行測試誤差小，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

　　參考文獻(xiàn)

　?。?］計(jì)量測度手冊·中國計(jì)量出版社，第8卷·8·

　?。?］Agilent操作手冊·

　?。?］Agilent電子測量儀器·Catalog·2000·

　　作者簡介：劉新 。工作單位：航天凱天科技責(zé)任有限公司。