电子测量第6章阻抗测量

1、电子测量原理电子测量原理第1页第第6 6章章 阻抗测量阻抗测量 26.1 6.1 引言引言 6.2 6.2 阻抗标准阻抗标准 6.3 6.3 阻抗的模拟测量法阻抗的模拟测量法6.4 6.4 阻抗的数字测量法阻抗的数字测量法电子测量原理电子测量原理第2页阻抗定义及表示方法阻抗定义及表示方法 IUZIUZ电子测量原理电子测量原理第3页阻抗定义及表示方法阻抗定义及表示方法 sinZXcosZRRXarctgXRZ22Z,RZ实轴+j-j电阻电感电容虚轴(cossin )IjUZRjXZ eZjqqq=+=+电子测量原理电子测量原理第4页测量器件的测量器件的寄生参数寄生参数实际的元件，如电阻器、电容器

2、和电感器都不可能实际的元件，如电阻器、电容器和电感器都不可能是理想的，存在着寄生电容、寄生电感和损耗。是理想的，存在着寄生电容、寄生电感和损耗。电子测量原理电子测量原理第5页引线电感引线电感分布电容分布电容RC0L0CR0L0R,0泄漏、引线泄漏、引线电阻和电感电阻和电感R0LC0导线损耗导线损耗分布电容分布电容电子测量原理电子测量原理第6页电阻器的频率响应电阻器的频率响应理想R寄生电容C0R高阻值电阻R|z|低阻值电阻理想RR|z|引线电感 RL0电子测量原理电子测量原理第7页电感器的频率响应电感器的频率响应LC0R0C0的影响|z|理想 LR0C0 LR0理想 LC0的影响|z|R0普通电

3、感磁芯损耗高的电感电子测量原理电子测量原理第8页电容器的频率响应电容器的频率响应L0的影响|z|R0理想 CR0CL0如何准确的测量这些非理想的元件？如何准确的测量这些非理想的元件？电子测量原理电子测量原理第9页电子测量原理电子测量原理第10页电子测量原理电子测量原理第11页电子测量原理电子测量原理第12页电桥法电桥法321ZZZZxxZ2Z3Z1ZD优缺点和频率范围优缺点和频率范围高精度（高精度（0.1%0.1%典型值）典型值） 使用不同电桥可得到宽使用不同电桥可得到宽频率范围频率范围 单台仪器的频率覆盖范单台仪器的频率覆盖范围较窄围较窄 频率范围频率范围 ：DCDC 300MHz300MH

4、z价格低价格低 需要手动平衡需要手动平衡 电子测量原理电子测量原理第13页改变电容改变电容C C直到电路谐振直到电路谐振谐振时谐振时XL= =XC 仅有仅有RX存在存在EVRXRXQEVRIVXXCXLXCVRXLXEZEI CVOSC优缺点和频率范围优缺点和频率范围需要调谐到谐振需要调谐到谐振可测很高的可测很高的Q Q值，利用值，利用可变电容上的电压测可变电容上的电压测量量 阻抗测量精度低阻抗测量精度低 频率范围频率范围 ：10KHz 10KHz 70MHz70MHz 电子测量原理电子测量原理第14页 电压电流法电压电流法 由测量的电压值和电流值计算被测阻抗由测量的电压值和电流值计算被测阻抗

5、ZX电流通过它所流经的电流通过它所流经的RS上的电压计算上的电压计算sxRVVIVZ211V1V2RSZXIOSC优缺点和频率范围优缺点和频率范围适合于探头类测试需要适合于探头类测试需要使用简单使用简单 工作频率范围受使用探头工作频率范围受使用探头的变压器的限制的变压器的限制 频率范围频率范围 ：10KHz10KHz 100 100 MHzMHz 电子测量原理电子测量原理第15页 RF电压电流法电压电流法低阻抗类型低阻抗类型高精度（高精度（0.1%0.1%典型值）典型值） 高频下的宽阻抗范围高频下的宽阻抗范围 工作频率范围受使用探头的变压器的限制工作频率范围受使用探头的变压器的限制 频率范围频

6、率范围 ：1MHz1MHz 3GHz3GHz 122212121121 VVRRVRVVIIVIVZxRV1VV2RI1ZXIOSCRI2高阻抗类型高阻抗类型RVV2V1ZXIOSCRR_2 122/21221VVRRVVVIVZx电子测量原理电子测量原理第16页 自动平衡电桥法自动平衡电桥法 I= I2V2= I2R-+DUTDUTHLR虚地V1II2V2通过通过DUTDUT的电流也通过电阻的电流也通过电阻R“L”点的电位保持为点的电位保持为0 0V（称为虚地）（称为虚地） Z =V1I=V1RV2V1I2= 优缺点和频率范围优缺点和频率范围高精度（高精度（0.05%0.05%典型值）典型值

7、） 很宽的测量范围很宽的测量范围 使用简单使用简单不能适应更高的频率范围不能适应更高的频率范围频率范围频率范围 ：20Hz20Hz 110MHz110MHz 电子测量原理电子测量原理第17页 网络分析法网络分析法通过测量输入信号与反射信号之比得到反射系数通过测量输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用定向耦合器或电桥检测反射信号 用网络分析仪提供激励并测量响应用网络分析仪提供激励并测量响应 DUTVINCVR输入信号反射信号定向偶合器或电桥OSCZXV1V2优缺点和频率范围优缺点和频率范围高频率范围高频率范围 当被测阻抗接近特征阻抗时当被测阻抗接近特征阻抗时得到高精度

8、得到高精度 改变测量频率需要重新校准改变测量频率需要重新校准 阻抗测量范围窄阻抗测量范围窄 频率范围频率范围 ：300KHz 300KHz 3GHz3GHz 电子测量原理电子测量原理第18页网络分析法300KHz1101001K10K100K1M10M100M 1G10G10KHz70MHz10KHz110MHz1 MHz3GHzRF电压电流法电压-电流法法谐振法0HZ300MHz电桥法20HZ110MHz自动平电桥法频率和测量方法频率和测量方法每种方法都有其各自的优缺点每种方法都有其各自的优缺点需要考虑频率覆盖范围、量程、测量精度和操作方便性需要考虑频率覆盖范围、量程、测量精度和操作方便性

9、没有一种方法能包括所有的测量能力，需折衷没有一种方法能包括所有的测量能力，需折衷电子测量原理电子测量原理第19页电子测量原理电子测量原理第20页xZ2Z3Z4ZD交流电桥423xz zz z=测电阻测电阻-惠斯登电桥惠斯登电桥 测电容测电容-电容比较电桥电容比较电桥 测电感测电感-海式电桥海式电桥 麦克斯韦麦克斯韦- -韦恩电桥韦恩电桥电子测量原理电子测量原理第21页CMVAL0020201011XLCLCCLwwww=-=0121fLCLCpww=电子测量原理电子测量原理第22页12XssCCC=-谐振法直接测电容谐振法直接测电容xCsC0f振荡器DML1221ssXssC CCCC=-电子测量原理电子测量原理第23页并联替代法测量大电感sCLVxL22114sf CLp=22211