一、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。

 

圖1 阻抗的定義

 

阻抗是評測電路、元件以及製作元件材料的重要參數。那麼什麼是阻抗呢
？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它的給定頻率的交流電流的抵抗能力。它用矢量平麵上的複數表示。一個阻抗矢量包括實部（電阻R）和虛部（電抗X）。

 

如圖11-1所示，阻抗在直角坐標係中用Z=R+jX表示。那麼在極坐標係中
，阻抗可以用幅度和相角表示。直角坐標係中的實部和虛部可以通過數學換算成極坐標係中的幅度和相位。

 

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）分別對應由於複阻抗平麵中的位置。

 

圖2 阻抗的公式

 

什麼是導納呢？

 

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

 

圖3 導納的公式

 

為(wei)什(shen)麼(me)要(yao)有(you)阻(zu)抗(kang)和(he)導(dao)納(na)兩(liang)種(zhong)表(biao)述(shu)方(fang)式(shi)呢(ne)？主(zhu)要(yao)是(shi)為(wei)了(le)非(fei)常(chang)簡(jian)單(dan)的(de)表(biao)述(shu)兩(liang)種(zhong)常(chang)用(yong)串(chuan)連(lian)和(he)並(bing)聯(lian)連(lian)接(jie)方(fang)式(shi)。對(dui)於(yu)電(dian)阻(zu)和(he)電(dian)抗(kang)串(chuan)聯(lian)連(lian)接(jie)時(shi)
，采(cai)用(yong)阻(zu)抗(kang)的(de)表(biao)述(shu)非(fei)常(chang)簡(jian)單(dan)易(yi)用(yong)。但(dan)是(shi)對(dui)於(yu)電(dian)阻(zu)和(he)電(dian)

 

抗並聯連接時，阻抗的表述非常複雜，這時候
，采用導納就非常簡單易用了。

 

圖4 阻抗和導納的關係

 

阻抗同電感L和電容C的關係：

 

電抗有兩種形式——感抗(XL)和容抗(XC)。電感對應的是感抗
，電容對應的是容抗。對於理想的電感和電容
，它們分別和感抗、容抗之間滿足正比和反比的關係。

 

按照定義， XL=2pfL=wL

 

XC= 1/2pfC=1/wC

 

f是交流信號的頻率， L 是電感
，C是電容。電感的單位時亨
，電容的單位是法。

 

w為角速度， w= 2pf。

 

圖5 阻抗同電容/電感的關係

 

如果將電感的阻抗Vs頻(pin)率(lv)圖(tu)也(ye)畫(hua)在(zai)同(tong)一(yi)個(ge)阻(zu)抗(kang)圖(tu)中(zhong)，不(bu)難(nan)發(fa)現(xian)，電(dian)感(gan)的(de)阻(zu)抗(kang)隨(sui)頻(pin)率(lv)增(zeng)加(jia)而(er)增(zeng)加(jia)，電(dian)容(rong)的(de)阻(zu)抗(kang)隨(sui)頻(pin)率(lv)的(de)增(zeng)加(jia)而(er)減(jian)小(xiao)。即(ji)便(bian)是(shi)理(li)想(xiang)的(de)電(dian)感(gan)或(huo)電(dian)容(rong)，它(ta)們(men)的(de)阻(zu)抗(kang)也(ye)隨(sui)入(ru)射(she)交(jiao)流(liu)信(xin)號(hao)的(de)頻(pin)率(lv)不(bu)同(tong)而(er)改(gai)變(bian)。

 

品質因子Q和損耗因子 D：

 

因子Q是衡量電抗（同時也是電納）純度的指標。換句話說，品質因子Q是表明器件接近純電抗的程度，品質因子越大

，說明電抗的絕對值越大
，反過來說，也就是說明器件的電阻越小。

 

shijishang，qijianzukangzhongdeshishubufen，jidianzudedaxiaobiaomingnengliangzaijingguoqijianchuanshuhou，nengliangdesunhaodaxiao。yinci
，congshangmiandegongshizhongkeyikandao，pinzhiyinzibiaomingqijiannengliangdesunhaochengdu。

 

品質因數(Q)是電抗純度的度量(即與純電抗

，也就是與沒有電阻的接近程度)，定義為元件中存儲能量與該元件損耗能量之比。

 

Q是無量綱單位，表達式為Q=X/R=B/G。您可從圖6看到Q是q角的正切。

 

Q一般適用於電感器，對於電容器來說
，表示純度的這一項通常用耗散因素(D)表示。耗散因素是Q的倒數
，它也是q補角的正切，圖6中示出了d角。

 

圖6 品質因子和損耗因子

 

實際電容模型：

 

讓(rang)我(wo)們(men)來(lai)仔(zai)細(xi)研(yan)究(jiu)真(zhen)實(shi)的(de)電(dian)容(rong)器(qi)件(jian)。首(shou)先(xian)我(wo)們(men)要(yao)清(qing)楚(chu)，不(bu)同(tong)的(de)材(cai)料(liao)和(he)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)會(hui)造(zao)成(cheng)不(bu)同(tong)大(da)小(xiao)的(de)寄(ji)生(sheng)參(can)數(shu)。器(qi)件(jian)的(de)引(yin)線(xian)會(hui)產(chan)生(sheng)不(bu)希(xi)望(wang)的(de)串(chuan)聯(lian)電(dian)阻(zu)和(he)電(dian)感(gan)，器(qi)件(jian)的(de)兩(liang)端(duan)會(hui)存(cun)在(zai)寄(ji)生(sheng)的(de)並(bing)聯(lian)電(dian)阻(zu)和(he)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong)。以(yi)致(zhi)影(ying)響(xiang)到(dao)元(yuan)件(jian)的(de)可(ke)使(shi)用(yong)性(xing)
，以(yi)及(ji)所(suo)能(neng)確(que)定(ding)電(dian)阻(zu)
、電容或電感量值的準確程度。

 

一個真實世界的元件包含許多寄生參數。作為元件主要參數和寄生參數的組合，如上圖所示，一個元件就好比是一個複雜的電路。

 

圖7 實際的電容模型

 

為什麼要測試阻抗?

 

● 元件的阻抗受很多因素影響

● 頻率

● 測試信號

● 直流偏置

● 溫度

● 其他

 

由(you)於(yu)存(cun)在(zai)寄(ji)生(sheng)參(can)數(shu)，因(yin)此(ci)頻(pin)率(lv)對(dui)所(suo)有(you)實(shi)際(ji)元(yuan)件(jian)都(dou)有(you)影(ying)響(xiang)。並(bing)非(fei)所(suo)有(you)的(de)寄(ji)生(sheng)參(can)數(shu)都(dou)會(hui)影(ying)響(xiang)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)，但(dan)正(zheng)是(shi)某(mou)些(xie)主(zhu)要(yao)的(de)寄(ji)生(sheng)參(can)數(shu)確(que)定(ding)了(le)元(yuan)件(jian)的(de)頻(pin)率(lv)特(te)性(xing)。當(dang)主(zhu)要(yao)元(yuan)件(jian)的(de)阻(zu)抗(kang)值(zhi)不(bu)同(tong)時(shi)
，主(zhu)要(yao)的(de)寄(ji)生(sheng)參(can)數(shu)也(ye)會(hui)有(you)所(suo)不(bu)同(tong)。圖(tu)8至圖10示出實際的電阻器
、電感器和電容器的典型頻率響應。

 

圖8 頻率對電阻阻抗的影響

 

圖9 頻率對電感阻抗的影響

 

圖10 頻率對電容阻抗的影響

 

交流信號電平的影響（電容）：

 

與交流電壓有關的SMD 電容（具有不同的介電常數, K） 受交流測試電壓的影響如圖11所示。

 

圖11 電容受交流測試電壓的影響

 

磁芯電感器受線圈材料的電磁回滯特性影響，線圈電感的感值會隨著測試信號電流變化而變化，如圖12所示。

 

圖12 磁芯電感器受交流測試電流的影響

 

直流偏置也會改變器件的特性。大家都知道直流偏置會影響半導體器件（比如二極管和晶體管以及其他被動器件/無源器件）的特性。對於具有高介電常數材料製成的電容來說，器件上所加的直流偏置電壓越高，電容的變化越大。

 

圖13 陶瓷電容受直流偏置電平的影響

 

對於磁芯電感器
，電感隨流過線圈的直流變化而變化，這主要應歸於線圈材料的磁通飽和特性。

 

xianzai
，kaiguandianyuanfeichangpubian。dianlidiangantongchangyongyulvboyouyugaodianliukaiguandeshepinganraohezaosheng。weilebaochihaodelvbotexing，jianxiaodadianliudewenbo，dianlidianganbixuzaigongzuotiaojianxiaceliangqitexing
，yibaozhengdiangandegunjiangtexingbuyingxiangqigongzuotexing。

 

圖14 磁芯電感器受直流偏置電流的影響

 

大多數器件都容易受溫度影響。對於電阻、電感和電容，溫度特性是非常重要的規範參數。下圖曲線表示不同介電常數的陶瓷電容與溫度的相關性。

 

圖15 陶瓷電容受溫度的影響

 

二、阻抗測量方法和原理

 

阻(zu)抗(kang)測(ce)量(liang)有(you)多(duo)種(zhong)可(ke)選(xuan)擇(ze)的(de)方(fang)法(fa)，每(mei)種(zhong)方(fang)法(fa)都(dou)有(you)各(ge)自(zi)得(de)優(you)點(dian)和(he)缺(que)點(dian)。需(xu)要(yao)首(shou)先(xian)考(kao)慮(lv)測(ce)量(liang)的(de)要(yao)求(qiu)和(he)條(tiao)件(jian)，然(ran)後(hou)選(xuan)擇(ze)最(zui)合(he)適(shi)的(de)方(fang)法(fa)。需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)的(de)因(yin)素(su)包(bao)括(kuo)頻(pin)率(lv)覆(fu)蓋(gai)範(fan)圍(wei)、測量量程、測量精度和操作的方便性。

 

meiyouyizhongfangfanenggoubaokuosuoyoudeceliangnengli，yinerzaixuanzeceliangfangfashixuyaozhezhongkaolv。xiamianzhenduigaosushuzidianludetexing，zhongdianjieshaosanzhongfangfa。ruguozhikaolvceliangjingduhecaozuofangbianxing，zidongpinghengdianqiaofashizhizhi110MHz頻率的最佳選擇。對於100MHz至3GHz的測量，射頻I-V法有最好的測量能力
，其他則推薦采用網絡分析技術。

 

2.1 自動平衡電橋法

 

流過DUT的電流也流過電阻器Rr。“L”點的電位保持為0V（從而稱為“虛地”）。I-V轉換放大器使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LCR表的低頻範圍一般低於100KHz，可使用簡單的運算放大器作為它的I-V轉換器。由於受到放大器性能的限製，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轉換器包括複雜的檢波器
、積分器和矢量調製器，以保證在1MHz以上寬頻率範圍內的高精度。這類儀器能達到110MHz的最高頻率。

 

圖16 自動平衡電橋法原理

 

自動平衡電橋法優缺點：

 

● 最準確, 基本測試精度 0.05%

● 最寬的阻抗測量範圍: C, L, D, Q, R, X, G, B, Z, Y, O, ...

● 最寬的電學測試條件範圍

● 簡單易用

● 低頻, f < 110MHz

 

2.2 射頻I-V法

 

射頻I-V法用阻抗匹配測量電路（50歐姆）和he精jing密mi同tong軸zhou測ce試shi端duan口kou實shi現xian不bu同tong配pei置zhi，能neng在zai較jiao高gao頻pin率lv下xia工gong作zuo。有you兩liang種zhong放fang置zhi電dian壓ya表biao和he電dian流liu表biao的de方fang法fa
，以yi分fen別bie適shi應ying低di阻zu抗kang和he高gao阻zu抗kang的de測ce量liang。如ru圖tu所suo示shi
，被bei測ce器qi件jian（DUT）的阻抗由電壓和電流測量值導出，流過DUT的電流由已知阻值的低阻電阻器R上的電壓經計算得到。在實際測量中，電阻器R處放置低損耗互感器，但該互感器也限製了可應用頻率範圍的低端。

 

圖17 射頻I-V法

 

RF I-V 法優缺點

 

● 寬的/高頻範圍, 1MHz < f< 3GHz

● 好的測試精度, 基本測試精度 0.8%

● 寬的阻抗測量範圍, 100m – 50KW @ 10%accuracy

● 100MHz最準確的測試方法

● 接地器件測試

 

2.3 網絡分析法

 

tongguoceliangzhuruxinhaoyufanshexinhaozhibidedaofanshexishu。yongdingxiangouheqihuodianqiaojiancefanshexinhao，bingyongwangluofenxiyitigonghecelianggaixinhao。youyuzhezhongfangfaceliangdeshizaiDUT上的反射，因而能用於較高的頻率範圍。

 

圖18 網絡分析法

 

根據實際的測量需求

，網絡分析法又延伸出幾個方法，以提高測試的阻抗範圍。

 

2.3.1 反射法

 

這是最典型的網絡分析法，通過測試S11，來測試阻抗
，公式如下：

 

 

對於E5061B網絡分析儀：

 

● 頻率範圍可測：5Hz到3GHz

● 10%精度阻抗範圍：1歐姆~2K歐姆

● 可利用7mm類型係列測試夾具

 

2.3.2 串聯直通法

 

如圖所示，串聯直通法通過串接方式連接測量DUT。對於E5061B，增益-相位測試端口和S參數測試端口都能使用串聯直通法。相比來說
，增益-相位測試端口更加方便

，因為4端接類型的器件測試夾具能夠直接連接到增益-相位測試端口。

 

但是最高頻率範圍僅到30MHz。如果想測試更高頻率，可以使用S參數測試端口。但是，當頻率達到幾百兆後
，消除串聯直通測試夾具帶來的誤差是比較困難。因此實際頻率限製大概在200MHz或300MHz。

 

對於E5061B網絡分析儀：

 

● 頻率範圍可測：5Hz到30MHz（增益-相位測試端口）

● 5Hz到幾百兆Hz（S參數測試端口）

● 10%精度阻抗測量範圍：5歐姆到20K歐姆

● 可利用測試夾具（增益-相位測試端口）

● 不適用於接到DUT的測量

 

圖19 串聯直通法

 

2.3.3 並聯直通法

 

如圖所示，並聯直通法通過並聯DUT測試阻抗。這個方法非常適合測量低阻抗器件，可小達1m歐姆。增益-相位測試端口和S參數測試端口都可以使用並聯直通法。對於超過30MHz的頻率範圍，使用S參數測試端口進行並聯直通測試。

 

但是，對於低於100KHz
，推薦使用增益-相位測試端口進行阻抗測量
，因為增效-xiangweiceshiduankoushiyonglebanfudideshejifangfa

，zhegefangfakeyixiaochuyouyuhuiliudianliuzaiceshidianlanpingbicengsuoxingchengdedianzuwucha
，zheyangkeyizaidipinfanweineirongyidihejingquediceliangfeichangdidezukang。

 

對於E5061B網絡分析儀：

 

● 頻率範圍：5Hz到30MHz（增益-相位測試口），5Hz到3GHz（S參數測試口1-2）

● 10%精度阻抗測量範圍：1m歐姆到5歐姆（比阻抗分析儀更高的測量靈敏度）

● 使用自製測試夾具或RF探頭

 

圖20 並聯直通法

 

2.4 典型阻抗測量儀器

 

業界最典型的3個阻抗測量儀器是：4294A，E4991A，E5061B。它們的特征如下：

 

4294A精密阻抗分析儀：

 

● 測量頻率範圍從 40 Hz 到 110 MHz

● 基本測量精度為 ±0.08%

● 業內最高性能的阻抗測量和分析儀

 

圖21 4294A精密阻抗分析儀

 

E4991A 射頻阻抗/材料測量分析儀：

 

● 測量頻率範圍從 1 MHz 到 3GHz

● 基本測量精度為 ±0.8%

● 材料測量功能可以測量介電常數和導磁率（配置選件 002）

 

圖22 E4991A 射頻阻抗/材料測量分析儀

 

E5061B矢量網絡分析儀

 

● 在 S 參數測量端口上的測量頻率範圍：從 5 Hz 到 3 GHz

● 在增益-相位測量端口上的測量頻率範圍：從 5 Hz 到 30 MHz

● 基本測量精度為 ±2%

● PDN （Power Distribution Network ——供電分配網絡）的毫歐量級的阻抗值測試（旁路電容器，開關電源（DC-DC 變換器）的輸出阻抗，PCB 板的阻抗等)

 

圖23 E5061B矢量網絡分析儀

 

當測量精度為10% 時
，各種儀表的阻抗測量範圍的比較。

 

24圖24 三種典型儀器的阻抗測量範圍比較

 

三
、測試誤差及校準和補償

 

3.1 測量誤差

 

對於真實世界的測量，我們必須認為在測量結果中包含誤差。常見的誤差源有：

 

● 儀器的不精確性（包括DC偏置的不精確和OSC電平的不精確）

● 測試夾具和電纜中的殘餘參數

● 噪聲

 

這裏沒有列出DUT的寄生參數，因為DUT的寄生參數是DUT的一部分，我們需要測量包括其寄生參數在內的DUT阻抗。在所列誤差源中，如果測試夾具和測試電纜的殘餘阻抗恒定而穩定，就可對其進行補償。

 

3.2 校準

 

校準由“校準平麵”定義
，在這一校準平麵上能得到規定的測量精度。為校準儀器
，在校準平麵上連接“標準器件”，然後通過調整儀器（通過計算/數據存儲）
，使測量結果在規定的精度範圍內。

 

圖25 校準及其校準平麵

 

自動平衡電橋儀器的校準平麵是未知的BNC連lian接jie器qi。執zhi行xing電dian纜lan長chang度du校xiao準zhun後hou，校xiao準zhun平ping麵mian移yi到dao測ce試shi電dian纜lan的de頂ding端duan。自zi動dong平ping衡heng電dian橋qiao儀yi器qi的de校xiao準zhun通tong常chang是shi為wei了le運yun行xing和he維wei護hu，為wei了le維wei持chi儀yi器qi在zai規gui範fan的de精jing度du內nei
，應ying該gai周zhou期qi的de進jin行xing校xiao準zhun（典型是一年一次）。

 

射頻I-V儀器在每次開機或改變頻率設置時都要求校準。因為高頻時，周邊溫度、濕度、頻率設置等對測量精度都有比較大的影響。需要使用開路、短路和標準負載（低損耗電容有時也要求）進行校準。校準平麵在連接校準件的連接器的位置。

 

圖26 射頻I-V儀器的校準方法和校準平麵

 

3.3補償

 

補償能減小DUT與儀器校準平麵間誤差源的影響。但補償不能完全消除誤差，補償後得到的測量精度也達不到“校準平麵”上得到的精度。補償與校準不同，它也不能代替校準
，因此必須在完成校準後再進行補償。補償能有效改進儀器的測量精度。下麵介紹3種常見的補償技術。

 

3.3.1 偏移補償

 

當測量僅受單一殘餘成分的影響時，隻需由測量值減去誤差值，即可得到有效值。如下圖所示的低值電容測量的情況，與DUT電容Cx並聯的雜散電容Co對測量結果的影響最大，可通過從測量值Cm減去雜散電容值進行補償。雜散電容值可從測量端開路時獲得。

 

圖27 偏移補償

 

3.3.2 開路和短路補償

 

開路和短路補償是當前阻抗測量儀器最常用的補償技術。這種方法假定測試夾具的殘餘參數可以用簡單的L/R/C/G電路表示
，如下圖（a）所示。當未知端開路
，如下圖（b）所示時，把所測雜散導納Go+jwCo作為Yo，因為殘餘阻抗Zs可以忽略。

 

當未知端短路，如下圖（c）所示時，所測阻抗即代表殘餘阻抗Zs=Rs+jwLs，因為Yo被旁路。這樣
，由於各殘餘參數均已知，即可從下圖（d）所給出的公式計算DUT的阻抗Zdut。

 

圖28 開路/短路法補償

 

3.3.4 開路、短路和負載補償

 

有很多測量條件，複雜的殘餘參數不能按上圖所示的簡單等效電路建模。開路/短路/負載補償是一種適用於複雜殘餘電路的先進補償技術。為進行開路/短路/負載補償，在測量DUT前先要進行3項測量，即把測試夾具端開路、短路，以及連接基準DUT（負載）。

 

在進行DUT測量時，就可在計算中使用這些得到的測量結果（數據）。如下圖所示，開路/短路/負載補償所建立的測試夾具殘餘阻抗模型是用ABCD參數表示的4端網絡電路。如果這3項已知，並且該4端網絡電路時線性電路，那麼就能知道每一個參數。

 

在下述情況下應使用開路/短路/負載補償：

 

● 接有附加的無源電路或元件（例如外部DC偏置電路，平衡-不平衡變壓器

，衰減器和濾波器）。

● 使用掃描器，多路轉換器或矩陣開關。

● 使用非標準長度的測試電纜，或由標準安捷倫測試電纜擴展4TP電纜。

● 用放大器增強測試信號。

● 使用元件插裝機。

● 使用用戶製作的測試夾具。

 

在上麵所列的情況下，開路/短路補償將不能滿足要求，測量結果會有相當大的誤差。

 

圖29 開路/短路/負載補償

 

3.4 接觸電阻產生的誤差

 

DUT電極與測試夾具或測試台電極間所存在的任何接觸電阻都會造成測試誤差。DUT的2端或4端連接方式的接觸電阻影響有所不同。在2端連接的情況下，接觸電阻以串聯方式疊加到DUT阻抗
，造成D（耗散因數）讀數的正誤差。在4端口連接的情況下，存在如下圖（b）所示的接觸電阻Rhc、Rhp、Rlc和Rlp。不同端子的接觸電阻影響也有所不同。

 

Rhc減小施加於DUT的測試信號電平
，但它不直接產生測量誤差。Rlp可能造成自動平衡電橋的不平衡，但通常可忽略這一影響。Rhp和Chp構成低通濾波器，它會造成Hp輸入信號的衰減和相移
，從而產生測量誤差。

 

圖30 接觸電阻產生的誤差

 

3.5 測量電纜擴展引入的誤差

 

從儀器擴展的4TP測量電纜將會按擴展電纜的長度和測量頻率引入測量信號的幅度誤差和相移。電纜擴展會帶來下麵兩個問題：

 

1.阻抗測量結果中的誤差

 

2.電橋不平衡

 

測量誤差主要由接到Hp和Lc端的電纜造成，如果電纜的長度和傳播常數已知，儀器就可以對其補償。包括Rr、放大器和Lp及Lc電纜在內的反饋回路相移會造成電橋的不平衡。但可在反饋電路內部進行相移補償。

 

隻有在較高的頻率區（通常高於100KHz），這兩個問題才有重大影響
，而且安捷倫阻抗測試儀器能補償安捷倫提供的電纜。在較低頻率區，電纜的電容僅會使測量精度下降（不影響電橋平衡）。

 

電纜長度補償用於長度和傳播常數已知的測試電纜，比如安捷倫提供的1m（2m或4m）測試電纜。如果使用各種長度不同類型電纜，除了測量誤差外，還可能造成電橋不平衡。

 

3.6並聯直通法的校準和補償

 

用E5061B測試PDN的毫歐姆級阻抗，使用並聯直通法，也需要考慮校準和補償。一般測試低頻時，使用增益-相位測試端口，通常隻有做直通校準即可得到足夠的阻抗測試精度。測試高頻時
，使用S參數測試端口，這是可以使用SOLT校準，或SOLT校準加上端口延伸，如果使用探針台，則可以用探針台提供的校準件
，用SOLT直接校準到探頭尖位置。

 

圖31 用於低阻抗測量的並聯直通法的校準和補償

 

四、測試電纜和夾具

 

當把被測器件(DUT)連到自動平衡電橋儀器的測量端子時
，有幾種可選擇的連接配置。而在射頻阻抗測量儀器中，隻能用兩終端法的連接配置。

 

4.1 終端配置

 

自動平衡電橋儀器的前麵板上一般配有4個BNCUNKNOWN端子（Hc，Hp，Lp和Lc）。有多種DUT與UNKNOWN端子連接的配置方法。由於每種方法都有各自的優點和缺點，必須根據DUT的阻抗和要求的測量精度
，選擇最合適的配置方法。

 

2端（2T）配置：

 

這是最簡單的方法，但這種方法存在著很多誤差源。引線電感、引線電阻，以及兩條引線間的雜散電容都會疊加到測量結果上。由於存在這些誤差源，其典型阻抗測量範圍（沒有進行補償）限製於100歐姆到10K歐姆。

 

圖32 2端（2T）配置

 

3端（3T）配置：

 

用同軸電纜減小雜散電容的影響。同軸電纜的外導體（屏蔽）連(lian)到(dao)保(bao)護(hu)端(duan)子(zi)上(shang)。它(ta)能(neng)在(zai)較(jiao)高(gao)阻(zu)抗(kang)測(ce)量(liang)範(fan)圍(wei)改(gai)進(jin)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)，但(dan)由(you)於(yu)仍(reng)然(ran)存(cun)在(zai)引(yin)線(xian)電(dian)感(gan)和(he)引(yin)線(xian)電(dian)阻(zu)，因(yin)而(er)不(bu)能(neng)改(gai)進(jin)較(jiao)低(di)阻(zu)抗(kang)範(fan)圍(wei)的(de)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)。典(dian)型(xing)的(de)阻(zu)抗(kang)範(fan)圍(wei)可(ke)擴(kuo)展(zhan)到(dao)10K歐姆以上。

 

圖33  3端（3T）配置

 

4端（4T）配置：

 

可減小引線電感的影響，因為信號電流通路與電路敏感電纜時彼此獨立的。通常可改進低至1歐姆的較低阻抗測量範圍的精度。當DUT的阻抗低於1歐姆時
，會有大信號電流通過電流通路，它與電壓敏感電纜的互感耦合將產生誤差。

 

圖34 4端（4T）配置

 

5端（5T）配置：

 

是3T和4T配置的組合。它配有4條同軸電纜，這4條電纜的外導體均接到保護端。這種配置具有從1歐姆到10M歐姆的寬測量範圍，但互感問題仍然存在。

 

圖35 5端（5T）配置

 

在高頻下使用測試電纜：

 

4TP配置是適用於寬量程範圍阻抗測量的最佳解決方案。但在基本4TP測量中，由於電纜長度必須短於波長，使電纜長度受到測量頻率的限製。下麵公式可用於確定這一限製：

 

 

這裏：F是測量頻率（MHz）

 

L是電纜長度（m）

 

當電纜長度為1m時，最高頻率限製近似為15MHz。如果電纜長度或頻率超過這一限製，自動平衡電橋就可能實現不了平衡。對於較高頻率（通常100KHz以上）的阻抗測量

，還需要進行電纜長度補償。

 

4.2 測試夾具

 

在阻抗測量中
，測試夾具在機械和電氣兩方麵都起著重要的作用，夾具的質量確定了總測量質量的限製。

 

安捷倫公司根據被測件的種類提供多種類型的測試夾具。為了選擇最合適的DUT測試夾具，不僅要求考慮接觸的物理布局
，還要考慮可用的頻率範圍、殘餘參數

，以及允許施加的DC電壓。測試夾具的接觸端（DUT連接）可以是2端，也可以是4端，以適合不同的應用。

 

如果DUT不能使用安捷倫公司提供的測試夾具
，可製作針對應用的專用測試夾具。在製作測試夾具時，需要考慮下麵這些關鍵因素。

 

1.必須把殘餘參數減到最小。

 

為了把殘餘參數減到最小，應使4TP配置盡可能接近DUT。此外，正確的保護技術能消除雜散電容的影響。

 

2.必須把接觸電阻減到最小。

 

接觸電阻會造成附近誤差。在2TP配置情況下將直接影響到測量結果。接觸電極應與DUT牢固連接，並始終保持清潔。電極應使用能抗腐蝕的材料。

 

3.接觸必須能夠開路和短路。

 

開路/短路補償能容易地減小測量夾具殘餘參數的影響。為進行開路/短路測量
，必須把接觸電極開路和短路。對於開路測量，接觸電極應放在與DUT連接時的同樣距離上。對於短路測量，應在電極間連接無損耗（低阻抗）的導體

，或直接連接接觸電極。如果要使電極保持4端配置
，應首先連接電流端和電位端。

 

4.3 測試電纜

 

當被測DUT與儀器有一段相隔距離時，就需要用電纜擴展測試端口（UNKNOWN端子）。如果未考慮擴展電纜的長度
，則不僅會造成誤差，甚至還會產生電橋的不平衡
，以至無法進行測量。

 

安捷倫公司隨儀器有多種1m、2m和4m測(ce)試(shi)電(dian)纜(lan)供(gong)選(xuan)擇(ze)。在(zai)選(xuan)擇(ze)測(ce)試(shi)電(dian)纜(lan)時(shi)，必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)電(dian)纜(lan)長(chang)度(du)和(he)可(ke)用(yong)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)。由(you)於(yu)電(dian)纜(lan)誤(wu)差(cha)已(yi)知(zhi)，因(yin)而(er)安(an)捷(jie)倫(lun)儀(yi)器(qi)能(neng)夠(gou)把(ba)測(ce)量(liang)電(dian)纜(lan)的(de)影(ying)響(xiang)減(jian)到(dao)最(zui)小(xiao)。測(ce)試(shi)誤(wu)差(cha)將(jiang)隨(sui)著(zhe)電(dian)纜(lan)長(chang)度(du)及(ji)測(ce)量(liang)頻(pin)率(lv)的(de)增(zeng)加(jia)而(er)增(zeng)加(jia)。

 

建(jian)議(yi)不(bu)要(yao)使(shi)用(yong)不(bu)是(shi)安(an)捷(jie)倫(lun)公(gong)司(si)推(tui)薦(jian)的(de)電(dian)纜(lan)

，儀(yi)器(qi)的(de)補(bu)償(chang)功(gong)能(neng)可(ke)能(neng)不(bu)適(shi)用(yong)於(yu)非(fei)安(an)捷(jie)倫(lun)電(dian)纜(lan)。如(ru)果(guo)不(bu)得(de)不(bu)用(yong)非(fei)安(an)捷(jie)倫(lun)電(dian)纜(lan)，則(ze)應(ying)該(gai)使(shi)用(yong)與(yu)安(an)捷(jie)倫(lun)測(ce)試(shi)電(dian)纜(lan)相(xiang)同(tong)或(huo)等(deng)效(xiao)的(de)電(dian)纜(lan)。對(dui)於(yu)更(geng)高(gao)頻(pin)率(lv)
，一(yi)定(ding)不(bu)要(yao)使(shi)用(yong)非(fei)安(an)捷(jie)倫(lun)提(ti)供(gong)的(de)電(dian)纜(lan)。為(wei)了(le)使(shi)用(yong)4TP配置的擴展電纜
，電纜長度應為1m或2m

，使用測量儀器能對其補償，如果電纜長度有誤差，則將會造成附加誤差。

 

4.4 消除雜散電容影響

 

當DUT為高阻抗（即低電容）時，雜散電容的影響就不能忽略。如下圖所示，用4端接觸測量DUT的例子

，Cd與DUT並聯
，當在DUT下麵放置導電板時，其組合電容（Ch//Cl）也與DUT相並聯，從而產生了測量誤差。通過把一塊保護板放在高端和低端之間，就可把Cd減到最小。此外
，通過把保護端與該導體相連，Ch和Cl的影響就可彼此抵消。

 

圖36 保護技術消除了雜散電容的影響

 

4.5 在射頻區的終端配置和測試夾具

 

射頻阻抗測量儀器帶有精密的同軸測試端口
，它在原理上是一種2端配置。同軸測試端口連接器的中心導體是有源的高端，外外導體是接地的低端。隻能用最簡單的2端連接配置測量DUT。測試夾具的殘餘電感
、殘餘電阻

、雜散電容和雜散電導均疊加在測量結果上（在補償前）。

 

不管是射頻I-V法還是網絡分析法，被測阻抗越偏離50歐姆，射頻阻抗測量精度就越低。殘餘參數的影響隨頻率的增加而增加，頻率越高，可測阻抗範圍越窄。

 

要對射頻測試夾具進行專門的設計，使DUT與測試端口間的引線長度（電氣通路長度）盡可能短，從而把殘餘參數減到最小。通常在頻率低於100MHz時，測試夾具殘餘參數所造成的誤差要小於儀器誤差，在經過補償後可以忽略不計。

 

danzaiceliangjiejinyucanyucanshudedizukanghuogaozukangshi，ceshijiajucanyucanshudebianhuahuizaochengceliangjieguodezhongfuxingwenti。canyucanshudebianhuaheceliangjieguodebuwendingxingjuedingyuzaiceshijiajuduanzishangDUT的定位精度。對於重複性的測量
，射頻測試夾具應能將DUT在測量端子上精確定位。

 

在高頻（通常高於500MHz）shi

，ceshijiajudecanyucanshuduiceliangjieguoyougengdadeyingxiang，bingqiehuishishijiceliangfanweibianzhai。yinci
，ceshijiajudekeyongpinlvfanweixiandinglegeleiceshijiajudezuigaopinlv。yiqibujingquexingyuceshijiajuyinruwuchazhihequedingleDUT測量結果的不精確性。由於隻能使用2端配置，補償法師獲得最佳測量精度的關鍵。

 

各種測試夾具都有各自的特性和結構。由於影響DUT測量值的不僅是殘餘參數，還包括DUT的周圍環境（如接地板、端子布局、絕緣體的介電常數等），為了得到好的測量一致性

，應使用同一類型的測試夾具。

 

有兩種類型的射頻測試夾具：同軸測試夾具和非同軸測試夾具
，其區別在於兩者的幾何結構和電氣特性。非同軸測試夾具有開啟的測量端，因而便於DUTdelianjiehechaixie。feitongzhouxingjiajushiyongyugaoxiaolvdiceshidaliangdeqijian。danzheyigaoxiaolvshiyigaopinshixishengceliangjingduweidaijiade，yinweizaitongzhoulianjieqibujianyuceshiduanzijiancunzaizhedianqitexingdebulianxu（失配）。

 

同軸測試夾具則用類似於同軸端的配置固定DUT，其被連接到測試夾具的中心電極和外導體帽電極。由於從測試端口到DUT保持著連續的50歐姆的特性阻抗，因而同軸測試夾具能夠通過最高的測量精度和最好的頻率響應。由於可以選擇可重複數量的絕緣體直徑
，以把DUT與絕緣體的間隙減到最小，DUT可ke定ding位wei在zai能neng得de到dao最zui佳jia重zhong複fu性xing的de測ce試shi夾jia具ju端duan上shang，而er不bu需xu要yao操cao作zuo者zhe的de高gao超chao技ji巧qiao。因yin而er同tong軸zhou測ce試shi夾jia具ju能neng比bi非fei同tong軸zhou測ce試shi夾jia具ju得de到dao較jiao低di的de附fu加jia誤wu差cha和he高gao得de多duo的de測ce量liang重zhong複fu能neng力li。

 

圖37  典型的射頻阻抗測試夾具

 

五、成功測量阻抗的8點提示（總結）

 

提示 1.阻抗參數的確定和選擇：

 

阻抗是表征電子器件特性的參數之一。阻抗 (Z) 的定義是器件在給定的頻率下對交流電流 (AC) 所起的阻礙作用。

 

阻抗通常用複數量( 矢量 ) 的形式來表示

，可以把它畫在極坐標上。坐標的第一和第二象限分別對應正的電感值和正的電容值 ;第三和第四象限則代表負的電阻值。阻抗矢量由實部 ( 電阻 — R) 和虛部 ( 電抗 —X) 組成。電容 (C) 和電感 (L)的值可從電阻(R) 和電抗 (X) 值中推導出來。電抗的兩種形式分別是感抗 (XL) 和容抗(XC)。品質因數 (Q) 和損耗因數(D) 也可從電阻和電抗的值中推導出來，這兩個參數是表示電抗純度的。當 Q值偏大或 D 值偏小時，電路的質量更高。Q的定義是器件所儲存的能量與其做消耗的能量的比值。D 是 Q 的倒數。D 還等於“tan ä”，其中 ä 是介質損耗角 (ä 是相位角è 的餘角 )。D和 Q 均屬於無量綱的量。

 

提示 2.選擇正確的測量條件：

 

器(qi)件(jian)製(zhi)造(zao)商(shang)給(gei)出(chu)的(de)器(qi)件(jian)阻(zu)抗(kang)值(zhi)所(suo)代(dai)表(biao)的(de)是(shi)在(zai)規(gui)定(ding)的(de)測(ce)量(liang)條(tiao)件(jian)下(xia)器(qi)件(jian)所(suo)能(neng)達(da)到(dao)的(de)性(xing)能(neng)，以(yi)及(ji)在(zai)生(sheng)產(chan)這(zhe)些(xie)器(qi)件(jian)時(shi)所(suo)允(yun)許(xu)出(chu)現(xian)的(de)器(qi)件(jian)性(xing)能(neng)的(de)偏(pian)差(cha)。如(ru)果(guo)在(zai)設(she)計(ji)電(dian)路(lu)時(shi)需(xu)要(yao)很(hen)精(jing)確(que)地(di)知(zhi)道(dao)所(suo)使(shi)用(yong)器(qi)件(jian)的(de)性(xing)能(neng)的(de)話(hua)
，就(jiu)有(you)必(bi)要(yao)專(zhuan)門(men)對(dui)器(qi)件(jian)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)來(lai)驗(yan)證(zheng)其(qi)實(shi)際(ji)值(zhi)與(yu)標(biao)稱(cheng)值(zhi)之(zhi)間(jian)的(de)偏(pian)差(cha)，或(huo)在(zai)不(bu)同(tong)於(yu)製(zhi)造(zao)商(shang)測(ce)試(shi)條(tiao)件(jian)的(de)實(shi)際(ji)工(gong)作(zuo)條(tiao)件(jian)下(xia)測(ce)量(liang)器(qi)件(jian)的(de)阻(zu)抗(kang)參(can)數(shu)。

 

由於寄生電感、電容和電阻的存在，所有器件的特性會隨著測量頻率的變化而變化的現象是非常常見的。

 

器件阻抗的測量結果還會受到在測量時所選擇的測量信號的大小的影響:

 

● 電容值 (或材料的介電常數，即 K值 ) 的測量結果會依賴於交流測量信號電壓值的大小。

● 電感值 (或材料的磁滯特性 ) 的測量結果會依賴於交流測量信號電流值的大小。

 

使用儀表的自動電平控製 (ALC)功能可使被測器件 (DUT) 兩側的電壓保持在一個恒定的值上。如果儀表內部沒有 ALC功能但是有監測信號大小的功能

，可以利用這個功能給這種儀表編寫一個相當於 ALC 功能的控製程序來保證被測器件兩端上的電壓穩定。

 

通過控製測量積分時間 ( 相當於數據采集時間 )可(ke)以(yi)去(qu)除(chu)測(ce)量(liang)中(zhong)不(bu)需(xu)要(yao)的(de)信(xin)號(hao)的(de)影(ying)響(xiang)。利(li)用(yong)平(ping)均(jun)值(zhi)功(gong)能(neng)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)中(zhong)的(de)隨(sui)機(ji)噪(zao)聲(sheng)。延(yan)長(chang)積(ji)分(fen)時(shi)間(jian)或(huo)增(zeng)加(jia)平(ping)均(jun)計(ji)算(suan)的(de)次(ci)數(shu)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)
，但(dan)也(ye)會(hui)降(jiang)低(di)測(ce)量(liang)速(su)度(du)。在(zai)儀(yi)表(biao)的(de)操(cao)作(zuo)手(shou)冊(ce)中(zhong)對(dui)這(zhe)部(bu)分(fen)內(nei)容(rong)都(dou)有(you)詳(xiang)細(xi)的(de)解(jie)釋(shi)。

 

其它有可能影響測量結果的物理和電氣因素還包括直流偏置、溫度、濕度、磁場強度
、光強度、振動和時間等。

 

提示 3.選擇適當的儀器顯示參數：

 

現在有很多阻抗測量儀器都能夠測量阻抗矢量的實部和虛部，然後再把它們轉換為其它所需要的參數。如果一個測量結果顯示為阻抗(Z) 和相位(è)，那麼被測器件的主要參數 (R

、C
、L) 和其它所有寄生參數所表現出來的綜合特性就體現在 |Z| 和 è的數值的大小上。

 

ruguoyaoxiangxianshiyigebeiceqijianchuzukanghexiangjiaoyiwaideqitacanshu
，keyishiyongtadeeryuanmoxingdengxiaodianlu。zaiqufenzhexiejiyuchuanlianhuobingliandianlumoshideeryuanmoxingshi，womenyongjiaozhu“p”代表並聯模型，用“s”代表串聯模型，例如Rp、Rs、Cp、Cs、Lp 或 Ls。

 

在現實世界中沒有器件是純粹的的電阻
、純粹的電容
、純粹的電感。任何常用的器件通常都會有一些寄生參數 (例如由器件的引腳、材料等引起的寄生電阻、寄生電感和寄生電

 

容 ) 存在，表現器件主要特性的部分和寄生參數部分結合在一起會使一個簡單的器件在實際工作中表現得就像一個複雜的電路一樣。

 

近(jin)年(nian)來(lai)新(xin)推(tui)出(chu)的(de)阻(zu)抗(kang)分(fen)析(xi)儀(yi)都(dou)帶(dai)有(you)等(deng)效(xiao)電(dian)路(lu)分(fen)析(xi)的(de)高(gao)級(ji)功(gong)能(neng)

，可(ke)以(yi)用(yong)三(san)元(yuan)或(huo)四(si)元(yuan)電(dian)路(lu)模(mo)型(xing)的(de)形(xing)式(shi)對(dui)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)進(jin)行(xing)進(jin)一(yi)步(bu)的(de)分(fen)析(xi)。使(shi)用(yong)這(zhe)種(zhong)等(deng)效(xiao)電(dian)路(lu)分(fen)析(xi)功(gong)能(neng)可(ke)對(dui)器(qi)件(jian)更(geng)為(wei)複(fu)雜(za)的(de)寄(ji)生(sheng)效(xiao)應(ying)進(jin)行(xing)全(quan)麵(mian)分(fen)析(xi)。

 

提示 4.測量技術具有局限性：

 

在產品設計和生產製造的測量中
，我們經常被問到的問題恐怕就是 :“測量結果的精度有多高?”儀器的測量精度實際上取決於被測器件的阻抗值和所采用的測量技術。

 

在確定測量結果的精度時，需要把測量到的被測器件的阻抗值和所使用儀表在所適用的測量條件下的精度進行比較才可以知道。

 

儀表關於D 值和 Q 值的測量精度的指標通常不同於儀表關於其它阻抗參數測量精度的技術指標。對於低損耗 (D 值很低



，Q 值很高 ) 器件
，R值相對於 X 值而言是非常小的。R 值的細小變化將會引起 Q值的很大變化。

 

如果測量結果的誤差跟所測到得的R 的值相近似的話
，就會導致 D或 Q值的測量結果是負數的現象。需要時刻注意的是
，測量結果的誤差包括儀表自身的測量誤差和測量夾具引起的誤差。

 

提示 5.進行校準：

 

進jin行xing校xiao準zhun的de目mu的de是shi給gei儀yi表biao定ding義yi一yi個ge能neng夠gou保bao證zheng測ce量liang精jing度du的de基ji準zhun麵mian。通tong常chang都dou是shi在zai儀yi表biao的de測ce量liang端duan口kou上shang進jin行xing校xiao準zhun，在zai測ce量liang時shi用yong校xiao準zhun數shu據ju對dui原yuan始shi數shu據ju進jin行xing修xiu正zheng。

 

安捷倫科技采用自動平衡電橋技術的儀表在出廠時或是在維修中心都做過基礎的校準，可以在一定時期內 ( 通常為 12 個月)，不bu論lun在zai測ce量liang中zhong對dui儀yi表biao進jin行xing何he種zhong設she置zhi，測ce量liang結jie果guo都dou可ke以yi達da到dao儀yi表biao指zhi標biao規gui定ding的de測ce量liang精jing度du，操cao作zuo人ren員yuan使shi用yong這zhe種zhong儀yi表biao時shi是shi不bu需xu要yao進jin行xing校xiao準zhun操cao作zuo的de。

 

對(dui)不(bu)采(cai)用(yong)自(zi)動(dong)平(ping)衡(heng)電(dian)橋(qiao)技(ji)術(shu)的(de)儀(yi)表(biao)而(er)言(yan)，在(zai)儀(yi)表(biao)初(chu)始(shi)化(hua)和(he)設(she)置(zhi)好(hao)測(ce)量(liang)條(tiao)件(jian)之(zhi)後(hou)，使(shi)用(yong)一(yi)套(tao)校(xiao)準(zhun)件(jian)對(dui)儀(yi)表(biao)進(jin)行(xing)基(ji)礎(chu)校(xiao)準(zhun)是(shi)必(bi)須(xu)的(de)。在(zai)使(shi)用(yong)校(xiao)準(zhun)件(jian)對(dui)這(zhe)類(lei)儀(yi)表(biao)進(jin)行(xing)校(xiao)準(zhun)時(shi)，這(zhe)個(ge)提(ti)示(shi)所(suo)提(ti)供(gong)的(de)信(xin)息(xi)是(shi)很(hen)有(you)用(yong)的(de)。

 

一些測量儀表還提供固定校準模式和用戶校準模式供使用者選擇。固定校準模式是在預先設定 ( 固定)depinlvshangduixiaozhunjianjinxingceliangdedaoxiaozhunshuju。zaigudingxiaozhunpindianzhijian，xiaozhunshujukeyitongguoneichafajisuanchulai。gudingxiaozhunmoshizaigudingxiaozhunpinlvzhijiandepindianshangdeneichashujuyoushihuicunzaijiaodadewucha，dangceliangpinlvjiaogaoshizhexieneichaxiaozhunshujudewuchakenenghuifeichangda。

 

用(yong)戶(hu)校(xiao)準(zhun)模(mo)式(shi)是(shi)在(zai)與(yu)實(shi)際(ji)測(ce)量(liang)中(zhong)所(suo)選(xuan)擇(ze)使(shi)用(yong)的(de)頻(pin)率(lv)完(wan)全(quan)一(yi)樣(yang)的(de)頻(pin)點(dian)上(shang)對(dui)校(xiao)準(zhun)件(jian)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)得(de)到(dao)教(jiao)準(zhun)數(shu)據(ju)，對(dui)於(yu)一(yi)些(xie)具(ju)體(ti)的(de)測(ce)量(liang)而(er)言(yan)，用(yong)戶(hu)校(xiao)準(zhun)模(mo)式(shi)不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)校(xiao)準(zhun)數(shu)據(ju)的(de)內(nei)插(cha)誤(wu)差(cha)。

 

特別需要注意的是，用戶校準模式得到的校準數據僅對測量條件和校準條件 ( 指儀表的狀態 ) 完全一樣的情況有效。

 

提示 6.進行補償：

 

補(bu)償(chang)不(bu)同(tong)於(yu)校(xiao)準(zhun)，補(bu)償(chang)對(dui)提(ti)高(gao)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)的(de)效(xiao)果(guo)取(qu)決(jue)於(yu)儀(yi)器(qi)的(de)校(xiao)準(zhun)精(jing)度(du)，因(yin)次(ci)必(bi)須(xu)在(zai)校(xiao)準(zhun)完(wan)成(cheng)之(zhi)後(hou)再(zai)執(zhi)行(xing)補(bu)償(chang)的(de)操(cao)作(zuo)。如(ru)果(guo)可(ke)以(yi)把(ba)被(bei)測(ce)器(qi)件(jian)直(zhi)接(jie)連(lian)在(zai)校(xiao)準(zhun)麵(mian)上(shang)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)，那(na)麼(me)儀(yi)表(biao)的(de)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)是(shi)能(neng)夠(gou)達(da)到(dao)指(zhi)標(biao)所(suo)規(gui)定(ding)的(de)精(jing)度(du)要(yao)求(qiu)的(de)。但(dan)是(shi)，通(tong)常(chang)都(dou)會(hui)在(zai)校(xiao)準(zhun)麵(mian)和(he)被(bei)測(ce)器(qi)件(jian)之(zhi)間(jian)連(lian)接(jie)一(yi)個(ge)測(ce)試(shi)夾(jia)具(ju)或(huo)適(shi)配(pei)器(qi)，因(yin)而(er)必(bi)須(xu)對(dui)這(zhe)種(zhong)中(zhong)間(jian)部(bu)件(jian)的(de)殘(can)留(liu)阻(zu)抗(kang)進(jin)行(xing)補(bu)償(chang)才(cai)可(ke)以(yi)得(de)到(dao)精(jing)確(que)的(de)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)。

 

由you測ce試shi夾jia具ju或huo適shi配pei器qi引yin起qi的de測ce量liang誤wu差cha可ke能neng會hui非fei常chang大da
，而er總zong的de測ce量liang精jing度du是shi由you儀yi器qi的de精jing度du和he被bei測ce器qi件jian與yu校xiao準zhun麵mian之zhi間jian的de誤wu差cha源yuan組zu成cheng的de。驗yan證zheng補bu償chang的de效xiao果guo是shi否fou能neng使shi隨sui後hou的de測ce量liang正zheng常chang進jin行xing是shi非fei常chang重zhong要yao的de。一yi般ban而er言yan
，在zai補bu償chang時shi，開kai路lu條tiao件jian下xia的de補bu償chang測ce量liang器qi件jian的de阻zu抗kang值zhi應ying當dang至zhi少shao是shi被bei測ce器qi件jian阻zu抗kang值zhi的de100 倍以上，而短路條件下的阻抗值應當低於被測器件阻抗值的 1/100。

 

開kai路lu補bu償chang可ke降jiang低di或huo消xiao除chu雜za散san電dian容rong，而er短duan路lu補bu償chang可ke降jiang低di或huo消xiao除chu測ce量liang夾jia具ju引yin起qi的de能neng夠gou導dao致zhi誤wu差cha增zeng大da的de殘can留liu電dian阻zu和he電dian感gan。在zai進jin行xing開kai路lu或huo短duan路lu補bu償chang測ce量liang時shi，應ying該gai使shi補bu償chang器qi件jian兩liang個ge引yin腳jiao( 即所謂UNKNOWN 引腳 )之間的距離與實際測量時被測器件引腳之間的距離一樣，這樣可以保證補償測量和實際測量所碰到的寄生阻抗是一致的。

 

當測量端口被擴展到安捷倫提供的標準夾具距離之外、或者用戶使用自己設計的測量夾具、或者在測量係統中還使用了掃描儀時 —這些情況都涉及到在測量中又引入了額外的無源器件或電路 ( 例如巴侖、衰減器
、濾波器等)，那(na)麼(me)在(zai)做(zuo)補(bu)償(chang)時(shi)
，除(chu)了(le)要(yao)做(zuo)開(kai)路(lu)和(he)短(duan)路(lu)補(bu)償(chang)之(zhi)外(wai)，還(hai)要(yao)做(zuo)負(fu)載(zai)補(bu)償(chang)。進(jin)行(xing)負(fu)載(zai)補(bu)償(chang)所(suo)用(yong)到(dao)的(de)器(qi)件(jian)的(de)阻(zu)抗(kang)值(zhi)一(yi)定(ding)是(shi)已(yi)知(zhi)的(de)而(er)且(qie)要(yao)精(jing)確(que)，並(bing)且(qie)還(hai)應(ying)當(dang)選(xuan)擇(ze)與(yu)被(bei)測(ce)器(qi)件(jian)的(de)阻(zu)抗(kang)( 在全部的測試條件下 )和尺寸類似的器件做負載補償器件。可把性能很穩定的電阻器或電容器當成負載補償測量器件使用。

 

zaixuanzebuchangqijianshiyizhongbijiaoshijidezuofashixianyongyigebiaozhunjiaju，zaijinxingwankailuheduanlubuchangzhihouzaiquceliangzhunbeidangbuchangfuzaiyongdeqijian，yongzhezhongfangfalaiquedingfuzaibuchangqijiandezukangzhi，ranhoukeyibazhegezukangzhishurugeiyibiaozuoweibuchangceliangbiaozhunjiandezhi。

 

提示 7.消除相位偏移和端口擴展的誤差：

 

通過電纜長度校正
、duankoukuozhanhuodianyanchi，kejiangxiaozhunmiankuozhanzhiceliangdianlanmoduanhuojiajubiaomian，zhexiezhongxiaozhengkejiangdihuoxiaochuceliangdianluzhongdexiangyiwuchadangxuyaobayibiaodeceliangduankouyanshenshiqiyuanlixiaozhunmianshi
，yanchangdianlandedianqitezhenghuiyingxiangzongdeceliangxingneng。yixiazhexiebanfakeyijiangdizhexieyingxiang:

 

●盡量使用短的電纜來做測量端口的延伸。

●使用高度屏蔽的同軸電纜，以阻隔外部噪聲產生的影響。

●盡(jin)量(liang)使(shi)用(yong)損(sun)耗(hao)非(fei)常(chang)小(xiao)的(de)同(tong)軸(zhou)電(dian)纜(lan)

，因(yin)為(wei)在(zai)擴(kuo)展(zhan)測(ce)量(liang)端(duan)口(kou)的(de)操(cao)作(zuo)中(zhong)是(shi)假(jia)設(she)不(bu)存(cun)在(zai)電(dian)纜(lan)損(sun)耗(hao)的(de)，因(yin)此(ci)損(sun)耗(hao)最(zui)小(xiao)的(de)電(dian)纜(lan)可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)的(de)劣(lie)化(hua)。

 

開路 /短duan路lu補bu償chang無wu法fa減jian少shao由you測ce試shi夾jia具ju引yin起qi的de相xiang移yi誤wu差cha。在zai測ce量liang頻pin率lv達da到dao射she頻pin範fan圍wei時shi
，應ying當dang在zai延yan長chang電dian纜lan的de末mo端duan進jin行xing校xiao準zhun。如ru果guo在zai延yan長chang電dian纜lan的de末mo端duan不bu能neng連lian接jie校xiao準zhun件jian，那na麼me當dang延yan長chang電dian纜lan比bi較jiao短duan而er且qie特te性xing很hen好hao時shi
，可ke以yi用yong端duan口kou延yan伸shen來lai代dai替ti校xiao準zhun。

 

在使用自動平衡電橋儀表的情況下，如果測量電纜或延伸電纜是非標準的 ( 不是由安捷倫提供的 )，那麼應該電纜或夾具的末端進行開路 /短路 / 負載補償。安捷倫自動平衡電橋儀表所使用的端口延長標準電纜 (1
、2 或 4 米 )使用電纜長度補償數據進行誤差校正
，通常在使用時應該把這些標準延長電纜末端的屏蔽層連接到一起。

 

任何形式的端口擴展都有局限性，它們都會因為測量電路的損耗和 /或相位偏移而引起測量誤差，在進行端口延伸之前必須要對這種操作的局限性有清楚的了解。

 

提示 8.夾具和連接器維護：

 

高質量的電氣連接能夠確保進行精密的測量。每一次把被測器件與儀表或測量電纜、jiajujinxinglianjieshi，jiehemiandetezhengdouhuisuizhelianjiedezhiliangeryousuobutong，jiehemiandezukangshipeihuiyingxiangceshixinhaodechuanbo。yingdangjingchangliuyiceshiduankoudejiehebiaomian、適配器、校準標準件
、夾具連接器和測試夾具等的質量和狀態。連接的質量取決於以下因素：

 

●連接的組成部分

●采用的技術

●經常進行高質量維護

●保證清潔度

●按照標準要求保存儀表和部件

 

俗話說“一環薄弱
，全局必垮”。測量係統也是如此。如果測試係統中使用了低質量的電纜、適配器或夾具，那麼係統的整體質量都會降到最低水平。

 

通過使用力矩扳手和一些常識
，可確保在進行重複連接時不出現器件損壞。器件損壞包括配合表麵的刮痕和變形。

 

多duo數shu測ce量liang部bu件jian接jie合he表biao麵mian的de部bu分fen都dou是shi可ke以yi替ti換huan的de，把ba已yi經jing多duo次ci使shi用yong而er性xing能neng變bian差cha的de部bu分fen換huan掉diao。有you的de部bu件jian接jie合he表biao麵mian的de部bu分fen是shi不bu可ke以yi替ti換huan或huo修xiu複fu的de，那na麼me應ying該gai定ding期qi用yong新xin的de部bu件jian去qu替ti換huan舊jiu的de部bu件jian。

 

使用無腐蝕性 /無損溶劑 ( 例如去離子水和純異丙醇 )和無塵布擦拭接合表麵可以保證它們的阻抗不受油跡或其它雜質的影響。請注意，一些塑料在使用異丙醇時會發生性質的該變。

 

如果儀器的包裝不提供附件袋，那麼應當使用有蓋的塑料盒和塑料封套來保護所有未在使用狀態下的接合表麵。

 

 

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