用于元件測(cè)試的端接技術(shù)

發(fā)布時(shí)間：2019-01-08 15:28:30

　　一．引言

　　對(duì)交流元件測(cè)試儀器（低頻LCR 測(cè)試儀器，頻率F≤2MHz 時(shí)）來說，為了對(duì)被測(cè)元件（DUT）進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，需采用先進(jìn)的測(cè)試原理，如I-V 轉(zhuǎn)換、檢相、ADC、先進(jìn)的補(bǔ)償技術(shù)和準(zhǔn)確的計(jì)算方法等。然而僅有這些是不夠的，采用何種端接技術(shù)和正確使用這些技術(shù)是極為重要的，正確的端接技術(shù)直接關(guān)系測(cè)量的準(zhǔn)確性。本文試圖通過對(duì)所涉及的端接技術(shù)的描述，指導(dǎo)用戶正確地使用這些端接方法來達(dá)到正確測(cè)試元件的目的。

　　由于LCR 測(cè)試儀的型號(hào)各不相同，可能采用的端接方法也會(huì)有所區(qū)別。本文由簡(jiǎn)到繁共歸納了五種不同的端接技術(shù)，分別為二端（2T）、三端（3T）、四端（4T）、五端（5T）、四端對(duì)（4TP），闡述了各自得特點(diǎn)、誤差來源及阻抗適用范圍。

　　二．2 端（2T）配置

　　如圖 1 所示為典型的2 端配置。

　　圖中，OSC 為信號(hào)源，Rin 為信號(hào)源內(nèi)阻，V 為儀器內(nèi)部高阻輸入電壓表，A 為低阻輸入電流表。

　　Hcur，Hpot，Lpot，Lcur：儀器提供的四個(gè)測(cè)試端子

　　Hcur：信號(hào)源輸出高端（電流輸出高端）

　　Hpot：電壓檢測(cè)高端

　　Lpot：電壓檢測(cè)低端

　　Lcur：電流檢測(cè)低端

　　C01，C01 為存在于兩條測(cè)試線間的分布電容

　　C03 為存在于DUT（Zx）的分布電容

　　Rs1,Rs2 為測(cè)試引線與DUT 間的接觸電阻

　　Ls1,Ls2 為測(cè)試引線電感

　　圖1. 2 端端接配置示意圖

　　2 端（2T）的配置是一種最簡(jiǎn)單的端接方法，但這種方法存在著多種誤差源。引線電感、引線電阻以及兩條引線間和端子間的分布電容都會(huì)疊加至測(cè)量結(jié)果上。C01，C01，C03，Rs1,Rs2，Ls1,Ls2 均會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差。一般地，除個(gè)別情況（如精度很低的手持的LCR 表，在LCR 測(cè)試儀上基本未采用此類端接方法。

　　其典型的阻抗量測(cè)范圍（沒有進(jìn)行補(bǔ)償）限制在100Ω 到10kΩ 之間。

　　三．3 端（3T）配置

　　3 端配置與2 端配置的唯一區(qū)別是將測(cè)試線換成外層帶屏蔽的同軸電纜，將屏蔽部分連接至儀器接地部分，如BNC 接頭的外層，我們將該屏蔽層也稱一端。

　　由圖2 可以看出，分布電容C01，C02 連接至外層屏蔽層，對(duì)測(cè)試線不產(chǎn)生影響，減少了對(duì)于高阻抗元件的測(cè)量誤差。主要能在較高阻抗測(cè)量范圍內(nèi)改進(jìn)測(cè)量精度，但由于仍然存在引線電感和引線電阻，因而不能改進(jìn)較低阻抗范圍的測(cè)量精度，C03 電容仍然存在，消除該分布電容需圖2. 3 端端接配置示意圖使用開路清“0”方可消除。3T 配置將典型阻抗范圍擴(kuò)展到10MΩ 以上。

　　四．4 端（4T）配置

　　4 端（4T）配置可減小引線電感和電阻的影響。通常可改進(jìn)低至1Ω 的較低阻抗測(cè)量范圍的精度。

　　五．5 端（5T）配置

　　5 端配置是LCR 數(shù)字電橋常用的測(cè)試端配置方法，是一種有較好性能且測(cè)試端接相對(duì)并不復(fù)雜的端接方法。

　　六．4 端對(duì)（5TP）配置

　　從以上討論的測(cè)試端端接方法來看，除測(cè)試線互感的電磁耦合的影響外，存在于測(cè)試端的測(cè)量誤差因素均得到了較好的解決。交流阻抗的測(cè)量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，測(cè)量低阻抗就越困難。

　　七．不同端接配置適用阻抗范圍