Точное измерение полного импеданса с качанием частоты, уровня тестового сигнала и смещения по постоянному току

Фактический импеданс пассивных компонентов зависит от частоты, уровня сигнала и смещения по постоянному току. Это необходимо учитывать при проектировании электронных схем. LCR-метр R&S®LCX идеально подходит для измерения этих зависимостей. А прикладная программа R&S®LCX Sweep Tool позволяет удобно проводить измерения и отображать результаты в виде графиков.

LCR-метр R&S®LCX
LCR-метр R&S®LCX
Открытый Lightbox

Измерительная задача

Фактический импеданс пассивных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, всегда отличается от его идеального значения, поскольку зависит от технологии и размеров компонента. Существенное влияние на характеристики компонентов оказывают такие паразитные элементы, как индуктивность и сопротивление выводов, а также емкость между витками катушки. Импеданс паразитных элементов в значительной степени зависит от частоты. Все это необходимо учитывать при проектировании электронных схем.

Эквивалентные схемы пассивных компонентов

В некоторой степени характеристики пассивных компонентов зависят от амплитуды приложенного сигнала переменного тока или напряжения, а также от наложенного смещения по постоянному току. Далее описываются два примера.

График качества катушки по току смещения
График качества катушки по току смещения
Открытый Lightbox

Зависимость катушки

Материал сердечника в катушках индуктивности и трансформаторах всегда ведет себя нелинейно. В слабых магнитных полях коэрцитивная сила вызывает потери гистерезиса. В сильных магнитных полях магнитный поток приближается к точке насыщения. Потери в катушке индуктивности увеличиваются с ростом амплитуды сигнала и наложенного постоянного тока.

График емкости по напряжению смещения
График емкости по напряжению смещения
Открытый Lightbox

Зависимость емкости

В керамических конденсаторах диэлектрическая постоянная диэлектрического материала с высокой проницаемостью может существенно изменяться в зависимости от напряженности приложенного поля. Соответственно, емкость конденсаторов, изготовленных из подобных материалов, изменяется вместе с приложенным напряжением смещения по постоянному току.

Решение компании Rohde & Schwarz

LCR-метры R&S®LCX позволяют точно измерять полный импеданс пассивных компонентов в диапазоне частот от 4 Гц до 300 кГц или до 10 МГц. Функция динамического измерения импеданса, входящая в набор расширенных функций анализа в приборе R&S®LCX-K106, используется для проведения измерений с качанием частоты, уровня тестового сигнала или смещения по постоянному току. Результаты вносятся в файл журнала. Встроенная функция ChartView дает быстрый обзор качественных характеристик, показывающий зависимость результатов измерений от изменяемого параметра.

На веб-сайте Rohde&Schwarz можно скачать бесплатную программу R&S®LCX Sweep Tool со множеством функций настройки конфигурации и визуального представления. Эта прикладная программа позволяет дистанционно задавать на приборе R&S®LCX качание частоты, уровня тестового сигнала или смещения по постоянному току. Значения полного импеданса и проводимости, индуктивности, емкости, качества, коэффициента потерь, сопротивления и реактивного сопротивления выводятся на графиках в зависимости от изменяемого параметра. Кроме того, значения импеданса и проводимости отображаются в комплексной плоскости на графиках Найквиста.

Заключение

LCR-метры R&S®LCX — это идеальное решение для точного измерения полного импеданса, сопротивления, индуктивности и емкости пассивных компонентов, а также их зависимости от частоты, уровня сигнала и смещения по постоянному току. Дополнительные преимущества дает прикладная программа R&S®LCX Sweep Tool (руководство по применению 1GP132) с удобными функциями автоматизации и составления графиков. Для решения задач повышенной сложности рекомендуется использовать LCR-метры R&S®LCX вместе с анализатором импеданса MFIA от Zurich Instruments

Sweep tool
Sweep parameters frequency, voltage level, current level, DC bias voltage, DC bias current
Impedance and admittance charts magnitude, phase, real part, imaginary part, Nyquist plot
Element value charts inductance, capacitance, resistance, quality, loss factor, series resistance, parallel resistance, reactance
Графики проводимости, емкости и коэффициента потерь электролитического конденсатора в зависимости от частоты
Графики проводимости, емкости и коэффициента потерь электролитического конденсатора в зависимости от частоты