周波数、テスト信号レベル、DCバイアスの掃引による、複素電気インピーダンスの精密な測定

課題

実環境での、抵抗、キャパシタ、およびインダクターなどのパッシブコンポーネントのインピーダンスは、コンポーネントのテクノロジーや寸法に応じて、常に最適な値（理想値）から外れます。リード線のインダクタンスや抵抗、さらにコイル巻線間の静電容量などの寄生成分は、コンポーネントの特性に大きな影響を及ぼします。寄生成分のインピーダンスは、周波数に大きく依存します。電気回路の設計時には、これを考慮する必要があります。

パッシブコンポーネントの等価回路

パッシブコンポーネントの特性は、ある程度まで、印加されるAC電流または電圧の振幅、および乗畳DCバイアスに依存します。次のパラグラフで、2つの例を紹介します。

コイルの依存性

インダクターや変圧器で使用されている中心的な材料は、必ず非線形動作を示します。弱い磁界においては、飽和保磁力によってヒステリシス損失が生じます。強い磁界においては、磁束が飽和に近づきます。インダクターの損失は、信号振幅の増加と乗畳DC電流の増加に伴って増加します。

静電容量の依存性

セラミックキャパシタでは、誘電率の高い誘電材料の誘電率が、加えられる電界強度により大きく変化する場合があります。そのため、そのような材料で作成されたキャパシタの静電容量は、印加されるDCバイアス電圧によって変化します。

ローデ・シュワルツのソリューション

R&S®LCX LCRメータは、4 Hz～300 kHzまたは最大10 MHzまでのパッシブコンポーネントの各複素インピーダンスを精密に測定します。R&S®LCX-K106 高度解析機能オプションのダイナミックインピーダンス測定機能は、テスト信号レベル、周波数、バイアスを掃引しながらの測定を実行します。また、ログファイルに結果を収集することもできます。内蔵のChartViewには、掃引パラメータに対する測定結果の依存性を示す定性的な概要がすぐに表示されます。

ローデ・シュワルツから無料で入手できるR&S®LCX掃引ツールを使用すれば、豊富な設定機能とビジュアリゼーション機能が追加されます。アプリケーションプログラムが、R&S®LCXと掃引（周波数、テスト信号レベル、DCバイアス）をリモート制御します。複素インピーダンスおよびアドミタンス、インダクタンス、静電容量、品質係数および損失係数、抵抗およびリアクタンスの掃引パラメータに対する変化が、ダイアグラムにプロットされます。さらに、インピーダンスとアドミタンスは、ナイキスト線図の複素平面にもプロットされます。

まとめ

R&S®LCX LCRメータは、パッシブコンポーネントの複素インピーダンス、抵抗、インダクタンス、および静電容量と、周波数、信号レベル、およびDCバイアスに対するそれらの依存性を、精密に測定するための最適なソリューションです。R&S®LCX 掃引ツール（アプリケーションノート1GP132）では、便利な自動化機能やチャート作成機能を利用することができます。高度なアプリケーションの場合は、R&S®LCX LCRメータとZurich Instruments社のMFIAインピーダンスアナライザを組み合わせて使用することをお勧めします。