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Cunniscenza di basa assai dettagliata di a prova di impedenza

Data di liberazione: 2021-12-28Fonte autore: KinghelmVista : 2522


一、Concepzioni basi di a misura d'impedenza

 

Definizione di impedenza:

  • L'impedenza hè a reazione tutale di cumpunenti o circuiti à segnali AC periodichi.

  • Segnale di prova AC AC (amplitude è frequenza).

  • Includendu a parte reale è a parte imaginaria.


Figura 1 definizione di impedenza

 

L'impedenza hè un parametru impurtante per a valutazione di circuiti, cumpunenti è materiali di cumpunenti di fabricazione. Allora chì hè l'impedenza? Fighjemu prima a definizione di impedenza.

 

Prima, l'impedenza hè un vettore.

 

In generale, l'impedenza si riferisce à a resistenza di un dispositivu o circuitu à u currente AC chì passa per ellu à una certa frequenza. Hè rapprisintatu da u numeru cumplessu nantu à u pianu vettore. Un vettore di impedenza include una parte reale (resistenza R) è una parte imaginaria (reattanza x). Comu mostra in a Figura 11-1, l'impedenza hè rapprisintata da z = R + JX in u sistema di coordenada rectangulare. Allora in u sistema di coordenate polari, l'impedenza pò esse espressa da l'amplitude è l'angolo di fase. A parte reale è a parte imaginaria in u sistema di coordenate rettangulari ponu esse cunvertiti matematicamente in amplitude è fasi in u sistema di coordenate polari.

 

Siconda, ricordate chì l'unità di impedenza hè Ohm. Inoltre, cunzidira chì a resistenza ben cunnisciuta (R), l'induttanza (L) è a capacità (c) currispondenu à a pusizione in u pianu di impedenza cumplessu rispettivamente.

 

Figura 2 formula di impedenza

 

Chì ghjè l'admission?

 

L'ammissione hè a reciproca di l'impedenza. Pò esse ancu spressione cum'è parte reale (g conductivity) è parte imaginaria (susceptance). A so unità hè Siemens.


Figura 3 formula di l'admission

 

Perchè ci sò duie espressioni di impedenza è ammissibilità? Hè principarmenti per sprimà dui modi cumuni di cunnessione seriale è parallele assai simplice. Quandu a resistenza è a reattanza sò cunnessi in serie, l'espressione di l'impedenza hè assai simplice è faciule d'utilizà. Tuttavia, quandu a resistenza è a reattanza sò cunnessi in parallelu, l'espressione di l'impedenza hè assai cumplessa. À questu tempu, l'usu di l'admission hè assai simplice è faciule d'utilizà.


Fig. 4 Relazione trà l'impedenza è l'admission

 

Relazione trà l'impedenza è l'induttanza L è a capacità C:

   

Ci hè duie forme di reattanza - reactance inductive (XL) è capacitive reactance (XC). L'induttanza currisponde à a reattanza induttiva è a capacità currisponde à a reattanza capacitiva. Per l'induttanza è a capacità ideale, sò proporzionali è inversamente proporzionali à a reattanza induttiva è a reattanza capacitiva rispettivamente. Per definizione,

 

XL=2pfL=wL

                        

XC= 1/2pfC=1/wC  

 

F hè a frequenza di u segnu AC, l hè l'induttanza è C hè a capacità. L'unità di induttanza hè Heng è l'unità di capacità hè fa.

   

W hè a velocità angulare, w = 2pF.


Fig. 5 Relazione trà l'impedenza è a capacità / inductance

 

Se l'impedenza vs u diagramma di frequenza di l'induttanza hè ancu disegnata in u stessu schema di impedenza, ùn hè micca difficiule di truvà chì l'impedenza di l'induttanza aumenta cù l'aumentu di a frequenza, è l'impedenza di a capacità diminuite cù l'aumentu di a frequenza. Ancu per induttori ideali o condensatori, a so impedenza cambia cù a freccia di u signale AC incidente.

 

Fattore di qualità Q è fattore di perdita D:

   

U fattore di qualità Q hè un indice per misurà a purità di reattanza (è susceptance). In altre parolle, u fattore di qualità Q indica chì u dispusitivu hè vicinu à a reattanza pura. U più grande u fattore di qualità, u più grande u valore assolutu di a reattanza. À u cuntrariu, u più chjucu hè a resistenza di u dispusitivu.

   

In fatti, a parte vera di l'impedenza di u dispusitivu, vale à dì a resistenza, indica a perdita di energia dopu chì l'energia hè trasmessa à traversu u dispusitivu. Dunque, si pò vede da a formula sopra chì u fattore di qualità indica u gradu di perdita di energia di u dispusitivu.

   

U fattore di qualità (q) hè una misura di a purità di a reattanza (vale à dì a vicinanza di a reattanza pura, vale à dì senza resistenza), chì hè definita cum'è a ratio di l'energia almacenata in l'elementu à l'energia persa da l'elementu.

   

Q hè una unità senza dimensioni, è l'espressione hè q = x / r = B / g. Pudete vede da a Figura 6 chì Q hè a tangente di l'angulu Q.

   

Q hè generalmente applicabile à induttori. Per i condensatori, u terminu chì indica a purità hè generalmente rapprisintatu da u fattore di dissipazione (d). U fattore di dissipazione hè u recíprocu di Q, chì hè ancu a tangente di l'angulu di u cumplementu Q, è l'angolo D hè mostratu in Fig. 6.

 

 

Figura 6 fattore di qualità è fattore di perdita

 

Mudellu di capacità attuale:

   

Fighjemu un ochju più vicinu à i dispositi capacitivi reali. Prima di tuttu, duvemu esse chjaru chì diversi materiali è tecnulugii di fabricazione pruvucarà diverse dimensioni di paràmetri parassiti. I cunduttori di u dispusitivu pruduceranu resistenza di serie indesiderata è induttanza, è ci sarà resistenza parassita parallela è capacità parasita à i dui estremità di u dispusitivu. Cusì per affettà l'usabilità di l'elementu è a precisione di a resistenza determinata, capacità o induttanza.

   

Un cumpunente di u mondu reale cuntene parechji paràmetri parassiti. Cum'è una cumminazzioni di paràmetri principali è paràmetri parassiti di cumpunenti, cum'è mostra in a figura sopra, un cumpunente hè cum'è un circuitu cumplessu.

 

 

Figura 7 mudellu di capacità attuale

 

   

Perchè pruvà l'impedenza?

   

L'impedenza di l'elementu hè affettata da parechji fatturi

  • Frequency

  • Segnale di prova

  • Offset DC

  • Temperatura

  • Altri

A causa di i paràmetri parassiti, a frequenza hà un impattu nantu à tutti i cumpunenti attuali. Micca tutti i paràmetri parassiti affettanu i risultati di a misurazione, ma sò certi paràmetri parassiti principali chì determinanu e caratteristiche di freccia di l'elementu. Quandu i valori di l'impedenza di i cumpunenti principali sò diffirenti, i paràmetri parassiti principali seranu ancu diffirenti. Fichi. 8 à 10 mostranu risposti di frequenza tipica di resistori, induttori è condensatori attuali.


Fig. 8 Effettu di a frequenza nantu à l'impedenza di resistenza

Fig. 9 Effettu di a frequenza nantu à l'impedenza di l'induttanza

Fig. 10 effettu di a frequenza nantu à l'impedenza di capacità

 

Influenza di u nivellu di signale AC (capacità):

   

A capacità SMD (cù una constante dielettrica differente, K) ligata à a tensione AC hè affettata da a tensione di prova AC, cum'è mostra in Figura 11.


Fig. 11 capacitance affettata da tensione di prova AC

 

L'induttore di u core magneticu hè affettatu da e caratteristiche di l'isteresi elettromagneticu di u materiale di a bobina, è l'induttanza di l'induttanza di a bobina cambierà cù u cambiamentu di u currente di u segnu di prova, cum'è mostra in FIG. 12.


Fig. 12 induttore di core magneticu affettatu da corrente di prova AC

 

DC bias hà ancu cambià e caratteristiche di u dispusitivu. Hè ben cunnisciutu chì u bias DC affetta e caratteristiche di i dispositi semiconduttori, cum'è diodi è transistori è altri dispositi passivi / dispositi passivi. Per i condensatori fatti di materiali custanti dielettrici elevati, più altu hè a tensione di bias DC applicata à u dispusitivu, più grande u cambiamentu di capacità.


Figura 13 condensatore ceramicu affettatu da u livellu di bias DC

 

Per l'induttori di core, l'induttanza varia cù a DC chì scorri à traversu a bobina, chì hè principalmente dovuta à e caratteristiche di saturazione di flussu magneticu di u materiale di a bobina.

   

Avà, cambià l'alimentazione elettrica hè assai cumuni. L'induttori di putenza sò generalmente usati per filtrà l'interferenza RF è u rumore per via di l'alta corrente. Per mantene e boni caratteristiche di filtrazione è riduce l'ondulazione di grande corrente, e caratteristiche di l'induttore di putenza deve esse misurata in cundizioni di travagliu per assicurà chì e caratteristiche di rolling di l'induttore ùn anu micca a so caratteristiche di travagliu.

 

Fig. 14 core inductor affettata da DC bias currenti

 

A maiò parte di i dispositi sò suscettibili à a temperatura. Per a resistenza, l'induttanza è a capacità, a caratteristica di a temperatura hè un paràmetru di specificazione assai impurtante. A curva sottu mostra a correlazione trà a capacità di ceramica cù una constante dielettrica diversa è a temperatura.

 

FIG. 15 capacità ceramica affettata da a temperatura


二、Metudu è principiu di misura di l'impedenza

 

Ci hè parechje metudi alternattivi per a misurazione di l'impedenza, è ogni metudu hà i so vantaghji è svantaghji. Hè necessariu prima di cunsiderà i requisiti è e cundizioni di misurazione, è dopu selezziunate u metudu più apprupriatu. I fattori da esse cunsideratu includenu a cobertura di frequenza, a gamma di misurazione, a precisione di a misurazione è a cunvenzione di l'operazione. Nisun metudu pò include tutte e capacità di misurazione, cusì un cumprumissu hè necessariu in a selezzione di metudi di misurazione. U seguitu si focalizeghja nantu à trè metudi secondu e caratteristiche di i circuiti digitale d'alta velocità. Se sò cunsiderate solu a precisione di misurazione è a cunvenzione di l'operazione, u ponte di equilibriu automaticu hè a megliu scelta finu à a frequenza di 110Mhz. Per a misurazione da 100MHz à 3GHz, u metudu RF IV hà a megliu capacità di misurazione, è a tecnulugia di analisi di rete hè cunsigliatu per l'altri. 2.1 mètudu pontu equilibriu autumàticu

   

U currente chì passa per u DUT scorri ancu attraversu a resistenza RR. U putenziale à u puntu "L" hè mantinutu à 0V (cusì chjamatu "terra virtuale"). L'amplificatore di cunversione IV equilibra u currente nantu à u RR cù u currente di u DUT. U valore di l'impedenza di u DUT pò esse calculatu per mezu di a tensione high-end è a tensione nantu à RR.

   

A cunfigurazione attuale di u ponte di equilibriu automaticu di diversi strumenti serà diversa. A gamma di freccia bassa di u metru LCR convenzionale hè generalmente più bassa di 100kHz, è un amplificatore operativu simplice pò esse usatu cum'è u so cunvertitore IV. A causa di a limitazione di a prestazione di l'amplificatore, stu tipu di strumentu hà una scarsa precisione à alta frequenza. U cunvertitore IV utilizatu in u metru LCR di banda larga è l'analizzatore di impedenza include un rivelatore cumplessu, integratore è modulatore vettoriale per assicurà una alta precisione in una larga gamma di frequenze sopra 1MHz. Stu tipu di strumentu pò ghjunghje à a più alta frequenza di 110Mhz.


Figura 16 principiu di u metudu pontu equilibriu autumàticu


Vantaghji è svantaghji di u metudu di ponte di equilibriu automaticu:

  • A più precisa, precisione di teste di basa 0.05%

  • Gamma di misura di impedenza più larga: C, l, D, Q, R, x, G, B, Z, y, O

  • A più larga gamma di cundizioni di prova elettrica

  • Easy à utilizà

  • Frequenza bassa, f < 110 MHz

2.2 Metudu RF IV

   

U metudu RF IV usa un circuitu di misurazione di impedenza (50 ohm) è un portu di prova coaxial di precisione per realizà diverse cunfigurazioni, è pò travaglià à frequenza più alta. Ci hè duie manere di mette un voltmeter è un ammeter per accodà e misurazioni d'impedenza bassa è alta impedenza, rispettivamente. Cum'è mostra in a figura, l'impedenza di u dispusitivu in prova (DUT) hè derivata da i valori misurati di tensione è currente, è u currente chì scorri à traversu u DUT hè calculatu da a tensione nantu à a resistenza di bassa resistenza R cun resistenza cunnisciuta. In a misura attuale, un trasformatore à bassa perdita hè piazzatu à a resistenza R, ma u trasformatore limita ancu a fine bassa di a gamma di frequenza applicabile.


Figura 17 Metudu RF IV

 

Vantaghji è svantaghji di u metudu RF IV

  • Gamma larga / alta frequenza, 1MHz < f < 3GHz

  • Bona precisione di prova, precisione di prova di basa 0.8%

  • Ampia gamma di misura di impedenza, 100m - 50KW @ 10% di precisione

  • 100MHz u metudu di prova più precisu

  • Test di u dispusitivu di messa a terra

2.3 Segmentazione di a rete

   

U coefficient di riflessione hè ottenutu misurà u rapportu di u signale injected à u signale riflessu. U signale riflessu hè rilevatu da un accoppiatore direzionale o un ponte, è u signale hè furnitu è ​​misuratu da l'analizzatore di rete. Siccomu stu metudu misura a riflessione nantu à u DUT, pò esse usatu in una gamma di freccia più altu.

 

Figura 18. Metudu di analisi di rete

 

Sicondu i requisiti di misurazione attuale, u metudu di analisi di a rete estende parechji metudi per migliurà a gamma di impedenza di a prova.

 

2.3.1 Metudu di riflessione

   

Questu hè u metudu di analisi di rete più tipicu. Pruvate l'impedenza testendu S11. A formula hè a siguenti:

 

ZDUT=50(1+S11)/(1-S11)

 

Per l'analizzatore di rete e5061b:

 

Gamma di frequenza misurabile: 5Hz à 3GHz

Gamma di impedenza di precisione di 10%: 1 ohm ~ 2K ohm

L'attrezzatura di prova di serie di 7mm pò esse usata

 

2.3.2 Series dritta attraversu lu mètudu

   

Cum'è mostra in a figura, a serie attraversu u metudu cunnetta u DUT di misura in serie. Per e5061b, sia u portu di prova di fase di guadagnu sia u portu di prova di parametru S ponu aduprà a serie per mezu di u metudu. In cuntrastu, u portu di prova di fase di guadagnu hè più cunvene perchè l'attrezzatura di teste di u dispositivu 4-terminale pò esse direttamente cunnessu à u portu di prova di fase di guadagnu. Tuttavia, a gamma di freccia massima hè solu 30MHz. Se vulete pruvà una frequenza più alta, pudete aduprà u paràmetru S per pruvà u portu. Tuttavia, quandu a frequenza righjunghji parechji centu megabyte, hè difficiule di eliminà l'errore causatu da a serie per mezu di l'attrezzatura di prova. Dunque, u limitu di freccia attuale hè di circa 200MHz o 300MHz.

 

Per l'analizzatore di rete e5061b:

  • Gamma di frequenza misurabile: 5Hz à 30MHz (portu di prova di fase di guadagnu)

  • 5Hz à centinaie di MHz (s portu di prova di parametri)

  • Gamma di misurazione di impedenza di precisione 10%: 5 ohms à 20K ohms

  • Dispositivu di prova dispunibule (portu di prova di fase di guadagnu)

  • Non applicabile à e misurazioni cunnessi à u DUT

Figura 19 serie dritta à u metudu

 

2.3.3 Parallel straight through method

   

Cum'è mostra in a figura, u metudu parallelu à teste l'impedenza attraversu DUT paralleli. Stu metudu hè assai adattatu per a misurazione di i dispositi di bassa impedenza, chì pò esse chjuca cum'è 1m ohm. Sia u portu di prova di fase di guadagnu è u portu di prova di parametru S ponu utilizà un metudu parallelu direttu. Per a gamma di freccia chì supera i 30MHz, aduprate u portu di prova di u parametru S per a prova parallela. Tuttavia, per menu di 100 kHz, hè cunsigliatu d'utilizà u portu di prova di fase di guadagnu per a misurazione di l'impedenza, perchè u portu di prova di fase di efficienza usa u metudu di disignu semi flottante, chì pò eliminà l'errore di resistenza causatu da u currente di ritornu in u schermu di u cable di prova. strata, cusì chì l'impedenza assai bassu pò esse facilmente è accuratamente misurata in a gamma di freccia bassa.

 

Per l'analizzatore di rete e5061b:

 

Gamma di frequenza: 5Hz à 30MHz (portu di prova di fase di guadagnu), 5Hz à 3GHz (portu di prova di parametri s 1-2)

 

Gamma di misurazione di impedenza di precisione 10%: 1m ohm à 5 ohm (sensibilità di misurazione più alta cà l'analizzatore di impedenza). Aduprate un attellu di prova propiu o una sonda RF

 

Figura 20 mètudu parallelu drittu attraversu


2.4 Strumentu tipicu di misura d'impedenza

 

I trè strumenti di misura di impedenza più tipici in l'industria sò 4294A, e4991a è e5061b. E so caratteristiche sò i seguenti:

 

Analizzatore di impedenza di precisione 4294A:

A frequenza di misurazione varieghja da 40 Hz à 110 MHz

A precisione di misura basi hè & plusmn; 0.08%

A misurazione è l'analizzatore di impedenza più altu di l'industria

 

Figura 21 Analizzatore d'impedenza di precisione 4294A

 

E4991a Impedenza RF / analizzatore di misura di materiale:

 A gamma di freccia di misurazione hè da 1 MHz à 3 GHz

 A precisione di misura basi hè & plusmn; 0.8%

A funzione di misurazione di materiale pò misurà a constante dielettrica è a permeabilità (opzione di cunfigurazione 002)

 

Figura 22 e4991a Analizzatore di misurazione di impedenza RF / materiale

 

Analizzatore di rete vettoriale E5061b

Gamma di frequenza di misurazione nantu à u portu di misurazione di i paràmetri S: da 5 Hz à 3 GHz

Gamma di frequenza di misurazione nantu à u portu di misurazione di a fase di guadagnu: da 5 Hz à 30 MHz

A precisione di misura basi hè & plusmn; 2%

PDN (Rete di Distribuzione di l'Energia - Testu di valore di impedenza in milliohm di a rete di distribuzione di l'alimentazione (condensatore di bypass, impedenza di output di l'alimentazione di commutazione (convertitore DC-DC), impedenza di a scheda PCB, etc.)


Figura 23 e5061b analizzatore di rete vettoriali

 

Comparazione di intervalli di misura d'impedenza di diversi strumenti quandu a precisione di misurazione hè di 10%.

Fig. 24 paraguni di intervalli di misura di impedenza di trè strumenti tipici

 

三、Errore di prova è calibrazione è compensazione

 

3.1 Errore di misurazione

   

Per e misurazioni di u mondu reale, avemu da cunsiderà chì l'errore sò inclusi in i risultati di a misura. Fonti d'errore cumuni sò: imprecisione di l'instrumentu (cumpresa l'imprecisione di u bias DC è l'imprecisione di u livellu OSC), u rumore di paràmetru residuale in l'attrezzatura di prova è u cable.

   

I paràmetri parassiti di u DUT ùn sò micca listati quì perchè i paràmetri parassiti di u DUT sò parti di u DUT. Avemu bisognu di misurà l'impedenza DUT cumpresi i so paràmetri parassiti. Trà i fonti d'errore elencati, se l'impedenza residuale di l'attrezzatura di prova è u cable di prova hè constante è stabile, pò esse compensata.

 

3.2 Calibrazione

     

A calibrazione hè definita da "pianu di calibrazione", nantu à quale si pò ottene a precisione di misura specifica. Per calibre l'instrumentu, cunnette u "dispositivu standard" in u pianu di calibrazione, è poi aghjustate l'instrumentu (per mezu di u calculu / almacenamentu di dati) per fà i risultati di a misurazione in u intervalu di precisione specificata.


Figura 25 calibrazione è u so pianu di calibrazione

 

The calibration plane of the automatic balance bridge instrument is an unknown BNC lînia. After performing the cable length calibration, move the calibration plane to the top of the test cable. The calibration of automatic balance bridge instrument is usually for operation and maintenance. In order to maintain the instrument within the specified accuracy, it should be calibrated periodically (typically once a year).

   

RF I-V instruments require calibration every time they are turned on or the frequency setting is changed. Because at high frequency, the surrounding temperature, humidity and frequency setting have a great impact on the measurement accuracy. Open circuit, short circuit and standard load (low loss capacitance is sometimes required) are required for calibration. The calibration plane is at the position of the lînia connecting the calibration piece.

 

Figura 26 u metudu di calibrazione è u pianu di calibrazione di l'instrumentu RF IV

 

3.3 Cumpensà

       

A compensazione pò riduce l'influenza di a fonte d'errore trà DUT è u pianu di calibrazione di l'instrumentu. Tuttavia, a compensazione ùn pò micca eliminà cumplettamente l'errore, è a precisione di misurazione ottenuta dopu a compensazione ùn pò micca ghjunghje à a precisione ottenuta nantu à u "pianu di calibrazione". A compensazione hè diversa da a calibrazione, è ùn pò micca rimpiazzà a calibrazione, cusì a compensazione deve esse realizata dopu a calibrazione. A compensazione pò migliurà efficacemente a precisione di misurazione di u strumentu. Eccu trè tecnulugia di compensazione cumuni.

 

3.3.1 Compensazione offset

   

Quandu a misurazione hè affettata solu da un solu cumpunente residuale, u valore efficace pò esse ottenutu sottraendu u valore di errore da u valore misuratu. In u casu di misurà capacitance bassu valore cum'è mostra in a figura sottu, u capacitance stray CO in parallelu cù DUT capacitance CX hà u più grande impattu nant'à i risultati misurazione, chì pò esse cumpensu da subtracting u capacitance stray da u valore misurata cm. U valore di capacità stray pò esse acquistatu quandu u terminal di misurazione hè in circuitu apertu.


Figura 27 compensazione offset

 

3.3.2 Compensazione di circuitu apertu è cortu

 

A compensazione di circuitu apertu è di cortu circuitu hè a tecnulugia di compensazione più usata in i strumenti di misura di impedenza. Stu metudu assume chì i paràmetri residuali di l'attrezzatura di prova ponu esse rapprisentati da un circuitu simplice L / R / C / g, cum'è mostra in a figura (a) sottu. Quandu u terminal scunnisciutu hè apertu, cum'è mostra in a figura (b) sottu, pigliate l'admittance stray misurata go + jwco as yo, perchè l'impedenza residuale ZS pò esse ignorata. Quandu u terminal scunnisciutu hè short circuited, cum'è mostra in figura (c) sottu, l'impedenza misurata rapprisenta l'impedenza residuale ZS = RS + jwls, perchè yo hè bypassatu. In questu modu, postu chì ogni paràmetru residuale hè cunnisciutu, l'impedenza zdut di u DUT pò esse calculata da a formula data in figura (d) sottu.


Figura 28 compensazione di circuitu apertu / cortocircuitu

 

3.3.4 Circuitu apertu, cortu circuitu è ​​compensazione di carica

   

Ci hè parechje cundizioni di misurazione, è i paràmetri residuali cumplessi ùn ponu micca mudeli secondu u circuitu equivalente simplice mostratu in a figura sopra. A compensazione di circuitu apertu / cortocircuitu / carica hè una tecnulugia di compensazione avanzata adatta per circuiti residuali cumplessi. Per cumpensà u circuitu apertu / cortu circuitu / carica, trè misurazioni devenu esse fatte prima di misurà u DUT, vale à dì, circuitu apertu è cortu circuitu à a fine di l'attrezzatura di prova, è cunnette u DUT di riferimentu (carica). Durante a misurazione DUT, i risultati di misurazione (dati) ottenuti ponu esse utilizati in u calculu. Cum'è mostra in a figura sottu, u mudellu di impedenza residuale di l'attrezzatura di prova stabilita da a compensazione di circuitu apertu / cortu circuitu / carica hè un circuitu di rete di 4 terminali rapprisintatu da i paràmetri ABCD. Sì sti trè elementi sò cunnisciuti è u circuitu di a rete di 4 terminali hè un circuitu lineale, ogni paràmetru pò esse cunnisciutu.

 

A compensazione di circuitu apertu / cortu circuitu / carica deve esse aduprata in i seguenti casi:

I circuiti passivi supplementari o cumpunenti sò cunnessi (cum'è circuiti DC bias esterni, trasformatori sbilanciati equilibrati, attenuatori è filtri).

Aduprate un scanner, multiplexer o matrice switch.

Aduprate una lunghezza non standard di u cable di prova o estende u cable 4tp cù u cable di prova standard Agilent.

Aumente u signale di prova cù un amplificatore.

Aduprà a cartuccia di cumpunenti.

Aduprate l'attrezzatura di prova fatta da l'utilizatore.

 

In e cundizioni elencate sopra, a compensazione di circuitu apertu / cortu ùn risponde micca à i requisiti, è i risultati di a misurazione anu un errore considerableu.

 

 

Figura 29 circuitu apertu / cortu circuitu / compensazione di carica

 

3.4 Errore causatu da resistenza di cuntattu

   

Qualchese resistenza di cuntattu trà l'elettrodu DUT è l'attrezzatura di prova o l'elettrodu di bancu di prova pruvucarà errore di prova. A resistenza di cuntattu di u modu di cunnessione 2-terminali o 4-terminali di DUT hè diversu. In u casu di cunnessione 2-terminale, a resistenza di cuntattu hè superposta nantu à l'impedenza DUT in serie, risultatu in un errore pusitivu di lettura D (fattore di dissipazione). In u casu di cunnessione di 4 porti, ci sò resistori di cuntattu RHC, RHP, RLC è RLP cum'è mostra in a figura (b) sottu. L'influenza di a resistenza di cuntattu di e diverse terminali hè ancu diversa. RHC riduce u livellu di u signale di prova applicatu à u DUT, ma ùn pruduce micca direttamente errore di misurazione. RLP pò causà sbilanciamentu di u ponte di equilibriu automaticu, ma questu effettu pò esse generalmente ignoratu. RHP è CHP custituiscenu un filtru passa-bassu, chì pruvucarà l'attenuazione è u sfasamentu di u signale di input HP, risultatu in un errore di misurazione.

 

Fig 30 errore causatu da resistenza cuntattu

 

3.5 Errore introduttu da l'espansione di u cable

   

U cable di misurazione 4tp allargatu da l'instrumentu introduverà l'errore di amplitude è u cambiamentu di fase di u signale di misurazione secondu a lunghezza è a frequenza di misurazione di u cable allargatu. L'espansione di u cable porta i seguenti dui prublemi:

 

Errore in a misura di l'impedenza è u sbilanciamentu di u ponte

   

L'errore di misurazione hè principalmente causatu da i cavi cunnessi à l'estremità HP è LC. Se a lunghezza è a constante di propagazione di u cable sò cunnisciute, l'instrumentu pò cumpensà. U cambiamentu di fase di u loop di feedback cumpresi RR, amplificatore è cavi LP è LC pruvucarà u sbilanciamentu di u ponte. Tuttavia, a compensazione di u cambiamentu di fase pò esse realizatu in u circuitu di feedback. Solu in a regione di frequenza più alta (di solitu più altu di 100kHz), sti dui prublemi anu un impattu significativu, è l'instrumentu di prova di impedenza Agilent pò cumpensà u cable furnitu da Agilent. In a regione di freccia più bassa, a capacità di u cable solu riducerà a precisione di a misurazione (senza affettà l'equilibriu di u ponte).

 

A compensazione di a lunghezza di u cable hè aduprata per i cavi di prova cù a lunghezza cunnisciuta è a propagazione constante, cum'è i cavi di prova di 1m (2m o 4m) furniti da Agilent. Se i cavi di diverse lunghezze è tipi sò usati, in più di l'errori di misurazione, pò ancu esse causatu u sbilanciamentu di u ponte.

 

3.6 Calibrazione è compensazione di u metudu parallelu drittu

   

Quandu e5061b hè utilizatu per pruvà l'impedenza milliohm di PDN, u metudu parallelu à traversu deve ancu cunsiderà a calibrazione è a compensazione. In generale, durante a prova di frequenza bassa, u portu di prova di fase di guadagnu hè utilizatu. In generale, solu per a calibrazione pò ottene una precisione di prova di impedenza sufficiente. Quandu pruvà l 'alta freccia, aduprà u paràmetru S à pruvà u portu, chì pò esse calibrated cù sol, o calibration sol plus estensione portu. Sè u tavulinu sonda hè usatu, u pezzu calibration furnitu da u tavulinu sonda pò esse direttamente calibrated à a pusizioni punta di sonda cù sol.

 

Fig. 31 calibrazione è compensazione di u metudu parallelu drittu attraversu per a misura di l'impedenza bassa


四、Prova i cavi è i morsetti

 

Quandu cunnessu u DUT à u terminal di misurazione di l'instrumentu di ponte di equilibriu automaticu, ci sò parechje cunfigurazioni di cunnessione opzionali. In l'instrumentu di misurazione di l'impedenza RF, a cunfigurazione di cunnessione di u metudu di dui terminali pò esse usata solu.

 

4.1 Cunfigurazione di u terminal

   

U pannellu frontale di l'instrumentu di u ponte di equilibriu automaticu hè generalmente equipatu di quattru terminali bncunknown (HC, HP, LP è LC). Ci sò parechji metudi di cunfigurazione per cunnette DUT è terminal scunnisciutu. Siccomu ogni metudu hà i so vantaghji è svantaghji, u metudu di cunfigurazione più apprupriatu deve esse sceltu secondu l'impedenza di u DUT è a precisione di misurazione necessaria.

   

Configurazione 2-terminali (2t):

   

Questu hè u metudu più simplice, ma ci sò parechje fonti di errore in stu metudu. L'induttanza di u piombu, a resistenza di u piombu è a capacità di furia trà i dui cunduttori seranu sovrapposte à i risultati di a misurazione. A causa di sti fonti d'errore, a gamma tipica di misura di impedenza (senza compensazione) hè limitata à 100 ohms à 10K ohms.


Figura 32 Configurazione 2-terminale (2t).

 

   

Configurazione di 3 terminali (3T):

   

U cable coaxial hè utilizatu per riduce l'influenza di a capacità di furia. U cunduttore esterno (schermu) di u cable coaxial hè cunnessu à u terminal protettivu. Puderà migliurà a precisione di misurazione in a gamma di misurazione di l'impedenza più alta, ma perchè ci sò sempre induttanza di piombo è resistenza di piombo, ùn pò micca migliurà a precisione di misura in a gamma di impedenza più bassa. A gamma di impedenza tipica pò esse allargata à più di 10k ohms.


Figura 33 Configurazione 3-terminale (3T).

 

 

Configurazione di 4 terminali (4T):

   

L'influenza di l'induttanza di u piombu pò esse ridutta perchè u percorsu di u currente di u signale è u cable sensitivu di u circuitu sò indipendenti l'una di l'altru. L'accuratezza di i intervalli di misurazione di impedenza più bassa finu à 1 ohm pò esse generalmente migliuratu. Quandu l'impedenza di u DUT hè più bassu di 1 ohm, una grande corrente di signale passerà per u percorsu attuale, è u so accoppiamentu di induttanza mutuale cù u cable sensibile à a tensione pruducerà errore.


Figura 34 Configurazione 4-terminale (4T).

   

Configurazione di 5 terminali (5T):

       

Hè una cumminazione di cunfigurazioni 3T è 4T. Hè furnutu cù quattru cavi coaxial, è i cunduttori esterni di questi quattru cavi sò cunnessi à l'estremità protettiva. Questa cunfigurazione hà un largu intervallu di misurazione da 1 ohm à 10m ohm, ma u prublema di inductance mutuale esiste sempre.


Figura 35 Configurazione 5-terminale (5T).

   

Utilizà i cavi di prova à frequenze alte:

   

A cunfigurazione 4tp hè a megliu suluzione per a misura di impedenza larga gamma. In ogni casu, in a misura di basa di 4tp, perchè a lunghezza di u cable deve esse più corta di a lunghezza d'onda, a lunghezza di u cable hè limitata da a frequenza di misurazione. A seguente formula pò esse usata per determinà sta limitazione: basa di a misura di l'impedenza (Continua)

       

Quì: F hè a frequenza di misurazione (MHz)

             

L hè a lunghezza di u cable (m)

   

Quandu a lunghezza di u cable hè 1m, u limitu di frequenza massima hè di circa 15MHz. Se a lunghezza di u cable o a frequenza supera stu limitu, u ponte di equilibriu automaticu pò esse micca equilibratu. Per a misura di l'impedenza à frequenze più altu (di solitu sopra à 100kHz), a compensazione di a lunghezza di u cable hè ancu necessaria.

 

4.2 Prughjettu di prova

   

In a misura di l'impedenza, l'attrezzatura di prova ghjoca un rolu impurtante in l'aspetti meccanichi è elettrici. A qualità di l'attrezzatura determina u limitu di a qualità di misurazione tutale.

   

Agilent furnisce diversi tipi di apparecchi di prova secondu i tipi di parti testate. Per selezziunà l'attrezzatura di prova DUT più adatta, hè necessariu di cunsiderà micca solu u layout fisicu di u cuntattu, ma ancu a gamma di freccia dispunibule, i paràmetri residuali è a tensione DC permessa. L'estremità di cuntattu (cunnessu DUT) di l'attrezzatura di prova pò esse 2 estremità o 4 estremità per adattà à diverse applicazioni.

   

Se u DUT ùn pò micca aduprà l'attrezzatura di prova furnita da Agilent, una prova speciale per l'applicazione pò esse fatta. I seguenti fatturi chjave anu da esse cunsideratu quandu facenu apparecchi di prova.

   

1.Parametri residuali deve esse minimized.

   

Per minimizzà i paràmetri residuali, a cunfigurazione 4tp deve esse vicinu à u DUT quantu pussibule. Inoltre, a tecnulugia di prutezzione curretta pò eliminà l'influenza di a capacità stray.

   

2.A resistenza di cuntattu deve esse minimized.

   

A resistenza di cuntattu pruvucarà errori vicinu. In u casu di cunfigurazione 2tp, affetterà direttamente i risultati di a misura. L'elettrodi di cuntattu sò fermamente cunnessi à u DUT è manteni puliti in ogni mumentu. L'elettrodi sò fatti di materiali resistenti à a corrosione.

   

3.Contacts deve esse capaci di apre è cortu.

 

A compensazione di circuitu apertu / cortu pò facilmente riduce l'influenza di i paràmetri residuali di l'attrezzatura di misurazione. Per a misurazione di circuitu apertu / cortu, l'elettrodu di cuntattu deve esse apertu è cortocircuitu. Per e misurazioni di circuitu apertu, l'elettrodu di cuntattu deve esse situatu à a stessa distanza chì quandu hè cunnessu à u DUT. Per a misurazione di cortu circuitu, un cunduttore senza perdita (bassa impedenza) deve esse cunnessu trà l'elettrodi o direttamente cunnessu à l'elettrodu di cuntattu. Se vulete mantene l'elettrodu in una cunfigurazione 4-terminale, prima deve cunnette u terminal attuale è u terminal potenziale.

 

4.3 Test cable

   

Quandu ci hè una certa distanza trà u DUT per esse pruvatu è u strumentu, hè necessariu di espansione u portu di prova (terminale scunnisciutu) cù u cable. Se a lunghezza di u cable di estensione ùn hè micca cunsideratu, ùn solu ùn pruvucarà errori, ma ancu porta à u sbilanciamentu di u ponte, perchè ùn hè micca pussibule di misurà.

   

Agilent hà una varietà di cavi di prova di 1m, 2M è 4m cù u strumentu. Quandu sceglite u cable di prova, deve esse cunsideratu a lunghezza di u cable è a gamma di freccia dispunibule. Perchè l'errore di u cable hè cunnisciutu, l'instrumentu Agilent pò minimizzà l'influenza di u cable di misurazione. L'errore di prova aumenterà cù l'aumentu di a lunghezza di u cable è a frequenza di misurazione.

   

Hè cunsigliatu di ùn aduprà cavi micca cunsigliatu da Agilent, è a funzione di compensazione di l'instrumentu pò esse micca applicabile à i cavi non Agilent. Se i cavi non Agilent anu da esse utilizati, i stessi cavi o equivalenti à i cavi di prova Agilent sò deve esse utilizati. Per frequenze più alte, ùn utilizate micca cavi chì ùn sò micca furniti da Agilent. Per utilizà u cable di espansione cù a cunfigurazione 4tp, a lunghezza di u cable deve esse 1m o 2m, chì pò esse compensatu da strumenti di misurazione. Se ci hè un errore in a lunghezza di u cable, pruvucarà un errore supplementu.

 

4.4 Eliminate l'influenza di capacità stray

     

Quandu u DUT hà una alta impedenza (vale à dì una bassa capacità), l'influenza di a capacità stray ùn pò esse ignorata. Comu mostra in a figura sottu, per l'esempiu di misurazione di u DUT cù u cuntattu 4-terminale, CD hè cunnessu in parallelu cù u DUT. Quandu una piastra conduttrice hè posta sottu à u DUT, a so capacità cumminata (CH / / CL) hè ancu cunnessa in parallelu cù u DUT, risultatu in un errore di misurazione. U CD pò esse minimizatu mettendu una piastra protettiva trà l'altu è u bassu. Inoltre, cunnessendu l'estremità protettiva à u cunduttore, l'effetti di CH è CL ponu cumpensà l'altri.

Fundamenti di a misura di l'impedenza (Continua)

A tecnulugia di prutezzione di a figura 36 elimina l'influenza di a capacità stray

 

4.5 Cunfigurazione terminale è attellu di prova in zona RF

   

The RF impedance measuring instrument has a precise coaxial test port. In principle, it is a 2-terminal configuration. The central conductor of the coaxial test port lînia is the active high-end, and the outer conductor is the grounded low-end. The DUT can only be measured with the simplest 2-terminal connection configuration. The residual inductance, residual resistance, stray capacitance and stray conductance of the test fixture are superimposed on the measurement results (before compensation). Whether RF I-V method or network analysis method, the more the measured impedance deviates from 50 ohms, the lower the RF impedance measurement accuracy. The influence of residual parameters increases with the increase of frequency. The higher the frequency, the narrower the measurable impedance range.

   

L'attrezzatura di prova RF deve esse apposta per fà a lunghezza di u piombu (lunghezza di u percorsu elettricu) trà u DUT è u portu di prova u più corta pussibule, per minimizzà i paràmetri residuali. In generale, quandu a frequenza hè più bassa di 100MHz, l'errore causatu da i paràmetri residuali di l'attrezzatura di prova hè menu di l'errore di l'instrumentu, chì pò esse ignoratu dopu a compensazione. Tuttavia, quandu si misura l'impedenza bassa o l'impedenza alta vicinu à i paràmetri residuali, u cambiamentu di i parametri residuali di l'attrezzatura di prova pruvucarà a ripetibilità di i risultati di a misura. U cambiamentu di i parametri residuali è l'instabilità di i risultati di a misura dipendenu da a precisione di posizionamentu di DUT nantu à u terminal di l'attrezzatura di prova. Per a misurazione ripetitiva, l'attrezzatura di prova RF deve esse capace di pusà accuratamente u DUT nantu à u terminal di misurazione.

   

À alta frequenza (di solitu più altu di 500MHz), i paràmetri residuali di l'attrezzatura di prova anu un impattu più grande nantu à i risultati di a misurazione, è restringenu a gamma di misurazione attuale. Dunque, a gamma di frequenze dispunibuli di apparecchi di prova limita a frequenza massima di vari apparecchi di prova. A summa di l'imprecisione di l'instrumentu è l'errore introduttu da l'attrezzatura di teste determina l'imprecisione di i risultati di a misura DUT. Siccomu solu a cunfigurazione 2-terminale pò esse usata, a compensazione hè a chjave per ottene a megliu precisione di misurazione.

   

U contu ufficiale WeChat ricorda: tutti i tipi di apparecchi di prova anu e so caratteristiche è struttura. Siccomu ùn sò micca solu i paràmetri residuali chì affettanu u valore di misurazione DUT, ma ancu l'ambienti circundante di u DUT (cum'è a piastra di messa à terra, a disposizione di terminale, a constante dielettrica di l'insulatore, etc.), per ottene una bona coerenza di misurazione, u u listessu tipu di attellu di prova deve esse usatu.

   

There are two types of RF test fixtures: coaxial test fixture and non coaxial test fixture. The difference lies in their geometric structure and electrical characteristics. The non coaxial test clamp has an open measuring end, which facilitates the connection and disassembly of the DUT. Non coaxial fixture is suitable for testing a large number of devices with high efficiency. However, this high efficiency is at the expense of measurement accuracy at high frequency, because there is discontinuity (mismatch) of electrical characteristics between coaxial lînia components and test terminals.

   

L'attrezzatura di prova coaxial ripara u DUT cù una cunfigurazione simile à l'estremità coaxial, chì hè cunnessu à l'elettrodu centru è l'elettrodu di capu di cunduttore esterno di l'attrezzatura di prova. Siccomu una impedenza caratteristica continua di 50 ohm hè mantenuta da u portu di prova à u DUT, l'attrezzatura di prova coaxial pò passà a più alta precisione di misurazione è a megliu risposta di frequenza. Siccomu un numeru ripetibile di diametri insulatori pò esse sceltu per minimizzà a distanza trà u DUT è l'insulator, u DUT pò esse posizionatu à a fine di l'attrezzatura di prova chì pò ottene a megliu ripetibilità senza l'abilità di l'operatore. Dunque, l'attrezzatura di prova coaxiale pò ottene un errore supplementu più minimu è una ripetibilità di misurazione assai più altu ch'è l'attrezzatura di prova non coassiale.

Fundamenti di a misura di l'impedenza (Continua)

Figura 37 attellu tipicu di prova di impedenza RF



A marca "kinghelm" hè stata originariamente registrata da a cumpagnia Golden Beacon. Golden beacon hè un fabricatore di vendita diretta di GPS Antenna è Beidou Antenna. Havi una pupularità è reputazione assai alta in l'industria di navigazione GPS è posizionamentu di Beidou. I prudutti di R & D è di produzzione sò largamente usati in a navigazione satellitare BDS è u pusizziunamentu, a cumunicazione wireless è altri campi. I prudutti principali includenu: rete rj45-rj45, interfaccia di rete lînia, RF lînia adattatore, cable coaxial lînia, tipu-C lînia, interfaccia HDMI, interfaccia type-C, pin è bus, SMA, FPC, FFC Antenna lînia, Antenna trasmissioni di signali waterproof lînia, interfaccia HDMI, Connettore USB, terminal line, terminal board terminal, terminal strip, tag RFID RF Posizionamentu navigazione Antenna, cumunicazione Antenna filu di cunnessione, barra di gomma Antenna, antenna sucker, 433 Antenna, 4G Antenna, Modulu GPS Antenna, etc. Hè largamente utilizatu in l'industria aerospaziale, cumunicazione, industria militare, strumentazione, sicurezza, medica è altre industrie.


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