LCR数字电桥端接配置说明|仪器量贩

LCR数字电桥端接配置说明

LCR数字电桥端接配置说明
一.引言
对交流元件测试仪器(低频LCR数字电桥,频率F2MHz 时)来说,为了对被测元件(DUT进行准确的测量,需采用先进的测试原理,如I-V 转换、检相、ADC、先进的补偿技术和准确的计算方法等。然而仅有这些是不够的,采用何种端接技术和正确使用这些技术是极为重要的,正确的端接技术直接关系测量的准确性。本文试图通过对所涉及的端接技术的描述,指导用户正确地使用这些端接方法来达到正确测试元件的目的。
由于LCR 测试仪的型号各不相同,可能采用的端接方法也会有所区别。仪器量贩归纳了由简到繁共五种不同的端接技术,分别为二端(2T)、三端(3T)、四端(4T)、五端(5T)、四端对(4TP,阐述了各自得特点、误差来源及阻抗适用范围。
 
二.2 端(2T)配置
如图1 所示为典型的2 端配置。图中,OSC 为信号源,Rin 为信号源内阻,V 为仪器内部高阻输入电压表,A 为低阻输入电流表。HcurHpotLpotLcur
仪器提供的四个测试端子
Hcur:信号源输出**(电流输出**)
Hpot:电压检测**
Lpot:电压检测低端1. 2 端端接配置示意图
Lcur:电流检测低端
C01C01 为存在于两条测试线间的分布电容
C03为存在于DUTZx)的分布电容
Rs1,Rs2为测试引线与DUT 间的接触电阻
Ls1,Ls2为测试引线电感
2端(2T)的配置是一种*简单的端接方法,但这种方法存在着多种误差源。引线电感、引线电阻以及两条引线间和端子间的分布电容都会叠加至测量结果上。C01C01C03Rs1,Rs2Ls1,Ls2 均会对测量结果产生误差。一般地,除个别情况在LCR 测试仪上基本未采用此类端接方法。
其典型的阻抗量测范围(没有进行补偿)限制在100Ω10kΩ之间。
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三.
3端(3T)配置
3端配置与2 端配置的**区别是将测试线换成外层带屏蔽的同轴电缆,将屏蔽部分连接至仪器接地部分,如BNC 接头的外层,我们将该屏蔽层也称一端。由图2 可以看出,分布电容C01C02 连接至外层屏蔽层,对测试线不产生影响,减少了对于高阻抗元件的测量误差。主要能在较高阻抗测量范围内改进测量精度,但由于仍然存在引线电感和引线电阻,因而不能改进较低阻抗范围的测量精度,C03 电容仍然存在,消除该分布电容需2. 3 端端接配置示意图使用开路清“0方可消除。3T 配置将典型阻抗范围扩展到10MΩ以上。在高阻抗小电容测试时,采用三端配置可以降低配线的复杂性,且基本不影响测试效果。
 
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四.
4端(4T)配置
如图3 为四端配置,设置独立的电压检测线,由于电压表V 为高阻输入,则电压HpotLpot 直接检测了DUT Zx 上的电压,避免了Rs1Rs4Ls1Ls4 对测试产生的影响,另外,由于V 的高阻输入,使其低阻抗的Rs2Rs3Ls2Ls3 对电压的检测也不产生影响。分布电容C01C02C03 的影响仍然存在,另外还需考虑电缆之间的互感M1M2 3. 4 端端接配置示意图所产生的影响。
4端(4T)配置可减小引线电感和电阻的影响。通常可改进低至1Ω的较低阻抗测量范围的精度。当DUT 的阻抗低于1Ω时,会有大信号电流通过电流通路,它与电压敏感电缆的互感M1M2 耦合将产生误差。



五.
5端(5T)配置
5端配置是LCR 数字电桥常用的测试端配置方法,是一种有较好性能且测试端接相对并不复杂的端接方法。5 端(5T)配置是3T4T 配置的组合。它配有4 条同轴电缆,这4 条电缆的外导体均接到接地端。这种配置具有从1Ω10MΩ的宽测量范围,但互感问题仍然存在。因此五端配置消除了引线电阻、电感的影响,同时也消除了引线分布电容的影响。4. 5端端接配置示意图
5 端配置从端接的复杂程度和取得的误差消除作用两方面得到了较好平衡,是一种极为有效的LCR 测试仪器端接技术。同惠除TH2828 系列产品外均采用五端端接技术。
 






六.
4端对(5TP)配置
从以上讨论的测试端端接方法来看,除测试线互感的电磁耦合的影响外,存在于测试端的测量误差因素均得到了较好的解决。交流阻抗的测量由于电流电缆与电压电缆之间的电磁感应,测量的频率越高,测量低阻抗就越困难。
4端对(4TP)配置良好地解决了互感耦合问题,它用同轴电缆把电压敏感电缆与信号电流通路相隔离。由于返回电流通过同轴电缆的外导体,内导体和外导体流过电流5. 4端对端接配置示意图大小相等方向相反,使外导体(屏蔽)抵消了内导体所产生的磁通。这种配置的测量范围可扩展到1Ω以下。其可实现的阻抗测量范围取决于测量仪器,以及4TP 配置能多严格地连到DUT 连接点。若不能正确地连接电缆,就会限制测量范围,甚至在某些情况下根本不能进行测量。同惠TH2828/TH2828A/TH2828S 采用了4TP 端接技术。
 





七.不同端接配置适用阻抗范围
 
 
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