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[经验] 五种不同的端接技术分享

2020-9-4 17:19:45  48 DUT
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一.引言
  对交流元件测试仪器(低频LCR 测试仪器,频率F≤2MHz 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。本文由简到繁共归纳了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。
  Hcur,Hpot,Lpot,Lcur:仪器提供的四个测试端子
  Hcur:信号源输出高端(电流输出高端)
  Hpot:电压检测高端
  Lpot:电压检测低端
  Lcur:电流检测低端
  C01,C01 为存在于两条测试线间的分布电容
  C03 为存在于DUT(Zx)的分布电容
  Rs1,Rs2 为测试引线与DUT 间的接触电
  Ls1,Ls2 为测试引线电感


  图1. 2 端端接配置示意图
  2 端(2T)的配置是一种最简单的端接方法,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。C01,C01,C03,Rs1,Rs2,Ls1,Ls2 均会对测量结果产生误差。一般地,除个别情况(如精度很低的手持的LCR 表,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100Ω 到10kΩ 之间。
  三.3 端(3T)配置
  3 端配置与2 端配置的唯一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C01,C02 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 图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。
  四.4 端(4T)配置
  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。
  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。
  六.4 端对(5TP)配置
  从以上讨论的测试端端接方法来看,除测试线互感的电合谐振/" target="_blank" class="relatedlink">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。
  七.不同端接配置适用阻抗范围


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